【正文】 cal basis of the NC remanufacturing for hob backingoff lathe. Secondly，the total scheme on numerical controlled remanufacturing is established. The details and overall control scheme of control system are included. Based on the above research，the part of machine tool is remanufactured，such as the mechanical transmission system，abrasive wheel finisher system，grinding head part，and so on. As there manufacturing cost is greatly lower than the charge of buying the same function equipment. It gains better application foreground.Keywords: Numerical Controlled Remanufacturing, Hob, Backingoff Lathe, Grinding, 目 錄1引 言 1 1 1 22滾刀鏟齒車床數(shù)控化再制造總體方案設(shè)計(jì) 3 3 4 4 4 4 4 53數(shù)控化再制造專用數(shù)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 6 6 6 12 12 13 14 154滾刀鏟齒車床零部件再設(shè)計(jì) 17 17 18 19 19 20 20 20 21 22結(jié) 論 24致 謝 25參考文獻(xiàn) 261引 言普通機(jī)床是我國(guó)制造業(yè)使用最多的一種傳統(tǒng)式機(jī)床，其中大多數(shù)的服役年齡較長(zhǎng)，設(shè)備陳舊落后。進(jìn)入21世紀(jì)后，刀具的要求不僅在需求量上急劇上升，而且刃形復(fù)雜、精密度高的刃具要求也日益增多。以加工生產(chǎn)齒輪刀具企業(yè)為例，他們用的滾刀時(shí)普遍采用的是C895CW8925A型滾刀鏟齒車床，這種老式的滾刀鏟齒車床使得滾刀的加工裝備水平整體落后，滾刀的加工精度完全取決于操作工人的技能和經(jīng)驗(yàn)；在每個(gè)鏟程的來(lái)回都產(chǎn)生了很大的振動(dòng)，即使對(duì)于安裝有液壓緩沖機(jī)構(gòu)的CW8925A精度較高型的滾刀鏟齒車床來(lái)說(shuō)，整個(gè)車床的振動(dòng)還是很大，嚴(yán)重的影響了滾刀的加工精度，并伴隨著振動(dòng)產(chǎn)生了很大的噪聲，惡化了生產(chǎn)環(huán)境。磨床是一類量大面廣的機(jī)床裝備，在我國(guó)廣大工具制造企業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，主要用于零件的精密加工。即滾刀的刀坯轉(zhuǎn)動(dòng)、鏟磨砂輪的縱向運(yùn)動(dòng)及鏟磨砂輪在鏟磨切削加工中的橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。滾刀鏟齒車床數(shù)控化再制造的具體內(nèi)容如下：1)該車床的床身、尾座等基礎(chǔ)件都是重且堅(jiān)固的鑄造件，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的時(shí)效，其性能、質(zhì)量比新機(jī)床更好，予以保留。傳統(tǒng)的數(shù)控技術(shù)已不適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)的需要，新一代數(shù)控系統(tǒng)正朝著智能化、開(kāi)放化、柔性化、多樣化的方向發(fā)展。此套系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短、運(yùn)行速度快、控制精度高，是目前NC嵌入PC結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式CNC系統(tǒng)的典型模式，有很強(qiáng)的借鑒作用。IPC機(jī)與普通PC機(jī)相比具有以下優(yōu)勢(shì)：機(jī)箱采用鋼結(jié)構(gòu)，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力；機(jī)箱內(nèi)有專用底版，底版上有PCI和ISA插槽，可適合多種類型的運(yùn)動(dòng)控制卡；機(jī)箱內(nèi)有專門(mén)電源，電源有較強(qiáng)的抗干擾能力；工控機(jī)上的CPU篩選要比普通PC機(jī)嚴(yán)格的多；芯片驅(qū)動(dòng)能力比較強(qiáng)；對(duì)環(huán)境的要求比普通計(jì)算機(jī)低的多。PMAC的結(jié)構(gòu)與功能介紹:PMAC是美國(guó)Delta Tau公司推出的可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器，具有響應(yīng)速度快、精度高、開(kāi)發(fā)周期短、編程和操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，可以廣泛運(yùn)用于機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等多軸控制領(lǐng)域。