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KINCO伺服在数控滚齿机中的应用

添加人:admin 发布时间:2010-12-2 13:54:54 来源:中国滚齿机网

干式切削工艺的成败,枢纽在于找到一种代替冷却和润滑的方法。目前,比较成功的干式切削法有两种:高速干式切削和低温冷风切削。

一、引言
目前海内市场上的滚齿机有数控型和普通型的,适于汽车、拖拉机、摩托车行业成批大量出产直齿和斜齿圆柱齿轮、蜗轮及链轮和短键轴的加工。

数控型滚齿机有一轴的伺服控制,控制X轴的径向进给运动轴;最多也有六轴的伺服控制,控制A轴的刀架转角运动轴,B轴的滚刀主轴回转运动轴,C轴的工作台回转运动轴,X轴的径向进给运动轴,Y轴的切向进给运动轴,Z轴的轴向进给运动轴。

数控型滚齿机海内有重庆机床团体的等,普通型的海内有陕西第二机床厂等。

  二、干式切削在齿轮加工领域的应用

  新的硬质合金涂层方法和数控机床的使用,使圆柱齿轮制造泛起新趋势:无冷却的硬质合金刀具高速切削。若工艺参数按最佳设置,可使加工时间短,刀具寿命更长。日本三菱公司、美国格里森公司等都在这方面开展了卓有成效的研究。
  日本三菱公司推出了世界上第一套干式滚切系统。它采用的切削速度是传统滚切速度的)倍,可达到200m/min。干式滚切对滚刀有特殊的要求,三菱公司设计的专用干式滚刀,采用MACH7高速钢,表面涂有专用涂层,有助于散热并减少刀具损耗,其寿命可延长到一般湿切方式的5倍。这一系统在加工汽车末级传动齿轮、大型载重齿轮、汽车小齿轮及行星齿轮时效果都很理想,出产本钱至少降低40%。
  美国格里森公司用硬质合金滚刀在Phoenix机床上用干式切削法加工锥齿轮,与传统的高速钢刀具湿式切削法比拟,降低切削时间为50%,而且齿轮的表面粗拙度明显降低和几何精度也大大进步,加工精度可达AGMA12~13级。该公司出产的GP系列滚齿机,以其独特的设计,使其干切质量能与湿切质量媲美。其床身设计成大角度斜坡,以利切屑活动。床身内部轮回冷却,以利于维持热平衡。此外,机床还配有一套真空除屑除尘系统。这一系列滚齿机,滚切转速可达3000r/min。高速干式切削法有如下长处:首先,因为它省去了油屑分离过程,无冷却润滑油箱和油屑分离装置以及相应的电气设备,因此,机床结构紧凑。其次,这种方法极大地改善了加工环境;加工用度也大大降低。为进一步延长刀具寿命、进步工件质量,可在齿轮干式切削过程中,每小时使用10~1000ml润滑油进行微量润滑。这种方法产生的切屑可以以为是干切屑,工件的精度、表面质量和内应力不受微量润滑油的负面影响,还可以用自动控制设备进行过程监测。
  美国费特公司(LMT-Fette)用硬质合金刀具干式滚切齿轮,使齿轮单件加工时间和本钱显著降低。日本坚藤铁工所开发的KC250H型干式滚齿机,采用硬质合金滚刀、冷风冷却、微量润滑,进行高速滚齿,因为供应的是温度不乱的冷风,工件的热变形极小。它与传统的采用高速钢滚刀KA220型湿式滚齿机比拟,加工速度进步了3.2倍,齿轮精度也显著进步。

  三、小结

  干式切削与湿式切削比拟,不但极大地进步了机床出产效率,降低了工件加工本钱,而且有利于保护环境,节约天然资源。在国外,干式切削的研究和应用都比较广泛,占有关部分统计,目前在西欧已有近一半企业采用干式切削加工。海内虽有部门机构在从事这方面的研究工作,但在齿轮加工领域内的应用仍是空缺。
  ISO和JIS14000系列尺度分别于1996年制定生效,这些尺度对环境治理及监测有严格的划定。它们的实施,无疑是对我国机床产品出口的又一次挑战。为进步我国产品的技术含量和工艺立异能力,在国际市场竞争中立于不败之地,开展干式切削加工技术的研究和开发是十分必要和迫切的。

