基于數(shù)控技術(shù)的銑齒機(jī)改造

螺旋錐齒輪(即曲線(xiàn)齒錐齒輪)按其齒面節(jié)線(xiàn)形狀的不同可分為圓弧齒錐齒輪、延伸外擺線(xiàn)錐齒輪、準(zhǔn)漸開(kāi)線(xiàn)錐齒輪等類(lèi)型。

某機(jī)床廠生產(chǎn)的H1—003延伸外擺線(xiàn)錐齒輪銑齒機(jī)可加工最大工件直徑110 mm時(shí)，齒數(shù)5～80，模數(shù)0.3-1.5 mm的等高齒螺旋錐齒輪(延伸外擺線(xiàn)錐齒輪)。該機(jī)床存在明顯的不足：①剛性差。雖然該機(jī)床可加工最大工件直徑110 mm的齒輪，但事實(shí)上當(dāng)加工的工件直徑接近或達(dá)到110 mm，機(jī)床振動(dòng)很大，加工出來(lái)的齒輪齒面粗糙度差，加工效率低。②加工范圍窄。當(dāng)齒輪齒數(shù)小于5齒時(shí)，不能加工；當(dāng)齒輪齒數(shù)大于等于5齒且接近5齒時(shí)，由于機(jī)床內(nèi)部的一對(duì)蝸輪蝸桿副轉(zhuǎn)速很高，接近機(jī)床設(shè)計(jì)的最高警戒轉(zhuǎn)速，機(jī)床磨損十分嚴(yán)重。連續(xù)加工這種齒輪，不到半年機(jī)床就需要大修甚至報(bào)廢。③修理難。機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動(dòng)鏈長(zhǎng)，修理用時(shí)長(zhǎng)，且大修成本高，大修后精度明顯下降。

鑒于此，決定對(duì)一臺(tái)精度下降的HI-003銑齒機(jī)進(jìn)行數(shù)控化改造試驗(yàn)。

1 擺線(xiàn)齒錐齒輪銑齒機(jī)工作原理

1．1 銑齒機(jī)3個(gè)相關(guān)聯(lián)的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

銑齒機(jī)切齒加工時(shí)存在3個(gè)相關(guān)聯(lián)的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：①銑刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)切削運(yùn)動(dòng)；②工件(輪坯)的旋轉(zhuǎn)分齒運(yùn)動(dòng)；③機(jī)床搖臺(tái)相對(duì)于工件的展成運(yùn)動(dòng)。

由于搖臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)(即進(jìn)給運(yùn)動(dòng))使平面產(chǎn)形齒輪在銑刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)切削運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生附加運(yùn)動(dòng)，這樣工件的旋轉(zhuǎn)分齒運(yùn)動(dòng)在原來(lái)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生相應(yīng)的附加運(yùn)動(dòng)(差動(dòng))，通過(guò)這種滾切運(yùn)動(dòng)形成所需要的齒形。

1．2 銑齒機(jī)3個(gè)相關(guān)聯(lián)連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系



圖1 所示為銑齒機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)模式

設(shè)Z0為銑刀盤(pán)刀齒組數(shù)；Z為被加工齒輪的齒數(shù)；ZP為冠輪齒數(shù)；Wh為搖臺(tái)的角速度；Wr為冠輪的轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(銑刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)、工件轉(zhuǎn)動(dòng)和搖臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng))之間的關(guān)系。




2 機(jī)床數(shù)控技術(shù)

2．1 數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的中樞，它接受輸入裝置送來(lái)的脈沖信息，進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸出各種信息和指令，控制機(jī)床的各個(gè)部分，進(jìn)行規(guī)定的有序動(dòng)作。