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关于“全数控”与“全自动”滚齿机

发布时间:

2014-05-13 11:37

齿轮加工机床是一种技术含量高且结构复杂的机床系统。

滚齿机(gear hobbing machine)是齿轮加工机床中应用最广泛的一种机床。在滚齿机上可切削直齿、斜齿圆柱齿轮,还可加工蜗轮、链轮、花键等。全数控滚齿机可以实现加工蜗杆、非圆齿轮、复合加工功能。

一、滚齿机的发展

1、第一段:机械传动式滚齿机——1835年,英国惠特沃思获得蜗轮滚齿机专利;——1858年,席勒取得圆柱齿轮滚齿机专利;以后经多次改进,——至1897年德国普福特制成带差动机构滚齿机,才圆满解决了加工斜齿轮问题。—— 而后的几十中,在传动系统的设计上、制造水平上不断地改进提升。

传统的机械式滚齿机传动机构异常复杂、传动效率低、传动精度差、切削速度低,操作复杂,生产准备周期长。

2、第二阶段:数控滚齿机——1946年诞生了世界上第一台电子计算机,六年后,即在1952年,计算机技术应用到了机床上,在美国诞生了第一台数控机床。从此,传统的机械传动式机床产生了质的变化。

随着数控技术的发展,出现了1~3个轴数控化的滚齿机,其中的一部分轴采用伺服电机数字化控制。直到20世纪80年代,世界上才出现真正意义上的六轴数控滚齿机。而全自动数控滚齿机(自动上下料)是滚齿机发展的最高层次。

数控滚齿机传动机构简化、传动效率高、传动精度高、切削速度高,操作简单,生产准备周期短、自动化程度高。为高速切削、硬齿面切削、二次精刮削、齿向修形(鼓形齿)、干式切削、复合加工、全自动控制创造了条件。

3、中国的滚齿机发展历程:

我国生产滚齿机的历史始于1953 年经过30 年的努力到80 年代初已进入世界滚齿机主要生产国家行列,滚齿机以传统的机械传动式为主,品种系列齐全。

八十年代中后期开始,我国滚齿机的设计与制造技术逐步向数控化方向发展(以中小模数滚齿机为例)。

——重庆机床(集团)有限责任公司研制的YKS3120六轴四联动数控高速滚齿机,于2000年通过国家鉴定。它是“国家重大技术装备国产化创新研制项目”,被称为是国产高档数控滚齿机的里程碑。又于2006年推出了YS3116CNC7七轴四联动数控高速干切自动滚齿机。

——四川普什宁江机床有限公司研制的YK3610II七轴四联动控制数控卧式滚齿机,于2011年12月13日通过四川省科技成果鉴定。

——浙江佳雪数控机床有限公司研制的YGS3610C CNC八轴七联动高效干、湿切全自动卧式数控滚齿机,于2013年11月23日通过省级鉴定。——值得一提的是:一个民营的中小型企业,一个国家重点高新技术企业,坚定地走自主创新之路,经过十年的拚搏,从数控滚齿机的制造走到了滚齿机的最高端——全自动滚齿机的制造。它填补了国内空白,处于国内领先水平,并已得到多个行业的认可与应用。印证了中国改革开放三十多年,激发了民营企业的巨大创造力。“自动化换人工”、“自动化稳质量”是制造业发展的必由之路。

二、数控滚齿机的传动轴与移动轴

1、a轴——滚刀架转动轴:在加工齿轮时,需要根据齿轮的螺旋角和齿轮滚刀的螺旋升角转动刀架,以确保滚切出正确的齿形角和齿向。

2、b轴——滚刀转动轴:是滚齿机的主运动,滚刀在转动时以展成法,滚切除被加工工件上的材料并形成齿廓。

3、c轴——工作台转动(也称工件轴):是滚齿机的分齿运动,它和滚刀保持严格的速比关系,以保证滚削出来的齿轮齿数正确,并且保证其分齿精度;当滚切斜齿轮时,工作台有一个附加运动(差动)。

4、x轴——刀具的径向移动轴:刀具沿工件径向移动以确保滚切出全齿深。

5、Y轴——刀具的切向移动轴(窜刀运动):实现自动窜刀。当使用切向滚刀时,刀具沿工件的切向运动逐渐加工成齿轮的全齿深。?

