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机床设计之家

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日志

 
 

数控鼠牙盘强力成形磨削技术  

2013-12-08 08:59:10|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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鼠牙盘分度台在数控机床制造中应用广泛

在各种数控机床和其它机械的制造中,数控回转工作台等分度装置的应用十分广泛。近年来,随着数控技术的进步、自动化程度的普遍进步,加工中心类机床、数控车床、数控铣床的生产和应用日益广泛,对高精度、高效率的分度装置的需求也越来越大。

其中,应用鼠牙盘端面齿盘的分度装置占了很大的比重。这种分度台的特点是以固定值进行定位,结构简单,定位刚度好、重复定位和分度精度高,定位速度快,广泛应用於各种加工和丈量装置中,如卧式加工中心带有托盘交换的鼠牙盘分度工作台,通过上下鼠牙盘啮合实现正确定位和分度回转。

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图1 鼠牙盘零件

鼠牙盘式分度工作台主要由工作台、夹紧油缸及鼠牙盘等零件组成,如图1,其中端面齿盘是关键部件,每个齿盘的端面均加工有相同数目的三角形齿,两个齿盘啮合时能自动确定周向和径向的相对位置。因此,端面齿加工水平的高低直接影响分度装置的精度,也终极对整机的加工精度产生相当大的影响。由此可见,鼠牙盘端面齿的加工极为关键和重要。事实上,鼠牙盘端面齿能确保加工中心、CNC数控车床转塔刀架等多工序自动数控机床和其它分度设备的运行精度。

产业发达国家广泛采用成形磨床加工鼠牙盘

由於鼠牙盘端面齿的外形特点和精度要求高,加工难度大,而在应用数控强力成形磨床予以加工之前,是采用铣削加工方式的,工件的加工精度较低。

上世纪60年代,德国ELB磨床公司率先开发了缓进给成形磨削先进工艺,并在短时间内推出技术上较成熟的机床,使这项先进加工工艺得以推广。此後,德国的BLOHM公司、JUNG公司、aba公司,以及瑞士的MAEGERLE公司都相继开发出采用缓进给机床的轮廓成形技术,还进一步推广到美国、法国、意大利、日本等产业发达国家,大大拓宽了平面磨床的加工领域,这实在是一个具有重要意义的工艺革命,堪称一大创新。

随着数控技术的进步,缓进给成形磨削也得到进一步发展,并不断扩大和拓展其应用领域,将这种先进工艺推广到很多产业部分。

对缓进给强力成形磨削而言,某个工件的成功磨削就能拓展一个领域,就能为该领域用户承担交钥匙工程,在提供先进装备的同时还提供先进的加工工艺,为用户创造可观经济效益。

缓进给成形磨削初期只能磨削加工纵向型面或曲面,不能加工盘型工件。後来,根据用户实际需要将加工范围逐渐扩大到圆盘型工件,鼠牙盘就是其中一个典型工件,欧美国家称之Hirth环形齿。

鼠牙盘的缓进给成形磨削至少已有30多年历史,德国的Blohm公司、ELB公司、aba公司都有鼠牙盘数控成形磨床的生产,实际上也就是缓进给成形磨床服务领域的拓展和扩大。比如,Blohm公司生产的PLANOMAT系列成形磨床就能加工鼠牙盘,分别拥有PLANOMAT408和PLANOMAT608两款,加工尺寸分别达320mm和630mm。

德国Blohm公司的鼠牙盘成形磨床可加工360个齿,磨削余量0.2mm,公差±0.005mm、分度精度±1〞。

德国aba公司也生产此列产品,用於加工Hirth环型齿轮的齿面,比如有一个典型的工件便是由3个环组成的成套工件,其中最大的直径500mm,工件材料34CrMoS12,热处理後144个齿的硬度达到HRC66,分度精度±3〞,表面粗糙度Ra0.8μm,平行度0.005mm,这个成套工件3个环端齿的磨削加工时间为5.8小时,效率还是比较高的。此外,德国的ELB公司、瑞士的MAEGERLE公司也能制造数控鼠牙盘成形磨床。

国内强力成形技术获得最新突破

1.本土机床制造商对鼠牙盘端面齿数控成形磨床需求强烈

鼠牙盘端面齿数控成形磨床是数控强力成形磨床中众多品种中的一种,是技术含量相当高的一个品种。这是圆盘型工件的成形磨削,在技术上与以前的纵向成形工件有较大变化。

以沈阳机床、大连机床为代表的国内数控车床专业制造厂都急需高效、高精度的鼠牙盘成形磨床。由於国内没有鼠牙盘磨床的生产,基本上是依靠进口价格昂贵的机床。因此,鼠牙盘磨床的研制对我们国家产业的发展、尤其是机床产业的发展是非常有意义的。

