基于数控技术的铣齿机改造.pdf

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1、基于数控技术的铣齿机改造口杨绍荣金华职业技术学院浙江金华321007摘要：通过分析铣齿机的工作原理，提出了数控化改造设计的思路和方法，成功地实现了机床的数控化改造。经加：r-iL~表明，改造后的铣齿机扩大了加工范围，增强了刚性，提高了机床性能，具有较高的性价比和实用性。关键词：铣齿机数控化改造螺旋锥齿轮中图分类号：TG547文献标识码：A文章编号：1000—4998(2010)04—0082—03螺旋锥齿轮(即曲线齿锥齿轮)按其齿面节线形状的不同可分为圆弧齿锥齿轮、延伸外摆线锥齿轮、准渐开线锥齿轮等类型。某机床厂生产的H1—003延伸外摆线

2、锥齿轮铣齿机可加工最大工件直径110rnm时，齿数5～80，模数0．3～1．5mm的等高齿螺旋锥齿轮(延伸外摆线锥齿轮)。该机床存在明显的不足：①刚性差。虽然该机床可加工最大工件直径110mm的齿轮，但事实上当加工的工件直径接近或达到110m／T／，机床振动很大，加工出来的齿轮齿面粗糙度差，加工效率低。②加工范围窄。当齿轮齿数小于5齿时，不能加工；当齿轮齿数大于等于5齿且接近5齿时，由于机床内部的一对蜗轮蜗杆副转速很高，接近机床设计的最高警戒转速，机床磨损十分严重，连续加工这种齿轮，不到半年机床就需要大修甚至报废。③修理难。机床结构复杂，传

3、动链长，修理用时长，且大修成本高，大修后精度明显下降。鉴于此，决定对一台精度下降的H1—0O3铣齿机进行数控化改造试验。1摆线齿锥齿轮铣齿机工作原理r-1．1铣齿机3个相关联的连续旋转运动铣齿机切齿加工时存在3个相关联的连续旋转运动：①铣刀盘旋转切削运动；②工件(轮坯)的旋转分齿运动；③机床摇台相对于工件的展成运动。角速度；为轮坯的角速度；∞。为铣刀盘的角速度；T由于摇台转动(即进给运动)使平面产形齿轮在铣为分度交换齿轮齿数比；为差速交换齿轮齿数比。刀盘旋转切削运动的基础上产生附加运动，这样工件令、g和如为下角所示各轴间转化机构的传动的旋转

4、分齿运动在原来运动的基础上产生相应的附加比；iii、和i为下角所示各轴问的传动比。运动(差动)，通过这种滚切运动形成所需要的齿形。根据图1，推导如下：1．2铣齿机3个相关联连续旋转运动之间的关系由差动轮系H、P和1得到：图1所示为铣齿机传动系统模式。=H(1一1)+ll(1)设为铣刀盘刀齿组数；Z为被加工齿轮的齿ill=一g1／ZP(2)数；Z为冠轮齿数；为摇台的角速度；∞为冠轮的c￡J1=1262(3)★浙江省金华市科技局科研项目(编号：2009—1～050)由差动轮系h、2和3得到：收稿日期：2009~11月∞2=∞h(1一h3)+il

5、33(4)圆2010／4机械制造48卷第548期由轮3和轮坯B得到：将伺服电动机的旋转运动转变为执行部件的直线3=i3idBB／T(5)运动或回转运动，如滚珠丝杆副、齿轮传动部件等。由差速器壳h到摇台H得到：2．5直线滚动导轨副Ojoh=i5hWi6H09H(6)直线滚动导轨副可使机床的零部件(如床鞍)执行将式(3)～式(6)代人式(1)得冠轮P至轮坯B传往复直线运动。动链的传动比：3机床数控化改造设计思路Z／Zp：(∞P+Ap)／(0．1B+△B)=溻ilB／T(7)式中：3．1机床数控化改造原理△∞=一n(1一口1)(8)机床数控化改造

6、设计思路分析：由式(16)知，当机AB=日12i5hi6H(1一23)／ilB(9)床工作时，如果我们用编码器来跟踪机床中铣刀盘旋i1B=i】23i3idB(10)转切削运动，那么铣刀盘旋转切削运动、工件(轮坯)旋在本设计中：Z。=1，溻=1，由式(2)、式(8)得：转分齿运动和摇台相对于工件的展成运动三者之间的Hl=一Zo8l／Z。=一1／Zp(11)关系与数控车床加工螺纹时相当，因此可以尝试用车△=一H(1一iP,)=一H(1+1／Z)(12)床数控系统对铣齿机进行数控化改造。当摇台H不转动，即=0时，刀盘只有自转，记机床数控化改造原理

7、示意见图2所示。此时的∞为⋯为了实现连续分度g．O⋯o应有如下机床数控化改造电气部分略。关系：B0=∞0zo／Z=0／Z(13)当摇台H转动，即≠0时，由于摇台转动，使冠轮产生附加运动，其角速度增量为A，轮坯产生相应的附加运动，其角速度增量为An。可以证明，当下式成立时A09和Aq．O。满足展成运动条件。Ap／AB=H1∞1B／T=Z／Z(14)由式(12)和式(14)得，AB=rzp／Z)Ap=一Zp(1+1／Zp)o)H／Z=一(1+z口)09／Z(15)B=B0+AB=0／Z一(1+Z)H／Z(16)式(16)所反映的就是铣齿机3个相

8、关联的连续旋转运动(铣刀盘转动、工件转动和摇台转动)之间的关表1主要零部件参数系。名称型号备注2机床数控技术“叫刀盘电机三相交流电动机0．8kW，1400r／min，主皮带轮4~