滚齿效率（共6篇）
滚齿效率 篇1
随着齿轮加工工艺技术的发展, 滚齿机的刚性、精度及功率有了很大的提高, 数控滚齿机的应用, 齿轮滚刀材料性能的提高及刀具制造、刃磨工艺的改进, 使齿轮加工精度和效率有了很大的提高。
1 滚齿加工精度分析
齿轮精度主要有运动精度、平稳性精度、接触精度。滚齿加工中用控制公法线长度和齿圈径跳来保证运动精度, 用控制齿形误差和基节偏差来保证工作平稳性精度, 用控制齿向误差来保证接触精度。
1.1 齿圈径向跳动误差
齿圈径向跳动是指在齿轮一转范围内, 测头在齿槽内或轮齿上, 与齿高中部双面接触, 测头相对于轮齿轴线的最大变动量。也是轮齿齿圈相对于轴中心线的偏心, 这种偏心是由于在安装零件时, 零件的两中心孔与工作台的回转中心安装不重合或偏差太大而引起。
1.2 公法线长度误差
滚齿是用展成法原理加工齿轮的, 从刀具到齿坯间的分齿传动链要按一定的传动比关系保持运动的精确性。但是这些传动链是由一系列传动元件组成的。它们的制造和装配误差在传递运动过程中必然要集中反映到传动链的末端零件上, 产生相对运动的不均匀性, 影响轮齿的加工精度。公法线长度变动是反映齿轮牙齿分布不均匀的最大误差, 这个误差主要是滚齿机工作台蜗轮副回转精度不均匀造成的, 还有滚齿机工作台圆形导轨磨损、分度蜗轮与工作台圆形导轨不同轴造成, 再者分齿挂轮齿面有严重磕碰或挂轮时咬合太松或太紧也会影响公法线变动超差。
1.3 齿形误差
齿形误差是指在齿形工作部分内, 包容实际齿形廓线的两理想齿形 (渐开线) 廓线间的法向距离。在实际加工过程中不可能获得完全正确的渐开线齿形, 总是存在各种误差, 从而影响传动的平稳性。齿轮的基圆是决定渐开线齿形的唯一参数, 如果在滚齿加工时基圆产生误差, 齿形势必也会产生误差。基圆半径R=滚刀移动速度/工作台回转角速度xcosao (ao为滚刀原始齿形角) , 在滚齿加工过程中渐开线齿形主要靠滚刀与齿坯之间保持一定速比的分齿来保证, 由此可见, 齿形误差主要是滚刀齿形误差决定的, 滚刀刃磨质量不好很容易出现齿形误差。同时滚刀在安装中产生的径向跳动、轴向窜动 (即安装误差) 也对齿形误差有影响。常见的齿形误差有不对称、齿形角误差 (齿顶变肥或变厚) 、产生周期误差等。
1.4 齿向误差分析
齿向误差是在分度圆柱面上, 全齿宽范围内, 包容实际齿向线的两条设计齿向线的端面距离。引起齿向误差的主要原因有机床、刀架的垂直进给方向与零件轴线有偏移, 或上尾座顶尖中心与工作台回转中心不一致, 还有滚切斜齿轮时, 差动挂轮计算误差大, 差动传动链齿轮制造和调整误差太大。另外夹具和齿坯制造、安装、调整精度低也会引起齿向误差。
1.5 齿面粗糙度分析
齿面粗糙度不好有几种现象:发纹、啃齿、鱼磷、撕裂。引起齿面粗糙度差的主要原因有以下几方面:机床、刀具、工件系统整体刚性不足、间隙大;滚刀和工件相对位置发生变化;滚刀刃磨不当、零件材质不均匀;切削参数选择不合适等。
通过以上分析可知, 影响齿轮加工精度的主要因素有机床和刀具, 特别是数控滚齿机的应用, 采用CNC控制系统, 机床传动链的减少, 大大减少了机床传动链中各组成环节的制造和装配误差及使用过程的磨损引起的加工精度下降。
2 加工工艺
我公司齿轮现采用滚齿一剃齿工艺, 详细加工工艺流程如下:
下料→锻造→等温正火→粗车→精车滚齿→倒棱→剃齿→渗碳淬火→磨内孔清洗→检验→包装
由此工艺可以看出, 我公司产品对滚齿精度要求并不是特别高, 齿轮的精度保证在剃齿加工工序, 通过齿形、齿向的剃齿修形来保证齿轮的精度。滚齿工序重点考虑的是在满足加工精度要求的前提下, 尽可能地提高加工效率, 降低生产成本。
3 对比试验
为保证剃齿精度及剃削余量, 滚齿加工一般选用剃前滚刀。本次用于滚齿加工精度和效率研究分析的试验分别使用单头滚刀、双头滚刀、三头滚刀进行齿轮加工, 选用进口粉末冶金滚刀, φ90mm, 切削速度V≥100m/min, 精度DIN A级。通过对不同头数滚刀的加工对比试验, 研究分析齿轮的精度和加工效率, 找出有效提高滚齿效率的方法。
我公司齿轮生产使用的滚齿机有Y3150E、YKB3120及YKX3132M, 本次试验选用YKX3132M高效数控滚齿机, 机床为3轴数控滚齿机。试验加工齿轮参数为:Z33、M3.5、α20°、β16.5°、齿宽27mm、左旋。齿轮材料为20MnCr5, 加工硬度:HB160--210。
根据滚刀建议切削速度及公式n刀=﹙1000×V切﹚/﹙π×D切﹚, 结合机床主轴转速及工作台转速的合理范围, 选用滚刀转速240转/分至300转/分。分粗滚和精滚二次切削完成滚齿加工。
3.1 滚齿加工节拍
滚齿加工的有关参数及加工节拍如下表:
使用单头滚刀加工一件齿轮的时间为8.13分钟, 使用双头滚刀加工一件齿轮的时间为5.09分钟, 节约加工时间3.04分钟, 提高加工效率37.4%。
使用三头滚刀加工一件齿轮的时间为4.47分钟, 与单头滚刀加工相比, 节约加工时间3.66分钟, 效率提高45%。但与双头滚刀加工相比, 节约加工时间0.58分钟, 效率只提高12.1%。
3.2加工齿轮精度检测
将3种滚刀加工的齿轮, 每种各随机抽取3件, 检测各项精度, 具体数据见下表:
从检测结果来看, 单头滚刀加工精度最好, 双头滚刀其次, 三头滚刀的加工精度最差, 基本上难以满足加工要求。主要有二方面的原因。1) 滚刀的头数越多, 加工精度越差是基本的规律。2) 这次试验加工齿轮的齿数是33, 是三头滚刀的整数倍。当加工齿轮的齿数可以被滚刀头数整除时, 加工过程会使滚刀各齿的误差在被加工齿轮的同一位置重复出现, 不能相互抵消, 使滚刀齿形误差全部反映到加工齿轮的精度上。一般是不建议采用, 不仅如此, 滚刀的槽数也不要能被滚刀头数整除, 原因也一样。
结束语
一般来说, 滚刀头数越多, 加工速度越快, 效率越高, 但加工精度也随之下降。滚齿加工后没有剃齿或磨齿等其它精加工工序或少齿数齿轮加工时, 宜采用单头滚刀。对于滚齿加工后还有其它齿形精加工工序, 为提高滚齿加工效率, 建议使用多头滚刀, 但尽量不要让工件齿数被滚刀头数整除。选择多头滚刀时应注意滚刀的升角, γ=sin-1 (TH×m/ (d-3×m) ) , (γ:升角TH:滚刀头数, m:模数d:外径) , 升角的大小与滚刀头数、模数成正比, 与滚刀直径成反比。当滚刀升角在5°以内, 采用直槽型滚刀, 滚刀的重磨一般不会有问题。当滚刀升角大于5°时, 须采用斜槽型滚刀, 斜槽滚刀的重磨必须选用具有砂轮头架水平回转轴功能的数控滚刀刃磨床。因此, 通过效率与精度的试验数据对比分析, 对于本次试验的齿轮来说, 采用双头滚刀加工是比较合适的, 既能保证加工精度, 又能提高加工效率。
参考文献
[1]范玉泉, 李勃.影响轴齿轮滚齿加工精度原因分析[J].山西科技, 2010, 05
[2]刘美仙.浅谈如何提高机械加工精度[J].福建轻纺, 2009, 12
滚齿加工中滚刀的合理使用 篇2
1 选择合适的滚刀
我们在购买滚刀时, 应尽量选用专业滚刀生产厂家提供的滚刀, 确保滚刀的制造精度达到要求。国家标准GB/T 6084-2001《齿轮滚刀通用技术条件》中规定, 齿轮滚刀精度分为四级:AA、A、B、C, AA级滚刀可以加工6～7级齿轮;A级可以加工7～8级齿轮;B级可加工8～9级齿轮;C级可加工9～10级齿轮。我们在选择滚刀时, 应按照被切齿轮的精度要求选用相应的齿轮滚刀。
2 保证滚刀的安装精度
滚刀的安装精度对齿轮加工质量有很大影响, 其安装误差会造成被切齿轮产生齿形误差, 如齿面出棱、齿形不对称、齿形周期误差等。因此, 我们在实际生产时必须保证滚刀的安装精度。
2.1 刀杆的安装和检测
滚刀是安装在滚齿机的刀杆上的, 首先必须保证刀杆的安装精度。安装刀杆时应将滚齿机主轴锥孔、刀杆锥柄擦干净, 并在刀柄上均匀涂抹少量润滑油, 然后把刀杆锥柄平稳的装入主轴锥孔中, 按规定扭矩旋紧拉杆。刀杆安装好后应用千分表进行检测, 如图1所示, 旋转滚刀杆, 检验a、b、c三处, 其允许跳动量根据齿轮加工精度而定。我们在加工7级精度的齿轮时, 一般允许最大跳动量:a处为0.005mm, b处为0.008mm, c处为0.005mm。若安装精度达不到要求, 应重新安装或更换刀杆, 必要时需对机床主轴孔精度进行修复。
2.2 滚刀的安装和检测
滚刀安装前应将刀杆、刀垫、支撑轴套以及滚刀的内孔、端面擦干净, 用刀垫准确调整好滚刀相对机床中心的位置后紧固, 所用刀垫的两端面平行度必需保证, 对于精加工使用的刀垫其两端面的平行度应不大于0.005mm。滚刀紧固后, 用百分表检查滚刀两台肩处跳动量, 如图2所示。对于模数小于10mm的7级精度齿轮, 我们一般要求其跳动量不得大于0.015mm, 同时要求滚刀两台肩的径向跳动高点方向应保持一致。当滚刀安装后跳动量超差, 可松开螺母通过转动滚刀、刀垫来调整, 使误差相互补偿, 确保滚刀台肩跳动量在规定范围内方可进行加工。
3 重视滚刀的重磨质量
3.1 滚刀的重磨误差
在滚齿加工中, 当发现齿面加工质量下降, 有光斑、拉毛、粗糙度变坏等现象时, 就应检查滚刀的磨损量, 其磨损量超过规定值时, 就应重磨滚刀。例如, 模数在2～14的滚刀, 粗滚时磨损量控制在0.4～0.6mm以内, 精滚时磨损量一般控制在0.2～0.3mm。滚刀的重磨是在滚刀的前刃面上进行的, 其重磨误差主要体现在以下三个方面:
3.1.1 滚刀前刃面的径向性误差
我们通常使用的齿轮滚刀, 其前角一般都做成零度, 即滚刀的前刃面通过滚刀的半径方向, 并在径向成直线形。重磨时, 如果砂轮相对于滚刀的位置不正确, 磨出的前刃面不在滚刀的半径方向, 则会在滚刀上形成正前角或负前角。由于滚刀齿的侧面是铲背螺旋面, 因此就会使滚刀齿形偏离其理论位置, 产生齿形角误差。前刃面的径向性误差会减小或增大刀齿的齿形角, 当滚刀为正前角时齿形角减小, 反之增大, 从而使被切齿轮齿形角产生相应的误差。即滚刀为正前角时, 使齿轮齿顶加厚, 齿根变瘦, 齿形角减小;而为负前角时, 使齿轮齿顶变瘦, 齿根加厚, 齿形角增大。
3.1.2 滚刀前刃面的导程误差
滚刀前刃面的导程误差, 对于容屑槽为螺旋槽的滚刀是用前刃面的实际导程与理论导程之间的差值来表示的。而对于我们常用的容屑槽为直槽的滚刀, 由于其前刃面的导程为无穷大, 因此, 这一误差表现为滚刀前刃面对内孔轴线的平行度。当滚刀前刃面发生这种误差时, 刀齿切削刃在全长上将逐渐偏离基本蜗杆表面, 其偏离量是沿滚刀轴向逐渐增大的, 因而造成滚刀轴向齿距误差, 引起破切齿轮的齿形误差。使用这种滚刀加工时, 会引起被加工齿轮左右齿面的齿形角不相等形成不对称齿形。
