花鍵磨床數(shù)控改造

漢江工具有限責(zé)任公司 (陜西漢中 723002) 趙 榕 王銀山

漸開線花鍵拉刀用于漸開線內(nèi)齒圈的拉削加工。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，內(nèi)齒圈的結(jié)構(gòu)及精度有了很大改進(jìn)與提高，各種復(fù)合齒形內(nèi)齒圈的出現(xiàn)給漸開線花鍵拉刀的制造帶來了很大的挑戰(zhàn)。國產(chǎn)M8612A花鍵磨床原有結(jié)構(gòu)和加工精度完成不了該類拉刀齒形面的磨削加工。

10多年來，我公司先后引進(jìn)多臺德國REFORM公司生產(chǎn)的數(shù)控花鍵磨床，用于該類型拉刀齒形面的磨削加工。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，這些設(shè)備已不能滿足生產(chǎn)需求。我們在消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對國產(chǎn)M8612A花鍵磨床進(jìn)行了數(shù)控改造，經(jīng)過幾年的使用，效果很好，能滿足各種復(fù)合齒形漸開線花鍵拉刀齒形面的磨削加工。

本文重點對該機(jī)床的數(shù)控改造從以下幾個方面進(jìn)行介紹。

1.花鍵磨床數(shù)控改造

(1)高精度數(shù)控分度裝置:機(jī)床分度裝置決定了被加工零件的齒距等分精度。該數(shù)控分度裝置采用蝸桿副傳動結(jié)構(gòu)，在蝸桿類型、齒形角及結(jié)構(gòu)上做了很多改進(jìn)，以保證蝸桿副的嚙合精度、傳動剛性、合理的間隙及精度的持久保持。蝸輪、蝸桿按5級精度標(biāo)準(zhǔn)制造，蝸輪采用鑄錫磷青銅材料，蝸桿采用42CrMoA材料，經(jīng)過碳、氮共滲熱處理工藝，以達(dá)到齒面硬度高、磨損小及精度保持時間長的目的。回轉(zhuǎn)主軸采用密珠軸承支撐結(jié)構(gòu)，以保證主軸具有高的回轉(zhuǎn)精度。在回轉(zhuǎn)主軸后端安裝高精度旋轉(zhuǎn)及角度編碼器，該編碼器作為主軸轉(zhuǎn)角的測量反饋元件。箱體選用高強(qiáng)度鑄鐵材料。

按以上結(jié)構(gòu)、材料及精度標(biāo)準(zhǔn)制造出的高精度數(shù)控分度裝置，精度可達(dá)到如下指標(biāo)。系統(tǒng)最小分辨率0.001°;分齒精度相鄰誤差小于0.003°;累積誤差小于0.005°;主軸回轉(zhuǎn)跳動誤差小于0.003 mm。

(2)高精度數(shù)控砂輪修整裝置:漸開線花鍵拉刀齒形面的磨削加工屬于成形磨削加工，砂輪的形狀和輪廓精度決定了被加工零件的精度，所以砂輪修整裝置的結(jié)構(gòu)和精度對花鍵磨床十分重要。在機(jī)床砂輪主軸上方，安裝兩坐標(biāo)數(shù)控砂輪修整器，該修整器數(shù)控滑臺直線導(dǎo)軌選用德國施耐博格雙V形高精度滾動直線導(dǎo)軌，滾珠絲杠選用日本THK公司高精度滾珠絲杠，配置長度光柵尺做直線位置全閉環(huán)控制，有效行程80 mm。數(shù)控滑臺采用全封閉結(jié)構(gòu)。

為保證砂輪修形精度，選用德國產(chǎn)金剛石滾輪，高精度電主軸驅(qū)動。

按以上結(jié)構(gòu)、精度標(biāo)準(zhǔn)制造出的高精度數(shù)控砂輪修形裝置，精度可達(dá)到如下指標(biāo)。系統(tǒng)最小分辨率0.001 mm;直線度誤差小于0.002 mm/80 mm;定位精度誤差小于0.005 mm;重復(fù)定位精度誤差小于0.002 mm。

(3)高性能、高可靠性的數(shù)控系統(tǒng)及加工軟件:從功能、可靠性、性價比及使用習(xí)慣幾個方面考慮，選用德國博世力士樂公司Micro數(shù)控系統(tǒng)，中文人機(jī)專用操作界面。配置辦公電腦，用于砂輪修整加工程序的計算及數(shù)據(jù)傳送。分齒機(jī)構(gòu)采用德國博士力樂力矩電動機(jī)直接驅(qū)動。力矩電動機(jī)型號:MST 160C—0050(F=70 N，F(xiàn)max=180 N)，砂輪修整器用兩坐標(biāo)滑臺采用德國博士力樂交流伺服電動機(jī)驅(qū)動。電動機(jī)型號:QSK061—C0300(M=8 N·m)。

在系統(tǒng)內(nèi)安裝有各種類型的加工程序以備隨時調(diào)用。單獨配一個辦公電腦用于砂輪修整軌跡計算、程序的生成和程序的傳送。對于各種結(jié)構(gòu)類型拉刀分別開發(fā)有相對應(yīng)專用軟件，通過拉刀專用程序界面，選擇拉刀類型和齒形結(jié)構(gòu)，輸入齒形計算用相關(guān)參數(shù)，即可生成相對應(yīng)的砂輪修整加工程序，通過數(shù)據(jù)接口傳送到機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)。該加工程序考慮多方面因素，把機(jī)床精度、砂輪、金剛石滾輪和磨削加工工藝等因素都融在一體。

(4)機(jī)床大修:對M8612A花鍵磨床進(jìn)行大修，修磨機(jī)床各導(dǎo)軌配合面，保證應(yīng)有的幾何精度及運(yùn)動精度。修配砂輪主軸，保證應(yīng)有的回轉(zhuǎn)精度。

經(jīng)過以上4個方面的改進(jìn)，M8612A花鍵磨床具備數(shù)控分齒、數(shù)控修砂輪的功能，操作工人只需按照拉刀設(shè)計圖樣，輸入所需要的相關(guān)參數(shù)，即可完成加工程序的設(shè)置。其余的操作與M8612A原操作方式一樣。

2.結(jié)語

漢江工具有限責(zé)任公司先后對M8612A花鍵磨床數(shù)控改造多臺，經(jīng)過多年來的使用，效果很好，能滿足各種復(fù)合齒形漸開線花鍵拉刀齒形面的磨削加工。

設(shè)備的數(shù)控改造，以經(jīng)濟(jì)、實用、快捷的方式，給M8612A花鍵磨床增加功能，擴(kuò)大加工范圍，提高加工精度。這種方式是漸開線花鍵拉刀齒形面磨削加工的有效途徑。