  一、高速干式切削与低温冷风切削

  高速干式切削法

  该加工方法是在无冷却、润滑油剂的作用下,采用很高的切削速度进行切削加工。干式切削必需选用适当的切削前提。首先,采用很高的切削速度,尽量缩短刀具与工件间的接触时间,再用压缩空气或其他类似的方法移去切屑,以控制工作区域的温度。跟着数控技术的广泛使用,机床刚性和动态机能不断进步,进步机床的切削速度并非难事。实践证实,当切削参数设置准确时,切削产生的热量80%可被切屑带走。
  高速干式切削法对刀具有严格的要求:①刀具应具有优异的耐高温机能,可在无切削液前提下工作。新型硬质合金、聚晶陶瓷和CBN等切削材料是干式切削刀具的首选材料;②切屑和刀具之间的摩擦系数要尽可能小(最有效的方法是刀具表面涂层),并辅以排屑良好的刀具结构,减少热量堆积;③干式切削刀具还应具有比湿式切削刀具更高的强度和抗冲击韧性。

  低温冷风切削

  该切削方法是一种用-10~-100℃的冷风和非常微量的植物油代替冷却和润滑油剂冷却的加工方法。它由日本明治大学的横川和彦等最先提出。研究发现,在金属切削加工过程中,假如只给加工点提供非常微量、润滑效果良好且未氧化的植物油,加工点就会因高温而丧失润滑性。若给加工点提供冷风(-10~-100℃),就可以防止加工点的高温化,避免上述情况发生。冷风切削时切削机能大大进步。试验表明,冷风切削、磨削在机能方面比油剂切削、磨削进步了2倍以上。有、无植物油切削剂与冷风时的切削机能对比情况。可以看出,仅使用冷风切削就比使用植物的效果好,而冷风与微量植物油一起使用时,刀具的切削机能进一步加强。试验时的切削前提:工件直径:f92~f98mm,切削速度:45.1~48.0m/min,进给:0.5mm,切削刀具:刀尖半径R0.4,相称于SKH4高速钢,不重磨刀片。
  无精密润滑油,无冷风加工;-有精密润滑油,无冷风;
  有精密润滑油,有冷风;无精密润滑油,有-16.7℃冷风
  有、无植物油切削剂及冷风时的切削机能
使用温度非常低的强冷风加工时,为防止油剂冻结而丧失润滑性,可在加工前,在刀具表面涂上微量的植物油,然后给加工点供给强冷风。即不让强冷风与油剂混在一起,效果会更好。使用微量植物油剂,不但降低了切削能耗,而且还消除了工件锈蚀现象。

二、滚齿机的主要组成部门

滚齿机有机床、工件台,刀架台,操纵台四个部门组成。
机床固定整个滚齿机机架,完成各种驱动的变速调节,链条传动等;
工件台完成工件回转运动和径向进给运动;
刀架台完成滚刀主轴回转运动,刀架转角运动和刀具的切向进给运动;
操纵台完成加工件的参数设定,系统运行情况的监控和系统运行的相关操纵。如下图普通型和数控型的滚齿机。

三、滚齿机的控制原理

滚齿机通过工件的旋转和刀具的旋转及上下运动,运用提高前辈剃齿机技术,使得工件的旋转和刀具的转角形成一定的角度完成不同齿型工件的加工。采用伺服系统,执行径向进给位置量的控制,进步了径向进给轴的绝对定位精度和重复定位精度;操纵、编程利便,具有中英文菜单显示,内置PLC实现自动控制,具有粗-精剃齿、径向进给量预选、光整、微量回程、工作台定点停位等功能。进步可靠性及出产效率,减少调整辅助时间。

广泛用于加工外啮合直齿、斜齿圆柱齿轮和鼓形齿、小锥度齿齿轮。适合成批大量出产的汽车、摩托车、拖拉机和机床等行业使用。机床鉴戒当代世界水平的剃齿机技术,具有海内提高前辈水平。

四、系统控制解决方案

电气控制方案
由触摸屏作为主站,通过RS232与PLC通信控制,实现各种工件参数的设定,同时通过触摸屏独立的双串口协议功能与伺服通信,完成对X轴径向进给运动控制。

通过我们的伺服回原点功能,采用绝对定位控制模式,可以进步径向进给轴的绝对定位精度和重复定位精度。

说明:刀具架(配刀具)的进给由变频器带动齿轮变速箱驱动。
工件架由伺服电机80S带动丝杆控制X轴向的进给量。

五、结束语

滚齿机上有用单轴的伺服系统,也有用多轴的伺服系统,还有采用多轴的CNC数控系统。其中多轴的伺服系统中,七轴四轴联动的,六轴三轴联动的。其中多轴单动的是我们目前的主要推广市场。滚齿机目前在海内有一定的伺服市场,同样也是我们整体解决方案的市场所在。目前Siemens,FANUC具有一定的市场份额,但是将来也是我们CNC数控系统的市场所在。