Y42125改造為大型立式數(shù)控內(nèi)孔磨床

1、Y42125改造為大型立式數(shù)控內(nèi)孔磨床     （株洲職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系 湖南株洲 412000）   摘要：機床經(jīng)過改造適應(yīng)現(xiàn)有工藝要求，即可以降低設(shè)備投入，又可以充分發(fā)揮陳舊設(shè)備的作用，本文介紹了以老式大型剃齒機改造為數(shù)控立式內(nèi)孔磨的成功范例。 關(guān)鍵字：剃齒機、立式內(nèi)孔磨，數(shù)控，伺服    在工程機械、礦山開采機械、油田機械、軍工裝備等均有大型齒輪的需求，為滿足該類產(chǎn)品的市場需求，大型齒輪加工機床均由專業(yè)廠家制造并推向市場，由于機床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高，同時又屬于大型加工設(shè)備，其價值也是非常

2、高的，為了降低設(shè)備的投入成本，各生產(chǎn)企業(yè)在輔助性加工設(shè)備上，以各種方式改裝改造專機，以實現(xiàn)低成本制造。 我公司在生產(chǎn)大型齒輪中，成功地將Y42125大型剃齒機改造為數(shù)控內(nèi)孔磨床，以很低的投入解決了大型齒輪磨內(nèi)孔的加工問題， 1加工產(chǎn)品介紹 產(chǎn)品如簡圖一： 標(biāo)注了表面粗糙度的加工面為磨削加工面 圖一 1、由于工件過于龐大，加工中輔助性時間長，加工效率不高。 2、產(chǎn)品的材料、前序加工費均由于產(chǎn)品的龐大而使得單價非常高，磨削加工是最后的加工工序，是絕對不可報廢產(chǎn)品的。因此，對加工中的安全與質(zhì)量是要求非常高的。 3、產(chǎn)品的批量不大，一般為單件或小批量生產(chǎn)。 4、產(chǎn)品加工精度等級為7級，由于名義尺寸較大

3、，相對來講公差范圍也就比較大。 基于上對于生產(chǎn)加工這類產(chǎn)品內(nèi)孔及外園的設(shè)備，對加工效率要示不高，而對加工穩(wěn)定性要求則很高。 南京第二機床廠生產(chǎn)的大型剃齒機Y42125，工件最大直徑可以達到1250mm，立式結(jié)構(gòu)，很適合于改造為立式磨床來完成該類產(chǎn)品的的磨削加工。 2機床結(jié)構(gòu)的介紹 Y42125為立式大型剃齒機，傳動系統(tǒng)如圖二，機床主要軸床身、立柱、刀具主軸拖板組成，床身前端為工作臺，可安裝最大不小于1250mm的盤類工件，工作臺由主電機通過蝸輪付傳動，后端為Z軸（水平軸）導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上方安裝立柱，水平軸的驅(qū)動是由快速電機通過蝸輪減速后，傳至Z軸（水平軸）絲桿，拖動立柱前后快速移動，工進時，則由液

4、壓系統(tǒng)來實現(xiàn)，以油缸推動棘輪來實現(xiàn)分步的定量進給運動；立柱前端為Y軸（垂直軸）燕尾式導(dǎo)軌，Y軸導(dǎo)軌上安裝有刀具主軸拖板，主軸拖板的上下移動的驅(qū)動是由主電機，經(jīng)過蝸輪減速后，將運動傳給Y軸絲桿；刀具主軸為從動軸，無需動力驅(qū)動。由此可以看出，該機床的傳動部份比較簡單，也非常接近于立式內(nèi)孔磨床的要求。    圖二 1、主電機 2、Y軸手動調(diào)整機構(gòu) 3、Z軸手動調(diào)整機構(gòu) 4、工作臺蝸輪副 5、剃齒刀主軸 6、Y軸拖板 7、Z軸驅(qū)動機構(gòu) 8、Z軸快速電機 9、立柱 10、Z軸驅(qū)動減速蝸輪副 11、Z軸絲桿 12、Y軸絲桿 13、Y軸換向機構(gòu) 14、Y軸掛輪 15、

5、工作臺掛輪 16、皮帶輪   3改造的設(shè)想 Y42125提供了良好的立式磨床的床身結(jié)構(gòu)，工件的安裝方式非常完美地得到了滿足，其簡單的傳動方式也與磨床的要求十分相似，磨床的要求也是通過Z軸和Y軸來實現(xiàn)的，剃齒機的刀具主軸無驅(qū)動，磨床的磨頭軸為單獨的電機驅(qū)動，除保證砂輪特有的線速度外，與工件無嚴格的傳動比要求，這與剃齒也是十分接近。要求不同的是，Z軸的進給精度要求更高，由于要靠磨端面，Y軸的功能除了可以完成往復(fù)運動外，還要求可以準(zhǔn)確定位，并保持不變。 4改造方案的選取 改造方案一; 采用純機械方式，原剃齒工作臺的轉(zhuǎn)速與磨床的轉(zhuǎn)速要求的轉(zhuǎn)速范圍相重疊，所以，工作臺的傳動機構(gòu)無需改造，而只脫

