基于普通滚齿机 Y31350 的数控高效化改造设计
2018-12-4 来源：齐重数控装备股份有限公司 作者：王伟顺 李国斌
摘 要: 为提高 Y31350 普通滚齿机的加工效率，对其进行了数控高效铣齿改造。改造过程以满足高效性和高稳定性为设计原则，分别对机床和加工系统选用合适的伺服电动机和滚珠丝杠，同时选用铣齿专用数控系统。改造后的 Y31350 在齿轮加工过程中具备了高效率和高稳定性的特点，加工精度符合要求。
关键词: 普通滚齿机; 数控高效化改造; 铣齿
在机械加工行业不断向高精度、高速化方向发展，普通滚齿机在加工质量、效率等方面已经跟不上现代化机械加工业的发展步伐。Y31350 普通滚齿机是针对齿圈类工件加工的专用设备,其加工速度与产品质量等方面已经很难满足企业发展的要求。通过对Y31350 进行数控高速铣齿改造，可以大大提高其加工效率。
1 、改造参数
结合 Y31350 普通滚齿机在生产加工过程中的实际需要，对其在改造后所达到的加工参数如表 1 所示。
表 1 Y31350 普通滚齿机改造前和改造后参数对比
2 、改造总体设计
Y31350 普通滚齿机数控高效化改造主要针对机床和加工系统两大部分: 机床改造部分包括铣削主传动系统、水平进给系统、垂直进给系统、工作台分度系统、立柱夹紧系统、工作台夹紧系统; 加工系统包括选择一套适用高效铣齿的加工系统、液压控制系统。改造后机床总体结构如图 1 所示。
3 、机床部分改造
3． 1 机床铣削主传动系统改造
为提高齿轮加工效率，采用大功率、高转速的专用铣削刀架( 图 2) ，其传动方式采用主电动机 + 联轴器+ 齿轮降速带动铣刀盘( 图 3 ) 高效加工齿轮，冷却方式采用风冷枪冷却。
3． 2 机床水平
垂直进给系统改造断开原集中传动链，增加一套水平、垂直进给系统 图 4) ，包括西门子伺服电动机、减速器、联轴器、滚珠丝杠、支撑座及轴承。
滚珠丝杠的精度直接影响机床的加工精度，经过对 丝 杠 强 度 校 核，水 平 选 用 直 径 100 mm 的FFZD10010 滚 珠 丝 杠，垂 直 选 用 直 径 120 mm 的FFZD12020 滚珠丝杠。同时对电动机进行惯量与扭矩校核，水平选用 1FT6086 18． 5 N·m 伺服进给电动机，垂直选用 1FT6105 56 N·m 伺服进给电动机。丝杠采用两端固定支撑，一端采用针/推力组合轴承，另一端采用三组推力球轴承。
3． 3 机床工作台分度系统改造
断开原集中传动链，增加一套工作台分度进给系统( 图 5) ，包括西门子伺服电动机、减速器、联轴器、电动机轴齿轮、支撑座及轴承。
此机床工作台分度系统的传动结构为: 电动机把合在减速器上，减速器固定在进给箱体上，减速器输出轴通过联轴器与轴齿轮联接，轴齿轮啮合带动变导程蜗杆旋转，变导程蜗杆带动蜗轮旋转，蜗轮与工作台把合一体，带动工作台旋转分度。
通过对电动机进行惯量与扭矩校核，选用1FT6105 56 N·m 伺服进给电动机。
3． 4 机床立柱、工作台夹紧系统改造
为保证铣削加工精度，在立柱与床身之间、工作台与底座之间增加液压夹紧机构( 图 6) ，保证在加工直齿过程中立柱与工作台固定不动。夹紧系统工作原理为: 液压来油夹紧，液压停油后叠簧放松。
4 、数控系统选用
相对于改装前的 Y31350 滚齿机而言，数控高效化改造后因主轴转速和进给速度有很大的提升，致使加工效率明显提升，改装方案采用了能保证高效化加工的 SINUMEＲIK 828D 数控系统。SINUMEＲIK828 D 系统集 CNC、PLC 操作界面以及轴控制功能于一体，系统基于 80 位浮点数的纳米计算精确充分保证了控制的精确性。在铣齿加工中可实现柱形工件加工 的 智 能 坐 标 转 换，附 带 的 新 功 能 SINUMEＲIKMDynamics 工艺包能够加工出完美的工件表面和极端的加工时间。
5 、改造后使用结果
应用改造后的机床加工齿圈( 图 7，齿数 200，模数12 mm，厚度 100 mm，刀盘线速度 90 m / min，刀盘进给量 1． 2 mm/min，刀盘转速 80 r/min) ，通过对整个加工过程的跟踪，得出以下结果:
( 1) 加工时间由 4 天缩短至 1 天。
( 2) 齿轮加工精度达 9 级，满足使用要求。
( 3) 加工的齿面粗糙度达到 Ｒa1． 6 μm，满足使用要求。
6 、结语
通过对 Y31350 数控高效化改造，提高了加工效率和设备的运行稳定性。改造后的机床极大程度地满足了用户的要求。取得了良好的经济效益和社会效益。
投稿箱：
如果您有机床行业、企业相关新闻稿件发表，或进行资讯合作，欢迎联系本网编辑部， 邮箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有机床行业、企业相关新闻稿件发表，或进行资讯合作，欢迎联系本网编辑部， 邮箱：skjcsc@vip.sina.com
