剃齒刀磨床砂輪修整器的數(shù)控化改型實例

國產(chǎn)YK7425型剃齒刀磨床是在Y7125A型大平面砂輪磨齒機的基礎(chǔ)上研制開發(fā)的，主要用于磨削直齒和螺旋齒的插齒刀、剃齒刀和標(biāo)準(zhǔn)齒輪的漸開線表面，也可用來磨削直齒和螺旋齒的漸開線表面。該類機床是齒輪加工必需的關(guān)鍵設(shè)備，目前市場存量數(shù)千臺，其中95%以上是老式的純機械式結(jié)構(gòu)，不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工效率低，而且其加工精度完全靠操作工的經(jīng)驗來保證，無法滿足大批量工業(yè)化生產(chǎn)的要求。因此對該類機床的數(shù)控化改造有著廣闊的市場前景。

1 總體方案設(shè)計思路

YK7425數(shù)控化改造的整體設(shè)計思路包含以下幾個方面:

通過對機床動作的整體分析后發(fā)現(xiàn)，砂輪修整環(huán)節(jié)在整個磨削工時中占有相當(dāng)比重，而且不同的工件要求不同的砂輪修整曲線。過去完全憑操作工的經(jīng)驗來掌握，無法保證磨削精度的穩(wěn)定性。我們決定把數(shù)控化改造的突破口選在砂輪修整器上，選用控制精度高、可靠性好、操作簡便、價位合理的數(shù)控系統(tǒng)來控制砂輪修整器的金剛鉆運動，從而實現(xiàn)對砂輪進(jìn)行任意給定曲線的修整。

考慮到該機床砂輪修整器的機械結(jié)構(gòu)、負(fù)載轉(zhuǎn)矩、運動行程和進(jìn)刀速度等方面的因素，要求所選用的進(jìn)給電動機及其驅(qū)動器在與控制系統(tǒng)相匹配的同時，還應(yīng)滿足精度高、體積小、重量輕、轉(zhuǎn)矩大、低速特性好的技術(shù)要求。

由于砂輪修整與工件磨削不能同時進(jìn)行，砂輪修整時需退離被加工齒面，待修整完畢后復(fù)位。故將砂輪架上下（即砂輪的進(jìn)退）動作實現(xiàn)數(shù)控化，可使磨削調(diào)整更方便，進(jìn)一步提高加工效率。

綜合以上各點，我們選用了德國西門子公司最新推出的SINUMERIK 802S數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)最多可控制3個步進(jìn)電動機進(jìn)給軸，兩軸聯(lián)動。這剛好滿足了YK7425型剃齒刀磨床的設(shè)計要求，使系統(tǒng)資源得到了最充分合理的利用，從而降低了成本。同時，該系統(tǒng)兼容性良好，除可選用西門子STEPDRIVE C步進(jìn)驅(qū)動器（單軸型）及其配套電動機外，還可與其他脈沖方向型控制的步進(jìn)驅(qū)動單元相匹配。可實現(xiàn)對該機床砂輪修整器兩個進(jìn)給軸（X、Z軸）選用的日本 RORZE步進(jìn)驅(qū)動單元的直接控制。

YK7425型剃齒刀磨床的電氣控制系統(tǒng)框圖如圖所示。

2 數(shù)控系統(tǒng)選型方案

數(shù)控系統(tǒng)選型方案分析SINUMERIK 802S數(shù)控系統(tǒng)采用32位微處理器（AM486DE2）、集成式PLC、分離式小尺寸操作面板（OP020）和機床控制面板（MCP），是專為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機床提供的CNC系統(tǒng)。它啟動數(shù)據(jù)少，安裝簡便、快捷。由于是專門為中國市場開發(fā)的，還具有中英文菜單顯示，操作簡單方便，使生產(chǎn)過程靈活快速。目前在國內(nèi)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。

我們最終選定該系統(tǒng)，除了滿足用戶的相關(guān)要求及其低價位以外，最看中的是其操作編程的簡單實用。特別是編程語句中的R參數(shù)指令功能，可以使操作者在加工不同零件時不必進(jìn)入編程狀態(tài)修改程序，而只需在R參數(shù)界面的對話框中輸入新工件的工藝規(guī)格參數(shù)即可。這樣既提高了生產(chǎn)效率，又滿足了規(guī)范化磨削的要求。

實際上，在系統(tǒng)中為用戶預(yù)裝了三套標(biāo)準(zhǔn)程序，包括修磨標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形、修形剃齒刀齒形、修形插齒刀齒形的砂輪修整程序。用戶使用后普遍反映良好。

設(shè)計方案的實施效果經(jīng)數(shù)控化改造后的YK7425剃齒刀磨床實現(xiàn)了砂輪修整的數(shù)控化，適應(yīng)了規(guī)范化磨削的需要，各項性能指標(biāo)有了大幅度的提高。特別是首臺樣機出口韓國，獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。