KX300P数控磨齿机及其磨齿工艺分析.pdf

唰u c I s a n dE h i 产品与展品 K X 一3 0 0P 数控磨齿机及其磨齿工艺分析 孙志平马丽霞杨立云 河北机电职业技术学院 河北邢台0 5 4 0 4 8 摘要 介绍了德国K A P P 公司典型产品K X 一3 0 0 P 系列数控磨齿机的性能特点 运动结构 主要磨削参数界面 阐述和分析了 磨齿工艺 关键词 K X 3 0 0 P 系列数控磨齿机磨削参数界面磨齿工艺 C N CG r i n d i n gM a c h i n eK X 3 0 0 Pa n dI t sA n a l y s i so nG e a rG r i n d i n gT e c h n o l o g y S U NZ h i p i n g M AL i x i a Y A N GL i y u n H e b e iI n s t i t u t eo fM e c h a n i c a lT e c h n o l o g y X i n g t a i0 5 4 0 4 8 C H N A b s t r a c t I nt h i sp a p e r t h eC N Cg r i n d i n gm a c h i n eo fS e r i e sK X 3 0 0 Pf r o mK A P PC o o fG e r m a n yh a sb e e ni n t r o d u c e di ni t sp e r f o r m a n c ec h a r a c t e r i s t i c s t h es t r u c t u r eo fm o v e m e n t 黯w e l la st h em a i np a r a m e t e r so ft h e i n t e r f a c e a n dt h et e e t hg r i n d i n gp r o c e s sh a sb e e nd e s c r i b e da n da n a l y z e d K e y w o r d s C N CG e a rG r i n d i n go fS e r i e sK X 3 0 0 P G r i n d i n gP a r a m e t e r sI n t e r f a c e G e a rG r i n d i n gT e c h n o l o g y 1 德国K A P P 公司蜗杆砂轮磨齿 机主要性能特点 齿轮磨床经过8 0 余年的发展 已从 单一产品演变到多系列 多规格 从传统 的机械式到采用数控技术 从氧化铝砂 轮到采用C B N 砂轮 使机床精度 性能 和加工效率不断提高 而操作日趋简捷 方便 现已形成7 个系列2 0 0 余种规格 的齿轮磨床 按标准化分为碟形双砂轮 系列 Y 7 0 锥形砂轮系列 Y 7 1 蜗杆 砂轮系列 Y 7 2 成型砂轮系列 Y 7 3 大平面砂轮系列 Y 7 4 内齿轮砂轮系 列 Y 7 5 摆线齿轮系列 Y 7 6 中国 的齿轮磨床研究制造已有4 0 余年历史 从上世纪8 0 年代初至今的2 0 多年间发 展较快 制造出7 个系列6 0 余种规格的 齿轮磨床 其中 由秦川机床集团有限 公司于1 9 9 7 年研制成功的Y K 7 2 5 0 蜗 杆砂轮磨齿机 数控八轴五联动 在国 际机床博览会上被有关专家誉为 具国 际水平的机床 标志着中国齿轮磨床 制造技术水平跨人世界先进行列 作为数控磨齿机床的开创者之一 德国K A P P 公司一直以其生产的蜗杆砂 轮磨齿机在国际市场位居领先地位 其 稳定可靠 精良的加工品质得到市场认 可 并在我国浙江嘉兴建立了生产基地 蜘象砉至耋磐 德国K A P P 公司蜗杆砂轮磨齿机主要性 能特点如下 1 生产率高 该类机床采用移位磨削 一种蠕动 进给磨削技术 方法 即在传统的展成 磨削时砂轮还相对工件进行切向移动 机床的展成运动和切向移动是由数控装 置来实现控制 采用移位磨削能使砂轮 的新的磨削面不断地参与工作 通常一 次走刀便能完成粗磨 再精磨一 二次 切入深度约0 0 5m m 即可完成 与传 统的多次走刀磨削比较 生产效率可提 高3 倍左右 在蜗杆砂轮和工件之间采用了伺服 同步装置 从而代替了用于分齿和螺旋 线的两套交换挂轮 这样便大大减少了 调整时间 因而传动更准确 加工效率更 高 2 适应性强 