3.1.3 容屑槽周节误差
容屑槽周节误差分为容屑槽相邻周节误差和容屑槽周节的最大累积误差。容屑槽周节误差用于表示滚刀前刃面在圆周上分布的不均匀性。由于滚刀在制造时刀齿的铲削是在精确等分的基础上进行的, 因此前刃面若重磨得不等分, 会使切削刃偏离基本蜗杆的表面, 造成各排刀齿的齿厚不等。当它们在不同的展成位置上切出齿轮时, 具有圆周上正偏差的刀齿齿厚较大, 因而会使齿轮齿形产生“过切”, 齿面上形成凹度;反之, 具有圆周上负偏差的刀齿齿厚较薄, 滚切时会使齿形产生“少切”, 齿面上形成凸棱, 从而使齿面变得凹凸不平。
3.2 滚刀重磨精度的控制
通过上面的分析可以看出, 滚刀重磨的三种误差会造成被切齿轮的齿形误差, 因此, 必须提高滚刀的重磨精度, 尽可能减小这三种误差。在重磨滚刀时, 要做到以下几点:
3.2.1 滚刀应尽可能使用滚刀磨床进行重磨。在没有滚刀磨床的情况下, 也可在万能工具磨床上通过使用专用夹具来重磨滚刀, 但是绝对不能徒手刃磨滚刀。对于滚刀磨床的精度我们应定期按照机床验收要求进行检测, 确保机床精度满足滚刀刃磨要求。
3.2.2 确保滚刀在磨床上的安装精度, 其径跳和端跳满足相应等级和模数滚刀的精度要求, 否则应重新安装, 必要时更换滚刀芯轴。
3.2.3 正确修正并及时调校砂轮, 确保砂轮的锥面通过芯轴轴线。
为确保滚刀重磨达到要求, 滚刀重磨后应在滚刀测量仪上对其前刃面的径向性误差、前刃面的导程误差、前刃面的粗糙度以及容削槽周节误差进行检测, 只有检测合格的滚刀才可投入使用。
4 结束语
实践证明, 正确合理的使用滚刀, 控制滚刀的制造精度、安装误差、重磨误差可以有效的提高齿轮的加工质量。当然, 齿轮加工精度除滚刀影响外, 还与机床自身精度、齿坯加工精度、工装卡具等因素有关, 需要我们在生产实践中针对具体情况不断去探索总结, 从而更好地指导生产, 提高齿轮的加工质量。
摘要：在滚齿加工中, 滚刀的制造精度、安装误差、重磨误差对齿轮加工精度有很大影响, 这就要求我们在滚齿加工中合理地使用滚刀, 控制滚刀在滚切齿轮时造成的齿轮加工误差, 提高齿轮加工质量。
关键词：滚齿加工,滚刀,重磨,齿形误差,加工质量
参考文献
[1]GB/T6084-2001, 齿轮滚刀通用技术条件 (S)
[2]JB/T9168.9-1998, 切削加工通用工艺守则齿轮加工 (S)
[3]杨叔子.机械加工工艺师手册[M].北京:机械工业出版社, 2001.
小模数滚齿机的数控改型设计 篇3
仪表、机械、电子、电动工具等行业对小模数齿轮的加工精度和效率的要求越来越高, 但普通小模数滚齿机很难达到这一要求, 因为高精度小模数齿轮的加工目前仍采用滚齿机展成法滚切加工。尽管小模数齿轮加工的设备体积很小, 但根据加工的要求其整体结构的传动系统一点不会比大型齿轮机床差, 且要求的高速传动更给制造带来很大难度, 就是专业的齿轮机床生产厂家在一些关键零件的制造上往往也很难有效控制精度, 加上极高的装配要求, 普通的滚齿机切削精度几乎达不到现标准的6级精度[2], 由于机床体积小, 传动链长, 结构复杂, 给维修带来极大的不便, 拆装之后也很难在用户现场调整恢复精度。
随着数控技术不断进步, 滚齿机使用的数控系统不断以崭新的面貌问世, 用电子齿轮箱和伺服系统取代原来的机械传动链, 使得这种滚齿机的制造简单化、批量化成为可能, 也有效地提高了加工精度和效率, 满足用户的需求。
1 数控滚齿机解决问题的思路
以一种普通的小模数滚齿机为例, 该滚齿机可以加工模数为1.5mm, 最大直径为58mm, 最大螺旋角为45°的齿轮, 滚齿机主轴的转速可达2350r/min。其传动原理简图如图1。
1—主电动机;2—减速机构;3—差动、分齿机构;4—换向转换机构;5—滑座轴向进给机构;6—滑座快慢速转换机构;7—工作台蜗轮副;8—万向联轴节;9—刀具主轴
从传动原理简图看, 主电动机1经过减速机构2, 一路经万向连轴节8, 一对螺旋伞齿轮, 一对减速齿轮将动力传到刀轴9, 另一路经差动、分齿机构3将动力传到换向变速机构4, 再经滑座轴向进给机构5滑座快慢速转换机构6将动力传到滑座;差动分齿机构3分出动力传到工作台蜗轮副7, 带动整个传动链按照预先计算并调整好的进给速度, 进行展成滚切运动。在这一系列的传动机构中, 有38只齿轮, 一对皮带轮, 一个差动包, 一个离合器, 一个万向联轴节, 两对蜗轮副在工作, 机床出厂配备的齿轮多达207个。
同时液压系统辅助完成:滑座径向进给运动的驱动 (这个驱动机构还带有较复杂的微量进给定位装置) 实现完整的加工动作。
该滚齿机传动结构, 存在以下缺点:
1) 传动链很长也很复杂, 传动精度因刚性不足而降低, 造成加工精度下降;
2) 工作台蜗轮副制作要求精度高, 现行加工方式难以保证零件精度, 从而直接影响到被加工工件精度;
3) 限于该机床结构必须使用万向连轴节机构, 从而影响动力传递精度;
4) 内部空间小, 传动支撑多用滑动结构, 零件精度和装配要求高;
5) 结构紧凑, 机械、液压装置交错, 难以维修。