2.国内首台数控鼠牙盘成形磨床今年年初问世 打破对国外技术依靠

杭州机床团体公司2007年承担了为沈阳机床团体开发制造MKL7132×8/2型数控鼠牙盘磨床的任务。

经过2年时间艰苦摸索和攻关,成功解决了鼠牙盘端面齿数控成形磨床诸多关键技术,包括机床主轴热伸长控制,数控分度盘的正确安装和使用,各齿的均匀分布与加工,端面成形磨削技术的探索与经验积累,针对鼠牙盘磨削加工的数控装置的配置与软件设计,如任意两轴圆弧插补、砂轮的成形修整技术等。并於2010年年初成功制造出国内首台鼠牙盘端面齿数控成形磨床,现已提供给用户使用。

MKL7132×8/2型数控鼠牙盘磨床的总体布局形式采用具有自主知识产权的中腰移动式新奇立柱移动卧轴矩台布局型式(见图2),并采用了当今国际上最先进的成形磨削技术,各轴采用预加负荷转动导轨,各轴由交流伺服电机及滚珠丝杠副驱动的机床,并采用“立柱中腰移动装置”和主轴系统气压密封新型的专利技术。

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图2 MKL7132×8/2型数控鼠牙盘磨床的结构图

其创新特征在於横向导轨与磨削区域接近在同一水平高度,并接近立柱和磨头安装後的重力中心,增加了运动的稳定性和切削刚性,为强力成形磨削的高效率和高精度提供了技术结构保障。该机床采用的气压密封技术区别於机械密封,其特征在於在主轴前端形成一气压腔,阻挡磨削区的高压冷却液、水雾和砂粒等杂物侵进,进步了轴承的使用寿命和保证了主轴的旋转精度。

机床的Y、Z二向运动由磨头实现,机床消息态刚性好,成形磨削精度高。机床采用高精度数控分度盘对工件进行分度,从而保证鼠牙盘端面齿的加工精度。机床采用金刚滚轮和金刚碟片自动连续轨迹修整砂轮两种方式;金刚碟片修整砂轮通过编程Y、Z联动精确实现砂轮轮廓的修整,可适用於多种规格鼠牙端面齿型,砂轮修整精度高。这款机床还采用自动跟随的冷却喷嘴,使工件磨削冷却充分,不烧伤工件。同时还采用了砂轮恒线速控制技术、多轴数控联动控制及光栅闭环反馈技术与机床热变形控制技术(温控、隔热)及砂轮修整量自动补偿技术。

MKL7132×8系列机床结构公道,有足够的静态、动态、热态刚度,采用先进技术、保证系统具有良好的动态品质。所选用伺服驱动系统执行元件精度高、可靠性高、响应速度快。设备使用、操纵、维修方便,造型美观。机床纵向、横向、垂直行程分别为800mm、320mm、500mm。磨头采用成组精密角接触球轴承,应用磨头热平衡、气体密封等高端技术来保证磨头的精度、稳定性和使用寿命。磨头主轴功率可根据加工工艺和用户要求配置9KW、17KW、30KW等伺服主轴电机。同时机床可配置高精度光栅、动平衡系统、丈量系统、AE系统等。

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图3 加工中的鼠牙盘

MKL7132×8/2数控鼠牙盘磨床的配置、数控控制、加工工艺都基本上与德国PLANMAT408相近,机床的加工精度等指标也可以达到国外机床的水平。其尺寸精度为±0.005mm、分度精度±2″、表面粗糙度Ra0.63μm,尤其是齿面贴合度90%,已达到国际先进水平。因此,机床完全可以替换国外的同类机床。图3所示为加工中的鼠牙盘。

该机床为我们国家的数控机床制造业提供了关键设备,解决了长期困扰的鼠牙盘端面加工的技术困难,进步了数控车床、加工中心的加工精度和效率,这对於进步我国的数控机床制造水平具有非常大的意义。高档数控鼠牙盘成形磨床长期依靠进口的题目可以得到解决,为用户节省了大笔设备购置用度。同时,由於机床制造水平的进步可以扩大对外出口,从而可赢得更多的外汇收进。因此,该机床的制造有助於进步我国数控机床的整体经济效益。(end)
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