第37卷 第09期 国产数控系统在锥齿轮铣齿机改造中的应用 147

文章编号:1004-2539(2013)09-0147-04

国产数控系统在锥齿轮铣齿机改造中的应用

陈金瑞1 杨 琰2 魏冰阳1

(1河南科技大学机电工程学院, 河南洛阳 471003)(2三门峡职业技术学院建筑系, 河南洛阳 47200)

摘要 分析了摇台式铣齿机加工弧齿锥齿轮的展成原理,以及机床结构和相应的运动关系,利用国产数控系统对相应的铣齿机进行了三轴数控化改造。对数控系统的内嵌可编程控制器PLC开发M指

令,通过M指令实现了液压系统运动控制,重新设计了工作台液压进给系统;开发了弧齿锥齿轮数控加工的交互界面,进行了切齿加工试验。

关键词 弧齿锥齿轮 数控铣齿机 可编程控制器 液压系统

ApplicationofDomesticNCSysteminGearMillingMachine

InnovationofSpiralBevelGear

ChenJinrui1 YangYan2 WeiBingyang1

(1SchoolofMechanical&ElectronicEngineering,HenanUniversityofScienceandTechnology,Luoyang471003,China)

(2DepartmentofArchitecture,SanmenxiaPolytechnicalCollege,Sanmenxia472000,China)

Abstract Thegeneratingprinciple,themechanicalstructureandthecorrespondingmotionrelationshipofthecradlegearmillingofspiralbevelgearareanalyzed.Anewmethodofthree-axisnumericalcontroltoreformspiralbevelgeargearmillingbyusingdomesticnumericalcontrolsystemispresented.TheprogramofMorderofPLCtocontrolhydraulicsystemisdevelopedandthehydraulicfeedsystemofworktableisredesigned.Thegeneralman-machineinterfaceongeneratingvariousspiralbevelgearsisdeveloped.Finally,thegeneratingtestonthespiralbevelgeariscarriedout.ItlaysafoundationforthedomesticNCsystemappliedinthemachinetoolofspiralbevelgear.

Keywords Spiralbevelgear Numericallycontrolledmillingmachine PLC Hydraulicsystem

0 引言

弧齿锥齿轮铣齿机结构复杂,数控化率较低。尽管锥齿轮铣齿机逐渐向Free-Form型全数控方向发展,但机械摇台式铣齿机在我国锥齿轮生产中仍占有非常重要的地位,且这些设备大多为我国上世纪进口设备[1-3]。这些设备机械刚性好,性能稳定,在很多企业仍然作为弧齿锥齿轮生产的主力军造

[6]

[4-5]

1 数控铣齿的展成原理

GH35锥齿轮铣齿机在我国弧齿锥齿轮加工设备中具有一定的代表性。其摇台代表产形轮,这类机床铣削弧齿锥齿轮时,摇台与工件位置的对应关系如图1所示。

(1)对刀位置:摇台转到B1位置,相应工件转到B2,该点为铲形轮同工件的节点。此时进行对刀。

(2)展成起点:摇台回到铣齿的起始位置A1点,对应工件转到起始点A2,该位置为铲形轮同工件的展成运动起点。

(3)展成加工:摇台转动角度A到C1位置,工件转动角度B到C2,完成第一个齿的滚切。

(4)分齿:工作台后退,摇台反向回转回到A1,工件继续向前转动角度C到D2,完成跳齿;工作台前进,(),。为了充分

发挥这些设备潜能,一些企业逐渐进行了数控化改

。例如,采用SIEMENS、FANUC进口数控系统改造为二轴或三轴联动铣齿机,但这些改造鲜见采用国

产数控系统。国产数控系统价格便宜,且符合中文操作习惯,后期维护费用也低。为拓展国产数控系统的应用范围,我们选用广州数控系统GSK980MDa以日本产GH35锥齿轮铣齿机为对象,研究了该类铣齿机

148 机械传动 2013年

齿加工完毕。

图1中的角度A、B根据摇台X轴与工件Y轴展成运动所需要的滚比计算得到,角度C根据所选取的

跳齿数计算得到。

制器通过液压系统进行控制[7-8]。当工件铣完一个齿之后,液压系统控制工作台退回行程开关8处,进行分齿,工件分完齿之后,液压系统控制工作台进给到行程开关9处,进行下一个齿铣削。当一周铣削完之后由

上位机控制床位电机Z轴作第二次切削进给,从而达到三轴二联动。液压系统运动通过死挡块限位,Z轴的进给精度可达到0.01mm范围内,完全可以满足弧齿锥齿轮的加工要求。

3 液压系统设计

图1 成运动简图

液压系统的主要作用为控制工作台快速运动与工件夹紧,其运动主要通过可编程控制器PLC进行控制,运动过程分为手动控制与自动控制,如图3所示。3.1 手动控制

电磁铁3、4主要用来实现手动控制,手动行程开关15控制单向减速阀9的节流口面积,同时控制三位四通换向阀电磁铁3得电,实现工作台前进(手动控制调速)。手动行程开关14控制三位四通换向阀电磁铁4得电,实现工作台手动后退。3.2 自动控制

自动控制主要用PLC编程的M指令控制三位四通换向阀电磁铁5、6得电与失电,控制三位四通换向阀换向实现程序性自动前进与后退,从而实现工件分齿后退与铣削进给。二位四通换向阀的作用起安全保护作用,

防止工作台走出行程范围。

2 数控改造方案

2.1 机床的展成运动

弧齿锥齿轮加工的展成运动由铣齿机摇台的转动与工件轴的分齿运动组成。机械式铣齿机依靠齿轮传

动链中交换挂轮来实现不同的滚比和分齿运动。为了保留原机床的高刚性和稳定性,机械部分基本不变,只对传动链做局部改造。

传动链始端原来驱动摇台的普通电机改为交流伺服电机,从电机到摇台中间的齿轮传动链不变,这一轴定义为X轴(如图2所示)。拆去挂轮到工件主轴部分的传动链,只保留与工件主轴相联的蜗轮蜗杆传动,改为交流伺服电机驱动,这一轴定义为Y轴。通过上位机控制摇台X轴与工件Y轴的二轴联动,实现摇台与工件的展成运动。针对 …… 此处隐藏：3351字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……