普通滚齿机的四轴数控化升级改造

武 强， 吴雁玲

（1.中国重汽集团大同齿轮有限公司， 山西 大同 037306； 2.中国北方发动机研究所机械制造厂，山西 大同 037000）

引言

随着产品工艺要求的提高及数控技术的飞速发展，数控机床以其精度高、效率高等诸多普通机床无法比拟的优势，成为当今制造业的主流加工设备。对于齿轮加工企业，以前大量购置且在用的普通滚齿机面临着淘汰报废。如果把原有普通滚齿机[1]进行四轴数控升级改造，使之变成数控滚齿机，既能满足现有工艺要求，又能提高生产效率且节约资金。

1 普通滚齿机床各部组的改造及更换（见图1）

1）基础件的修复：通过刮研修复床身、大立柱、滑板、刀架拖板、小立柱等导轨面，按要求检验各项精度，必要时重新加工。

2）工作台的修复：更换工作台蜗杆蜗轮副，根据工作台壳体尺寸重新加工新的蜗杆蜗轮副，在大立柱原分齿挂轮处设置独立驱动的C轴伺服电机。

3）滚刀箱的修复：取消滚刀箱原主传动系统，增加单独的主传动箱，由伺服主电机（B轴）传动。

4）大立柱及滑板的修复：取消原大立柱中的主传动链、差动传动链、走刀传动链、主传动花键、挂轮等，拆卸旧Z轴滚珠丝杠，在大立柱顶部重新设置独立伺服电机驱动减速器和Z轴滚珠丝杠。

5）液压、润滑、冷却系统的改造：对机床原液压、润滑及冷却系统进行改造升级，更换液压元件，重新设置自动润滑系统。

图1 改造后的机床传动系统

2 数控系统的改造

选用四轴伺服数控系统，需配置64位CPU、CPLD来实现硬件插补技术，实现高速μm级控制。配置GS2000T-N系列强过载型伺服单元，伺服电机位置反馈采用5000线编码器。配置8.4吋真彩LCD显示屏。配置USB接口，支持U盘文件操作，方便管理加工程序及数据备份与恢复

3 改造后机床主要技术参数

本次改造采用广州数控系统GSK980TDc，改造后机床主要技术参数如表1所示。

表1 改造后机床主要技术参数

4 改造后机床标准

改造后机床满足以下标准：

1）数控滚齿机精度检验标准为GB/T 25380—2010；

2）数控滚齿机技术条件标准为JB/T 8360.2—1996；

3）滚齿机精度检验标准为GB/T 8064—1998；

4）金属切削机床液压系统通用技术条件标准为JB/T 10051—1999；

5）渐开线圆柱齿轮精度标准为GB/T 10095—2001；

6）工业机械电气设备第1部分通用技术条件标准为GB 5226.1—2002；

7）滚齿机安全防护技术条件标准为JB 10139—1999。

5 改造效果

改造后的机床为四轴四联动机床[2]，各轴为X轴（径向进给运动）、Z轴（垂直进给运动）、B轴（刀具回转运动）、C轴（工作台回转运动）。经过上述改造，普通滚齿机床各数控运动轴均由独立交流伺服电机驱动，用“电子齿轮箱（EGB）”实现分度运动、差动补偿，用展成法完成对各种齿类零件的加工。改造后的普通滚齿性能与新购五轴数控滚齿机不相上下，如果配置国产系统，改造价格仅仅是新机床的30%，性价比极高。