数控蜗杆砂轮磨齿机自动对刀技术的分析

郭丁丁

【摘要】随着科技的的发展与社会的进步，数控蜗杆砂轮磨齿机自动对刀技术得到了飞速的发展与改革。在进行齿轮削磨过程中，采用传统的对刀方式会经常出现齿形对中性误差性问题，而自动对刀技术在数控蜗杆砂轮磨齿机的应用不仅提高的齿轮削磨的工作效率，而且还在一定程度上降低齿形误差发生的机率，促进数控蜗杆砂轮磨齿机整体技术水平的提高。本文将通过对自动对刀系统进行分析，进而对数控蜗杆砂轮磨齿机自动对刀技术进行阐述，以供参考。

【关键词】数控蜗杆；砂轮磨齿机；自动对刀技术；分析

引言

在齿轮加工过程中，磨齿是精确度最高的一种加工方式。数控蜗杆砂轮磨齿机磨齿加工原理与滚齿加工有着诸多的相似性特点，当砂转过一周，其齿轮也会相应的转过一齿。自动对刀技术在磨削齿轮应用过程中，其操作方式相对比较复杂，如果砂轮与齿轮在接触过程中采用对刀技术，应预防齿轮轮齿与砂轮顶牙出现碰撞现象，同时为了能够在一定程度上增强齿轮加工的精度，必须要实现齿轮与砂轮的平衡性接触。

1.分析自动对刀系统

1.1 自动对刀系统常见问题分析

通过用砂轮磨工件的处理过程中，不仅会发生相互摩擦现象，而且还会出现部分工件磨损的现象发生。同时磨砂由于受到力的作用也可能出现挤压或者崩落现象，因受力，机床部分金属构件会发生弹性以及塑性形变，在塑性形变发生过程中，其所释放的塑性能量在砂轮磨齿加工过程中可以转换成一定的发射信号。利用这种现象我们可以通过AE声波信号发射进行检测，准确的判断工件与砂轮之间是否存在削磨接触性的问题。

1.2 自动对刀系统主要工作原理

自动对刀工作的原理是：通过数控系统自动寻找功能，有效的找到某个工件齿槽边界，并且对其所在的位置进行准确的记录，最后才能得出精确点的位置，也就是工件加工起始点的位置。在自动对刀加工时，削磨过程中发生的AE信号作为反馈信号，当工件与砂轮的位置在1.5μm时，能够准确的观测到AE发射信号，当工件与砂輪的距离相对比较近的情况下，AE所发射的信号强度会不断的增加，当工件与砂轮进行直接接触时，AE信号强度会达到最大值。在自动削磨过程中，相关工作人员能够根据AE发出的信号强度准确的判断出工件与砂轮之间的接触情况。

1.3 自动对刀系统主要的组成部分

自动对刀技术主要分为五个组成部分，即主轴伺服电机、输入输出及显示界面、数控系统、电控箱以及AE信号传感器。AE信号传感器主要是通过压电晶体作为其主要的原件进行检测信号，而压晶体是在声波的震动作用下，将震动信号转化为电信号、而电控箱与AE信号传感器构成自动对刀调整模块，其中AE信号传感器发挥着信号采集功能，电控箱对其所采集的信号进行合理的分析与比较，并将结果发送到数控系统中，数控系统对电机的运行状态进行有效的控制，使得刀具能够移动到准确的位置上，从而达到调节以及平衡的目的。

2.数控蜗杆砂轮磨齿机自动对刀技术的分析

2.1 自动对刀技术削磨中应用

削磨过程是一种变化的过程，并且在瞬间将会产生一定的摩擦功率，其用公式可表示为：P（t）=F（t）v（t），其中P（t）主要是指瞬态摩擦功率，F（t）是指在摩擦力的有效作用下产生的瞬时值，而v（t）则表示为表面摩擦过程中速度的瞬时值。信号发出的均方根值可以用Arms表示，其所代表的是在一定的时间内信号所发生的能力的大小，其可以用公式Arms（t）=η（t）P（t）=η（t）F（t）v（t）表示，其中转换系数用η（t）来表示。Arms（t）值的大小能够准确的反应出工件与砂轮之间的接触的程度，当Arms（t）越大的情况下，则说明工件与砂轮之间的接触程度越深，同时，相关操作人员也可以通过AE所发出的信号强度对工件与砂轮之间的接触强度进行准确的判断，从而进行相应程序的操作以及执行。

这种对刀方式是在数控系统自动坐标记忆功能的基础上得以有效实现的。通过自动对刀模块对得到的信号进行有效的判断以及处理，并且将相应的信号内容有效的传输到数控中心系统中，从而能够对电机的坐标进行准确的记录。

2.2 电控系统的主要作用以及工作原理

通过电控箱系统能够准确的判断齿轮与砂轮之间的接触情况，相关操作人员可以根据相应的输入设备与数控系统进行有机的结合，从而给电控箱设置一个合理的阈值，一旦出现工件与砂轮接触过程中所产生的削磨电压值比所设定的电压阈值高的情况，则说明齿轮与砂轮已经进行了有效的接触，此时电控箱系统所发生的信号将会由高电平逐渐向低电平转变，并且数控系统所接收到的信号也为低电平时，就可以进行相应程序执行，当砂轮主轴停止运行时，对其当前坐标值进行准确的记录。

当砂轮主轴的方向以及转速在原来设定的轨迹上进行运转时，当主轴的转动停止后，对主轴所处的坐标值进行准确的记录，从AE信息系统所反馈的信息角度来说，必须要确保齿面两侧齿槽磨削余量均匀平衡。在进行接触及检测过程中，也必须要在满足相应的接触检测条件的基础上，使得削磨齿面具有同等的电压值。

在进行工件装夹后，刀架的主轴会开始转动，工件主轴也会随着刀架的主轴方向进行同步转动，当系统还未产生AE信号时，数控系统所接收的信号为高电平信号，当削磨过程中产生AE信号时，电控箱系统所发出的信号会由高电平逐渐向低电平转变，一旦数控系统所接收的电平值为24V时，主轴将会把剩余的行程进行删除，这时可以对主轴刀架上的坐标进行准确的记录。

3.结语

综上所述，通过AE发射信号的方式进行数控蜗杆砂轮磨齿机自动对刀，在实际的应用过程中已经取得了良好的成效，并且广泛的应用到齿轮加工过程中，由于AE信号能够准确的判断砂轮与工件之间的接触情况，并且反应速度快以及灵敏度相对比较高，使得自动对刀技术在机床工作效率以及精确度水平上得以应用，同时促进了整个工艺生产质量的提高。

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