YK7380A數控成形砂輪磨齒機研發與應用（yòng）-鏜床網-數控機床市場網

您現在的位置：鏜床網（wǎng）> 技術前（qián）沿>YK7380A數控成形砂輪磨齒機研發與應用

YK7380A數控成形砂輪磨齒機研發與（yǔ）應用

2020-12-18 來源：秦川（chuān）機床工（gōng）具集團股份公司作（zuò）者：黃亞超樊利軍

一、概述

隨著海洋工程、艦船、機車、風電、軍工等行業快速發展，對大規格傳動齒輪精密、高效磨削加工關鍵設備的需求日益增大,傳統（tǒng）采用展成法磨削，效率和精度難以滿足要求。秦川機床工具集團股份公司研製的（de）YK7380A磨齒機（如圖1所示），采用成（chéng）形法磨削，精度達到國標GB／T10095.1-2008 3級以上，效率（lǜ）顯著提高。機床（chuáng）突破的關鍵技術包（bāo）括：高剛性、高精度、高可靠性設計技術；機床熱變形控製技術；機床磨削專家係（xì）統開發；機（jī）床在機測量與綜合誤差補償技術開發；機床無附加傳感器檢測預警和故障診（zhěn）斷技術等。YK7380A磨齒機所達到的較高技（jì）術水平，對提升（shēng）我國高端裝備製造業（yè）水平（píng），滿足國家（jiā）戰略和國防（fáng）需求具有（yǒu）重要意義。

圖1 YK7380A數控成形砂輪磨齒機

YK7380A磨齒機最大加工直徑φ800mm，模數35mm。機床為（wéi）全閉環（huán）控製，可對磨削工件齒形、齒向任意形狀修形，並通（tōng）過集成內置砂輪動平衡係統中的AE功能對砂輪（lún）修整及工件磨削實（shí）時監測。機床操作界麵為人機對話式，操作簡單，通過輸入磨削齒輪基本參數（shù）即可自動生成成形砂輪截形修整（zhěng）和機床循環動作執行程序，完成工件自動循環磨削（xuē）。機床磨削循環自（zì）動化程度高，具有自動對刀、工件自動檢測、自動（dòng）誤差校正、遠程故障診（zhěn）斷等功能（néng）。

秦川機床通過（guò）對比境內外Ф800mm規格磨齒機，吸取先進的數控成形砂輪磨齒機（jī）發展趨勢和技術特點，並依據客（kè）戶提出的性能要求，在機床設計、加工、製造、試驗、檢測等（děng）核心技術層麵展開攻關，使機床的設計製造技術水平、工作精度、效（xiào）率、可靠性等與境（jìng）外（wài）同類機床相當，機床磨（mó）削精（jīng）度達到GB／T10095.1-2008 3級以上，能夠替代進口，機床售價卻（què）遠（yuǎn）低於境外同類產品，具有較高的性價（jià）比優勢和市場競爭力（lì）。

二、產品性能介紹

YK7380A數控成形砂輪磨齒機采用最新成形砂輪磨齒機設計理念，是一款（kuǎn）集機械、電（diàn）氣、液壓（yā）、自動化技術、伺服控製技術、精密測量技術、計算（suàn）機軟件技術等多種學科技術於一（yī）體（tǐ）的複雜高檔數控機床，可加工直（斜）漸開線齒輪及其他任意齒形，如擺線（xiàn）齒輪，圓弧齒輪等，具有高效率、高精度、高可靠性等特點。

1. 高效率

采用成（chéng）形磨削，砂輪與（yǔ）齒輪為線接觸，磨除率高；機床配（pèi）置高壓大流量冷卻裝（zhuāng）置，適應大功率、大切深磨削（xuē）加工，減（jiǎn）少粗磨循環（huán）次數，提高（gāo）機床磨削效率，是傳統（tǒng）機床效率的3-5倍。

2. 高精度

采用數字伺（sì）服係統，選用高精度光柵尺（chǐ），全閉環控製，運動平穩，無衝擊，實現了很高的運動精度；磨削專家係統具有誤差校正功能，可補償磨削加工誤差，提高機床磨削精度。

3. 高可靠性

采用高剛性設計保證機床較高的幾何精度；機床熱關鍵點布置冷卻噴淋、溫機控（kòng）製等（děng）措（cuò）施以（yǐ）保證機（jī）床（chuáng）熱穩定狀態；機床配置溫度（dù）、壓力、流（liú）量、振動等多種傳感器，對機床工作狀態實時進行監控，保證（zhèng）機床高可靠性和穩定性。

三、新技術應（yīng）用情況

1. 大規（guī）格數控成形磨齒機設計製造技術

（1）模塊（kuài）化設計技術（shù）

機床采用（yòng）立式結構，模塊化設（shè）計，縮短開發周期，提高（gāo）機床可靠性。機床主要包括床身（shēn）、立柱、工作台（tái）、工件立柱、滑（huá）板、修整器、磨具等部件，機床布局如圖2所示。