机床结构简单合理 操作可靠容易 运动控制系统 修整系统都有C N C 数控 轴控制 可人机对话 非常方便地输入齿 轮数据即可完成齿轮齿向任意修正 设 备配备不同轴颈的主轴 以方便安装不 同规格氧化铝砂轮 3 磨削精度高 磨削时冷却液都采用高压供给并有 真空过滤以及油雾分离装置 具有较高 的加工精度 齿轮磨削精度基本上都能 达到G B l 0 0 9 5 8 84 级 表面粗糙度达 R 0 4 m 下面具体介绍德国K A P P 公司的 K X 一3 0 0 P 系列磨齿机的结构特点和磨 齿工艺 2K X 一3 0 0 P 数控磨齿机 2 1K X 3 0 0 P 数控磨齿机性能结构 该型机床主要性能参数如表l 表1K X 一3 0 0 P 数控磨齿机 的主要性能参数 参数项目 参数范围 蜗杆砂轮磨齿模数 m m 1 O 一6 O 成形磨齿模数 n u n 0 5 l O 工件直彩m m 0 3 0 0 齿数 l 一9 9 9 最大齿宽 m m 3 2 0 螺旋角范围 o 4 5 最小导程 m m O 1 最大导程 m 1 O o oa n di n t i n i t e K X 一3 0 0 P 数控磨齿机磨削齿轮成 形是以砂轮作为假想齿条 与被加工齿 轮作无隙啮合传动而滚切出齿形来 蜗 杆砂轮相当于滚刀 磨齿过程与滚齿相 似 1 5 5 万方数据 产品与展品P 例吣a n dE h i 眺 刀具移动轴 瑚 图1K X 一3 0 0 P 数控磨齿机结构筒图 K X 一3 0 0 P 数控磨齿机是高硬度齿 轮加工设备 具有精度高 功能强大 磨 削方式多样化 在直齿和斜齿加工中有 许多优越性 即 1 5 6 1 该机床具有蜗 杆砂轮磨 C B N 成形磨 及蝶形可修形磨等多 种功能 一个主轴电动 机可带多种动力头 2 可以加工各种 复杂齿轮 如齿形两边 不同 齿向方向位移 齿根和齿顶修形等 3 主轴最多可以 带4 个砂轮 可以一次 完成多个齿轮的加工 并同时保证要求齿轮 的位移在3 5 岬以 内 4 蜗杆砂轮也 具有柔性修形功能 可 以任意调整修形 5 只需要输入齿 轮参数 数控系统自动生成程序 自动修 整 自动对刀并可以在线测量 该设备属于六轴联动数控磨齿机 图2 齿轮参数界面 目3 砂轮及修整器参数界面 加工齿轮最高精度可以达到G B l 0 0 9 5 8 85 级精度 结构简图如图1 所示 图l 中 刀具装夹轴为B 轴 工件轴 为c 轴 横切迸给轴为x 轴 进给轴为z 轴 刀具摆动轴为A 轴以及刀具移动轴 为l 轴 共六轴可联动进行加工 皿轴 是冷却喷嘴轴 可随意调整冷却喷油嘴 的位置 B 3 轴是修正器 靠液压旋转 高 精确定位 转速为30 0 0r r a i n 按照软 件程序以及工件的技术要求对砂轮进行 外径和形状修正 B 轴和c 轴具有高同 步作用 同时精确定位装置保证砂轮和 工件的正确啮合 此外 B 轴具有自动 平衡装置和防碰撞功能 机床还具有自 动上下料装置 机械手可作C R L 轴旋 转 沿I I Z R L l 和W R L 2 轴上下移动 2 2 主要磨削参数界面 K X 一3 0 0 P 数控磨齿机数控系统采 用西门子8 4 0 D 系统并增加了多功能对 话操作系统 对工件齿轮磨削加工时 数 控系统软件可以按照人机对话界面中毛 坯的尺寸以及工件的工艺要求自动生成 脚豢至主等 9 u u 平昂口删 万方数据 程序 从而实现高效加工 图2 所示为加工齿轮参数输入界 面 将齿轮的齿数 模数 压力角和螺旋 角输入加工数据栏里 设备本身具有测 量系统 直接在线测量齿轮的各项参数 操作者按照工艺的要求输入d N a d N f 的 直径值 即测量的起始位置和结束位置 砂轮修整和工件对刀都采用自动程 序校正 设备本身具有先进的A E 系统 声控保护系统 靠接触时声传感器的 反馈信息确认工件和砂轮 修整器和砂 轮的正确啮合位置 同时砂轮轴采用了 自动平衡系统 保证了主轴的高精度运 转 当使用不可修整的成型研磨蜗轮或 研磨轮时 由于研磨刀具具有C B N 涂 层 所以是不可以进行修整的 它采用 的是单层的C B N 电涂层 C B N 的颗粒从 3 0 一3 0 0 m 按照加工要求而定 成型砂 轮的设计完全根据齿轮的参数进行 C B N 砂轮的卓越特性表现在它的加工 能力和耐磨性能 并能通过高金属去除 率保证加工效率 每层C B N 具有高质 量精度和高效率的加工特性 当研磨刀 具采用可修整的陶瓷研磨蜗轮或研磨轮 