PMAC的I/O接口電路板每組提供8個(gè)普通用途的數(shù)字輸入和8個(gè)普通用途的數(shù)字輸出，本系統(tǒng)采用的ACC34AA共有四組I/O接口電路，即共有64個(gè)光電隔離的分立I/O點(diǎn)，每組8位I/O接口電路均需單獨(dú)的24V電源供電以及數(shù)字接地端(GND)，輸出端口采用標(biāo)準(zhǔn)集電極開(kāi)路輸出，低電平有效(高電壓被PMAC軟件譯碼為“0”，低電壓為“1”)，同時(shí)還附加ULN2803A驅(qū)動(dòng)電路提供驅(qū)動(dòng)性能保證。臺(tái)達(dá)伺服電機(jī)具有運(yùn)行穩(wěn)定、可控性好、響應(yīng)快速、靈敏度高以及機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的非線性度指標(biāo)嚴(yán)格(要求分別小于10％～15％和小于15％～25％)等特點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床檢測(cè)元件的種類很多，若按被測(cè)量的幾何量分，有回轉(zhuǎn)型(測(cè)角位移)和直線型(測(cè)線位移)；若按檢測(cè)信號(hào)的類型分，有數(shù)字式和模擬式；若按檢測(cè)量的基準(zhǔn)分，有增量式和絕對(duì)式。根據(jù)輸出信號(hào)的方式不同，可分為絕對(duì)值式編碼器和脈沖增量式編碼器；根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和檢測(cè)方式不同，可分為接觸式、光電式和電磁式三種。13位增量式編碼器為2500線，即一圈發(fā)出2500脈沖，采用X4正交譯碼CCW，在PMAC卡中做4倍頻譯碼。它把機(jī)床主傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度縮短為零，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的“零傳動(dòng)”，具有結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)械效率高、可獲得極高的回轉(zhuǎn)速度、回轉(zhuǎn)精度高、噪聲低、振動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，因而在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床中獲得了愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。使電機(jī)在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)，具有真正的恒轉(zhuǎn)矩，滿足負(fù)載特性要求。與普通機(jī)床的電控柜相比較，為了提高整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾性，避免各種低壓信號(hào)(原點(diǎn)、限位信號(hào))受到強(qiáng)電的干擾，要求各種檢測(cè)信號(hào)的輸入盡量用屏蔽線連接。圖33 PMAC與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)接線圖①變頻調(diào)速系統(tǒng)的框圖滾刀鏟齒車床砂輪在線修整系統(tǒng)電主軸的變頻調(diào)速系統(tǒng)由數(shù)控裝置、變頻器等構(gòu)成。根據(jù)上述要求，砂輪在線修整系統(tǒng)電主軸調(diào)速的功能配置有：?jiǎn)?dòng)運(yùn)行按鈕、正點(diǎn)按鈕、反點(diǎn)按鈕、初始低速調(diào)整時(shí)用的速度調(diào)節(jié)旋鈕、調(diào)整好之后的定速按鈕，此外還有變頻器的報(bào)警信號(hào)顯示、報(bào)警復(fù)位按鈕和急停按鈕。為了變頻器的主/輔速切換功能，設(shè)定變頻器上電位器101RW的模擬量輸入為主速，定速按鈕切換的是輔助速度。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電主軸及三相交流異步電機(jī)的過(guò)載保護(hù)，在各電路上均使用了熱繼電器。磨頭上的砂輪由一臺(tái)交流伺服電機(jī)通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)。②主軸軸承[16]在箱體刮好后，裝入主軸滑動(dòng)軸承，用螺栓按做好的位置標(biāo)記緊固，以主軸1：10錐度和后支承導(dǎo)套為基準(zhǔn)對(duì)滑動(dòng)軸承錐孔進(jìn)行刮研，要求為20點(diǎn)2/(25 25mm)，然后研磨控制軸向間隙的墊圈，使其平行度小于2 μm， μm。原主軸由交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，出于數(shù)控化再制造的考慮，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸的CNC控制，原有主軸交流異步電機(jī)以及主軸箱變速機(jī)構(gòu)需拆除，僅保留原機(jī)床主軸組件，選擇了一臺(tái)交流伺服電機(jī)。本數(shù)控化再制造項(xiàng)目的應(yīng)用情況是屬于中等速度、中等載荷、行程范圍也不大(只需要在小范圍內(nèi)來(lái)回進(jìn)給運(yùn)動(dòng)及短行程的沿工件軸向的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng))，且對(duì)加工對(duì)象、生產(chǎn)批量、性能價(jià)格比等因素進(jìn)行總體評(píng)估后，決定進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)均采用“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲桿副”的驅(qū)動(dòng)方式。