基于數控技術的銑齒機改造

螺旋錐齒輪(即曲線齒錐齒輪)按其齒面節線形狀的不同可分為圓弧齒錐齒輪、延伸外擺線錐齒輪、準漸開線錐齒輪等類型。

某機床廠生產的H1—003延伸外擺線錐齒輪銑齒機可加工最大工件直徑110 mm時，齒數5～80，模數0.3-1.5 mm的等高齒螺旋錐齒輪(延伸外擺線錐齒輪)。該機床存在明顯的不足：①剛性差。雖然該機床可加工最大工件直徑110 mm的齒輪，但事實上當加工的工件直徑接近或達到110 mm，機床振動很大，加工出來的齒輪齒面粗糙度差，加工效率低。②加工范圍窄。當齒輪齒數小于5齒時，不能加工；當齒輪齒數大于等于5齒且接近5齒時，由于機床內部的一對蝸輪蝸桿副轉速很高，接近機床設計的最高警戒轉速，機床磨損十分嚴重。連續加工這種齒輪，不到半年機床就需要大修甚至報廢。③修理難。機床結構復雜，傳動鏈長，修理用時長，且大修成本高，大修后精度明顯下降。

鑒于此，決定對一臺精度下降的HI-003銑齒機進行數控化改造試驗。

1 擺線齒錐齒輪銑齒機工作原理

1．1 銑齒機3個相關聯的連續旋轉運動

銑齒機切齒加工時存在3個相關聯的連續旋轉運動：①銑刀盤旋轉切削運動；②工件(輪坯)的旋轉分齒運動；③機床搖臺相對于工件的展成運動。

由于搖臺轉動(即進給運動)使平面產形齒輪在銑刀盤旋轉切削運動的基礎上產生附加運動，這樣工件的旋轉分齒運動在原來運動的基礎上產生相應的附加運動(差動)，通過這種滾切運動形成所需要的齒形。

1．2 銑齒機3個相關聯連續旋轉運動之間的關系



圖1 所示為銑齒機傳動系統模式

設Z0為銑刀盤刀齒組數；Z為被加工齒輪的齒數；ZP為冠輪齒數；Wh為搖臺的角速度；Wr為冠輪的轉運動(銑刀盤轉動、工件轉動和搖臺轉動)之間的關系。




2 機床數控技術

2．1 數控系統

數控系統是數控機床的中樞，它接受輸入裝置送來的脈沖信息，進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種信息和指令，控制機床的各個部分，進行規定的有序動作。