傳統(tǒng)齒輪加工機(jī)床的運(yùn)動關(guān)系復(fù)雜,以滾齒機(jī)(或蝸桿砂輪磨齒機(jī))為例只恨,在齒輪機(jī)床中存在著展成分度鏈贴膘、差動鏈卖子、進(jìn)給傳動鏈等。調(diào)整既復(fù)雜又費(fèi)時刑峡⊙竺觯快速趨近、工進(jìn)突梦、快退的位置和距離都需要精心調(diào)試或試切才能完成诫舅,且需要的輔件多。
為了提高齒輪加工精度和加工效率阳似,到了20世紀(jì)80年代以后骚勘,國內(nèi)外開始對齒輪加工機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造和生產(chǎn)數(shù)控齒輪加工機(jī)床。特別是近年來撮奏,由于微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和以現(xiàn)代控制理論為基礎(chǔ)的高精度俏讹、高速響應(yīng)交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn),為齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展提供了良好的條件和機(jī)遇珠校。我們將齒輪加工系統(tǒng)分為全功能和非全功能兩大類幸园。
非全功能齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
配這類數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床進(jìn)給軸為數(shù)控軸,多采用伺服系統(tǒng)络蟋。由于80年代齒輪加工數(shù)控化剛開始起步谐绽,當(dāng)時數(shù)控技術(shù)無法滿足齒輪加機(jī)床展成分度鏈的高同步性的要求,因此展成分度鏈和差動鏈仍為傳統(tǒng)的機(jī)械傳動。這種數(shù)控加工方式络跷,調(diào)整比機(jī)械式齒輪加工機(jī)床要方便的多绑僵。它們可以通過幾個坐標(biāo)軸的聯(lián)動來實現(xiàn)齒向修形齒輪的加工,省去了傳統(tǒng)加工修形齒輪所需要的靠模等裝置俺阻,提高了生產(chǎn)率和加工精度池致。但是這類齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)屬經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng),由于其展成分度鏈和差動鏈仍為傳統(tǒng)的機(jī)械式督靶,齒輪加工精度取決于機(jī)械傳動鏈的精度剥犯。目前這種齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)多用于對現(xiàn)有機(jī)械式齒輪加工機(jī)床的數(shù)控改造。
全功能齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
近年來铃挠,由于計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和高精度邓星、高速響應(yīng)的伺服系統(tǒng)的出現(xiàn),全功能數(shù)控齒輪加工機(jī)床已成為國際市場上的主流產(chǎn)品应结。全功能數(shù)控指不僅齒輪機(jī)床的各軸進(jìn)給運(yùn)動是數(shù)控的刨疼,而且機(jī)床的展成運(yùn)動和差動運(yùn)動也是數(shù)控的。目前展成分度鏈和差動鏈的數(shù)控處理方法不盡相同鹅龄,有基于軟件插補(bǔ)以及基于硬件控制的兩種類型币狠。
基于軟件差補(bǔ)的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)
這類數(shù)控系統(tǒng)的刀具主軸一般采用變頻裝置控制,工件主軸通過數(shù)控指令經(jīng)伺服電動機(jī)直接驅(qū)動。目前國產(chǎn)數(shù)控齒輪加工機(jī)床所配置的數(shù)控系統(tǒng)大多為國外知名品牌的通用數(shù)控系統(tǒng)漩绵,因而都是采用這種基于軟件插補(bǔ)的數(shù)控加工方式贱案。
基于軟件插補(bǔ)方法的優(yōu)點(diǎn)是工件主軸的轉(zhuǎn)速完全由數(shù)控系統(tǒng)的軟件控制,因此止吐,可以通過編制適當(dāng)?shù)能浖ψ伲猛ㄓ玫牡毒邅砀呔瓤焖俚丶庸し菆A齒輪、修形齒輪碍扔,且加工精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的機(jī)械靠模加工方法瘩燥。
