数控技术在蜗杆铣齿机的应用
2022-06-09
0引言
经济的飞速发展，使得市场经济的竞争日益激烈，为了适应竞争激烈的市场环境，企业必须从经济效益和社会效益考虑，提高自身的生产效率，缩减成本，来适应市场经济。在市场调研过程中，企业对装备工业的技术水平和现代化程度要求随之增高，以提高制造能力和水平，提高对动态多变的市场经济的适应能力和竞争能力。
因此，数控技术在现代制造业中，占据主导地位。在A公司考察过程中，该公司提出将数控技术应用于蜗杆铣齿机（专用设备），以提高生产效率和加工质量，降低工人劳动强度，从而实现提高经济效益和社会效益。
1蜗杆铣齿机工作原理及效率
蜗杆铣齿机，作为专用设备，主要用于圆弧多头蜗杆轴的加工。如图1所示，其工作原理为：工件10采用一夹一顶的装夹方式，主动力为主电机1带动工件10及刀架11旋转，刀架进给通过进给电机5带动进给丝杠13，传动刀架快速移动，进刀通过进给手轮6手摇使刀架匀速进给，工件10旋转与刀架11旋转比例通过挂轮调整比例，铣刀Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ每一圈同时对工件同一螺旋槽的两侧及底部进行一次加工（单头蜗杆），如果为双头蜗杆，则调整挂轮，通过刀架旋转两圈对蜗杆进行一次加工，然后通过手摇轮进刀，再进行加工。由于次加工过程需要人工进给，并且记忆刀架旋转圈数，才可以进刀，并且加工余量大，操作人员劳动强度大，如出现遗漏，必须重新进行加工，且加工精度不高，必须专人专机，从而，使得加工效率低，操作人员劳动强度大，产品质量不高，废品率高。从而影响企业的生产效率及经济效益。
2提出问题与方案设计
为了改变上述现状，A公司提出将数控技术应用于蜗杆铣齿机设备上，要求通过数控技术改变机床的加工精度和减小操作者的劳动强度，从而提高生产效率，降低成本。
通过对上述蜗杆铣齿机的工作原理及运行过程中出现的弊端的分析，要达到要求，必须改变设备的传动精度及进给方式，工件旋转采用主轴伺服电机，以实现分度精准，传动采用滚珠丝杠副传动，提高进给精度，刀架旋转采用分圈技术，并将旋转改为精密涡轮蜗杆副传动，伺服电机进行分度，可实现快速旋转和匀速切削，并能与工件旋转进行插补运动。经过改进可以全面提高产品的加工精度及其质量，减小操作者劳动强度，缩减操作人员数量，缩短加工时间，从而提高生产效率和经济效益。
3数控技术在蜗杆铣齿机的应用工作原理及效率
将数控技术运用于蜗杆铣齿机，如图2所示，其工作过程是：加工程序经数控系统运行，对各轴发出运动指令，经过伺服驱动器控制各轴伺服电机运转。其数控系统的控制工作过程为：程序在数控系统运行，由运动指令控制各轴移动或旋转，具体完成过程如图3所示，数控系统发出指令给伺服驱动器，伺服驱动器驱动伺服电机运转，通过旋转编码器将位移反馈回驱动器进行比对，再有驱动器将信息返回系统，以保证位移的准确，从而保证加工精度。
数控蜗杆铣齿机的工作原理：伺服主轴电机2接受到运动指令，进行旋转，带动工件旋转或定向、分度等位移，根据蜗杆螺距与头数不同，系统根据程序发出相应的指令。同时，进给电机8带动滚珠丝杠副7转动，使刀架做前后位移（进刀或退刀），主轴旋转时，刀架旋转伺服电机5接收运动指令，进行旋转与主轴做插补运动，带动刀架快速转动或匀速转动，快速转动一个角度，当铣刀Ⅰ接近工件时，匀速转动，进行螺旋槽一侧的切削加工，刀具转过固定的角度离开工件，刀架开始做快速转动，当转过固定角度，铣刀Ⅱ接近工件时，匀速转动，进行螺旋槽另一侧的切削加工，刀具转过固定的角度离开工件，刀架开始做快速转动，当转过固定角度，铣刀Ⅲ接近工件时，匀速转动，进行螺旋槽底部的切削加工，当刀具转过固定的角度离开工件，第一次切削加工结束，信号开关10将取到刀架旋转一周的信号，送入系统，系统将发出进刀指令，进行下次切削加工（单头蜗杆）；双头蜗杆时，系统在接收到刀架旋转一周的信号时，将发出指令，让主轴分度，然后，与刀架进行插补运动，加工第二条螺旋线，当刀架旋转一周后，向系统发出信号，系统将发出进刀指令，进行下次切削加工，如此重复，直到螺旋槽加工深度到位。该工件加工完成。
将数控技术应用于该机床，提高各轴的传动精度，保证了零件的加工精度，减轻了操作者的劳动强度，缩短了加工时间，保证了工件的质量和一致性，而且，改变了专人专机的局面，实现一人多机的生产模式，降低了生产成本，从而提高经济效益和社会效益。
