滚齿机数控改造

2008年2月机床与液压Feb.2008第36卷第2期MACHINE TOOL hYDRaULICSVol 36 No. 2滚齿机数控改造高志强,李宝筏(沈阳农业大学工程学院,沈阳110161)摘要:对机床的电气部分进行数控化改造不仅投资少,而且可以有效地提高设备的运行稳定性,这种改造在机械行业的应用比较广泛。本文从设计、参数调整和工艺等方面简要说明了使用西门子840D数控系统改造滚齿机的过程。改造后的机床极大程度地满足了用户的要求关键词:数控改造;滚齿机;西门子840D数控系统中图分类号:S219.05文献标识码:B文章编号:1001-3881(2008)2-205-3Retrofitting Hobbing Machine with CNC System in Agricultural Machinery FactoryGAO Zhiqiang, LI BaofaInstitute of Agricultural Engineering, Shenyang Agricultural Engineering University, Shenyang 110161, China)Abstract: Retrofitting only the electric part of the machine tools has been broadly used in the mechanical field, this method hasnot only coet less money but also efficiently increase the stability of the machine tools, This article gives a brief introduction on retrofitting of a hobbing machine with Siemens CNC system at the aspects of electrical designing, parameter configuring and production artsetting. The retrofitted machine tools had satisfied the customer's need at the highest extent.Keywords: CNC machine tools retrofitting; Hobbing machine; Sinumerik 840D前言经过近30年时间,备件停产,加上近几年故障率高滚齿机是齿轮或变速箱厂的重要加工设备之该机床几乎处于停机状态。但由于润滑充分,该机床由于价格的原因多采用普通滚齿机,这些设备经过几的导轨、丝杠、丝母,滑台及工作台的蜗轮蜗杆等磨年的使用,机床电气故障比较突出,有些机床甚至无损不大,机床机械精度保持较好,具备进行改造的基法使用,如淘汰了重新购置则投资太大,而选择改造本条件。则投资少,见效快。这次改造的滚齿机是原东德该设备于2006年1月采用西门子840D数控系统NILES公司20世纪70年代设计、生产的产品,电气进行改造,2006年4月通过验收,并交付用户使用控制系统不仅体积大,结构复杂,维修困难,特别是数控改造后的滚齿机如图1所示。图1数控改造后的滚齿机其机械部分由床身、工作台、主轴、液压系统、为消隙轴冷却系统、润滑系统等组成。其中直线轴:X,Y,1西门子840D数控系统Z为坐标轴;旋转轴:A为螺旋角调整轴,B为滚刀(1)西门子840D数控系统是一种通用的数控系轴,C为工件旋转轴,C1、C2为主、从联动轴,C3统中国煤化工轴联动,10个通CNMHG收稿日期:2007-03-24作者简介:高志强(1967-),男,辽宁沈阳人,沈阳农业大学工程学院博士研究生,从事机械产品开发方面的研究。电话13804018130,E-mail:gaozhiq@tom.como206·机床与液压第36卷道,10个方式组,适合各种设备使用,对于数控滚要进行安全可靠地动态控制,并具有丰富的信息提齿机除了使用数控系统的基本功能之外,还需要使用示。PLC系统为用户设计了标准的接口模块,即OB以下特殊功能:电子齿轮功能;主从控制功能;断电块。用户通过OB调用FB、FC、DB块,用户控制软回退功能件就编写在这些块中(2)采用西门子840D数控系统改造滚齿机,需在本控制软件中OB和其它功能块主要完成以下要解决以下问题:功能·系统配置应满足滚齿机的控制功能。·初始化处理程序·电气的重新设计应满足滚齿机的控制要求基本信号处理程序(如机床控制面板按键如计算电机扭矩,选定电机,确定各坐标位置反馈方进给轴限位信号、轴回参考点信号和急停处理等);式·电磁阀控制程序(如防护门开关、冷却开关、·电气调整,应满足滚齿机的控制特性。润滑开关、工件和刀具夹紧松开等)(3)根据滚齿机的实际要求,采用的西门子·安全保护程序和监控报警程序。840D数控系统配置如下3电气系统调试·硬件配置。PCU50,系统操作面板OP012,(1)NC机床参数主要是指滚齿机各轴参数的设NCU5724,NCU系统软件十二轴控制,61D驱动模置。其关键参数如下:块、电机、PLC输人/输出模块,机床操作面板·设置机床方式组、通道和轴。本机床为6个MCP483C,手轮等。轴。其中X、Y、Z为直线轴,A为螺旋角调整轴,B软件配置。