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軸承知識
一種數控成型磨齒機數控化改造的方法

范浩 劉志成 房慶君 汪遠平 宮德波

(山推工程機械股份有限公司)

本文以秦川數控成型磨齒機YK7332B數控化改造為例,論證了將小眾且開放性低的NUM系統機床改成市面上比較普及的840D數控系統的一種可行方案,數控化替代方案主要重點機床放在機床的電氣控制改造方面,需要更新數控系統、伺服電動機、驅動器及外圍電氣線路;這種方法的優勢是840D數控系統自帶成形砂輪加工、磨削誤差分析及誤差調整等一整套比較成熟的軟件包。用戶可以根據需要自行選擇齒輪磨削工藝,磨削方法、砂輪修整方法,軟件包會對部分計算參數進行優化處理。而對于機械部分,我們只對影響機床加工精度的重點部件進行有針對性的修理。改造完成后按照出廠標準進行精度檢驗。通過此次改造,為以后的機床改造提供了一種思路和方法,為長期使用后系統老舊,機械磨損的機床提出了一種徹底修復使用的方案。同時,機床再制造產業也是當下的一種趨勢,國家現在正在加大提倡和支持。

01 數控化改造整體方案

由于機床的電氣線路分布在多個部位,而電氣元件已使用近10年,并且車間環境多油,存在線路老化現象,故障率高,機床的穩定性低,可使用時間不長。我們打算把原機床中的控制電路及外圍電氣控制線路全部拆掉,更換成數控系統內置的邏輯控制電路,實現PLC總線控制,這樣可以節省大量的控制電路電纜及外圍的線路。同時我們需要將 NUM系統更新為894D系統,所有進給軸的伺服電動機、驅 動器也全部更換。重新設計的外圍控制電路,包括主軸旋轉、油冷卻、各伺服軸電機驅動等功能可實現系統自動控制。拆除原有的機床控制柜,在原部位安裝新的控制柜;改造后的所有元件都按標準重新布置。數控系統選用西門子840DSL數字伺服控制系統,其優勢是比普通模擬量伺服系統精度更高、運算速度更快、抗干擾能力更強。

02 電氣部分改造內容

(1)機床更換全新的西門子840DSL高性能全數字數控系統。改造后機床有一下數控軸:立柱徑向進給軸(X軸), CNC全閉環控制;砂輪架軸向進給軸(Z軸),CNC全閉環控 制;安裝角調整軸(A軸),半閉環控制;工件旋轉軸(C軸), CNC全閉環控制;砂輪主軸(S1軸);通過NC控制的工件分 度軸(C軸);進給軸(X軸、Z軸),可進行編程自動磨削,可實現齒形磨削要求;齒向可按照程序實現螺旋線差動、轉角修形、圓弧修形等加工方式。機床具有斷流回退功能, 當機床出現斷流時,機床快速退回到安全位置,保護機床和正在磨削的工件。機床具有自動對刀和余量分配功能。

(2)磨削軟件選擇,840D數控系統自帶成形砂輪加工、 磨削誤差分析及誤差調整等一整套比較成熟的軟件包。用戶可以根據需要自行選擇齒輪磨削工藝,磨削方法、砂輪修整方法,軟件包會對部分計算參數進行優化處理。這就相當于一個成型磨齒機專家系統,可以大幅降低機床操作者在以往需要進行的計算及數控編程等重復性工作。該軟件幾何包含了現有的齒形和齒向的任意形狀修型、可精確計算齒頂和齒根的過渡曲線,而且還有多種參數輸入形式、齒輪磨削工藝、磨削方法、砂輪修整方法可供用戶選擇,并根據用戶實際需求對加工參數進行優化。軟件自帶的數據庫安全性高,可隨時調用。可根據機床一些配置,實現工件的自動對刀、誤差分析等功能,大大提高了機床的加工效率。

(3)更換機床上的全部電氣元件,包括各軸的光柵尺、 老化或損壞的開關、傳感電纜等。

(4)更換新的電氣控制柜,更換控制柜內的低壓元器件、更換新的操作箱,盡可能維持原操作習慣。并更換原機床的電柜空調。

03 機械部分改造內容

(1)砂輪架徑向運動軸(X軸)。 更換X軸的直線導軌、滾珠絲桿。全部選用日本NSK;更換絲杠支撐軸承,選用德國INA,FAG,或日本NSK。更換X軸的直線光柵尺,選用德國HEIDENHAIN;更換密封 件及損壞的潤滑接頭,重新排潤滑油管。

(2)砂輪架軸向運動軸(Z軸)。 更換Z軸的直線導軌、滾珠絲桿。全部選用日本NSK;更換絲杠支撐軸承,選用德國INA,FAG或日本NSK;更換Z軸的直線光柵尺,選用德國HEIDENHAIN;更換密封件及損壞的潤滑接頭,重新排潤滑油管。 

(3)磨具螺旋角調整軸(A軸)。 更換A軸的轉臺軸承、蝸桿支撐軸承。軸承品牌選用和原機床品牌相同軸承;更換A軸蝸輪蝸桿副,防塵油封;更換夾緊油缸內的密封圈,更換損壞的夾緊碟簧。

(4)砂輪主軸(S軸)。 修磨砂輪主軸,更換砂輪主軸軸承。軸承選用德國IBC軸承;更換電主軸和主軸的同步帶輪,同步帶;修磨機床隨機帶的砂輪法蘭,增加一片砂輪用于試磨件的磨削;砂輪主軸精度:軸向和徑向跳動≤0.002mm;主軸潤滑和 冷卻系統結構不變。

(5)工件主軸(C軸)。將原YK7232B的C軸構更換為YK7232A的雙蝸輪蝸桿結構;軸承選用FAG或IBC等品牌;更換C軸圓光柵,選用德國HEIDENHAIN;更換密封圈其余軸承等易損件。

(6)尾架部件。 修磨尾架頂尖套筒,與尾架箱體單配間隙;更換尾架內的密封圈等易損件;插入量棒檢測尾架的自身精度;做尾架和工件主軸的幾何精度。

(7)修整滾

發布時間:2022-09-29


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