6、Z轴——刀具的轴向移动轴:刀具沿工件轴线移动以滚切出齿轮整个齿宽。

7、U轴——尾架顶尖左右移动轴:实现对工件轴的顶持。

8、V轴——机械手左右移动轴:实现对工件的自动装卸。

三、全数控滚齿机

全数控滚齿机——则对滚齿机所必须的6个运动轴(六轴:a.b.c.x.y.z轴)都实现了数字控制。如:重庆机床的YKS3120六轴四联动数控高速滚齿机(六轴:a.b.c.x.y.z轴、四联动:b.c.x.z.轴)、YS3116CNC7七轴四联动数控高速干切自动滚齿机(七轴:a.b.c.x.y.z.u.轴、四联动:b.c.x.z.轴)。宁江机床的YK3610II七轴四联动控制数控卧式滚齿机(七轴:a.b.c.x.y.z.u.轴、四联动:b.c.x.z.轴)。佳雪集团的六轴五联动YGS3610B CNC型高速干、湿切卧式数控滚齿机(六轴:a.b.c.x.y.z轴、五联动:b.c.x.y.z轴)

四、全自动滚齿机

全自动数控滚齿机——则在对滚齿机所必须的6个运动轴(六轴:a.b.c.x.y.z轴)都实现了数字控制的基础上,增加了U轴(尾架顶尖左右移动轴)与V轴(机械手左右移动轴),实现了自动上下料全自动控制。如:佳雪集团的YGS3610C CNC八轴七联动高效干、湿切全自动卧式数控滚齿机。

五、机械传动式滚齿机与数控滚齿机的性能对照表

序号

项   目

机械传动式滚齿机

(以YG3612为例)

数控滚齿机

(以佳雪YGS3610C CNC为例)

1

a轴——滚刀架转动轴

  1. 机传械动/手动

  2. 定位精度低

  1. 数控/自动

  2. 定位精度高

  3. 滚刀主轴首创采用交流伺服电机驱动——专利

2

b轴——滚刀转动轴

  1. 机传械动

  2. 最高转速:1200r/min

  1. 数控/自动

  2. 最高转速:3000r/min

3

c轴——工作台转动(也称工件轴)

  1. 机传械动

  2. 复杂的差动机构:必备六十只差动挂轮

  3. 最高转速:100 r/min

  4. 加工齿数:6-400

  1. 数控/自动

  2. 电子齿轮箱(Electronic Gear Box)

  3. 最高转速:1000 r/min

  4. 加工齿数:2-999

  5. 独特的主轴消隙机构,确保机床工件分度的高精度,同时提高机床主轴刚性——专利。

4

x轴——刀具的径向移动轴

  1. 机械传动

  1. 数控/自动

  2. 快速进给:5000 mm/min

5

Y轴——刀具的切向移动轴(窜刀运动)

  1. 机械传动/手动

  1. 数控/自动——发明专利

6

Z轴——刀具的轴向移动轴

  1. 机械传动

  2. 导轨移动:高速运行易振动、低速运行易爬行。

  1. 数控/自动

  2. 导轨运动:采用注塑新工艺,高速运行不振动、低速运行不爬行。

  3. 快速进给:4400 mm/min

7

U轴——尾架顶尖左右移动轴

  1. 机械传动

  1. 数控/自动

8

V轴——机械手左右移动轴

  1. 数控/实现自动上下料

9

精密对刀装置(SKIVNG)

是发明专利:粗滚后留一定加工余量热处理,再精刮加工;(以刮代磨、效率高、光洁度好)

10

高速干切加工

利用风冷切削,节能环保,可节约加工成本40%——专利

11

信息技术的应用

由18个监测点组成网络化检测,机床某处只要出一点问题信息反馈给机床控制系统,控制系统发出亮红灯或停车的指令,让操作者及时纠正。

12

滚齿精度(GB/T 10095-2008)

7级

6级