為了獲得高精度、高剛度的進(jìn)給系統(tǒng)，除了選用高精度、高剛度的滾珠絲桿副，還必須重視對(duì)滾珠絲杠支承方式的設(shè)計(jì)。圖8所示是根據(jù)砂輪修整原理設(shè)計(jì)的砂輪數(shù)控修整器工作原理圖。其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖與Z軸類似。改換掉磨頭由置于后支架上的砂輪三相交流異步電機(jī)通過(guò)平皮帶驅(qū)動(dòng)的方式，由伺服電機(jī)通過(guò)同步齒形帶傳遞動(dòng)力。論文主要研究結(jié)論如下：(1) 提出了采用金剛滾輪替代金剛筆的砂輪兩軸聯(lián)動(dòng)滾刀鏟齒車床在線數(shù)控修整方案，進(jìn)行了鏟齒車床零部件的再設(shè)計(jì)，具體包括機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的再制造設(shè)計(jì)(主軸及工作臺(tái)橫縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì))、砂輪修整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、磨頭的結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)等。衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位專家、教授。從尊敬的老師們身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理。圖47磨頭部分結(jié)構(gòu)圖通過(guò)車床零部件的再設(shè)計(jì)，使得整個(gè)結(jié)構(gòu)滿足了數(shù)控化再制造的功能要求。圖46砂輪修整器結(jié)構(gòu)示意圖為了更好的適應(yīng)再制造后新系統(tǒng)的加工要求，需要對(duì)磨頭的結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行改造。砂輪修整器在修整時(shí)是通過(guò)金剛石修整輪與砂輪反向或同向旋轉(zhuǎn)(一般采用同向旋轉(zhuǎn)，因?yàn)榉聪蛐D(zhuǎn)使金剛石修整輪磨損更快，使用壽命不如同向旋轉(zhuǎn))，引起金剛石顆粒和砂輪磨粒撞擊而使磨粒碎裂、脫落，形成新的磨粒切削刃，來(lái)達(dá)到修整目的。在靠近伺服電機(jī)的一端，滾珠絲杠采用兩個(gè)單向精密推力軸承分別承受兩個(gè)方向的軸向載荷，約束絲杠的軸向竄動(dòng)。在滾珠絲杠的支承中，靠近伺服電機(jī)端采用成對(duì)角接觸軸承，以承受徑向和雙向軸向載荷；另一端采用向心球軸承。伺服電機(jī)和主軸之間使用一個(gè)減速器，不僅滿足了滾刀鏟齒車床主軸低轉(zhuǎn)速的要求，又起到了增大主軸力矩的作用。普通機(jī)床在進(jìn)行數(shù)控化再制造時(shí)，應(yīng)盡量達(dá)到具有高的靜動(dòng)態(tài)剛度、運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦系數(shù)小、傳動(dòng)無(wú)間隙、功率大、便于操作和維修等要求。節(jié)約了資源和成本，也滿足車床對(duì)主軸絲杠系統(tǒng)的要求，符合再制造的理念。工件(滾刀)由頭架和尾座支撐，被安置在車床工作臺(tái)上，由頭架驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)工件(滾刀)的旋轉(zhuǎn)(A軸)；工作臺(tái)由原溜板箱驅(qū)動(dòng)以相對(duì)于車床床身作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)(X軸)，由獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)以相對(duì)于車床床身作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)(Z軸)；砂輪磨頭組件位于中拖板的立柱之上，可相對(duì)于工件(滾刀)作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；砂輪修整組件也安裝于中拖板的立柱之上，由獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)(包括U軸和W軸)，可隨中拖板作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，修整輪(D軸)安裝于砂輪修整組件上，其回轉(zhuǎn)軸線與砂輪(C軸)回轉(zhuǎn)軸線始終平行，砂輪磨頭組件和砂輪修整組件一起做滾刀螺旋角的調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)(B軸)。為了與系統(tǒng)相配，選用A3端子進(jìn)行輔助速度的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)設(shè)定，以滿足系統(tǒng)的加工要求。KM1和KM2是接觸器的觸點(diǎn)，分別用于電主軸的運(yùn)行信號(hào)和定速信號(hào)的輸入。2)變頻器根據(jù)接收到的控制信號(hào)調(diào)節(jié)輸出頻率，從而調(diào)節(jié)電主軸的轉(zhuǎn)速。伺服電機(jī)由其對(duì)應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)器為其提供動(dòng)力電源。本系統(tǒng)中需要額定輸出電壓分別為5VDC和24VDC的低壓直流電源各一個(gè)。因變頻器不僅具有調(diào)速平滑、范圍大、效率高、啟動(dòng)電流小、運(yùn)行平穩(wěn)的特點(diǎn)，而且節(jié)能效果明顯，