范浩 劉志成 房慶君 汪遠平 宮德波

摘? ?要：本文以秦川數(shù)控成型磨齒機YK7332B數(shù)控化改造為例，論證了將小眾且開放性低 的NUM系統(tǒng)機床改成市面上比較普及的840D數(shù)控系統(tǒng)的一種可行方案，數(shù)控化替代方案主要重點機床放在機床的電氣控制改造方面，需要更新數(shù)控系統(tǒng)、伺服電動機、驅(qū)動器及外圍電氣線路;這種方法的優(yōu)勢是840D數(shù)控系統(tǒng)自帶成形砂輪加工、磨削誤差分析及誤差調(diào)整等一整套比較成熟的軟件包。用戶可以根據(jù)需要自行選擇齒輪磨削工藝，磨削方法、砂輪修整方法，軟件包會對部分計算參數(shù)進行優(yōu)化處理。而對于機械部分，我們只對影響機床加工精度的重點部件進行有針對性的修理。改造完成后按照出廠標準進行精度檢驗。通過此次改造，為以后的機床改造提供了一種思路和方法，為長期使用后系統(tǒng)老舊，機械磨損的機床提出了一種徹底修復(fù)使用的方案。同時，機床再制造產(chǎn)業(yè)也是當下的一種趨勢，國家現(xiàn)在正在加大提倡和支持。

關(guān)鍵詞：數(shù)控成型磨? 數(shù)控化改造? 加工軟件

中圖分類號：TE34? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）12（a）-0061-02

1? 數(shù)控化改造整體方案

由于機床的電氣線路分布在多個部位，而電氣元件已使用近10年，并且車間環(huán)境多油，存在線路老化現(xiàn)象，故障率高，機床的穩(wěn)定性低，可使用時間不長。我們打算把原機床中的控制電路及外圍電氣控制線路全部拆掉，更換成數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置的邏輯控制電路，實現(xiàn)PLC總線控制，這樣可以節(jié)省大量的控制電路電纜及外圍的線路。同時我們需要將NUM系統(tǒng)更新為894D系統(tǒng)，所有進給軸的伺服電動機、驅(qū)動器也全部更換。重新設(shè)計的外圍控制電路，包括主軸旋轉(zhuǎn)、油冷卻、各伺服軸電機驅(qū)動等功能可實現(xiàn)系統(tǒng)自動控制。拆除原有的機床控制柜，在原部位安裝新的控制柜;改造后的所有元件都按標準重新布置。數(shù)控系統(tǒng)選用西門子840DSL數(shù)字伺服控制系統(tǒng)，其優(yōu)勢是比普通模擬量伺服系統(tǒng)精度更高、運算速度更快、抗干擾能力更強。

2? 電氣部分改造內(nèi)容

（1）機床更換全新的西門子840DSL高性能全數(shù)字數(shù)控系統(tǒng)。改造后機床有一下數(shù)控軸：立柱徑向進給軸（X軸），CNC全閉環(huán)控制;砂輪架軸向進給軸（Z軸），CNC全閉環(huán)控制;安裝角調(diào)整軸（A軸），半閉環(huán)控制;工件旋轉(zhuǎn)軸（C軸），CNC全閉環(huán)控制;砂輪主軸（S1軸）;通過NC控制的工件分度軸（C軸）;進給軸（X軸、Z軸），可進行編程自動磨削，可實現(xiàn)齒形磨削要求;齒向可按照程序?qū)崿F(xiàn)螺旋線差動、轉(zhuǎn)角修形、圓弧修形等加工方式。機床具有斷流回退功能，當機床出現(xiàn)斷流時，機床快速退回到安全位置，保護機床和正在磨削的工件。機床具有自動對刀和余量分配功能。

（2）磨削軟件選擇，840D數(shù)控系統(tǒng)自帶成形砂輪加工、磨削誤差分析及誤差調(diào)整等一整套比較成熟的軟件包。用戶可以根據(jù)需要自行選擇齒輪磨削工藝，磨削方法、砂輪修整方法，軟件包會對部分計算參數(shù)進行優(yōu)化處理。這就相當于一個成型磨齒機專家系統(tǒng)，可以大幅降低機床操作者在以往需要進行的計算及數(shù)控編程等重復(fù)性工作。該軟件幾何包含了現(xiàn)有的齒形和齒向的任意形狀修型、可精確計算齒頂和齒根的過渡曲線，而且還有多種參數(shù)輸入形式、齒輪磨削工藝、磨削方法、砂輪修整方法可供用戶選擇，并根據(jù)用戶實際需求對加工參數(shù)進行優(yōu)化。軟件自帶的數(shù)據(jù)庫安全性高，可隨時調(diào)用?？筛鶕?jù)機床一些配置，實現(xiàn)工件的自動對刀、誤差分析等功能，大大提高了機床的加工效率。