6、開主電機到Y(jié)軸拖板的傳動鏈，改用一臺雙速電機驅(qū)動Y軸，實現(xiàn)Y軸的往復(fù)運動，使用雙速機電的目的，是為了實現(xiàn)多種往復(fù)運動的速度。進給運動仍延用原有的快速電機快速進給，手動進給機構(gòu)實現(xiàn)磨削中的工進。 此方案最大的優(yōu)點是：改造成本低，改造工期短，機床改動小。缺點是：由于全部是手動進給，精度低，自動化程度低，對操作人員的工作經(jīng)驗要求高。 改造方案二（圖三）： 6 采用數(shù)控方式，采用兩軸數(shù)控系統(tǒng)控制Z軸和Y軸，在立柱上安裝電機座，選用大慣量伺服電機，實現(xiàn)Y軸的伺服驅(qū)動。其優(yōu)點是：可以精確的實現(xiàn)Y軸往復(fù)的速度控制，同時可以實現(xiàn)Y軸的精確定位及進給，很方便的完成齒軸端面的磨削。采用大慣量帶剎車的伺服電機以抵抗

7、拖板及砂輪主軸的重力作用。由于伺服電機可以實現(xiàn)精確低速轉(zhuǎn)動，Z軸的驅(qū)動伺服電機聯(lián)接座安裝于原掛輪處，取消掛輪部分，伺服電機通過雙層膜式聯(lián)軸器與Z軸絲桿直聯(lián)，實現(xiàn)精確的傳動，以保證進給精度。 圖三 1、主電機 2、Y軸大慣量帶剎車伺服電機 3、工作臺蝸輪副 4、電磨頭 5、Y軸拖板 6、立柱 7、Z軸伺服電機和滾珠絲桿 8、Y滾珠絲桿   根據(jù)產(chǎn)品內(nèi)孔的精度為7級要求，并力求改造后留有一定的工藝能力儲備，經(jīng)過比較，改為數(shù)控內(nèi)孔磨能更好的達到改造目標(biāo)。 5選訂方案基本要求 51機械部分： 1、磨頭選用安陽萊必泰生產(chǎn)的ADM ADM200-1.5-4Z/3.5，安裝砂輪最大直徑不小于200

8、mm，最小安裝砂輪直徑不大于100mm。 2、磨頭砂輪主軸最高轉(zhuǎn)速范圍：1500-4000rpm，采用富士變頻器無級調(diào)速，以實現(xiàn)砂輪直徑變化后的恒線速度磨削。 3、磨頭主軸安裝座采用整體鑄造，以得到高的剛性和穩(wěn)定性，并降低振動的影響。 4、產(chǎn)品的端面磨削精度要求不高，垂直軸不用光柵尺，采用半閉環(huán)控制以降低成本。 5、產(chǎn)品內(nèi)孔精度要求為不低于7級，Z軸采用光柵尺閉環(huán)控制，P4級絲桿，重復(fù)定位精度不大于0.005mm。 6、絲桿采用雙螺母可預(yù)緊式滾珠絲桿，長江滾動元件（昆山）有限公司生產(chǎn)，精度等級P4，絲桿直徑為40mm、螺距6mm、承載圈數(shù)5，以提供應(yīng)有的承載能力。 7、絲桿的安裝結(jié)構(gòu)采用雙支撐

9、，Z軸應(yīng)有相應(yīng)的預(yù)拉伸應(yīng)力，以保證Z軸的精度。 8、伺服電機與絲桿的聯(lián)接方式為直聯(lián)，聯(lián)軸器為雙金屬膜彈性聯(lián)軸器，即可以保證精確的傳動精度，又可以消除安裝誤差的影響。 9、機床潤滑系統(tǒng)采用國產(chǎn)定時自動潤滑系統(tǒng)，潤滑Y軸和Z軸導(dǎo)軌。 10、配備油冷卻系統(tǒng)，采用紙過濾，冷卻油良好回收。 52數(shù)控部分： 選擇KND（北京）生產(chǎn)的兩軸磨床控制系統(tǒng)，并由KND按照機床改造后的要求對軟件進行修改，以保證功能的實現(xiàn)。 序號 項目 參數(shù) 1 數(shù)控軸數(shù) 2 2 最小指令單位 0001mm 3 最大編程尺寸 9999 4 最快速度 6-12m/min 5 進給速度 1-8000mm/min 6 顯示界面 液晶屏，分

10、辨率320×240 7 機床操作面板 防油防水 8 診斷/報警信息顯示 9 直徑/半徑編程 10 程序編輯/管理 11 子程序調(diào)用 12 急停/軟硬件限位 13 砂輪補償 14 反向間隙/螺距誤差補償 15 恒線速控制 16 手動/自動返回參考點 17 RS232接口 18 Y軸電機 大慣量帶剎車 19 光柵尺 德國海德漢 6結(jié)束語 經(jīng)過對舊機床的改造，設(shè)備投入生產(chǎn)運行，產(chǎn)品加工精度穩(wěn)定可靠，并留有工藝能力儲備，對該產(chǎn)品七級的產(chǎn)品加工精度要求進行測試，CPK值超過了1.33，機床的改造取得了圓滿成功。    參考文獻： 1、劉文波 段智敏 機床

11、數(shù)控技術(shù) 東北大學(xué)出版社 沈陽 2000 2、張立仁 數(shù)控機床應(yīng)用 機械工業(yè)出版社 北京 2005    Y42125 Transformed Into Large CNC Vertical Internal Grinder YANCHUNAN ZhuZhou Professional Technology College ZhuZhou HuNan 412000 Abstract: The machine transformed into applying existing process requirement can reduce investment of equipment; also play full action of obsolete equipment. The thesis has introduced a successful example of the old large vertical shaving machine transformed into CNC vertical internal grinder. Key word: Sha