圖2 YK7380A磨齒機模塊布局圖

（2）高剛性（xìng）設（shè）計製造

成形磨削載（zǎi）荷大，對機床剛性要求高。在設計中對機床整機及關鍵零部件進行（háng）有限元分析、結構優化，保證（zhèng）機床高剛度；對關（guān）鍵零部件進行模態實（shí）驗分析（xī），使機床固有頻率遠高於磨（mó）削時的激振頻率；對關鍵結合麵進行精密刮削，保證接觸剛度（dù）。

（3）大型磨齒機熱特性控製技（jì）術

大型磨齒機工作過程（chéng）中，在內外熱源共同作用下產生熱變形，影響工件與砂輪（lún）間（jiān）相對位置，造成齒輪加工精度（dù）降低。研究表明，精密（mì）加（jiā）工中，由（yóu）熱變（biàn）形引（yǐn）起的加工誤差所占比例達40%-70％，因此，減小熱變形及盡快使機床（chuáng）達到熱平衡對提高加工精度和（hé）穩定性至關重要。

為此采取的主要方法有：

①機床熱對稱設計及冷卻流道優化。通過有限元分析機床（chuáng）熱變形（xíng）情況，優化機（jī）床布局，采用熱（rè）對稱（chēng）結構，優化床身流道設計，增加床身周圍冷卻液流動，使溫度分布更加均勻（yún），提高機床熱特性。

圖3 磨齒機整機溫度場雲圖

圖4 改進流道後整機變形雲圖

②等溫磨削控製技術。實時檢測機床（chuáng）內部及外圍環境溫度（dù），自動調節磨削冷卻液溫度，使機床內部溫度與環境溫度差保持在穩定範圍內，減小熱變（biàn）形引（yǐn）起的誤（wù）差，實現（xiàn）機床工作過程變形最小，滿足高精度磨削要求。

（4）靜壓導（dǎo）軌和靜壓（yā）軸承設計製造技術（shù）。采用（yòng）閉式靜壓導軌，解決直線導軌大負載情況下出現爬行和滯後，直線軸重複定位精（jīng）度達（dá）到0.002mm，回轉軸定位精度達到±3角秒（miǎo），機床最（zuì）大承載2t，滿足產品設計要求。

（5）複合（hé）材料應用。機床裝配過程中，幾何精度調整需要（yào）多次修刮導軌結合麵，大型機床結（jié）合麵修刮時大件的起（qǐ）吊、翻身、刮研工作量非常大，采用新型複合材料，實現機床（chuáng）導軌（guǐ）精度一次定型，就能滿足精度要求，減少裝配工作量，提高（gāo）機床裝配精度。

2. 磨削專家係統開發

磨削專（zhuān）家係（xì）統是成形砂輪磨齒機最為核心的軟件係統，解決（jué）了機（jī）床操作人員機下繁瑣計算程序編製，可根據用戶磨削工件要求推薦磨削工（gōng）藝，供用戶選擇多種形式的磨削（xuē）方法、砂輪修整方法，自動生成機床加（jiā）工（gōng）程序，指導用戶進行精密、高（gāo）效磨削，提高了機床加工效（xiào）率。

主要功能模塊包（bāo）含以（yǐ）下幾（jǐ）項：

（1）基於工（gōng）作狀態下齧合誤差優化的齒（chǐ）廓修形

齒輪箱齒輪由於加工、裝配誤差、受載變形等產生邊緣接觸，形成應力集中（zhōng），對傳動平（píng）穩性和壽命產生很大影響，因此需對齒廓（kuò）進行精確修形，減少邊緣接觸和應力集中。機床采用成形磨削，可通過全閉（bì）環伺服軸精確插補對齒輪廓形修形，實現齒廓精確三維修（xiū）形。

圖5 齒廓修形三維圖形

（2）齒麵扭（niǔ）曲控製技（jì）術

磨削斜齒輪時（shí），砂輪（lún）與齒麵的接觸（chù）線為一條空間曲線，需調整砂輪和（hé）工件的軸交角，改變接觸線（xiàn）相對位置，避免砂輪與齒麵兩側接（jiē）觸線不是同時脫離齒麵，受力不均，出現讓刀，造成齒麵扭曲。機床開發的齒麵扭曲控製技術，根據工件參（cān）數，自動優化調整砂輪軸交角，改變接觸線相對位置，改（gǎi）善齒麵扭曲。

