數(shù)控蝸桿砂輪磨齒機(jī)自動(dòng)對(duì)刀技術(shù)的分析

郭丁丁

【摘要】隨著科技的的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步，數(shù)控蝸桿砂輪磨齒機(jī)自動(dòng)對(duì)刀技術(shù)得到了飛速的發(fā)展與改革。在進(jìn)行齒輪削磨過程中，采用傳統(tǒng)的對(duì)刀方式會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)齒形對(duì)中性誤差性問題，而自動(dòng)對(duì)刀技術(shù)在數(shù)控蝸桿砂輪磨齒機(jī)的應(yīng)用不僅提高的齒輪削磨的工作效率，而且還在一定程度上降低齒形誤差發(fā)生的機(jī)率，促進(jìn)數(shù)控蝸桿砂輪磨齒機(jī)整體技術(shù)水平的提高。本文將通過對(duì)自動(dòng)對(duì)刀系統(tǒng)進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)數(shù)控蝸桿砂輪磨齒機(jī)自動(dòng)對(duì)刀技術(shù)進(jìn)行闡述，以供參考。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控蝸桿；砂輪磨齒機(jī)；自動(dòng)對(duì)刀技術(shù)；分析

引言

在齒輪加工過程中，磨齒是精確度最高的一種加工方式。數(shù)控蝸桿砂輪磨齒機(jī)磨齒加工原理與滾齒加工有著諸多的相似性特點(diǎn)，當(dāng)砂轉(zhuǎn)過一周，其齒輪也會(huì)相應(yīng)的轉(zhuǎn)過一齒。自動(dòng)對(duì)刀技術(shù)在磨削齒輪應(yīng)用過程中，其操作方式相對(duì)比較復(fù)雜，如果砂輪與齒輪在接觸過程中采用對(duì)刀技術(shù)，應(yīng)預(yù)防齒輪輪齒與砂輪頂牙出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象，同時(shí)為了能夠在一定程度上增強(qiáng)齒輪加工的精度，必須要實(shí)現(xiàn)齒輪與砂輪的平衡性接觸。

1.分析自動(dòng)對(duì)刀系統(tǒng)

1.1 自動(dòng)對(duì)刀系統(tǒng)常見問題分析

通過用砂輪磨工件的處理過程中，不僅會(huì)發(fā)生相互摩擦現(xiàn)象，而且還會(huì)出現(xiàn)部分工件磨損的現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)磨砂由于受到力的作用也可能出現(xiàn)擠壓或者崩落現(xiàn)象，因受力，機(jī)床部分金屬構(gòu)件會(huì)發(fā)生彈性以及塑性形變，在塑性形變發(fā)生過程中，其所釋放的塑性能量在砂輪磨齒加工過程中可以轉(zhuǎn)換成一定的發(fā)射信號(hào)。利用這種現(xiàn)象我們可以通過AE聲波信號(hào)發(fā)射進(jìn)行檢測(cè)，準(zhǔn)確的判斷工件與砂輪之間是否存在削磨接觸性的問題。

1.2 自動(dòng)對(duì)刀系統(tǒng)主要工作原理

自動(dòng)對(duì)刀工作的原理是：通過數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)尋找功能，有效的找到某個(gè)工件齒槽邊界，并且對(duì)其所在的位置進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄，最后才能得出精確點(diǎn)的位置，也就是工件加工起始點(diǎn)的位置。在自動(dòng)對(duì)刀加工時(shí)，削磨過程中發(fā)生的AE信號(hào)作為反饋信號(hào)，當(dāng)工件與砂輪的位置在1.5μm時(shí)，能夠準(zhǔn)確的觀測(cè)到AE發(fā)射信號(hào)，當(dāng)工件與砂輪的距離相對(duì)比較近的情況下，AE所發(fā)射的信號(hào)強(qiáng)度會(huì)不斷的增加，當(dāng)工件與砂輪進(jìn)行直接接觸時(shí)，AE信號(hào)強(qiáng)度會(huì)達(dá)到最大值。在自動(dòng)削磨過程中，相關(guān)工作人員能夠根據(jù)AE發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)確的判斷出工件與砂輪之間的接觸情況。

1.3 自動(dòng)對(duì)刀系統(tǒng)主要的組成部分

自動(dòng)對(duì)刀技術(shù)主要分為五個(gè)組成部分，即主軸伺服電機(jī)、輸入輸出及顯示界面、數(shù)控系統(tǒng)、電控箱以及AE信號(hào)傳感器。AE信號(hào)傳感器主要是通過壓電晶體作為其主要的原件進(jìn)行檢測(cè)信號(hào)，而壓晶體是在聲波的震動(dòng)作用下，將震動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)、而電控箱與AE信號(hào)傳感器構(gòu)成自動(dòng)對(duì)刀調(diào)整模塊，其中AE信號(hào)傳感器發(fā)揮著信號(hào)采集功能，電控箱對(duì)其所采集的信號(hào)進(jìn)行合理的分析與比較，并將結(jié)果發(fā)送到數(shù)控系統(tǒng)中，數(shù)控系統(tǒng)對(duì)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的控制，使得刀具能夠移動(dòng)到準(zhǔn)確的位置上，從而達(dá)到調(diào)節(jié)以及平衡的目的。