主传动链上的万向联轴节8直接影响了刀具主轴的动力传递精度和刚性;工作台下一对蜗轮副7 (i=1∶5, 蜗轮30齿, 蜗杆为6头) 又是加工的难点, 按照现有的加工设备和制造水平, 几乎无法加工出4级精度的蜗轮副[3];刀架和工作台的精度会直接反映在被加工工件上。传动链上所有齿轮都采用磨齿工艺, 势必大大增加了成本。如果不磨齿, 不仅影响传动精度, 运行噪声也很大。
在长串的传动链中, 各部件的传动齿轮精度、轴套配合间隙, 衔接环节的刚性甚至分齿挂轮都对被加工齿轮的精度产生影响。因为主传动的高速运行, 整个传动链都在高速运行, 润滑一旦出现问题, 立即引起其中零部件损坏, 造成机床故障。
针对以上问题, 采用数控方式首先可以缩短传动链, 在简化传动系统的同时, 提高零部件加工精度或改变结构形式, 进一步解决刀架、工作台两大关键部件的传动刚性和精度, 就能有效克服普通滚齿机的缺点。
2 数控改型设计的效果
采用4轴数控方式, 刀架驱动和工作台驱动采用电子齿轮箱, 不失为性价比最好的选择。数控改型设计的传动原理如图2所示。
主轴电动机1仅通过一对 (30/30) 的齿轮, 直接将动力传到刀具主轴2上;伺服电动机1通过一对轴交角90° (12/60) 的齿轮连接到工作台4上;伺服电动机2和伺服电动机3均通过滚珠丝杆直接驱动刀架滑座在滚切运动中的轴向和径向两个方向的进给。相应的液压系统改变如图3所示。
液压系统主要只执行刀架滑座运行的平衡和工件夹紧两个功能, 同时留有供用户备选的上下料以及工件去毛刺功能动力口。
比较上述普通和数控两种传动方式, 可见:
1) 刀架部件数控改型后传动链上取消了原来的万向连轴节和一对螺旋伞齿轮, 只留下一组齿数比为30/30的圆柱齿轮, 使得刀架的传动精度和刚性大幅提高;
1—主轴电动机;2—刀具主轴;3—伺服电动机1;4—工作台;5—伺服电动机2;6—伺服电动机3
2) 工作台部件将原有的蜗轮副变为一对90°轴交角的齿轮, 其传动比仍为1∶5, 经过磨齿, 这一对齿轮的精度可达4级精度[4], 保证了工作台的运动精度;
3) 伺服电动机都是直接驱动相关部件运动, 原有的减速机构、差动分齿机构、换向变速机构、滑座轴向进给机构、滑座快慢速转换机构都被取消, 机床的传动刚性自然大大提高;
4) 机床各部件运动精度保证应归功于数控系统的精确控制, 尤其是数控系统中的电子齿轮箱, 其精确的分齿控制确保了机床刀架和工作台严格按照要求的比例转速运行, 从而使加工出的工件精度可达5级[2];
5) 由于伺服电动机的大速比调节驱动, 传动结构也相应调整, 原来刀架滑座轴向进给的快慢速运动分别由主传动分支和一个电动机切换驱动, 现在的伺服电动机2取代了这两部分, 承担了滑座轴向进给和快速移动;
6) 伺服电动机3取代了原液压系统中复杂的微量调节机构和驱动油缸, 变固定移动速度为可调节的进给和快速移动速度;
7) 为了保证切削的平稳性, 将原有刀架平衡油缸改为平衡阀加增压油缸系统, 使该部分运行阻尼随时可调, 以适应不同零件的切削都达到满意的效果;
8) 液压系统 (包括驱动油缸) 也比原来大大简化, 其作用主要只平衡刀架切削力和尾架夹紧工件。并将原有去毛刺液压动力改为用户可选配置 (即标准机床不带有该功能, 用户需要可作为附件供给, 减少不需要该功能用户的负担) 。
9) 机械结构的简化, 不仅使制造便利易行, 而且多出的空间可以对机床的箱体刚性进行进一步优化设计, 还给维修装拆带来便利。
10) 原来的滑动支撑基本改为滚动支撑, 使加工、装配都变得容易, 润滑充分, 减少了传动故障的可能性。
原来普通滚齿机, 经数控改型设计制造后, 加工的齿轮精度稳定提高, 由于可调节的范围加大, 加工参数可以更接近实际加工所需的要求, 效率也有所提高。机床主要参数对比见表1。
可见无论是性能参数范围还是快速运行速度都有了进一步的改善提高。
3 结语
对比普通型和数控改型设计的滚齿机, 基本可加工齿轮规格参数都不发生变化, 也就是说机床的基本性能都很好的保持原有水平, 但主轴转速可以提高到3000r/min (主轴电动机转速可达10000r/min) , 且为很精准的无级调速;值得一提的是:滑座两个方向运动驱动轴改为数控方式, 可调节范围加大并变为无级调速, 当滑座径向进给运动和轴向进给运动连动时, 可以加工鼓型齿和小锥度齿轮, 使机床增加了新的功能。操作界面为参数输入方式, 很方便的输入需要的加工参数就可以进行切削, 并可以保存多种零件加工程序, 以后的加工只要调出存储的程序即可, 节省了大量的机床调整劳动量和出错率。数控滚齿机极大地简单了零件制造及装配调试过程, 克服了普通滚齿机因零件的先天不足, 装配切削调整繁杂, 重复劳动量大的弊病。
另外, 机床的可靠性大幅提高, 维修量极少, 即使检修拆装也很方便。进而在数控系统中配置远程监控后, 随时可掌控机床的运行状态, 及时发现问题, 提出解决方案, 最大限度降低用户因软故障带来的停机、加工件报废的甚至损坏机床的后果, 提高经济效益。
参考文献
[1]徐灏, 等.机械设计手册[S].北京:机械工业出版社, 1991.
[2]GB/T2363-1990小模数渐开线齿轮精度[S].国家现行标准1991.10.1.实施.
[3]GB100089-88:圆柱蜗杆、蜗轮精度[S].国家标准1990年起执行.
[4]GB/T13924-2008:渐开线圆柱齿轮精度[S].现行国家齿轮精度检测标准.
