YK7236蜗杆砂轮磨齿机用于成批生产中磨削直齿和螺旋齿、圆柱齿轮,也可以磨削鼓形齿和锥齿等齿向修形齿轮。本机床工作原理和滚齿机相似,即用蜗杆砂轮与齿轮(工件)连续展成啮合原理来磨削。机床可采用位移磨削方法和普通磨削方法以适应高效磨削和精密磨削。该机床充分利用了NUM1060HG数控系统开放的环境,使用MMI工具开发软件,制作了适合于蜗杆砂轮磨齿机磨削工艺的友好的人机对话界面,使得机床用户更加容易操作。YK7236机床的磨削过程可采用手动或自动工作循环,蜗杆砂轮的修正过程采用半自动的工作循环。如果采用伺服电动机驱动的伺服主轴,另外再加2个伺服修正轴和1个调整工件装夹角的旋转伺服轴,就是1台八轴五联动的全数控蜗杆砂轮磨齿机。
YK7236蜗杆砂轮磨齿机的传动结构及控制过程
YK7236蜗杆砂轮磨齿机的传动系统可以概括为以下7个方面,其中5个方面是由数控系统控制的伺服轴。为了适用于NUM1060HG数控系统对蜗杆砂轮磨齿机的控制要求,这5个轴分别被定义为X轴、Y轴、Z轴、C轴及S轴。
● 工件旋转运动:由数控系统控制,圆光栅作闭环位置反馈、交流伺服电动机驱动回转,数控系统中定义为C轴。
● 砂轮旋转运动:由数控系统控制,圆光栅作位置检测、变频器调速普通三相异步电动机驱动回转,数控系统中定义为S轴。其运转速度直接由CNC主轴编程指导令控制,变频器的模拟量指令入口连接到NUM数控系统的上,但须经NUM1060HG数控系统内部参数设置及编制PLC程序,把±10V控制信号转换为010V信号。电动机的起停及正反转由NUM系统的PLC根据系统编程指令自动控制。如果把变频器和普通三相异步电动机驱动改为伺服电动机驱动,就可以实现主轴定向等功能,也能利用NUM1060HG数控系统的自动对刀功能指令实现自动对刀操作。
● 工件滑板运动:由数控系统控制,直线光栅作闭环位置反馈、液压比例阀驱动,数控系统中定义为Z轴。选择比例阀电控器时注重考虑与NUM1060HG数控系统轴口的信号连接。
● 立柱切向位移:齿轮磨削过程中,齿轮有一个沿切向的移动,该移动在加工过程中可以是连续运动的也可以是一个固定移动量。由数控系统控制、编码器作半闭环位置反馈、交流伺服电动机驱动,数控系统中定义为Y轴。
● 砂轮架进给运动和快移运动:砂轮架进给运动在齿轮的加工过程中为齿轮的轴向运动。由数控系统控制、编码器作半闭环位置反馈、交流伺服电动机驱动,数控系统中定义为X轴。砂轮架的快移运动与砂轮架的进给运动同向,NUM1060HG数控系统内置PLC控制的一个电磁阀,必要的时候,电磁阀动作控制油缸带动砂轮架前后移动。
● 砂轮修正运动:分为齿形和外圆修正2个部分,这2个修正过程的转换由1个手柄开关进行连锁切换。异步电动机驱动,带交换挂轮的机械修正传动装置的动作,由数控系统的内置PLC进行全自动的逻辑控制。如果把整套机械修正传动装置去掉,增加2根带位置反馈的伺服控制轴,1根轴与X轴平行,做修正进给运动,定义为U轴;另1根轴与Y轴平行,做修正滚轮的平行运动,定义为V轴。增加了这2根轴以后,就可以利用NUM1060HG数控系统的砂轮自动修正指令,变带交换挂轮的机械修正传动装置为全自动的电子齿轮箱修正装置,大大地简化了机床的机械结构,增强了砂轮修正部分的运行可靠性。