人机界面 HMlady ver币.4,滚齿界为滚刀轴,C为工件旋转轴(C1、C2为主从轴,C3面编辑软件 Protool/pro6.0。为消隙轴)。·选件配置。电子齿轮,断电回退等。设置各轴的传动比、螺杆螺距、反向间隙等。2滚齿机电气系统设计·设置轴的位控参数,如位置增益、加速度、电气系统设计的目的是将滚齿机的机械部分和电轴速度等气部分有机地结合起来,使滚齿加工成为高精度、高(2)轴的运动特性与机床的机械结构和磨损程效率和安全可靠的全自动化生产。电气系统设计总体度有密切的关系。轴的位置控制参数根据轴的运动特上包括硬件设计和软件设计两大部分。性来设2.1电气系统硬件设计·轴的加速度是反映轴从启动到设定速度和从硬件设计的原则是,在满足滚齿加工功能的前提设定速度到停止期间,运动位置的加速、减速特性。下降低成本。·轴的速度反映工作效率,速度越大,效率越NC硬件设计主要是数控轴的设计。本机床的数高。它一般分为最大速度、手动速度、手动快速速控轴有X、Y、Z、A、B、C。度、回参考点速度等等。PLC硬件的设计主要是指对外部执行部件监控的·轴的位置增益是反映位置环中对轴运动位置电路的设计。它包括机床控制面板、驱动系统、液压的动态跟踪特性。系统、冷却系统、润滑系统等,这些电气信号要与·轴的位置增益与加速度是互相影响的。840D的输入/输出模块连接。共采用2个32位+24V(3)对PLC程序进行调试。检查电器元件接线输入模块,3个32位+24V输出模块。与PLC输人/输出点等的连接是否正确,动作顺序是为了驱动AC2V接触器及较大的DC4ⅴ负载否符合要求,监控报警是否正常等,使整个机床达到(如电磁阀等),交流负载通过PC输出驱动固态继可以运行的状态。然后对相应的坐标轴进行进一步的电器、由固态继电器驱动交流接触器;直流负载采用参数调整,使机床达到最佳运行状态。最后通过对机DC24V继电器中间驱动环节。这样可使得整个系统床定位精度的测量,对数控机床的位控系统进行精度安全、可靠地工作补偿。加装西门子电容模块用以实现蓄能断电回退功4滚齿工艺设计能滚齿机使用滚刀按展成法加工。在滚刀加工过程完成电器件的选择之后进行电气原理图设计,控中相中国煤化工齿合。随着滚刀的制柜、操作站布置图和接线图设计。旋转2.2电气控制软件设计移动NMH度交换齿轮,使浪电气控制软件设计主要是指PLC程序的设计。刀与工件的转速比等于工件齿数与滚刀头数的比,转其原则是采用结构化程序设计,对每个部件的运行都向合拍,那么切削刃所形成的切向速度就等于工件分第2期高志强等:滚齿机数控改造207·度圆圆周的线速度。如调整不好,会造成齿数和齿轴跟随z轴或Y轴。在加工不同类型的齿轮时,需形错误,这是滚齿加工中最关键的一项调整。要不同的轴啮合,各坐标轴与C轴之间的啮合关系对于数控滚齿机,则通过电子齿轮功能实现各坐也不相同,具体见表1。标轴之间的啮合关系,为了保证加工精度,通常是C表1C轴位置计算公式轴向加工直齿轮轴向加工斜齿轮切向加工蜗轮对角加工直齿轮对角加工斜齿轮B/CZ/CFusinG×360°Fz sinB×360°Y/CFr×300°0°±F,cosy。×360表中:Z为滚刀头数,Z为工件齿数,,为滚刀旋Pm6.0编制开发出相应的操作参数界面。开发的界面转角度,m为法面模数,γ。为滚刀螺旋导程角,β主要包括齿轮基本参数、滚刀参数、加工设定和加工为工件螺旋角,m1为端面模数,±号与滚刀螺旋角状态等相关信息,且参数界面直观,界面切换方便简方向和进给方向有关。捷。针对该机床能加工的各种齿轮的参数范围,操作4.1滚齿加工参数者在主界面(基本参数界面)可以输入被加工齿轮滚齿加工程序需要很多相关的参数,这些参数主参数,如齿数、模数、压力角、螺旋角等等基本参要有以下几种数。在加工工艺界面上可以按照实际需要选择相应的工件参数。工件齿数、工件模数、齿厚、工加工方式、加工种类、切削次数、展成进给量等等参件螺旋角、全齿深等。数。在加工状态界面上,操作者可以直观地看到自动滚刀参数。滚刀头数、滚刀升角、滚刀种类滚齿时的状态参数,如主轴实际转速、加工进给率(左旋、右旋)、滚刀直径等。·加工参数。加工种类(直齿、斜齿、鼓形齿6结论等)、加工方式(顺铣、逆铣)、主轴转向(正、反前些年国内进口的机床,机械部分的质量和精度转)、主轴转速、加工刀数、进给倍率等。大都不错,对设备电气控制进行改造不仅投资少,而4.2滚齿加工程序且可以有效地提高机床的整体性能。经过实际使用,滚齿加工程序由主程序和子程序构成。子程序实数控改造后的滚齿机在加工精度、加工效率和稳定性现具体的加工、电子齿轮的啮合和脱离、选取以何种等方面都有了很大的提高,不仅完全达到了用户的改方式啮合,以及决定断电时回退的方式。加工循环采造要求,还增加了一些非常有用的功能,为用户带来用径向、轴向和切向加工等方式。流程图如图2所了较好的经济效益。参考文献【】齿轮手册[M].北京:机械工业出版社,2002【2】朱永刚.西门子 SINUMERIK数控系统在齿轮加工机呐合方床数控化中的应用[].现代驱动,2006(3):50斜齿呐合子程序【3】西门子 Sinumerik840/840Dv810D功能描述,特殊功如工方式>子程序订杂志免费刊登广告刀数D>太为订阅全年《机床与液压》杂志可获赠介绍结中国煤化工m30元(即150图2加工程序流程图CNMHG广告一次;另加5操作界面的开发60元可获赠全年12期0mnX80m单色广告。2基于操作使用方面的要求,由编辑软件 ProtooL》》》孙孙孙孙孙》孙孙料》净罗