基于宏程序的双圆弧滚道零件的加工

基于宏程序的双圆弧滚道零件的加工

0回转段的加工工艺大型重返压力是机械行业的一项重要基础。它能承受所有的负荷，同时承受较大的径向载荷、轴向载荷和倾斜力。随着机械行业的迅速发展,回转支承在风力发电、起重运输机械、港口机械、船舶机具以及其它的大型回转装置上得到了广泛的应用。回转支承系列产品在制造过程中其重点和难点是零件的滚道加工采用的加工方法严格要求金刚笔的笔尖在修整臂的旋转轴线上。虽然这种方案降低了运动的复杂程度和数控编程的难度,但却带来加工精度和效率方面的问题。本文作者利用西门子数控系统宏程序编程方法,改进原数控加工程序,可实现对任意曲面参数的双圆弧滚道进行加工。1接枝的选择数控立式磨床的磨削主轴和工件均竖直安装,便于磨削圆形工件的内径、外径及其它回转表面,工件需要的夹紧力小,变形小,能够获得较高的加工精度,因此特别适合于大型回转轴承的加工。用立式磨床加工轴承滚道时通常采用切入式成形磨削,加工时须先将砂轮修整成双圆弧形2现行红字车削调整机床设备使用SINUMERIK802C系统改造C5116数控立式车床成滚道磨床。原C5116立式车床是用来车削大型回转支承件的,在其本身结构的基础之上,加装了电磨头和C轴回转机构,将原来的普通丝杠更换成高精度滚珠丝杠,再配上防护罩和冷却水箱,就改造成一台滚道磨床,如图2所示。2.1砂洗机的结构根据修整器的功能要求及工作原理,修整器的主体运动就是砂轮与金刚笔之间的相对运动。其主要由回转机构、进给系统组成。2.1.1器、回转臂、金刚石笔组成回转机构主要完成砂轮修整时,配合进给插补运动进行的金刚笔的往复摆动,由伺服电机、联轴器、回转臂和金刚笔组成,如图3所示。根据砂轮修整原理,在修整过程中回转臂在不同位置需要的力矩是变化的,同时要求砂轮的修整速度保持均匀,摆动循环应满足高精度、快速响应、准确定位的要求,而且要与进给系统实现三轴联动功能,因此采用伺服电机带动金刚笔摆动修整砂轮。2.1.2精密滚珠丝杠的将力安装在刀上,修整器的进给系统是由原立车X、Z轴改造而成,将普通电机改成伺服电机带动,把普通丝杠改成精密滚珠丝杠传动,在Z向立刀架上加装电磨头,如图2所示。通过SINUMERIK802C系统,控制进给机构完成插补运动。2.2砂轮修整对刀程序数控立式磨床由SINUMERIK802C系统控制3个伺服进给轴和1个旋转轴,实现四轴三联动。由双圆弧形成原理可知,修整时主要由四种运动组成:砂轮的旋转、Z轴上下移动(偏心距)、进给轴做插补运动以及金刚笔摆动。砂轮的旋转速度由磨床主轴电机控制,通过变频器对速度进行无级调节。砂轮修整时,如图4所示,需先把金刚笔笔尖调整到与回转臂旋转轴线重合的位置,然后将金刚笔轴线调至水平状态。在Z向进行对刀,砂轮在垂直方向的最佳对刀点在砂轮的中心平面上,读出Z轴坐标值。此时保持砂轮Z轴方向坐标固定不动,将砂轮在X方向进行对刀,读出X轴坐标值。将得到的坐标值输到宏加工程序中,机床将根据程序自动完成砂轮成型修整。上述运动过程简述如下:金刚笔旋转至水平位置,砂轮Z轴方向运动至对刀位置,X轴方向运动到对刀位置,然后三轴联动开始修整,X、Z轴进行180次直线插补修成上1/4圆弧,X、Z轴每插补运动一次旋转轴旋转0.5°,金刚笔的摆动使金刚笔的中心线始终与圆弧的法线重合。同理修整下1/4圆弧。3砂浆机修复方法优化3.1实际砂轮修整加工工艺在生产实践中,发现用现有的宏程序修整时,严格要求金刚笔的笔尖在修整臂的旋转轴线上,超出少许都会使形状变化,变化趋势如图5所示。曲线a、b、c分别为金刚笔的笔尖准确处在修整臂的旋转轴线上、未达到修整臂的旋转轴线、超出修整臂的旋转轴线三种情况时,砂轮被修整出的形状。虽然此方案降低了运动的复杂程度和数控编程的难度,但却带来如下诸多问题:(1)安装金刚笔时要保证笔尖在基准面上,由于基准面本身加工精度的问题,也就影响了笔尖的定位精度。(2)由于金刚笔伸出高度受限,在修稍厚的砂轮时,旋转臂就会碰到砂轮造成局部损伤,降低了旋转臂刚度,严重的可能引起床身振动。(3)由于金刚笔是由螺钉抵住的,在持续受力时金刚笔会后退,再加上金刚笔的磨损,使笔尖遍离修整臂的旋转轴线,造成修出的砂轮形状不对。工人需要经常调整金刚笔的位置,严重影响了生产效率。3.2叶轮形状设计本文作者所述方法,运用了正多边形边的个数趋向无穷时,其形状就接近圆形的原理。为了推导直观方便,先将砂轮上1/4圆轮廓分为四等份,如图6所示。弧OC是当金刚笔的笔尖正处在点0位置,且在修整臂的旋转轴线上时,修出的砂轮轮廓形状。设●宏程序如下(上下圆弧编程方法雷同,为节省篇幅,现仅以上圆