基于普通滾齒機 Y31350 的數控高效化改造設計
2019-2-25 來源： 齊重數控裝備股份有限公司 作者：王偉順 李國斌
摘 要: 為提高 Y31350 普通滾齒機的加工效率，對其進行了數控高效銑齒改造。改造過程以滿足高效性和高穩(wěn)定性為設計原則，分別對機床和加工系統(tǒng)選用合適的伺服電動機和滾珠絲杠，同時選用銑齒專用數控系統(tǒng)。改造后的 Y31350 在齒輪加工過程中具備了高效率和高穩(wěn)定性的特點，加工精度符合要求。
關鍵詞: 普通滾齒機; 數控高效化改造; 銑齒
在機械加工行業(yè)不斷向高精度、高速化方向發(fā)展，普通滾齒機在加工質量、效率等方面已經跟不上現代化機械加工業(yè)的發(fā)展步伐。Y31350 普通滾齒機是針對齒圈類工件加工的專用設備，其加工速度與產品質量等方面已經很難滿足企業(yè)發(fā)展的要求。通過對Y31350進行數控高速銑齒改造，可以大大提高其加工效率。
1、改造參數
結合 Y31350 普通滾齒機在生產加工過程中的實際需要，對其在改造后所達到的加工參數如表 1 所示。
2 、改造總體設計
Y31350 普通滾齒機數控高效化改造主要針對機床和加工系統(tǒng)兩大部分: 機床改造部分包括銑削主傳動系統(tǒng)、水平進給系統(tǒng)、垂直進給系統(tǒng)、工作臺分度系統(tǒng)、立柱夾緊系統(tǒng)、工作臺夾緊系統(tǒng); 加工系統(tǒng)包括選擇一套適用高效銑齒的加工系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)。改造后機床總體結構如圖 1 所示。
3 、機床部分改造
3． 1 機床銑削主傳動系統(tǒng)改造
為提高齒輪加工效率，采用大功率、高轉速的專用銑削刀架( 圖 2) ，其傳動方式采用主電動機 + 聯軸器+ 齒輪降速帶動銑刀盤( 圖 3 ) 高效加工齒輪，冷卻方式采用風冷槍冷卻。
3． 2 機床水平、垂直進給系統(tǒng)改造
斷開原集中傳動鏈，增加一套水平、垂直進給系統(tǒng)( 圖 4) ，包括西門子伺服電動機、減速器、聯軸器、滾珠絲杠、支撐座及軸承。
滾珠絲杠的精度直接影響機床的加工精度，經過對絲杠強度校核，水平選用直徑 100 mm
的FFZD10010 滾珠絲杠，垂直選用直徑 120 mm 的FFZD12020 滾珠絲杠。同時對電動機進行慣量與扭矩校核，水平選用 1FT6086 18． 5 N·m 伺服進給電動機，垂直選用 1FT6105 56 N·m 伺服進給電動機。
絲杠采用兩端固定支撐，一端采用滾針/推力組合軸承，另一端采用三組推力球軸承。
3． 3 機床工作臺分度系統(tǒng)改造
斷開原集中傳動鏈，增加一套工作臺分度進給系統(tǒng)( 圖 5) ，包括西門子伺服電動機、減速器、聯軸器、電動機軸齒輪、支撐座及軸承。
此機床工作臺分度系統(tǒng)的傳動結構為: 電動機把合在減速器上，減速器固定在進給箱體上，減速器輸出軸通過聯軸器與軸齒輪聯接，軸齒輪嚙合帶動變導程蝸桿旋轉，變導程蝸桿帶動蝸輪旋轉，蝸輪與工作臺把合一體，帶動工作臺旋轉分度。通過對電動機進行慣量與扭矩校核，選
1FT6105 56 N·m 伺服進給電動機。
3． 4 機床立柱、工作臺夾緊系統(tǒng)改造
為保證銑削加工精度，在立柱與床身之間、工作臺與底座之間增加液壓夾緊機構( 圖 6) ，保證在加工直齒過程中立柱與工作臺固定不動。夾緊系統(tǒng)工作原理為: 液壓來油夾緊，液壓停油后疊簧放松。
4 、數控系統(tǒng)選用
相對于改裝前的 Y31350 滾齒機而言，數控高效化改造后因主軸轉速和進給速度有很大的提升，致使加工效率明顯提升，改裝方案采用了能保證高效化加工的 SINUMEＲIK 828D 數控系統(tǒng)。SINUMEＲIK828 D 系統(tǒng)集 CNC、PLC 操作界面以及軸控制功能于一體，系統(tǒng)基于 80 位浮點數的納米計算精確充分保證了控制的精確性。
在銑齒加工中可實現柱形工件加工的智能坐標轉換，附帶的新功能 SINUMEＲIKMDynamics 工藝包能夠加工出完美的工件表面和極端的加工時間。
5 、改造后使用結果
應用改造后的機床加工齒圈( 圖 7，齒數 200，模數12 mm，厚度 100 mm，刀盤線速度
90 m / min，刀盤進給量 1． 2 mm/min，刀盤轉速 80 r/min) ，通過對整個加工過程的跟蹤，得出以下結果:
( 1) 加工時間由 4 天縮短至 1 天。
( 2) 齒輪加工精度達 9 級，滿足使用要求。
( 3) 加工的齒面粗糙度達到 Ｒa1． 6 μm，滿足使用要求。
6 、結語
通過對 Y31350 數控高效化改造，提高了加工效率和設備的運行穩(wěn)定性。改造后的機床極大程度地滿足了用戶的要求。取得了良好的經濟效益和社會效益。
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