时该设备还特别应用了砂轮修正装置 砂轮和修整器的数据输入界面如图3 所 脚雅耋等 图4 粗磨加工界面 P 吣I c I sa n dE h i b i I s 产品与展品 图5 精磨加工界面 示 形量 3 磨齿工艺 测量 嬲黧嫠蠹蓍 当完成齿轮参数和砂轮参数的输入6 所示 齿形误差f H A 和齿向误差皿B 后 数控系统通过软件计算自动生成加就直接把数据误差值输入相应的方块 工数据并进入相关界面 齿轮加工一般中 程序即可进行自动计算和补偿 也就 分成粗磨和精磨两道工序 如果按照加是说机床通过X 轴和y 轴的移动来控 工精度要求 可以增加加工循环 即研制齿形 机床主要调整的是齿形 在石 磨的次数 及更改加工进给速度和精磨轴发生变化时 轮齿左右面的齿形对称 的留量 图4 和图5 分别是粗磨和精磨移动 倾斜或直立 调整y 轴的尺寸 加工的性能参数界面 两界面参数配置时 两侧的齿形是向一边移动 倾斜或 相同 主要包括刀具的参数 砂轮转速 直立 如果轮齿的两面磨量偏移时只 旋转方向 齿向的修形 油量等 刀具要在分度偏差 C 轴偏移 的画面中进行 的移动方式 砂轮修整间隔 蜗杆砂轮矫正 跨度偏差就可得到补偿 磨 单边磨量 进给速度以及加工等级 2 轮齿渐开线的修整 如图7 所 下工件的尺寸等 粗 磨加工结束后砂轮进 行跳转结束 进行精磨 的砂轮永远采用未被 使用的新砂轮 但精 磨过的砂轮可作粗磨 重复使用 通常对齿轮质量 通过以下参数进行控 制 即齿形误差 齿向 误差 节距误差以及鼓图6 齿轮各项参数调整界面 1 5 7 万方数据 产品与展品P 例u c I sa n dE h i 嗡 重庆机床集团齿轮加工机床新品 陈时权 重庆机床 集团 有限责任公司 重庆4 0 0 0 5 5 N e wG e a rM a c h i n eT o o lo fC h o n g q i n gM a c h i n eT o o lG r o u p C H E NS h i q u a n C h o n g q i n gM a c h i n eT o o l G r o u p C o L t d C h o n g q i n g4 0 0 0 5 5 C H N 重庆机床 集团 有限责任公司是中 国专业制造圆柱齿轮加工机床的国有大 型企业 是国内最大的成套制齿装备生 产基地 世界上齿轮加工机床产销量最 大的制造商 也是I S 0 9 0 0 1 2 0 0 0 国际质 量管理体系和C E 认证企业 公司拥有 高精度弧面蜗杆一球面蜗 轮副的加工方法 高精度钢柱蜗轮一 弧面蜗杆副 数控高速自动干切滚齿 机 等9 项发明专利和1 1 项实用新型专 利 并拥有同行业中惟一的国优金牌产 品 目前 重机牌 已成为中国齿轮加 工机床第一品牌 其主导产品数控齿轮 加工机床国内市场占有率长期保持在 6 0 以上 并荣获中国名牌产品称号 产 品销往美国 1 3 本 韩国 法国 印度等5 8 个国家和地区 1 Y 3 1 3 2 0 C N C 6 大型数控滚齿机 Y 3 1 3 2 0 C N C 6 大型数控滚齿机是重 庆机床集团新开发的采用当今世界主流 设计思想 集现代数控技术 机械高刚性 设计 平衡对称抗变形理论以及值得信 赖的安全功能 完美的外观和人机协调 功能为一体 适合于大模数齿轮加工的 全数控加工机床 该机床的x y z 轴采用全新高强 度 高刚性的大件结构 满足了高速 大 走刀量切削对机床刚性的要求 并配置 有光栅尺 提高了机床精度 床身的对 示 同时也可以对轮齿的鼓形量进行修 正 齿轮的齿形是一条渐开线 它的形 状是由加工的砂轮决定的 可修正的砂 轮的形状是由修整器决定的 成形磨直 接取决于C B N 砂轮 所以当渐开线发 生形状误差时是不能调整的 只能更换 修整器 成形磨更换C B N 砂轮 4 结语 以K A P P 公司为代表的德国数控磨 齿机 就目前来讲代表着世界先进水平 在欧美市场非常畅销 近年来在国内市 1 5 8 图7 齿向修形界面 场也占有较大份额 数控磨齿机正向着 高精度 高质量 高效率 成形磨齿机方 向迅猛发展 磨削精度已达D I N 3 9 6 2 标 准l 一2 级稳定到3 级 效率提高5 7 倍 K X 一3 0 0 P 数控磨齿机以其优良 稳 定的加工精度和良好的人机对话界面及 操作受到市场的认可 参考文献 1 赵宁 刘常青 关于面齿轮磨削加工机床的 研究 机械设计与制造 2 0 0 7 1 0 2 魏巍 开放性的西门子8 4