● 工件架的回转运动:调节被加工齿轮的安装角,该运动在YK7236机床上不用电气控制,完全是1个手动运动部件。也可以增加1个位置反馈元件和伺服驱动系统,把工件架的回转运动变成一个数控伺服A轴。这样一来,被加工齿轮的安装角可实现自动调整,再无需人工干预。
以上是YK7236蜗杆砂轮磨齿机的主要运动部件,还有一些如冷却系统、润滑系统、液压系统等也是该机床的必备部件,此不再多述。
NUM1060HG数控系统适用于YK7236蜗杆砂轮磨齿机的主要功能
蜗杆砂轮磨齿机的工作原理和滚齿机相似,即用蜗杆砂轮与工件齿轮连续展成啮合原理来磨削。YK7236既不同以前的机械同步传动链,又不同于电子锁相的电子传动链,而是依靠数控系统保证了砂轮主轴S和工件旋转轴C工件轴向运动轴Z立柱切向位移轴Y之间实际位置的严格同步比例关系。即C轴在正常的齿轮加工过程中,根据不同的被加工齿轮的参数与S轴、Z轴和Y轴的实际位置保持着严格的同步比例跟随关系。即:
dc=Ksds+Kydy+Kzdz
Ks=KNd
Ks=360πMrNdcoβ
Ky=360πMrNdcoλ
式中:K为砂轮头数,Nd为被加工齿轮的齿数,Mr为被加工齿轮的模数,β为被加工齿轮的螺旋角,λ为砂轮的螺旋升角。
NUM1060HG数控系统中,C轴和S轴、Z轴及Y轴的联动关系已做成相应的G代码指令,只需用大家熟悉的G代码指令就可完成齿轮加工程序的编制。相应的G代码指令如下。
G81DxxK+/-xx[Pxx][Qxx][Rxx]确立C轴和S轴、Z轴的同步联动关系。其中,Dxx为被加工齿轮齿数;K+/-xx为砂轮头数及旋转方向;Rxx为允许的同步跟随误差;Pxx为被加工齿轮螺旋角;Qxx为被加工齿轮模数。
G80RO取消所有的同步联动磨削关系。
G80R81取消G81确立的同步联动关系,即C轴与S轴及Z轴的同步联动关系。
G80R85取消G85确立的同步联动关系,即C轴与Y轴的同步联动关系。
NUM1060HG数控系统还有一些适用于蜗杆砂轮磨齿机的特殊功能,如:砂轮自动修正功能G82G83指令,齿轮自动加工循环过程中可变Z轴进给率G87指令,砂轮和被加工齿轮自动对刀功能G84G86指令等。值得一提得是全数控的蜗杆砂轮磨齿机中,除加工轴C轴和S轴、Y轴、Z轴之间有同步联动跟随关系外,修正轴V轴和S轴之间也是同步随动关系,当这两个同步随动关系有效时,C轴和V轴应是静态无差的为此NUM1060HG数控系统专设了P29系统参数,用以设定不同的跟随目标及控制器的PID速度前馈等调节参数。
NUM数控系统的示波器功能、动态操作功能、轴间校准功能,也为蜗杆砂轮磨齿机分析传动链误差、简化机床操作、实现齿轮修形等提供了方便条件。
YK7236蜗杆砂轮磨齿机不同于一般的加工机床,一般加工机床的加工程序随加工的零件种类不同而作不同的变换,而YK7236机床的加工程序是固定的只是随加工齿轮的不同,相应参数做一下调整即可。为了更便于用户使用,YK7236机床借助NUM1060HG数控系统强大的齿轮加工功能及开放的人机界面环境,MMI工具软件的支持下,制作出实用的人机对话界面。用户在加工齿轮时,只需根据磨削齿轮的参数和工艺要求,相应的画面上输入齿数、模数等相关的参数,或调出以前已存储的加工参数,就可进行自动循环加工,非常简明、实用、方便。