数控滚齿机的机器人智能拓展 篇4
现阶段产品生产企业实施智能化制造的措施之一, 就是充分利用现有的立/卧式车床、车削中心、内/外圆磨床、立/卧式加工中心、花键铣床、直齿/螺旋齿滚齿机、研齿机或磨齿机等数控装备, 对在用生产线进行“机器换人”式升级改造, 即引入工业机器人、生产装备智能化改造与流水线生产集成管理。
1 主动锥齿轮生产线现状
某主动锥齿轮生产线, 包含2台FANUC 0i TD系统的卧式数控车床、2台SINUMERIK 802D solution line系统的YKX3132M型数控滚齿机、2台SINUMERIK 840D power line系统的Oerlikon C50型铣齿机和2套SIMATIC-300PLC的环线送料机, 主要用来切削商用车主动锥齿轮。该生产线通常每班配备3名操作者, 使用电动葫芦进行毛坯上料、 (半) 成品下料、随机抽检和切削区监控, 除C50自带内置型上下料机械手和自动门外, 其余4台机床均为人工上下料并缺少自动门, 双班作业日产主动锥齿轮仅220件。为此, 投资91万元为生产线装配了1台行走距离8m的KAWASAKI BX200L型六自由度关节机器人, 以使流水式半自动化的在用生产线升级为自动化程度较高的柔性制造线 (Flexible Manufacturing Line, FML, 图1) 。
2 数控滚齿机的机器人智能扩充
承担花键滚切任务的10工序滚齿机MC2, 若要开发并应用机器人机能 (即RT机能) , 则必须立足于原机床的硬件设施与软件环境, 新增自动门气缸、自动吹屑气阀、相关电路 (略) 和气路等, 新编MC2与RT交互梯图、自动门开/关梯图、自动吹屑梯图及尾架顶尖2次夹/松梯图, 修改工件加工程序。
2.1 原机在用PLC程序和加工程序的备份
(1) 使用编程工具PLC802, 将原机在用PLC程序上装 (载入) 外设PC做好备份。802Dsl系统采用以SIMATIC-200指令组为基础的内置PLC, 其编程工具是基于Step7-Micro/WIN32基础开发的PLC802, 并被存放在随机资料的Toolbox工具盘内, 操作步骤有5步。
1在外设PC上, 双击工具盘内文件setup.exe, 选择项目“Programming Tool PLC802”, 设置安装路径和安装语言等, 完成PLC802的安装。2在外设PC和滚齿机断电的情况下, 将长度不超过15 m的RS232通信电缆的一端接至802Dsl系统PCU面板的X8接口, 另一端借助RS232←→USB转接口接至外设PC的USB端口。3在802Dsl系统侧, 同时按[SHIFT]切换键与[SYSTEM/ALARM]键以进入SYSTEM操作区基本画面后, 依次点击画面内[PLC]键、[Step7连接]键和[激活连接]键, 激活Step7的RS232串行通信连接。4在外设PC侧, 双击Win XP桌面的PLC802图标以打开编程工具并选择菜单命令“检视→通信”进入通信设定画面后, 设定远程地址为2, 经右上角接入点图标“PLC802 (PPI) ”进行PC接口设定, 点击图标“双击刷新”自动完成外设PC与802Dsl系统的通信连接, 待连接成功时PLC802会为802Dsl系统分配一个CPU图标。5在外设PC与802Dsl系统正常通信的前提下, 经PLC802操作主画面中标准工具条的[上装]按钮, 或是执行菜单命令“文件→上装”, 将802Dsl系统的在用PLC程序复制到外设PC中。如此, 既能做好MC2改造前的PLC程序备份, 又能奠定MC2后续新增PLC程序开发的基础。
(2) 使用机外存储卡, 即FAT32格式的定容量的CF卡, 将原机床在用的加工程序传送至存储卡, 做好加工程序的备份与后续修改工作。打开802Dsl系统PCU面板正面右上角的挡板, 在其50芯且支持热插拔的CF卡插槽内放入8GB的CF卡。按下CNC键盘上[PROGRAM MANAGER]键进入程序管理器基本画面后, 单击水平软键[NC目录]进入NC目录画面, 通过光标向下/向上键选中全部程序文件名并单击垂直软键[复制]。单击水平软键[用户CF卡]进入用户CF画面, 按垂直软键[粘贴], 即可使802Dsl系统侧加工程序向外传送至CF卡。
2.2 气路设计与I/O信号给定
(1) 现场核查MC2操作门的开闭行程及安装空间后, 选用行程为800 mm的单杆双作用SMC气缸CDM2B32-800Z, 选择二位五通型SMC先导式电磁阀SY5320-5DZ-01, AN系列消声器AN110-01与减压阀AR20-01-A, 以实现操作门的自动控制。根据残留积屑的尺寸及安装空间, 选用带磁座可调塑料冷却管, 选择二位二通型亚德客电磁阀2V02508与CV系列单向阀CV-02, 以实现工件切削后残留积屑的自动吹除。同时, 为改善供气质量, 在气路的进气端增设亚德客气动三联件BC2000 (过滤器+减压阀+油雾器) 。升级后YKX3132M型数控滚齿机的气动原理见图2。
(2) 经编程工具PLC802, 提取原机在用PLC程序内空置未用的数字量式输入点和输出点, 并将其赋予一定含义, 以实现滚齿机RT机能的扩充。先在PLC802的操作主画面中, 通过菜单命令“文件→打开”或快捷键“Ctrl+O”打开已上装至外设PC的PLC程序, 单击标准工具条上编译图标√□, 对PLC程序进行编译, 用以后续显示交叉引用;再单击左侧游览条内[交叉引用]图标进入交叉引用窗口后, 窗口列表会清晰地显示出PLC程序内所用的全部操作地 (元素或地址) 及其位于哪个程序块、第几条网络、是常开触点信号还是常闭触点信号或者为线圈, 进而找出PP72/48模块上空置未用的数字量式输入点和输出点;三是基于RT机能的扩充要求, 既要给定自动门开/关动作的6个控制信号, 又要给定自动吹屑动作的1个控制信号;既要给定RT→滚齿机MC2的5个输入信号 (包含尾架顶尖夹/松和MT循环启动的RT侧激励信号2个) , 又要给定MC2→RT的7个输出信号;四是据“功能相近者优先排序, 新增元素彼此尽可能临近”的原则, 将这19个控制信号与已提取到的空置未用的输入/输出点一一对应 (表1, 角标*表示过程映像信号隶属于机器人外设控制柜内SIMATIC-200PLC) , 以便确定其在PP72/48模块的接线位置及相应线号的打印, 进而为后续PLC程序开发和现场对应接线奠定基础。
2.3 数控滚齿机RT机能用PLC程序开发
在配置了SINUMERIK系统的CNC机床上, 若要实现过程映像输入/输出信号与M代码辅助机能的逻辑控制、完成数据的采集分析和任务处理, 就得应用内置式PLC, 并编写具有一定逻辑顺序的梯图程序。
