滾齒機數控改造

2008年2月機床與液壓Feb.2008第36卷第2期MACHINE TOOL hYDRaULICSVol 36 No. 2滾齒機數控改造高志強,李寶筏(沈陽(yáng)農業(yè)大學(xué)工程學(xué)院,沈陽(yáng)110161)摘要:對機床的電氣部分進(jìn)行數控化改造不僅投資少,而且可以有效地提高設備的運行穩定性,這種改造在機械行業(yè)的應用比較廣泛。本文從設計、參數調整和工藝等方面簡(jiǎn)要說(shuō)明了使用西門(mén)子840D數控系統改造滾齒機的過(guò)程。改造后的機床極大程度地滿(mǎn)足了用戶(hù)的要求關(guān)鍵詞:數控改造;滾齒機;西門(mén)子840D數控系統中圖分類(lèi)號:S219.05文獻標識碼:B文章編號:1001-3881(2008)2-205-3Retrofitting Hobbing Machine with CNC System in Agricultural Machinery FactoryGAO Zhiqiang, LI BaofaInstitute of Agricultural Engineering, Shenyang Agricultural Engineering University, Shenyang 110161, China)Abstract: Retrofitting only the electric part of the machine tools has been broadly used in the mechanical field, this method hasnot only coet less money but also efficiently increase the stability of the machine tools, This article gives a brief introduction on retrofitting of a hobbing machine with Siemens CNC system at the aspects of electrical designing, parameter configuring and production artsetting. The retrofitted machine tools had satisfied the customer's need at the highest extent.Keywords: CNC machine tools retrofitting; Hobbing machine; Sinumerik 840D前言經(jīng)過(guò)近30年時(shí)間,備件停產(chǎn),加上近幾年故障率高滾齒機是齒輪或變速箱廠(chǎng)的重要加工設備之該機床幾乎處于停機狀態(tài)。但由于潤滑充分,該機床由于價(jià)格的原因多采用普通滾齒機,這些設備經(jīng)過(guò)幾的導軌、絲杠、絲母,滑臺及工作臺的蝸輪蝸桿等磨年的使用,機床電氣故障比較突出,有些機床甚至無(wú)損不大,機床機械精度保持較好,具備進(jìn)行改造的基法使用,如淘汰了重新購置則投資太大,而選擇改造本條件。則投資少,見(jiàn)效快。這次改造的滾齒機是原東德該設備于2006年1月采用西門(mén)子840D數控系統NILES公司20世紀70年代設計、生產(chǎn)的產(chǎn)品,電氣進(jìn)行改造,2006年4月通過(guò)驗收,并交付用戶(hù)使用控制系統不僅體積大,結構復雜,維修困難,特別是數控改造后的滾齒機如圖1所示。圖1數控改造后的滾齒機其機械部分由床身、工作臺、主軸、液壓系統、為消隙軸冷卻系統、潤滑系統等組成。其中直線(xiàn)軸:X,Y,1西門(mén)子840D數控系統Z為坐標軸;旋轉軸:A為螺旋角調整軸,B為滾刀(1)西門(mén)子840D數控系統是一種通用的數控系軸,C為工件旋轉軸,C1、C2為主、從聯(lián)動(dòng)軸,C3統中國煤化工軸聯(lián)動(dòng),10個(gè)通CNMHG收稿日期:2007-03-24作者簡(jiǎn)介:高志強(1967-),男,遼寧沈陽(yáng)人,沈陽(yáng)農業(yè)大學(xué)工程學(xué)院博士研究生,從事機械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面的研究。