普通滾齒機(jī)的四軸數(shù)控化升級(jí)改造

武 強(qiáng)， 吳雁玲

（1.中國(guó)重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司， 山西 大同 037306； 2.中國(guó)北方發(fā)動(dòng)機(jī)研究所機(jī)械制造廠，山西 大同 037000）

引言

隨著產(chǎn)品工藝要求的提高及數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床以其精度高、效率高等諸多普通機(jī)床無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，成為當(dāng)今制造業(yè)的主流加工設(shè)備。對(duì)于齒輪加工企業(yè)，以前大量購(gòu)置且在用的普通滾齒機(jī)面臨著淘汰報(bào)廢。如果把原有普通滾齒機(jī)[1]進(jìn)行四軸數(shù)控升級(jí)改造，使之變成數(shù)控滾齒機(jī)，既能滿足現(xiàn)有工藝要求，又能提高生產(chǎn)效率且節(jié)約資金。

1 普通滾齒機(jī)床各部組的改造及更換（見(jiàn)圖1）

1）基礎(chǔ)件的修復(fù)：通過(guò)刮研修復(fù)床身、大立柱、滑板、刀架拖板、小立柱等導(dǎo)軌面，按要求檢驗(yàn)各項(xiàng)精度，必要時(shí)重新加工。

2）工作臺(tái)的修復(fù)：更換工作臺(tái)蝸桿蝸輪副，根據(jù)工作臺(tái)殼體尺寸重新加工新的蝸桿蝸輪副，在大立柱原分齒掛輪處設(shè)置獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的C軸伺服電機(jī)。

3）滾刀箱的修復(fù)：取消滾刀箱原主傳動(dòng)系統(tǒng)，增加單獨(dú)的主傳動(dòng)箱，由伺服主電機(jī)（B軸）傳動(dòng)。

4）大立柱及滑板的修復(fù)：取消原大立柱中的主傳動(dòng)鏈、差動(dòng)傳動(dòng)鏈、走刀傳動(dòng)鏈、主傳動(dòng)花鍵、掛輪等，拆卸舊Z軸滾珠絲杠，在大立柱頂部重新設(shè)置獨(dú)立伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器和Z軸滾珠絲杠。

5）液壓、潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)的改造：對(duì)機(jī)床原液壓、潤(rùn)滑及冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)，更換液壓元件，重新設(shè)置自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)。

圖1 改造后的機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)

2 數(shù)控系統(tǒng)的改造

選用四軸伺服數(shù)控系統(tǒng)，需配置64位CPU、CPLD來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件插補(bǔ)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高速μm級(jí)控制。配置GS2000T-N系列強(qiáng)過(guò)載型伺服單元，伺服電機(jī)位置反饋采用5000線編碼器。配置8.4吋真彩LCD顯示屏。配置USB接口，支持U盤(pán)文件操作，方便管理加工程序及數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)

3 改造后機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)

本次改造采用廣州數(shù)控系統(tǒng)GSK980TDc，改造后機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 改造后機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)

4 改造后機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)

改造后機(jī)床滿足以下標(biāo)準(zhǔn)：

1）數(shù)控滾齒機(jī)精度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 25380—2010；

2）數(shù)控滾齒機(jī)技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)為JB/T 8360.2—1996；

3）滾齒機(jī)精度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 8064—1998；

4）金屬切削機(jī)床液壓系統(tǒng)通用技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)為JB/T 10051—1999；

5）漸開(kāi)線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 10095—2001；

6）工業(yè)機(jī)械電氣設(shè)備第1部分通用技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)為GB 5226.1—2002；

7）滾齒機(jī)安全防護(hù)技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)為JB 10139—1999。

5 改造效果

改造后的機(jī)床為四軸四聯(lián)動(dòng)機(jī)床[2]，各軸為X軸（徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）、Z軸（垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）、B軸（刀具回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）、C軸（工作臺(tái)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）。經(jīng)過(guò)上述改造，普通滾齒機(jī)床各數(shù)控運(yùn)動(dòng)軸均由獨(dú)立交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用“電子齒輪箱（EGB）”實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動(dòng)、差動(dòng)補(bǔ)償，用展成法完成對(duì)各種齒類零件的加工。改造后的普通滾齒性能與新購(gòu)五軸數(shù)控滾齒機(jī)不相上下，如果配置國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)，改造價(jià)格僅僅是新機(jī)床的30%，性價(jià)比極高。