(1) 新编MC2与RT交互梯图。在FML中, MC2已由早先的单机运转变为RT控制下的联机运转。据此, RT应获知MC2是否准备就绪、有无报警、所处加工方式、是否切削完毕及操作门是否打开等实时状态, 以决定下步指令能否安全发出;当然, RT也要将自己所处加工方式和实时位置等告知MC2, 以便MC2对即时的开/关门、夹/松工件、切削起/停等动作做出判断———条件满足方可动作。
MC2与RT握手的梯图中, 若MC2的液压泵正常运转 (Q2.0=1) , S120驱动器正常启动 (I8.3=1) , 紧急停止已释放 (V27000000.1=0) 且3个坐标轴均已回零完毕, 则Q4.1线圈通电使中间继电器KA41通电, 进而RT获知MC2已准备就绪。若MC2侧有报警使辅助逻辑线圈M60.0通电 (其常闭触点*M60.0=0) , 则持续通电的线圈Q5.2变为失电状态, 进而RT获知MC2出现报警并停止发送下步指令。若MC2在自动方式 (V31000000.0=1) 下已执行加工程序结束代码M02 (V25001000.2=1) , 其操作门已打开到位 (I1.4=1使M60.7=1) , MC2获知RT处在自动方式 (I8.5=1) , 则Q2.7线圈通电并自锁→中间继电器KA27通电→RT获知MC2已切削完毕。
MC2循环启动控制梯图中, 要在MC2单击运转的循环启动逻辑下, 添加联机运转的RT发出循环启动指令I8.6的逻辑。此时, 3个坐标轴已回零完毕的MC2应处在自动方式, MC2的尾架顶尖已在RT控制下2次夹紧工件到位 (C2=1使Q0.6=1) , MC2侧面的挂轮箱门已关闭 (I4.7=1) , MC2MC2获知RT处在自动方式 (I8.5=1) 且RT停在安全位置 (I4.5=1) , 则接口信号线圈V32000007.1通电并使MC2在802Dsl系统控制下循环启动。
(2) 新编自动门开/关梯图。在FML中, MC2的操作门不仅要在单机调试下经MCP按钮手动打开与关闭, 还要在联机运转下经由加工程序内的辅助功能M代码自动打开与关闭。对于I/O点富余较多的联机运转下的MC2, 也可经由RT发布MC2操作门打开指令与关闭指令。MC2操作门不管怎样打开 (关闭) , 既要做到光电开关获知其是否已打开 (关闭) 到位, 以保证开门状态下装/卸料 (关门后主轴方可运转) ;又要做到打开到位检知信号延时3~5 s后送至RT侧, 以保证RT准确获知MC2切削工件完毕的信号Q2.7;还要做到门打开气阀与门关闭气阀的互锁控制———彼此串接对方线圈的常闭触点, 以确保两者线圈不会同时得电。本案例采用辅助功能代码M46自动开门, M47自动关门。
手动除屑改造为电控吹气自动除屑。也就是, 先由加工程序内的辅助功能代码M54开启自动吹屑气阀, 再在主轴停转前经程序段“G04 F5”延时吹屑5 s, 最后用M55代码切断M54自动吹屑回路。对于M54和M55等辅助功能代码, 在接口信号V32000006.1=1 (0) 时, PLC向NCK传送的读入禁止有效 (无效) , 程序段不可 (可以) 向下继续执行, 此点类似于FANUC系统内M/S/T码执行完毕的FIN信号G4.3。
(3) 新编尾架顶尖2次夹/松梯图。先前, MC2的尾架顶尖 (下称尾架) 既可在JOG方式下经MCP按钮手动上升与下降, 也可在MDA或AUTO方式下经加工程序内M代码自动上升与下降。但在FML中, MC2的尾架不仅要具备单机调试的手动升/降机能和单机运转的自动升/降机能, 还要具备联机运转的RT使其升/降机能, 并可在1次指令下2次夹紧工件。
RT侧MC2尾架升/降的控制策略:AUTO方式 (V31000000.0=1) 下MC2操作门已打开到位M60.7=1→MC2无任何报警M60.0=0→MC2经信号I8.5获知RT处在AUTO方式→MC2尾架已上升到位I6.3=1→RT向MC2传送尾架下降命令I8.2=1→线圈Q2.4通电使液压阀YV3动作→尾架1次下降夹紧工件→下降延时T6=3 s后触发2次上升命令M70.0→线圈Q2.3通电使液压阀YV4动作→尾架上升松件 (T7=0.5 s) →延时0.7 s (T7+T8) 后触发2次下降命令M70.1→线圈Q2.4再次通电使液压阀YV3动作→尾架2次下降夹件并保持→加计数器C2计数达到预置值 (PV) →MC2经信号Q0.6向RT传送MC2已2次下降夹件完毕→RT回退至安全位置并将其状态经信号I4.5告知MC2→RT经信号I8.6向MC2发送循环起动命令→MC2执行加工程序以切削工件→切削完MC2经信号Q2.7告知RT→得知MC2操作门已打开到位的RT至卸料处夹持住工件→RT经信号I4.6向MC2发送尾架上升松件命令→线圈Q2.3通电使液压阀YV4动作→尾架上升松件已到位I6.3=1→MC2经信号Q0.5向RT传送MC2尾架已松件结束→RT将MC2已切削完的工件取出并再次上料→下一个循环开始。
3 应用效果
(1) 在滚齿机开发并应用机器人机能, 不仅使其操作门由按钮手动控制改造为M代码 (M46~M47) 自动控制, 还使其工件残屑由外置气枪手动清除改造为M代码 (M54~M55) 自动吹除;不仅使其尾架顶尖的1次夹紧改造为2次夹紧, 还使其循环起动的单机控制改造为FML联机控制;不仅使流水式半自动化的主动锥齿轮生产线升级为自动化程度较高的柔性制造线, 还使生产线双班作业下日产锥齿轮数量由220件提升至 (290~310) 件;不仅使生产线的操作人数由3名减为2名, 还大大减轻了操作者搬运工件的苦痛及消除了搬运中潜在的安全隐患。
(2) 在滚齿机开发并应用机器人机能, 汽车行业的同类设备可参照执行, 航空、铁路、船舶等行业的相关设备也可参考借鉴。同时, 为充分适应我国智能化制造的现状, 各机床制造厂商应在新造设备时预留机器人机能, 促使未来的制造业快步向智能工厂迈进。
参考文献
零传动滚齿机关键技术研究与应用 篇5
齿轮是机械产品的重要基础零件, 在机床、汽车、农机、建筑机械、工程机械、航空、兵器、工具等领域被广泛应用, 其质量、性能、寿命等直接影响到各类机械的质量。随着汽车、机械、航天等工业领域的不断发展, 对齿轮的要求也越来越高, 同时齿轮的设计、加工、检测的要求也相应提高, 齿轮的相关技术研究进入新的阶段。
1 零传动滚齿机及其关键技术的研究进展