電話(huà)13804018130,E-mail:gaozhiq@tom.como206·機床與液壓第36卷道,10個(gè)方式組,適合各種設備使用,對于數控滾要進(jìn)行安全可靠地動(dòng)態(tài)控制,并具有豐富的信息提齒機除了使用數控系統的基本功能之外,還需要使用示。PLC系統為用戶(hù)設計了標準的接口模塊,即OB以下特殊功能:電子齒輪功能;主從控制功能;斷電塊。用戶(hù)通過(guò)OB調用FB、FC、DB塊,用戶(hù)控制軟回退功能件就編寫(xiě)在這些塊中(2)采用西門(mén)子840D數控系統改造滾齒機,需在本控制軟件中OB和其它功能塊主要完成以下要解決以下問(wèn)題:功能·系統配置應滿(mǎn)足滾齒機的控制功能?！こ跏蓟幚沓绦颉る姎獾闹匦略O計應滿(mǎn)足滾齒機的控制要求基本信號處理程序(如機床控制面板按鍵如計算電機扭矩,選定電機,確定各坐標位置反饋方進(jìn)給軸限位信號、軸回參考點(diǎn)信號和急停處理等);式·電磁閥控制程序(如防護門(mén)開(kāi)關(guān)、冷卻開(kāi)關(guān)、·電氣調整,應滿(mǎn)足滾齒機的控制特性。潤滑開(kāi)關(guān)、工件和刀具夾緊松開(kāi)等)(3)根據滾齒機的實(shí)際要求,采用的西門(mén)子·安全保護程序和監控報警程序。840D數控系統配置如下3電氣系統調試·硬件配置。PCU50,系統操作面板OP012,(1)NC機床參數主要是指滾齒機各軸參數的設NCU5724,NCU系統軟件十二軸控制,61D驅動(dòng)模置。其關(guān)鍵參數如下:塊、電機、PLC輸人/輸出模塊,機床操作面板·設置機床方式組、通道和軸。本機床為6個(gè)MCP483C,手輪等。軸。其中X、Y、Z為直線(xiàn)軸,A為螺旋角調整軸,B軟件配置。人機界面 HMlady ver幣.4,滾齒界為滾刀軸,C為工件旋轉軸(C1、C2為主從軸,C3面編輯軟件 Protool/pro6.0。為消隙軸)?！みx件配置。電子齒輪,斷電回退等。設置各軸的傳動(dòng)比、螺桿螺距、反向間隙等。2滾齒機電氣系統設計·設置軸的位控參數,如位置增益、加速度、電氣系統設計的目的是將滾齒機的機械部分和電軸速度等氣部分有機地結合起來(lái),使滾齒加工成為高精度、高(2)軸的運動(dòng)特性與機床的機械結構和磨損程效率和安全可靠的全自動(dòng)化生產(chǎn)。電氣系統設計總體度有密切的關(guān)系。軸的位置控制參數根據軸的運動(dòng)特上包括硬件設計和軟件設計兩大部分。性來(lái)設2.1電氣系統硬件設計·軸的加速度是反映軸從啟動(dòng)到設定速度和從硬件設計的原則是,在滿(mǎn)足滾齒加工功能的前提設定速度到停止期間,運動(dòng)位置的加速、減速特性。下降低成本?！ぽS的速度反映工作效率,速度越大,效率越NC硬件設計主要是數控軸的設計。本機床的數高。它一般分為最大速度、手動(dòng)速度、手動(dòng)快速速控軸有X、Y、Z、A、B、C。度、回參考點(diǎn)速度等等。PLC硬件的設計主要是指對外部執行部件監控的·軸的位置增益是反映位置環(huán)中對軸運動(dòng)位置電路的設計。它包括機床控制面板、驅動(dòng)系統、液壓的動(dòng)態(tài)跟蹤特性。系統、冷卻系統、潤滑系統等,這些電氣信號要與·軸的位置增益與加速度是互相影響的。840D的輸入/輸出模塊連接。共采用2個(gè)32位+24V(3)對PLC程序進(jìn)行調試。檢查電器元件接線(xiàn)輸入模塊,3個(gè)32位+24V輸出模塊。與PLC輸人/輸出點(diǎn)等的連接是否正確,動(dòng)作順序是為了驅動(dòng)AC2V接觸器及較大的DC4ⅴ負載否符合要求,監控報警是否正常等,使整個(gè)機床達到(如電磁閥等),交流負載通過(guò)PC輸出驅動(dòng)固態(tài)繼可以運行的狀態(tài)。然后對相應的坐標軸進(jìn)行進(jìn)一步的電器、由固態(tài)繼電器驅動(dòng)交流接觸器;直流負載采用參數調整,使機床達到最佳運行狀態(tài)。最后通過(guò)對機DC24V繼電器中間驅動(dòng)環(huán)節。