2008年2月機床與液壓Feb.2008第36卷第2期MACHINE TOOL hYDRaULICSVol 36 No. 2滾齒機數(shù)控改造高志強,李寶筏(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院,沈陽110161)摘要:對機床的電氣部分進(jìn)行數(shù)控化改造不僅投資少,而且可以有效地提高設(shè)備的運行穩(wěn)定性,這種改造在機械行業(yè)的應(yīng)用比較廣泛。本文從設(shè)計、參數(shù)調(diào)整和工藝等方面簡要說明了使用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)改造滾齒機的過程。改造后的機床極大程度地滿足了用戶的要求關(guān)鍵詞:數(shù)控改造;滾齒機;西門子840D數(shù)控系統(tǒng)中圖分類號:S219.05文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1001-3881(2008)2-205-3Retrofitting Hobbing Machine with CNC System in Agricultural Machinery FactoryGAO Zhiqiang, LI BaofaInstitute of Agricultural Engineering, Shenyang Agricultural Engineering University, Shenyang 110161, China)Abstract: Retrofitting only the electric part of the machine tools has been broadly used in the mechanical field, this method hasnot only coet less money but also efficiently increase the stability of the machine tools, This article gives a brief introduction on retrofitting of a hobbing machine with Siemens CNC system at the aspects of electrical designing, parameter configuring and production artsetting. The retrofitted machine tools had satisfied the customer's need at the highest extent.Keywords: CNC machine tools retrofitting; Hobbing machine; Sinumerik 840D前言經(jīng)過近30年時間,備件停產(chǎn),加上近幾年故障率高滾齒機是齒輪或變速箱廠的重要加工設(shè)備之該機床幾乎處于停機狀態(tài)。但由于潤滑充分,該機床由于價格的原因多采用普通滾齒機,這些設(shè)備經(jīng)過幾的導(dǎo)軌、絲杠、絲母,滑臺及工作臺的蝸輪蝸桿等磨年的使用,機床電氣故障比較突出,有些機床甚至無損不大,機床機械精度保持較好,具備進(jìn)行改造的基法使用,如淘汰了重新購置則投資太大,而選擇改造本條件。則投資少,見效快。這次改造的滾齒機是原東德該設(shè)備于2006年1月采用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)NILES公司20世紀(jì)70年代設(shè)計、生產(chǎn)的產(chǎn)品,電氣進(jìn)行改造,2006年4月通過驗收,并交付用戶使用控制系統(tǒng)不僅體積大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,維修困難,特別是數(shù)控改造后的滾齒機如圖1所示。圖1數(shù)控改造后的滾齒機其機械部分由床身、工作臺、主軸、液壓系統(tǒng)、為消隙軸冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等組成。其中直線軸:X,Y,1西門子840D數(shù)控系統(tǒng)Z為坐標(biāo)軸;旋轉(zhuǎn)軸:A為螺旋角調(diào)整軸,B為滾刀(1)西門子840D數(shù)控系統(tǒng)是一種通用的數(shù)控系軸,C為工件旋轉(zhuǎn)軸,C1、C2為主、從聯(lián)動軸,C3統(tǒng)中國煤化工軸聯(lián)動,10個通CNMHG收稿日期:2007-03-24作者簡介:高志強(1967-),男,遼寧沈陽人,沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院博士研究生,從事機械產(chǎn)品開發(fā)方面的研究。