现阶段, 诸如美国Gleason-Pfauter、德国Liebherr、日本的三菱重工等国际著名的齿轮加工机床生产厂家都投入大量的人力、物力、财力研究零转动技术在齿轮加工机床中的应用, 这些厂家在自己新推出的产品中都应用了零传动技术, 使得齿轮加工机床的性能达到了新的高度。而目前国内锯齿加工机床, 在工作台直线移动方面, 采用数控驱动系统代替普通滚齿机的各种交换挂轮, 驱动机床的运动部件上采用交流伺服电机通过多对降速齿轮副和一对滚珠丝杠副;采用交流伺服电机通过2-3对降速齿轮副来实现滚刀混转运动;绝大多数齿轮加工机床仍采用多对高精度齿轮副和一对高精度蜗轮蜗杆服实现工作台回转运动。
2 零传动滚齿论机设计关键技术研究
2.1 零传动滚齿机概述
零传动滚齿机是在滚齿机朝着全数控化、高速高精度、零传动、绿色环保的发展趋势下应运产生的, 数控滚齿机同机械式传动机在切削原理方面相同, 一是利用展成原理来加工, 此方法适用于滚刀与工件齿共轭;另一方面, 全数控滚齿机的各轴均独立伺服驱动, 并可检测反馈, 可以加工圆柱体的等分与不等分槽, 同时也可对于径向进给和轴向进给实现差补运算控制, 使机床完成小锥度齿轮、鼓形齿轮的加工。
2.2 零传动滚齿机需要研究的关键技术
2.2.1 滚齿机床的转动系统
传统齿轮加工机床运动关系复杂, 在齿轮机床中包括主运动传动链、展成分度链、差动传动链、轴向进给传动链、径向进给传动链、切向进给转动链、刀架回转运动链等。20世纪80年代初数控技术引入齿轮加工机床, 使得齿轮加工机床的技术水平有了明显的提高, 同时, 计算机技术的迅猛发展和高精度、高速响应伺服系统的出现, 让全功能数控齿轮加工机床已成为国际市场上的主流产品。全功能数控的齿轮机床的各轴进给运动、展成运动和差动运动均为数控的。在滚刀和工作台之间采用电子齿轮箱, 大大简化了机械转动结构, 降低了传动误差。今年来国内外主要齿轮加工机床生产厂家都致力于缩短机床的传动链。零传动技术是机床设计和制造技术的一次重大革新, 它去掉一般数控滚齿机的高精度齿轮副或蜗轮副, 采用内置主轴电机、内置力矩电机分别驱动, 使机床的结构得到最大限度的简化。
2.2.2 滚刀主轴-工件主轴速度
衡量滚齿机性能的一个重要指标就是滚刀主轴和工件主轴转速的高低。滚刀主轴的转速、工作台主轴的转速、轴向进给速度、各直线坐标及滚刀角度旋转调整周的快速运动速度是最能体现高效加工的机床参数。近几年, 随着改善生态环境和实现清洁生产的呼吁, 不使用切削液的干切削得到广泛推崇, 国内外主要的齿轮加工机床厂家也都大力开发数控高速干切滚齿机, 按目前的工艺, 滚刀主轴的最高转速一般确定为4000rpm, 最低转速确定为550rpm。工件主轴转速应与滚刀主轴转速相匹配。目前用户加工齿轮的齿数范围在6-100齿以内, 当滚刀主轴最高转速达到4000rpm, 此时的工件主轴转速应为400-5000rpm.按加工齿轮数为100, 滚刀转速为1000-1200rpm, 此时的工件主轴转速为10-12rpm, 但因为还要受到其他因素影响, 确定工件主轴最低转速为5rpm。
2.2.3 床身及排屑系统
床身是机床的基础大件, 具备高强度和刚度、较好的抗振性和热稳定性是其结构设计中必须要做到的, 现阶段采取的措施有铸件采用全封闭截面, 合理布置内部隔板和肋条, 导轨面加宽等。相对而言, 干切削机床则有更高的要求, 如床身有足够的刚性, 结构简单, 加工方便, 重量轻, 排屑顺畅, 减少排屑过程中切屑传给机床部件的热量, 保证热平衡等。为保证排屑畅通, 需合理布置内隔热板和肋条, 尽量采用对称设计, 排屑横槽设计在机床的加工区域左下方, 铁屑直接下落, 可快速排出。
3 零转动滚齿机传动精度研究
齿轮加工的精度受加工机床的几何精度、刚度、热变形、道具质量及其安装精度、机床传动链条精度以及机床的扭振动力等特性影响, 而其中其关键性作用的是机床传动链的精度。所谓传动精度就是指传动链中各环节精度对道具和工件间相对运动的均匀性和准确性的影响程度。要加工出高度精确的齿轮, 加工机床的道具与工作台之间必须要有准确的速比关系, 而机床的分度转动时保证速比关系准确的重要因素。随着数控技术的发展, 电气转动代替传动链来实现内联动, 这大大缩短了传动链的长度, 减少了转动原件数量, 提高了传动的精确度, 实现了齿轮加工机床的数控化。在研究传动精度的时候, 一定要注意机械传动机构、伺服机构、数控内联传动等等这些方面, 把握好这些, 才能真正提高滚齿机传动精度。
4 零转动滚齿机刚度研究
刚度是表征物体抵抗变形能力的物理量。伺服系统有两种不同的刚度, 分别为机械系统的机械刚度和伺服系统的伺服刚度。机械刚度是指, 机床弹性体产生单位变形量时所需要的作用力, 它反映了机械元件抵抗变形的能力, 如作用力为静力, 则是机械静刚度, 如果作用力是交变力, 则是机械动刚度。伺服刚度是指伺服系统具有弹簧那样的刚性特性, 如机械刚度一样, 伺服刚度也分为动刚度和静刚度。其中提高驱动系统的动态伺服制度对获得高的加工精度尤为重要。直接驱动电动机直接采用电动机与被驱动载荷相连, 避免了减速系统的弹性和摩擦、间隙等因素的影响, 从而可以达到高精度的位置控制, 另一方面, 与传统的带有减速装置的伺服电动机驱动系统相比, 直接驱动电动机驱动系统的控制性更容易受到转矩波动, 大的转矩波动会引起直接驱动伺服系统的控制性能下降。因此在实际的应用过程中, 要尽可能提高控制系统的刚度, 确保加工的稳定性, 减少外界干扰, 保证伺服形同的稳定性。
5 结束语
因传动原理异常复杂, “内联”传动精度要求非常高, “零传动”技术在齿轮加工机床中一直未得到广泛应用, 即便“干切削”、“高速切削”、“高精度切削”、“硬齿面切削”等现代加工工艺进入齿轮加工领域的今天, “零传动”齿轮加工机床依然售价很高, 甚至很多国外的设计原理和技术资料都严格保密, 形成技术垄断。本文通过对零传动滚齿机的研究, 就是希望能对国内“零传动”滚齿机的研究设计有所启示, 使国内在此领域的研究中有所突破。
摘要：直线电动机技术的逐渐成熟, 使得直线运动开始实现零转动, 即直接驱动。齿轮加工机床传动原理异常复杂、“内联”传动精确度要求非常高, 直至20世纪90年代以前国内都没有“零传动”技术在齿轮加工机床中成功应用的先例。零传动高速滚齿机的关键设计技术包括:总体布局设计技术、速度匹配性设计技术、传动系统设计技术、床身及排屑系统技术设计、滚刀主轴及工件主轴直接驱动结构设计技术、直驱滚刀主轴及工件主轴编码器选取技术, 本文主要针对这六项关键技术进行分析与研究。
关键词：零转动,滚齿机,精度,刚度
参考文献
[1]刘润爱.零转动滚齿机关键技术研究与应用[D].重庆大学, 2006.