经济的飞速发展，使得市场经济的竞争日益激烈，为了适应竞争激烈的市场环境，企业必须从经济效益和社会效益考虑，提高自身的生产效率，缩减成本，来适应市场经济。在市场调研过程中，企业对装备工业的技术水平和现代化程度要求随之增高，以提高制造能力和水平，提高对动态多变的市场经济的适应能力和竞争能力。
因此，数控技术在现代制造业中，占据主导地位。在A公司考察过程中，该公司提出将数控技术应用于蜗杆铣齿机（专用设备），以提高生产效率和加工质量，降低工人劳动强度，从而实现提高经济效益和社会效益。
1蜗杆铣齿机工作原理及效率
蜗杆铣齿机，作为专用设备，主要用于圆弧多头蜗杆轴的加工。如图1所示，其工作原理为：工件10采用一夹一顶的装夹方式，主动力为主电机1带动工件10及刀架11旋转，刀架进给通过进给电机5带动进给丝杠13，传动刀架快速移动，进刀通过进给手轮6手摇使刀架匀速进给，工件10旋转与刀架11旋转比例通过挂轮调整比例，铣刀Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ每一圈同时对工件同一螺旋槽的两侧及底部进行一次加工（单头蜗杆），如果为双头蜗杆，则调整挂轮，通过刀架旋转两圈对蜗杆进行一次加工，然后通过手摇轮进刀，再进行加工。由于次加工过程需要人工进给，并且记忆刀架旋转圈数，才可以进刀，并且加工余量大，操作人员劳动强度大，如出现遗漏，必须重新进行加工，且加工精度不高，必须专人专机，从而，使得加工效率低，操作人员劳动强度大，产品质量不高，废品率高。从而影响企业的生产效率及经济效益。
2提出问题与方案设计
为了改变上述现状，A公司提出将数控技术应用于蜗杆铣齿机设备上，要求通过数控技术改变机床的加工精度和减小操作者的劳动强度，从而提高生产效率，降低成本。
通过对上述蜗杆铣齿机的工作原理及运行过程中出现的弊端的分析，要达到要求，必须改变设备的传动精度及进给方式，工件旋转采用主轴伺服电机，以实现分度精准，传动采用滚珠丝杠副传动，提高进给精度，刀架旋转采用分圈技术，并将旋转改为精密涡轮蜗杆副传动，伺服电机进行分度，可实现快速旋转和匀速切削，并能与工件旋转进行插补运动。经过改进可以全面提高产品的加工精度及其质量，减小操作者劳动强度，缩减操作人员数量，缩短加工时间，从而提高生产效率和经济效益。
3数控技术在蜗杆铣齿机的应用工作原理及效率
将数控技术运用于蜗杆铣齿机，如图2所示，其工作过程是：加工程序经数控系统运行，对各轴发出运动指令，经过伺服驱动器控制各轴伺服电机运转。其数控系统的控制工作过程为：程序在数控系统运行，由运动指令控制各轴移动或旋转，具体完成过程如图3所示，数控系统发出指令给伺服驱动器，伺服驱动器驱动伺服电机运转，通过旋转编码器将位移反馈回驱动器进行比对，再有驱动器将信息返回系统，以保证位移的准确，从而保证加工精度。
数控蜗杆铣齿机的工作原理：伺服主轴电机2接受到运动指令，进行旋转，带动工件旋转或定向、分度等位移，根据蜗杆螺距与头数不同，系统根据程序发出相应的指令。同时，进给电机8带动滚珠丝杠副7转动，使刀架做前后位移（进刀或退刀），主轴旋转时，刀架旋转伺服电机5接收运动指令，进行旋转与主轴做插补运动，带动刀架快速转动或匀速转动，快速转动一个角度，当铣刀Ⅰ接近工件时，匀速转动，进行螺旋槽一侧的切削加工，刀具转过固定的角度离开工件，刀架开始做快速转动，当转过固定角度，铣刀Ⅱ接近工件时，匀速转动，进行螺旋槽另一侧的切削加工，刀具转过固定的角度离开工件，刀架开始做快速转动，当转过固定角度，铣刀Ⅲ接近工件时，匀速转动，进行螺旋槽底部的切削加工，当刀具转过固定的角度离开工件，第一次切削加工结束，信号开关10将取到刀架旋转一周的信号，送入系统，系统将发出进刀指令，进行下次切削加工（单头蜗杆）；双头蜗杆时，系统在接收到刀架旋转一周的信号时，将发出指令，让主轴分度，然后，与刀架进行插补运动，加工第二条螺旋线，当刀架旋转一周后，向系统发出信号，系统将发出进刀指令，进行下次切削加工，如此重复，直到螺旋槽加工深度到位。该工件加工完成。
将数控技术应用于该机床，提高各轴的传动精度，保证了零件的加工精度，减轻了操作者的劳动强度，缩短了加工时间，保证了工件的质量和一致性，而且，改变了专人专机的局面，实现一人多机的生产模式，降低了生产成本，从而提高经济效益和社会效益。