目前,由于控制精度不同、動態(tài)響應(yīng)等方面的原因露揽,基于軟件插補(bǔ)的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)還不能勝任高速高精度磨齒機(jī)的要求。隨著計算機(jī)速度的不斷提高酵吴、新控制方法的出現(xiàn)和控制精度的提高屏部,這種方法的應(yīng)用面越來越廣÷衫埃基于硬件控制的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)在傳統(tǒng)齒輪機(jī)床的展成分度鏈中藐捉,刀具和工件是由同一個電動機(jī)來拖動的,傳動鏈很長辑蛔,并常需要采用精度不易提高的傳動元件(如錐齒輪氛玛、萬向聯(lián)軸節(jié)等),所以提高機(jī)床精度受到限制昔主。
目前多采用光電盤脈沖分頻分度傳動鏈蹂勺。砂輪主軸以固定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),并帶動發(fā)信元件(如光電盤)字钓,光電盤信號經(jīng)數(shù)字分頻后携帘,控制工件軸伺服電機(jī)以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)精確分度傳動關(guān)系。同時把機(jī)床的差動鏈也納入控制系統(tǒng)苫馏。
基于硬件控制的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn):采用硬件控制,特別是采用高同步精度的鎖相伺服控制時胜嗓,精度高高职,響應(yīng)速度快。缺點(diǎn):機(jī)構(gòu)上比較復(fù)雜辞州,比軟件插補(bǔ)的方式多一個硬件控制電路部分怔锌。硬件控制的電子齒輪比(差動系數(shù)、主傳動比)变过,目前還不能做到實時修改埃元,即不能實時改變工件主軸的轉(zhuǎn)速,因而不能用于加工非圓齒輪等。
非全功能數(shù)控系統(tǒng)由于加工精度取決于機(jī)械傳動鏈岛杀,仍存在交換掛輪阔拳,操作較繁,已較少使用类嗤。目前多用于現(xiàn)有機(jī)械式齒輪加工機(jī)床的數(shù)控化改造糊肠;基于軟件插補(bǔ)的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)具有柔性大的優(yōu)點(diǎn),可以很方便地通過程序控制遗锣,能加工非圓齒輪和各種修形齒輪捌养,因而在加工精度不高的滾齒機(jī)和插齒機(jī)中有廣泛的應(yīng)用;基于硬件控制的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)宝猩,由于展成運(yùn)動是直接采用硬件控制螃妨,特別是采用跟蹤精度極高的鎖相伺服技術(shù)時,能很好地保證齒輪機(jī)床差動和展成運(yùn)動精度孙远,響應(yīng)速度快耐叽,但柔性差,適于加工精度要求高的磨齒機(jī)遮英。
全功能的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)在國際上已是主流產(chǎn)品焊槐,也必將在國內(nèi)成為主流產(chǎn)品。
我國磨削技術(shù)的發(fā)展方向
磨削技術(shù)除向超精密厅瘩、高效率和超硬磨料方向發(fā)展外斗液,自動化也是磨削技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。
目前磨削自動化在CNC技術(shù)日趨成熟和普及基礎(chǔ)上紊尺,正在進(jìn)一步向數(shù)控化和智能化方向發(fā)展彰晌,許多專用磨削軟件和系統(tǒng)已經(jīng)商品化。磨削是一個復(fù)雜的多變量影響過程达吞,對其信息化的智能化處理和決策张弛,是實現(xiàn)柔性自動化和最優(yōu)化的重要基礎(chǔ)。目前磨削中人工智能的主要應(yīng)用包括磨削過程建模酪劫、磨具和磨削參數(shù)合理選擇吞鸭、磨削過程監(jiān)測預(yù)報和控制、自適應(yīng)控制優(yōu)化覆糟、智能化工藝設(shè)計和智能工藝庫等方面刻剥。近幾年來,磨削過程建模滩字、模擬和仿真技術(shù)有很大發(fā)展造虏,并已達(dá)到適用水平。
我國在磨削過程建模與模擬麦箍,聲發(fā)射過程監(jiān)測與識別漓藕,工件表面燒傷及殘余應(yīng)力預(yù)報,磨削加工誤差在線檢測、評價與補(bǔ)償?shù)确矫娑加性S多成果享钞,并已開發(fā)出了新型磨削機(jī)器人揍诽。
我國人造磨料生產(chǎn)雖然起步較晚,但發(fā)展很快邪盼,在世界上已有相當(dāng)份額蛇筷。
近幾年來國外磨削技術(shù)發(fā)展迅速,例如對硬脆材料磨削機(jī)理及工藝的研究梗擅,利用磨削熱量同時進(jìn)行工件熱處理慧菜,以及不使用磨削液的無污染磨削等方面,我國均有一定差距意苞。
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