（3）工件表麵質（zhì）量磨（mó）削控製技術

對大（dà）型齒輪磨削工藝進行研究，采集、分析高效磨齒工藝數據，建立工藝參數數據庫，對不同材料、不同熱（rè）處理要求齒輪都能找到適用（yòng）的磨削工藝參數供用戶選擇。工藝參數主（zhǔ）要包括砂（shā）輪的磨料、粒度、修整進刀量、磨削進刀（dāo）速度、冷卻液流量和壓力等，指導用戶實現精密、高效磨削，消除（chú）磨削燒傷和裂（liè）紋，提高磨削效率。

（4）磨削狀態智能監控

經過二次（cì）開發，砂輪主軸集成的AE（聲發（fā）射）裝（zhuāng）置，可實現磨削工件自動對刀、餘量自動分配、磨削過程及砂輪磨損狀況實時監（jiān）測，控製砂輪自動修整，保持砂輪鋒利，保證磨削質量。AE的防碰撞保護功能，可以在發（fā）生（shēng）啃刀（dāo）或偏磨時，機（jī）床執行緊急回退功能，保護工件（jiàn）和設備安全。

3. 在機檢測與綜合誤差補償技術

（1）在機測量技術

大型齒輪質量較大，齒輪拆卸、送檢不方便，機下測量費時費力，在機床上（shàng）配置在機測量功能十分必要（yào）。機床在機測量（liàng）功能利用機床數控軸，對齒輪進行測量，測量數據再回傳（chuán）磨削專家（jiā）係（xì）統，和設（shè）定的（de）目標對比，自動（dòng）調整機床加工參數（shù），實現閉環控製下的精密磨削。

機床在機測量係統主（zhǔ）要對齒輪齒形、齒向、齒距及齒距累積總（zǒng）偏差進行測量。

圖6 機床在機測（cè）量報告

（2）機床綜合（hé）誤差測試補償技術

利（lì）用激光跟（gēn）蹤儀對機床（chuáng）伺服軸各項誤差進行測量，建立機床空間誤差模型，應用數（shù）控係統的動態操作功（gōng）能，對軸（zhóu）間誤差進行補償。利用自行開發的（de）傳動鏈誤差測試儀對（duì）機床單軸（zhóu）運動誤差、多軸聯動誤差、插（chā）補誤差進行測量分（fèn）析，調整機（jī）床參數，達到最佳補償效果。

圖7 機床綜（zōng）合誤差補償現場測（cè）試

4．機床工作狀態監測、預警及故障（zhàng）診斷技術應用

（1）機床無附（fù）加傳感器（qì）監測與預（yù）警

通過（guò）機（jī）床數控係統內置的位置、速度、扭（niǔ）矩、電流、電壓等接口，獲取機床動態（tài）響應信號（hào），提取機床（chuáng）進給（gěi）係統（tǒng）早期微弱故障（zhàng）特征（zhēng），對動態誤差和各種振動量進行實時監測。當誤差趨勢開始（shǐ）變大，故障征兆（zhào）開始出現時，及時對機床故障進行預警處理，提高機床的穩定性和可靠性。

圖8 YK7380A磨齒機故障診斷軟件界（jiè）麵（miàn）

（2）遠程故障診斷技術應（yīng）用

機床遠（yuǎn）程診斷功能實現了外部計算機與（yǔ）機床工控機之間的遠程控製，以便對機床進行故障診斷、參數更改等（děng）在線操作（zuò）。當客（kè）戶機床出現故障時，維修人員不用到現場就可以處理機床故障，縮短了機床維修時間，提高了機床（chuáng）工作效率，機床用戶（hù）服務更加方便快捷。

四、成（chéng）果應用及市場前景

對於YK7380A數控（kòng）成形砂輪磨齒機的研（yán）發成（chéng）功,用戶給予（yǔ）了很高的評價，認（rèn）為該機床加工精度高、性能（néng）穩（wěn）定、故障率低，磨削（xuē）精度和磨削效率達到（dào）了國外（wài）同類磨齒機（jī）水平。公司根據不同行業、不同用戶的需求定製方案，積極拓展產品應用領域，使該產品獲得較（jiào）高（gāo）的市場份額，取得了良好的（de）經濟和社會效益。隨著國內市場對中大規格高效、高精度數控磨齒機裝備的需求不斷提升，對該（gāi）類產品的數（shù）量、質量和技術水平等各方麵都提出了更（gèng）高要求，大型磨齒機的市場需求將隨之擴大，YK7380A磨齒機將迎來廣闊的市場前景，同時將對我國磨齒機（jī）向更大規格、更（gèng）高精度、更高效率（lǜ）方向發展提供有（yǒu）力支撐，提升我國此類高端數控裝備的製（zhì）造水平。

投稿箱（xiāng）：
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進（jìn）行資訊合作（zuò），歡迎聯係本網編（biān）輯部（bù），郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多相關信（xìn）息

名企推薦

業（yè）界視點

| 更多

行業數據

| 更多

博文選萃（cuì）

| 更（gèng）多