（3）更換機床上的全部電氣元件，包括各軸的光柵尺、老化或損壞的開關(guān)、傳感電纜等。

（4）更換新的電氣控制柜，更換控制柜內(nèi)的低壓元器件、更換新的操作箱，盡可能維持原操作習(xí)慣。并更換原機床的電柜空調(diào)。

3? 機械部分改造內(nèi)容

（1）砂輪架徑向運動軸（X軸）。

更換X軸的直線導(dǎo)軌、滾珠絲桿。全部選用日本NSK;更換絲杠支撐軸承，選用德國INA，F(xiàn)AG，或日本NSK。更換X軸的直線光柵尺，選用德國HEIDENHAIN;更換密封件及損壞的潤滑接頭，重新排潤滑油管。

（2）砂輪架軸向運動軸（Z軸）。

更換Z軸的直線導(dǎo)軌、滾珠絲桿。全部選用日本NSK;更換絲杠支撐軸承，選用德國INA，F(xiàn)AG或日本NSK;更換Z軸的直線光柵尺，選用德國HEIDENHAIN;更換密封件及損壞的潤滑接頭，重新排潤滑油管。

（3）磨具螺旋角調(diào)整軸（A軸）。

更換A軸的轉(zhuǎn)臺軸承、蝸桿支撐軸承。軸承品牌選用和原機床品牌相同軸承;更換A軸蝸輪蝸桿副，防塵油封;更換夾緊油缸內(nèi)的密封圈，更換損壞的夾緊碟簧。

（4）砂輪主軸（S軸）。

修磨砂輪主軸，更換砂輪主軸軸承。軸承選用德國IBC軸承;更換電主軸和主軸的同步帶輪，同步帶;修磨機床隨機帶的砂輪法蘭，增加一片砂輪用于試磨件的磨削;砂輪主軸精度：軸向和徑向跳動≤0.002mm;主軸潤滑和冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不變;

（5）工件主軸（C軸）。

將原YK7232B的C軸結(jié)構(gòu)更換為YK7232A的雙蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu);軸承選用FAG或IBC等品牌;更換C軸圓光柵，選用德國HEIDENHAIN;更換密封圈其余軸承等易損件。

（6）尾架部件。

修磨尾架頂尖套筒，與尾架箱體單配間隙;更換尾架內(nèi)的密封圈等易損件;插入量棒檢測尾架的自身精度;做尾架和工件主軸的幾何精度。

（7）修整滾輪機構(gòu)。

更換修整器主軸和軸承，軸承選用德國IBC;更換密封圈等易損件;提供一套金剛石滾輪，若磨削擺線、矩形花鍵，滾輪需要另外特殊訂制。

（8）冷卻系統(tǒng)。

更換全新的冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)采用集成式過濾裝置，磁性一級分離，鼓式二級過濾，保證冷卻過濾滿足機床使用要求。過濾紙規(guī)格內(nèi)徑×寬度×長度φ50mm×1000mm×150m，推薦濾紙過濾精度45～55um。

（9）防護設(shè)施。

更換原機床的導(dǎo)軌，絲杠防護罩;更換防護門上的有機玻璃及密封條;更換門上的導(dǎo)軌、門鎖開關(guān)等易損件;更換靜電吸霧，靜電吸霧的參數(shù)與原機床相同。

4? 液壓氣動潤滑部分改造內(nèi)容

仍采用原機床的液壓站，更換全部的液壓泵、電磁閥、濾油器等液壓元件。更換液壓站與床身間損壞的液壓軟管。做好管路標識。氣動部分更換原廠氣源處理組件和電磁閥等。潤滑結(jié)構(gòu)不變，更換原廠的集中潤滑油箱，檢查潤滑接頭，損壞的更換。

5? 試切屑驗證

在機床完成改造并經(jīng)過試磨削后，檢查報告如下。

（1）精度方面：自檢試磨乙方產(chǎn)品YK7232A試磨件，參數(shù)為：模數(shù)8，齒數(shù)28，壓力角20°，螺旋角25°，齒寬100，精度達到5級/GB10095-2001，尺寸的一致性很好，未發(fā)現(xiàn)尺寸超差的情況，即便尺寸公差要求在0.005mm內(nèi)，也可穩(wěn)定的滿足要求。

（2）效率方面：之前是一人固定操作一臺機床，每個班次產(chǎn)1700件，現(xiàn)在為一人操作兩臺機床，每個班次產(chǎn)3000件。

6? 結(jié)語

通過對秦川成型磨數(shù)控化的改造，企業(yè)對的設(shè)備投資和生產(chǎn)成本較之前有明顯的降低和減少，同時在生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)量質(zhì)量保證等方面均有了很大的提升，從而提升了企業(yè)的產(chǎn)能和市場競爭力。此次成型磨改造的成功，為以后的機床改造提供了一個很好的示范，也為以后裝備再制造提供了一種思路和方法，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻

[1] 趙中敏.機床數(shù)控化改造的研究[J].煤礦機電，2005（5）：77-79.

[2] 楊有君.數(shù)控技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[3] 富大偉，劉瑞素.數(shù)控系統(tǒng)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[4] 劉麗云，王元娥.普通機床數(shù)控化改造中要考慮的主要問題[J].裝備制造技術(shù)，2007（4）：101-102.