花键磨床数控改造

汉江工具有限责任公司 (陕西汉中 723002) 赵 榕 王银山

渐开线花键拉刀用于渐开线内齿圈的拉削加工。随着汽车工业的发展，内齿圈的结构及精度有了很大改进与提高，各种复合齿形内齿圈的出现给渐开线花键拉刀的制造带来了很大的挑战。国产M8612A花键磨床原有结构和加工精度完成不了该类拉刀齿形面的磨削加工。

10多年来，我公司先后引进多台德国REFORM公司生产的数控花键磨床，用于该类型拉刀齿形面的磨削加工。随着生产规模的扩大，这些设备已不能满足生产需求。我们在消化吸收国外先进技术的基础上，对国产M8612A花键磨床进行了数控改造，经过几年的使用，效果很好，能满足各种复合齿形渐开线花键拉刀齿形面的磨削加工。

本文重点对该机床的数控改造从以下几个方面进行介绍。

1.花键磨床数控改造

(1)高精度数控分度装置:机床分度装置决定了被加工零件的齿距等分精度。该数控分度装置采用蜗杆副传动结构，在蜗杆类型、齿形角及结构上做了很多改进，以保证蜗杆副的啮合精度、传动刚性、合理的间隙及精度的持久保持。蜗轮、蜗杆按5级精度标准制造，蜗轮采用铸锡磷青铜材料，蜗杆采用42CrMoA材料，经过碳、氮共渗热处理工艺，以达到齿面硬度高、磨损小及精度保持时间长的目的。回转主轴采用密珠轴承支撑结构，以保证主轴具有高的回转精度。在回转主轴后端安装高精度旋转及角度编码器，该编码器作为主轴转角的测量反馈元件。箱体选用高强度铸铁材料。

按以上结构、材料及精度标准制造出的高精度数控分度装置，精度可达到如下指标。系统最小分辨率0.001°;分齿精度相邻误差小于0.003°;累积误差小于0.005°;主轴回转跳动误差小于0.003 mm。

(2)高精度数控砂轮修整装置:渐开线花键拉刀齿形面的磨削加工属于成形磨削加工，砂轮的形状和轮廓精度决定了被加工零件的精度，所以砂轮修整装置的结构和精度对花键磨床十分重要。在机床砂轮主轴上方，安装两坐标数控砂轮修整器，该修整器数控滑台直线导轨选用德国施耐博格双V形高精度滚动直线导轨，滚珠丝杠选用日本THK公司高精度滚珠丝杠，配置长度光栅尺做直线位置全闭环控制，有效行程80 mm。数控滑台采用全封闭结构。

为保证砂轮修形精度，选用德国产金刚石滚轮，高精度电主轴驱动。

按以上结构、精度标准制造出的高精度数控砂轮修形装置，精度可达到如下指标。系统最小分辨率0.001 mm;直线度误差小于0.002 mm/80 mm;定位精度误差小于0.005 mm;重复定位精度误差小于0.002 mm。

(3)高性能、高可靠性的数控系统及加工软件:从功能、可靠性、性价比及使用习惯几个方面考虑，选用德国博世力士乐公司Micro数控系统，中文人机专用操作界面。配置办公电脑，用于砂轮修整加工程序的计算及数据传送。分齿机构采用德国博士力乐力矩电动机直接驱动。力矩电动机型号:MST 160C—0050(F=70 N，Fmax=180 N)，砂轮修整器用两坐标滑台采用德国博士力乐交流伺服电动机驱动。电动机型号:QSK061—C0300(M=8 N·m)。

在系统内安装有各种类型的加工程序以备随时调用。单独配一个办公电脑用于砂轮修整轨迹计算、程序的生成和程序的传送。对于各种结构类型拉刀分别开发有相对应专用软件，通过拉刀专用程序界面，选择拉刀类型和齿形结构，输入齿形计算用相关参数，即可生成相对应的砂轮修整加工程序，通过数据接口传送到机床数控系统。该加工程序考虑多方面因素，把机床精度、砂轮、金刚石滚轮和磨削加工工艺等因素都融在一体。

(4)机床大修:对M8612A花键磨床进行大修，修磨机床各导轨配合面，保证应有的几何精度及运动精度。修配砂轮主轴，保证应有的回转精度。

经过以上4个方面的改进，M8612A花键磨床具备数控分齿、数控修砂轮的功能，操作工人只需按照拉刀设计图样，输入所需要的相关参数，即可完成加工程序的设置。其余的操作与M8612A原操作方式一样。

2.结语

汉江工具有限责任公司先后对M8612A花键磨床数控改造多台，经过多年来的使用，效果很好，能满足各种复合齿形渐开线花键拉刀齿形面的磨削加工。

设备的数控改造，以经济、实用、快捷的方式，给M8612A花键磨床增加功能，扩大加工范围，提高加工精度。这种方式是渐开线花键拉刀齿形面磨削加工的有效途径。