電話13804018130,E-mail:gaozhiq@tom.como206·機床與液壓第36卷道,10個方式組,適合各種設(shè)備使用,對于數(shù)控滾要進(jìn)行安全可靠地動態(tài)控制,并具有豐富的信息提齒機除了使用數(shù)控系統(tǒng)的基本功能之外,還需要使用示。PLC系統(tǒng)為用戶設(shè)計了標(biāo)準(zhǔn)的接口模塊,即OB以下特殊功能:電子齒輪功能;主從控制功能;斷電塊。用戶通過OB調(diào)用FB、FC、DB塊,用戶控制軟回退功能件就編寫在這些塊中(2)采用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)改造滾齒機,需在本控制軟件中OB和其它功能塊主要完成以下要解決以下問題:功能·系統(tǒng)配置應(yīng)滿足滾齒機的控制功能?！こ跏蓟幚沓绦颉る姎獾闹匦略O(shè)計應(yīng)滿足滾齒機的控制要求基本信號處理程序(如機床控制面板按鍵如計算電機扭矩,選定電機,確定各坐標(biāo)位置反饋方進(jìn)給軸限位信號、軸回參考點信號和急停處理等);式·電磁閥控制程序(如防護(hù)門開關(guān)、冷卻開關(guān)、·電氣調(diào)整,應(yīng)滿足滾齒機的控制特性。潤滑開關(guān)、工件和刀具夾緊松開等)(3)根據(jù)滾齒機的實際要求,采用的西門子·安全保護(hù)程序和監(jiān)控報警程序。840D數(shù)控系統(tǒng)配置如下3電氣系統(tǒng)調(diào)試·硬件配置。PCU50,系統(tǒng)操作面板OP012,(1)NC機床參數(shù)主要是指滾齒機各軸參數(shù)的設(shè)NCU5724,NCU系統(tǒng)軟件十二軸控制,61D驅(qū)動模置。其關(guān)鍵參數(shù)如下:塊、電機、PLC輸人/輸出模塊,機床操作面板·設(shè)置機床方式組、通道和軸。本機床為6個MCP483C,手輪等。軸。其中X、Y、Z為直線軸,A為螺旋角調(diào)整軸,B軟件配置。人機界面 HMlady ver幣.4,滾齒界為滾刀軸,C為工件旋轉(zhuǎn)軸(C1、C2為主從軸,C3面編輯軟件 Protool/pro6.0。為消隙軸)?！みx件配置。電子齒輪,斷電回退等。設(shè)置各軸的傳動比、螺桿螺距、反向間隙等。2滾齒機電氣系統(tǒng)設(shè)計·設(shè)置軸的位控參數(shù),如位置增益、加速度、電氣系統(tǒng)設(shè)計的目的是將滾齒機的機械部分和電軸速度等氣部分有機地結(jié)合起來,使?jié)L齒加工成為高精度、高(2)軸的運動特性與機床的機械結(jié)構(gòu)和磨損程效率和安全可靠的全自動化生產(chǎn)。電氣系統(tǒng)設(shè)計總體度有密切的關(guān)系。軸的位置控制參數(shù)根據(jù)軸的運動特上包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩大部分。性來設(shè)2.1電氣系統(tǒng)硬件設(shè)計·軸的加速度是反映軸從啟動到設(shè)定速度和從硬件設(shè)計的原則是,在滿足滾齒加工功能的前提設(shè)定速度到停止期間,運動位置的加速、減速特性。下降低成本?！ぽS的速度反映工作效率,速度越大,效率越NC硬件設(shè)計主要是數(shù)控軸的設(shè)計。本機床的數(shù)高。它一般分為最大速度、手動速度、手動快速速控軸有X、Y、Z、A、B、C。度、回參考點速度等等。PLC硬件的設(shè)計主要是指對外部執(zhí)行部件監(jiān)控的·軸的位置增益是反映位置環(huán)中對軸運動位置電路的設(shè)計。它包括機床控制面板、驅(qū)動系統(tǒng)、液壓的動態(tài)跟蹤特性。系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等,這些電氣信號要與·軸的位置增益與加速度是互相影響的。840D的輸入/輸出模塊連接。共采用2個32位+24V(3)對PLC程序進(jìn)行調(diào)試。檢查電器元件接線輸入模塊,3個32位+24V輸出模塊。與PLC輸人/輸出點等的連接是否正確,動作順序是為了驅(qū)動AC2V接觸器及較大的DC4ⅴ負(fù)載否符合要求,監(jiān)控報警是否正常等,使整個機床達(dá)到(如電磁閥等),交流負(fù)載通過PC輸出驅(qū)動固態(tài)繼可以運行的狀態(tài)。然后對相應(yīng)的坐標(biāo)軸進(jìn)行進(jìn)一步的電器、由固態(tài)繼電器驅(qū)動交流接觸器;直流負(fù)載采用參數(shù)調(diào)整,使機床達(dá)到最佳運行狀態(tài)。最后通過對機DC24V繼電器中間驅(qū)動環(huán)節(jié)。這樣可使得整個系統(tǒng)床定位精度的測量,對數(shù)控機床的位控系統(tǒng)進(jìn)行精度安全、可靠地工作補償。