數(shù)控拉刀花鍵磨床砂輪修整系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

孫延祿

摘 要：磨削是加工拉削刀具溝槽的主要方法，隨著各種成型拉削刀具的廣泛應(yīng)用，對(duì)其磨削技術(shù)的要求也在不斷提高。高精度、自動(dòng)化已成為了磨削加工的發(fā)展趨勢(shì)。由于數(shù)控砂輪修整編程復(fù)雜而又繁瑣，傳統(tǒng)的手工編程方法根本無法完成，必須由專用軟件CAD繪圖，利用CAM的后處理功能生成加工程序，因此齒形修整程序的軟件就非常關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：花鍵磨床;砂輪修整;設(shè)計(jì)

一、拉刀花鍵磨床概述

拉刀拉削加工較為適合民用汽車、農(nóng)用拖拉機(jī)、軍用重型機(jī)械零部件等零件的加工生產(chǎn)。現(xiàn)階段，我國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)拉刀齒形的修磨大多是工人手動(dòng)修整后磨削。這一狀況增加了拉刀齒形修磨的人工工作強(qiáng)度，降低了拉刀刀具精度、磨削效率，針對(duì)這一狀況，拉刀花鍵磨的數(shù)控化加工變革應(yīng)運(yùn)而生。針對(duì)拉刀的數(shù)控齒形修磨，目前常采用的修磨方法有兩種：一是采用成形修磨法，即針對(duì)拉刀齒形的形狀，采用形狀相同的砂輪來靠齒形修磨;二是采用軌跡修磨法，即針對(duì)拉刀齒形的曲線形狀，運(yùn)用數(shù)控建模、數(shù)控編程等方式來走出相應(yīng)的數(shù)學(xué)曲線磨削拉刀齒形。自動(dòng)生產(chǎn)制造技術(shù)的開發(fā)運(yùn)用對(duì)于提加工效果、生產(chǎn)效率和降低成本。增加了我國(guó)在相關(guān)制造行業(yè)的影響力、競(jìng)爭(zhēng)力，具有劃時(shí)代的意義。

二、數(shù)控砂輪修整裝置的模塊化修形程序設(shè)計(jì)

普通花鍵磨床加工漸開線花鍵拉刀齒形，用70年代設(shè)計(jì)的手動(dòng)修整器進(jìn)行砂輪修形。這種手動(dòng)修整器根據(jù)漸開線的形成原理，使用時(shí)使修整器的漸開線曲線運(yùn)動(dòng)，以修整出正確的砂輪形狀。這種方法盡管操作方便，精度易于保證，但也存在以下缺陷：一是需要大量的基圓庫以滿足不同規(guī)格砂輪的修整需要，并且對(duì)于基圓直徑小于φ6mm以及基圓直徑大于φ160mm 的砂輪無法實(shí)現(xiàn)修整;二是對(duì)于加工特殊拉刀如底徑小于基圓的砂輪也無法修整，常常只能靠手工修出基圓以下部分，因此砂輪的精度及加工范圍都不能完全保證。為了解決問題同時(shí)滿足其它非漸開線齒形砂輪的修形需要，以FANUCOi-MA數(shù)控系統(tǒng)用于在現(xiàn)有機(jī)床上進(jìn)行砂輪修整裝置的數(shù)控化改造，在通過模擬運(yùn)行調(diào)試后，發(fā)現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用中存 在一個(gè)問題：即每次加工前的準(zhǔn)備時(shí)間很長(zhǎng)，首先需要根據(jù)漸開線齒輪模塊在電腦上用CAD軟件繪圖，然后利用CAM的后處理功能生成加工程序。目前尚沒有合適的、可進(jìn)行移植的軟件來生成所需砂輪修形程序并直接用于加工，因此，為了提高改造后的數(shù)控砂輪修整裝置的修整精度及修整效率，我們進(jìn)行了有關(guān)的模塊化程序設(shè)計(jì)。

如圖所示，改造后的數(shù)控砂輪修整裝置采用 三支金剛石筆分別完成砂輪左、右齒面漸開線曲線 和底徑圓弧的修形。因左右齒形完全相同，可采用同一個(gè)子程序通過鏡像處理完成加工，而底徑圓弧用另一個(gè)子程序來完成加工。為保證左右齒形和底 徑的完整形狀，在程序設(shè)計(jì)上還需要延長(zhǎng)一段適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，由于在數(shù)控加工中只有圓弧和直線插補(bǔ)指令，如果用直線段來近似代替漸開線曲線，則所取直線段必須很短以避免形成階梯線，但大量的直線段又會(huì)增加程序代碼，造成繁瑣的運(yùn)算，因此采用圓弧近似代替漸開線曲線，在設(shè)計(jì)程序時(shí)可適當(dāng)延長(zhǎng)拉刀齒形要求的大小徑以保證有效部分的精 度，然后從大徑到砂輪外側(cè)修出一個(gè)適當(dāng)?shù)膱A弧即可。由于目前市場(chǎng)對(duì)漸開線花鍵拉刀的需求越來越大，為了簡(jiǎn)化加工過程，提高加工效率，我們對(duì)各種非標(biāo)漸開線拉刀的加工程序進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)。由于漸開線的廓形線可以根據(jù)公式計(jì)算得出，用戶只需輸入漸開線的基本參數(shù)，通過模塊化的加工程序即能自動(dòng)計(jì)算有效長(zhǎng)度及所需圓弧段數(shù)，然后結(jié)合FANUCOi-MA系統(tǒng)編程格式，生成一個(gè)修形主程序及兩個(gè)子程序;為了簡(jiǎn)化工人操作，把修整進(jìn)給量、修整次數(shù)均作為變量，以便在修整時(shí)循環(huán)進(jìn)給，同時(shí)在粗加工及精加工時(shí)還可采用不同的用量進(jìn)行砂輪修整。程序主框架如圖所示。

利用VB編程軟件，把漸開線參數(shù)作為變量并考慮砂輪寬度，首先計(jì)算出形成漸開線齒形面所需各圓弧及底徑圓弧的起點(diǎn)、終點(diǎn)和半徑值，然后按FANUCOi-MA程序格式生成主程序及子程序的G代碼，再把所需的變量修整次數(shù)、修整量、夾具相關(guān)尺寸等以固定模式定義到子程序中可根據(jù)具體加工情況進(jìn)行改動(dòng)，將主程序及兩個(gè)子程序以圖紙?zhí)柮鏋橐粋€(gè)文本文件并通過系統(tǒng)通訊接口傳入系統(tǒng)內(nèi)存。通過模塊化程序設(shè)計(jì)修整砂輪，不僅大大簡(jiǎn)化了編程的工作量，提高了程序運(yùn)行的準(zhǔn)確性及精度，程序的生成到輸入系統(tǒng)只需數(shù)分鐘即可完成，而且采用模塊化程序設(shè)計(jì)后對(duì)操作工人的素質(zhì)要求也勿需太高，更方便程序的推廣應(yīng)用。

砂輪修整技術(shù)一直是成型磨削加工中一個(gè)較為復(fù)雜、難度較大的技術(shù)?；ㄦI拉刀齒形加工砂輪修整的模塊化程序設(shè)計(jì)亦可推廣用于其它砂輪的修形，如對(duì)于要求抬高后頂尖以形成側(cè)后角的拉刀，其砂輪的修形程序只需在現(xiàn)有參數(shù)的基礎(chǔ)上加上一個(gè)抬高角度即可快速實(shí)現(xiàn)，并確定砂輪的修整曲線，自動(dòng)生成砂輪修整程序，由此解決了齒形磨削的難題。

參考文獻(xiàn)

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