哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司 （黑龍江 150040） 楊永智 王立春

Rexroth MTX數(shù)控系統(tǒng)在磨齒機(jī)數(shù)控中的應(yīng)用

哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司 （黑龍江 150040） 楊永智 王立春

我公司于1989 年從德國引進(jìn)的ZSTZ12磨齒機(jī)是德國NILES公司20世紀(jì)80年代中期的產(chǎn)品。機(jī)床控制系統(tǒng)采用的是ZT2000工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及SIEMENS S7100U PLC，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是通過插在ZT2000上的MOPOS位置控制板帶直流伺服驅(qū)動(dòng)及直流伺服電動(dòng)機(jī)控制各軸，滑枕沖程控制為比例伺服控制。經(jīng)過多年的運(yùn)行，整個(gè)電氣控制系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)老化、PLC系統(tǒng)經(jīng)常死機(jī)，液壓元件磨損嚴(yán)重，液壓系統(tǒng)漏油，沖程速度只能達(dá)到原沖次的2/3，機(jī)床效率大大降低，設(shè)備加工的齒輪多數(shù)都在10級左右，已經(jīng)滿足不了公司生產(chǎn)發(fā)展的需要。針對以上情況，我們決定對其進(jìn)行全面改造升級。

1.改造方案

由于此設(shè)備是一臺專業(yè)數(shù)控機(jī)床，所以我們選用德國Rexroth MTX數(shù)控系統(tǒng)、Indradrive伺服系統(tǒng)和伺服電動(dòng)機(jī)以及Rexroth Indralogic PLC作為硬件系統(tǒng)。Rexroth MTX數(shù)控系統(tǒng)的高級型SERCOS的循環(huán)時(shí)間可以達(dá)到250μmin，人機(jī)界面采用的是開放型的工控機(jī)具有各種標(biāo)準(zhǔn)接口，顯示器為12in彩色液晶顯示器。由于具有以上優(yōu)勢，所以特別適用于高性能的專業(yè)數(shù)控機(jī)床，其硬件系統(tǒng)配置如圖1所示。

改造中取消原來機(jī)床的機(jī)械掛輪及左、右齒面進(jìn)給電動(dòng)機(jī)。將展成運(yùn)動(dòng)和左、右齒面進(jìn)給改為由Rexroth MTX數(shù)控系統(tǒng)以及Indradrive數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制X軸和C軸的聯(lián)動(dòng)，用Rextoth MTX系統(tǒng)的電子凸輪功能，根據(jù)事先編好的高級語言算法自動(dòng)生成電子凸輪取代掛輪。這樣就減少機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)且提高展成運(yùn)動(dòng)關(guān)系的精確性。

采用德國Rexroth伺服閥和變量泵替換原設(shè)備的沖程液壓比例伺服系統(tǒng)，采用HEIDENHAIN光柵尺作沖程位置反饋，使ZSTZ12磨齒機(jī)升級為全閉環(huán)的數(shù)控磨齒機(jī)（見圖2）。

圖1 硬件系統(tǒng)配置圖

圖2 沖程液壓伺服原理框圖

原設(shè)備Y軸和W軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)升級改造為 Rexroth MTX數(shù)控系統(tǒng)及其Indradrive交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制。

在軟件方面，利用Rexroth MTX系統(tǒng)的凸輪功能設(shè)計(jì)NC程序，生成電子凸輪，在保證X軸和C軸的精確運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上滿足圓柱的特殊算法要求。此外根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)Indralogic PLC程序。

2.人工界面的開發(fā)

采用Visual Basic 6.0在Rexroth 的VAM 40上開發(fā)友好的人機(jī)界面，編制齒輪參數(shù)的界面程序、砂輪參數(shù)的界面程序以及修整磨和循環(huán)磨界面程序，通過高級語言的人機(jī)界面，可以非常方便地修改工藝參數(shù)、齒輪參數(shù)，并能自動(dòng)生成沖程速度、沖程長度、展成速度及展成長度等相關(guān)加工參數(shù)，簡化了加工前不同規(guī)格齒輪的計(jì)算及調(diào)整時(shí)間，簡化了操作，提高了加工效率。

圖3所示為齒輪參數(shù)界面，操作者只需按照齒輪加工圖樣，在操作臺的鍵盤上，輸入有關(guān)的數(shù)據(jù)（如齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、螺旋角、齒寬等）后，就能自動(dòng)生成展程長度、展程速度、沖程長度、沖程速度等加工參數(shù)，不需要再編制零件程序，即可進(jìn)行齒輪加工，操作簡單可靠。根據(jù)操作者的經(jīng)驗(yàn)可以對自動(dòng)生成的各參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以滿足加工的需要。

圖3 齒輪參數(shù)界面

圖4所示為自動(dòng)循環(huán)界面。在自動(dòng)循環(huán)界面可以對磨削量進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整，顯示加工循環(huán)圈數(shù)、當(dāng)前加工狀態(tài)、齒輪參數(shù)、各軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、當(dāng)前的磨削量和總磨削量及可控制沖程液壓伺服系統(tǒng)的油溫。

圖4 自動(dòng)循環(huán)界面

圖5所示為修整磨界面。在此界面可以對找正后的齒輪進(jìn)行試磨削，也可以進(jìn)行單齒磨削和多齒磨削。

圖6所示為砂輪修整界面。在砂輪修整界面可以顯示出砂輪的當(dāng)前直徑，輸入每次的修整量和修整次數(shù)，還可以校正砂輪的當(dāng)前直徑。

圖5 修整磨界面

圖6 砂輪修整界面

圖7所示為手動(dòng)界面。在手動(dòng)界面可對機(jī)床的X軸、C軸、Y軸、W軸、Z軸進(jìn)行單獨(dú)控制，配備的手輪方便了精確對刀；可以方便地修改沖程長度、展成速度、展成長度值；操作者可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)直接輸入左右齒面間隙，加快對刀進(jìn)程。

圖7 手動(dòng)界面

圖8所示為報(bào)警界面，對機(jī)床運(yùn)行中出現(xiàn)的故障報(bào)警并顯示在屏幕上，方便了維修。

圖8 報(bào)警界面

3.結(jié)語

Rexroth MTX+Indradrive+Indralogic數(shù)控系統(tǒng)在ZSTZ12磨齒機(jī)的數(shù)控化改造中得以應(yīng)用，不但提高了生產(chǎn)效率近一倍，同時(shí)提高了機(jī)床的加工精度，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。開創(chuàng)了大型磨齒機(jī)數(shù)控改造的先河。

20121222）