這樣可使得整個(gè)系統床定位精度的測量,對數控機床的位控系統進(jìn)行精度安全、可靠地工作補償。加裝西門(mén)子電容模塊用以實(shí)現蓄能斷電回退功4滾齒工藝設計能滾齒機使用滾刀按展成法加工。在滾刀加工過(guò)程完成電器件的選擇之后進(jìn)行電氣原理圖設計,控中相中國煤化工齒合。隨著(zhù)滾刀的制柜、操作站布置圖和接線(xiàn)圖設計。旋轉2.2電氣控制軟件設計移動(dòng)NMH度交換齒輪,使浪電氣控制軟件設計主要是指PLC程序的設計。刀與工件的轉速比等于工件齒數與滾刀頭數的比,轉其原則是采用結構化程序設計,對每個(gè)部件的運行都向合拍,那么切削刃所形成的切向速度就等于工件分第2期高志強等:滾齒機數控改造207·度圓圓周的線(xiàn)速度。如調整不好,會(huì )造成齒數和齒軸跟隨z軸或Y軸。在加工不同類(lèi)型的齒輪時(shí),需形錯誤,這是滾齒加工中最關(guān)鍵的一項調整。要不同的軸嚙合,各坐標軸與C軸之間的嚙合關(guān)系對于數控滾齒機,則通過(guò)電子齒輪功能實(shí)現各坐也不相同,具體見(jiàn)表1。標軸之間的嚙合關(guān)系,為了保證加工精度,通常是C表1C軸位置計算公式軸向加工直齒輪軸向加工斜齒輪切向加工蝸輪對角加工直齒輪對角加工斜齒輪B/CZ/CFusinG×360°Fz sinB×360°Y/CFr×300°0°±F,cosy?！?60表中:Z為滾刀頭數,Z為工件齒數,,為滾刀旋Pm6.0編制開(kāi)發(fā)出相應的操作參數界面。開(kāi)發(fā)的界面轉角度,m為法面模數,γ。為滾刀螺旋導程角,β主要包括齒輪基本參數、滾刀參數、加工設定和加工為工件螺旋角,m1為端面模數,±號與滾刀螺旋角狀態(tài)等相關(guān)信息,且參數界面直觀(guān),界面切換方便簡(jiǎn)方向和進(jìn)給方向有關(guān)。捷。針對該機床能加工的各種齒輪的參數范圍,操作4.1滾齒加工參數者在主界面(基本參數界面)可以輸入被加工齒輪滾齒加工程序需要很多相關(guān)的參數,這些參數主參數,如齒數、模數、壓力角、螺旋角等等基本參要有以下幾種數。在加工工藝界面上可以按照實(shí)際需要選擇相應的工件參數。工件齒數、工件模數、齒厚、工加工方式、加工種類(lèi)、切削次數、展成進(jìn)給量等等參件螺旋角、全齒深等。數。在加工狀態(tài)界面上,操作者可以直觀(guān)地看到自動(dòng)滾刀參數。滾刀頭數、滾刀升角、滾刀種類(lèi)滾齒時(shí)的狀態(tài)參數,如主軸實(shí)際轉速、加工進(jìn)給率(左旋、右旋)、滾刀直徑等?！ぜ庸?。加工種類(lèi)(直齒、斜齒、鼓形齒6結論等)、加工方式(順銑、逆銑)、主軸轉向(正、反前些年國內進(jìn)口的機床,機械部分的質(zhì)量和精度轉)、主軸轉速、加工刀數、進(jìn)給倍率等。大都不錯,對設備電氣控制進(jìn)行改造不僅投資少,而4.2滾齒加工程序且可以有效地提高機床的整體性能。經(jīng)過(guò)實(shí)際使用,滾齒加工程序由主程序和子程序構成。子程序實(shí)數控改造后的滾齒機在加工精度、加工效率和穩定性現具體的加工、電子齒輪的嚙合和脫離、選取以何種等方面都有了很大的提高,不僅完全達到了用戶(hù)的改方式嚙合,以及決定斷電時(shí)回退的方式。加工循環(huán)采造要求,還增加了一些非常有用的功能,為用戶(hù)帶來(lái)用徑向、軸向和切向加工等方式。流程圖如圖2所了較好的經(jīng)濟效益。參考文獻【】齒輪手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2002【2】朱永剛.西門(mén)子 SINUMERIK數控系統在齒輪加工機吶合方床數控化中的應用[].現代驅動(dòng),2006(3):50斜齒吶合子程序【3】西門(mén)子 Sinumerik840/840Dv810D功能描述,特殊功如工方式>子程序訂雜志免費刊登廣告刀數D>太為訂閱全年《機床與液壓》雜志可獲贈介紹結中國煤化工m30元(即150圖2加工程序流程圖CNMHG廣告一次;另加5操作界面的開(kāi)發(fā)60元可獲贈全年12期0mnX80m單色廣告。2基于操作使用方面的要求,由編輯軟件 ProtooL》》》孫孫孫孫孫》孫孫料》凈羅