[2]巩丽, 张根保, 刘润爱, 等.零传动滚齿机的精度分析[J].机床与液压, 2006.
滚齿效率 篇6
我公司通过引进德国希斯庄明技术制造重型、超重型数控滚齿机, 该系列数控滚齿机滚刀主轴采用静压轴承结构设计, 根据设计要求前后轴承轴瓦同轴度要求为0.005 mm, 轴瓦表面粗糙度为Ra0.4 (见图1) 。根据我公司现有加工设备情况, 轴瓦的加工精度无法保证, 必须设计一套手动静压轴承研磨工装才能保证设计要求。
2 静压轴承研磨工装的设计
2.1 静压轴承的加工工艺方案分析
根据对我公司现有加工设备精度的复量及确认, 采用如下工艺方案对静压轴承轴瓦面进行加工:1) 粗加工前、后轴瓦内孔及油腔, 轴瓦内孔留1 mm加工余量;2) 将粗加工后前后轴瓦通过冷装的方式镶进已加工完刀架体中;3) 在一台数控落地铣镗床上进行前、后轴瓦面的半精加工, 轴瓦内孔预留0.06 mm研磨量, 将轴瓦面的同轴度保证在0.02 mm以内, 表面粗糙度为Ra1.6;4) 通过手动研磨工装对前后轴瓦面进行研磨精加工, 满足轴瓦同轴度0.005 mm、表面粗糙度Ra0.4的设计要求。
2.2 具体结构设计
手动静压轴承研磨工装由研磨杆1、前研磨套2、后研磨套3、螺母4、限位螺钉5及手动扳杠6组成 (见图2) 。研磨套与研磨杆1之间采用锥面定位, 在研磨杆1左右两端分别加工有1∶20锥面;前研磨套2及后研磨套3沿圆周方向均匀加工有六道尺寸一致凹槽 (其中五条未开通, 一条为径向通槽) , 通过配磨锥面实现与研磨杆1的精确定心, 并通过两个螺母4实现轴向定位。在前研磨套2、后研磨套3与研磨杆1之间安装有限位螺钉5, 利用限位螺钉5来传递研磨时的扭矩。在研磨杆1左右两端还加工有通孔, 手动扳杠6安装在通孔中, 转动手动扳杠6即可实现研磨工装与静压轴承轴瓦面之间的相对运动实现研磨。
2.3 工装精度控制及使用方法
静压轴承研磨工装要解决的关键问题是前后轴承轴瓦同轴度及表面粗糙度的问题, 其中表面粗糙度通过研磨可以轻易解决, 难点是同轴度问题。
要解决前后轴瓦同轴度的问题, 首先要保证工装自身的同轴度在0.005 mm以内。我们实际操作过程中工装同轴度精度的控制方法如下:1) 通过精密外圆磨床加工研磨杆1两端的1∶20锥面, 使其同轴度控制在0.003 mm以内;2) 以研磨杆1两端的1∶20锥面为基准, 配磨前研磨套2及后研磨套3的内锥面, 控制两锥面的接触率均在75%以上, 确保配合锥面定心可靠;3) 将前研磨套2、后研磨套3、螺母4及限位螺钉5均安装到研磨杆1上, 确保螺母4及限位螺钉5定位可靠;4) 将装配好的研磨杆组件安装到精密外圆磨床上, 磨削前研磨套2及后研磨套3外圆至尺寸Ф2200+0.01, 确保两外圆同轴度在0.003 mm以内。
因为研磨工装重量较大, 进行轴瓦研磨时, 需将刀架体垂直放置。将研磨工装垂直吊起, 使调好的研磨膏均匀分布在前研磨套2及后研磨套3外圆上, 缓慢地将研磨工装放入刀架体静压轴承轴瓦中, 安装手动扳杠6, 旋转手动扳杠6, 使研磨工装与静压轴承轴瓦之间发生相对低速滑动, 实现研磨加工。在研磨过程中, 适当预紧前后轴套螺母4, 调整检验前研磨套2及后研磨套3的外径数值及同轴度, 确保研磨加工精度。当前后轴承轴瓦内径数值为准220++00..0607时, 将研具工装安装到精密外圆磨床上, 将调整后的前研磨套2及后研磨套3外径尺寸加工至准220+0+0..0506, 并检验最终同轴度保证在0.003 mm以内。将调整后的研磨工装放入刀架体静压轴承轴瓦中进行最终研磨, 直至轴瓦内孔直径达到图纸要求。
3 结语
我公司使用该研磨工装加工的数控滚齿机主轴静压轴承轴瓦经实际验证, 轴瓦面完全满足与主轴外圆柱面的配合要求, 达到了主轴轴瓦的图纸要求, 不但保证了同轴度0.005 mm及尺寸精度要求, 而且表面粗糙度降到了Ra0.4以下, 顺利完成了主轴轴瓦的加工。滚刀主轴最终装配完成的端面及径向跳动分别为0.008 mm及0.006 mm, 完全达到了设计要求。
摘要：重型数控滚齿机主轴均采用静压轴承结构, 静压轴承轴瓦面需要精密加工, 并且要保证极高的同轴度公差及表面光洁度, 使用公司现有加工设备无法保证加工精度达到设计要求。为此设计了一套手动研磨工装, 该工装利用高精度磨削研磨套、研磨剂与轴瓦面之间相对运动实现研磨, 来完成轴瓦的精密加工, 使用效果良好。
关键词：静压轴承,研磨,工装
参考文献