加裝西門子電容模塊用以實現(xiàn)蓄能斷電回退功4滾齒工藝設(shè)計能滾齒機使用滾刀按展成法加工。在滾刀加工過程完成電器件的選擇之后進(jìn)行電氣原理圖設(shè)計,控中相中國煤化工齒合。隨著滾刀的制柜、操作站布置圖和接線圖設(shè)計。旋轉(zhuǎn)2.2電氣控制軟件設(shè)計移動NMH度交換齒輪,使浪電氣控制軟件設(shè)計主要是指PLC程序的設(shè)計。刀與工件的轉(zhuǎn)速比等于工件齒數(shù)與滾刀頭數(shù)的比,轉(zhuǎn)其原則是采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計,對每個部件的運行都向合拍,那么切削刃所形成的切向速度就等于工件分第2期高志強等:滾齒機數(shù)控改造207·度圓圓周的線速度。如調(diào)整不好,會造成齒數(shù)和齒軸跟隨z軸或Y軸。在加工不同類型的齒輪時,需形錯誤,這是滾齒加工中最關(guān)鍵的一項調(diào)整。要不同的軸嚙合,各坐標(biāo)軸與C軸之間的嚙合關(guān)系對于數(shù)控滾齒機,則通過電子齒輪功能實現(xiàn)各坐也不相同,具體見表1。標(biāo)軸之間的嚙合關(guān)系,為了保證加工精度,通常是C表1C軸位置計算公式軸向加工直齒輪軸向加工斜齒輪切向加工蝸輪對角加工直齒輪對角加工斜齒輪B/CZ/CFusinG×360°Fz sinB×360°Y/CFr×300°0°±F,cosy?！?60表中:Z為滾刀頭數(shù),Z為工件齒數(shù),,為滾刀旋Pm6.0編制開發(fā)出相應(yīng)的操作參數(shù)界面。開發(fā)的界面轉(zhuǎn)角度,m為法面模數(shù),γ。為滾刀螺旋導(dǎo)程角,β主要包括齒輪基本參數(shù)、滾刀參數(shù)、加工設(shè)定和加工為工件螺旋角,m1為端面模數(shù),±號與滾刀螺旋角狀態(tài)等相關(guān)信息,且參數(shù)界面直觀,界面切換方便簡方向和進(jìn)給方向有關(guān)。捷。針對該機床能加工的各種齒輪的參數(shù)范圍,操作4.1滾齒加工參數(shù)者在主界面(基本參數(shù)界面)可以輸入被加工齒輪滾齒加工程序需要很多相關(guān)的參數(shù),這些參數(shù)主參數(shù),如齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、螺旋角等等基本參要有以下幾種數(shù)。在加工工藝界面上可以按照實際需要選擇相應(yīng)的工件參數(shù)。工件齒數(shù)、工件模數(shù)、齒厚、工加工方式、加工種類、切削次數(shù)、展成進(jìn)給量等等參件螺旋角、全齒深等。數(shù)。在加工狀態(tài)界面上,操作者可以直觀地看到自動滾刀參數(shù)。滾刀頭數(shù)、滾刀升角、滾刀種類滾齒時的狀態(tài)參數(shù),如主軸實際轉(zhuǎn)速、加工進(jìn)給率(左旋、右旋)、滾刀直徑等。·加工參數(shù)。加工種類(直齒、斜齒、鼓形齒6結(jié)論等)、加工方式(順銑、逆銑)、主軸轉(zhuǎn)向(正、反前些年國內(nèi)進(jìn)口的機床,機械部分的質(zhì)量和精度轉(zhuǎn))、主軸轉(zhuǎn)速、加工刀數(shù)、進(jìn)給倍率等。大都不錯,對設(shè)備電氣控制進(jìn)行改造不僅投資少,而4.2滾齒加工程序且可以有效地提高機床的整體性能。經(jīng)過實際使用,滾齒加工程序由主程序和子程序構(gòu)成。子程序?qū)崝?shù)控改造后的滾齒機在加工精度、加工效率和穩(wěn)定性現(xiàn)具體的加工、電子齒輪的嚙合和脫離、選取以何種等方面都有了很大的提高,不僅完全達(dá)到了用戶的改方式嚙合,以及決定斷電時回退的方式。加工循環(huán)采造要求,還增加了一些非常有用的功能,為用戶帶來用徑向、軸向和切向加工等方式。流程圖如圖2所了較好的經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)【】齒輪手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2002【2】朱永剛.西門子 SINUMERIK數(shù)控系統(tǒng)在齒輪加工機吶合方床數(shù)控化中的應(yīng)用[].現(xiàn)代驅(qū)動,2006(3):50斜齒吶合子程序【3】西門子 Sinumerik840/840Dv810D功能描述,特殊功如工方式>子程序訂雜志免費刊登廣告刀數(shù)D>太為訂閱全年《機床與液壓》雜志可獲贈介紹結(jié)中國煤化工m30元(即150圖2加工程序流程圖CNMHG廣告一次;另加5操作界面的開發(fā)60元可獲贈全年12期0mnX80m單色廣告。2基于操作使用方面的要求,由編輯軟件 ProtooL》》》孫孫孫孫孫》孫孫料》凈羅