剃齒刀磨床砂輪修整器的數控化改型實例
國產YK7425型剃齒刀磨床是在Y7125A型大平面砂輪磨齒機的基礎上研製開發的，主要用於磨削直齒和螺旋齒的插齒刀、剃齒刀和標準齒輪的漸開線表面，也可用來磨削直齒和螺旋齒的漸開線表面。該類機床是齒輪加工必需的關鍵設備，目前市場存量數千台，其中95%以上是老式的純機械式結構，不但結構複雜、加工效率低，而且其加工精度完全靠操作工的經驗來保證，無法滿足大批量工業化生產的要求。因此對該類機床的數控化改造有著廣闊的市場前景。
1 總體方案設計思路
YK7425數控化改造的整體設計思路包含以下幾個方面:
通過對機床動作的整體分析后發現，砂輪修整環節在整個磨削工時中佔有相當比重，而且不同的工件要求不同的砂輪修整曲線。過去完全憑操作工的經驗來掌握，無法保證磨削精度的穩定性。我們決定把數控化改造的突破口選在砂輪修整器上，選用控制精度高、可靠性好、操作簡便、價位合理的數控系統來控制砂輪修整器的金剛鑽運動，從而實現對砂輪進行任意給定曲線的修整。
考慮到該機床砂輪修整器的機械結構、負載轉矩、運動行程和進刀速度等方面的因素，要求所選用的進給電動機及其驅動器在與控制系統相匹配的同時，還應滿足精度高、體積小、重量輕、轉矩大、低速特性好的技術要求。
由於砂輪修整與工件磨削不能同時進行，砂輪修整時需退離被加工齒面，待修整完畢后複位。故將砂輪架上下(即砂輪的進退)動作實現數控化，可使磨削調整更方便，進一步提高加工效率。
YK7425剃齒刀磨床電氣控制系統框圖
綜合以上各點，我們選用了德國西門子公司最新推出的SINUMERIK 802S數控系統，該系統最多可控制3個步進電動機進給軸，兩軸聯動。這剛好滿足了YK7425型剃齒刀磨床的設計要求，使系統資源得到了最充分合理的利用，從而降低了成本。同時，該系統兼容性良好，除可選用西門子STEPDRIVE C步進驅動器(單軸型)及其配套電動機外，還可與其他脈衝方向型控制的步進驅動單元相匹配。可實現對該機床砂輪修整器兩個進給軸(X、Z軸)選用的日本 RORZE步進驅動單元的直接控制。
YK7425型剃齒刀磨床的電氣控制系統框圖如圖所示。
2 數控系統選型方案
數控系統選型方案分析SINUMERIK 802S數控系統採用32位微處理器(AM486DE2)、集成式PLC、分離式小尺寸操作面板(OP020)和機床控制面板(MCP)，是專為經濟型數控機床提供的CNC系統。它啟動數據少，安裝簡便、快捷。由於是專門為中國市場開發的，還具有中英文菜單顯示，操作簡單方便，使生產過程靈活快速。目前在國內經濟型數控領域處於領先地位。
我們最終選定該系統，除了滿足用戶的相關要求及其低價位以外，最看中的是其操作編程的簡單實用。特別是編程語句中的R參數指令功能，可以使操作者在加工不同零件時不必進入編程狀態修改程序，而只需在R參數界面的對話框中輸入新工件的工藝規格參數即可。這樣既提高了生產效率，又滿足了規範化磨削的要求。
實際上，在系統中為用戶預裝了三套標準程序，包括修磨標準漸開線齒形、修形剃齒刀齒形、修形插齒刀齒形的砂輪修整程序。用戶使用后普遍反映良好。
設計方案的實施效果經數控化改造后的YK7425剃齒刀磨床實現了砂輪修整的數控化，適應了規範化磨削的需要，各項性能指標有了大幅度的提高。特別是首台樣機出口韓國，獲得了可觀的經濟效益。