2.數(shù)控蝸桿砂輪磨齒機(jī)自動(dòng)對(duì)刀技術(shù)的分析

2.1 自動(dòng)對(duì)刀技術(shù)削磨中應(yīng)用

削磨過程是一種變化的過程，并且在瞬間將會(huì)產(chǎn)生一定的摩擦功率，其用公式可表示為：P（t）=F（t）v（t），其中P（t）主要是指瞬態(tài)摩擦功率，F(xiàn)（t）是指在摩擦力的有效作用下產(chǎn)生的瞬時(shí)值，而v（t）則表示為表面摩擦過程中速度的瞬時(shí)值。信號(hào)發(fā)出的均方根值可以用Arms表示，其所代表的是在一定的時(shí)間內(nèi)信號(hào)所發(fā)生的能力的大小，其可以用公式Arms（t）=η（t）P（t）=η（t）F（t）v（t）表示，其中轉(zhuǎn)換系數(shù)用η（t）來表示。Arms（t）值的大小能夠準(zhǔn)確的反應(yīng)出工件與砂輪之間的接觸的程度，當(dāng)Arms（t）越大的情況下，則說明工件與砂輪之間的接觸程度越深，同時(shí)，相關(guān)操作人員也可以通過AE所發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度對(duì)工件與砂輪之間的接觸強(qiáng)度進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，從而進(jìn)行相應(yīng)程序的操作以及執(zhí)行。

這種對(duì)刀方式是在數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)坐標(biāo)記憶功能的基礎(chǔ)上得以有效實(shí)現(xiàn)的。通過自動(dòng)對(duì)刀模塊對(duì)得到的信號(hào)進(jìn)行有效的判斷以及處理，并且將相應(yīng)的信號(hào)內(nèi)容有效的傳輸?shù)綌?shù)控中心系統(tǒng)中，從而能夠?qū)﹄姍C(jī)的坐標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄。

2.2 電控系統(tǒng)的主要作用以及工作原理

通過電控箱系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的判斷齒輪與砂輪之間的接觸情況，相關(guān)操作人員可以根據(jù)相應(yīng)的輸入設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，從而給電控箱設(shè)置一個(gè)合理的閾值，一旦出現(xiàn)工件與砂輪接觸過程中所產(chǎn)生的削磨電壓值比所設(shè)定的電壓閾值高的情況，則說明齒輪與砂輪已經(jīng)進(jìn)行了有效的接觸，此時(shí)電控箱系統(tǒng)所發(fā)生的信號(hào)將會(huì)由高電平逐漸向低電平轉(zhuǎn)變，并且數(shù)控系統(tǒng)所接收到的信號(hào)也為低電平時(shí)，就可以進(jìn)行相應(yīng)程序執(zhí)行，當(dāng)砂輪主軸停止運(yùn)行時(shí)，對(duì)其當(dāng)前坐標(biāo)值進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄。

當(dāng)砂輪主軸的方向以及轉(zhuǎn)速在原來設(shè)定的軌跡上進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)停止后，對(duì)主軸所處的坐標(biāo)值進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄，從AE信息系統(tǒng)所反饋的信息角度來說，必須要確保齒面兩側(cè)齒槽磨削余量均勻平衡。在進(jìn)行接觸及檢測(cè)過程中，也必須要在滿足相應(yīng)的接觸檢測(cè)條件的基礎(chǔ)上，使得削磨齒面具有同等的電壓值。

在進(jìn)行工件裝夾后，刀架的主軸會(huì)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，工件主軸也會(huì)隨著刀架的主軸方向進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)系統(tǒng)還未產(chǎn)生AE信號(hào)時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)所接收的信號(hào)為高電平信號(hào)，當(dāng)削磨過程中產(chǎn)生AE信號(hào)時(shí)，電控箱系統(tǒng)所發(fā)出的信號(hào)會(huì)由高電平逐漸向低電平轉(zhuǎn)變，一旦數(shù)控系統(tǒng)所接收的電平值為24V時(shí)，主軸將會(huì)把剩余的行程進(jìn)行刪除，這時(shí)可以對(duì)主軸刀架上的坐標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄。

3.結(jié)語

綜上所述，通過AE發(fā)射信號(hào)的方式進(jìn)行數(shù)控蝸桿砂輪磨齒機(jī)自動(dòng)對(duì)刀，在實(shí)際的應(yīng)用過程中已經(jīng)取得了良好的成效，并且廣泛的應(yīng)用到齒輪加工過程中，由于AE信號(hào)能夠準(zhǔn)確的判斷砂輪與工件之間的接觸情況，并且反應(yīng)速度快以及靈敏度相對(duì)比較高，使得自動(dòng)對(duì)刀技術(shù)在機(jī)床工作效率以及精確度水平上得以應(yīng)用，同時(shí)促進(jìn)了整個(gè)工藝生產(chǎn)質(zhì)量的提高。

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