直驅(qū)式數(shù)控滾齒機(jī)的工作原理和特點(diǎn)
直驅(qū)式數(shù)控滾齒機(jī)的工作原理和特點(diǎn)
一、直驅(qū)式數(shù)控滾齒機(jī)的工作原理
滾齒機(jī)在做展成運(yùn)動時滾刀主軸和工件主軸（工作臺）需要保持下式嚴(yán)格的運(yùn)動關(guān)系：
n工作臺=n滾刀XK/z;
其中，n工作臺：工作臺轉(zhuǎn)速；
K：滾刀頭數(shù)；
Z：被加工齒輪齒數(shù)；
n滾刀：工作臺轉(zhuǎn)速；
在傳統(tǒng)的機(jī)械傳動滾齒機(jī)和2、3軸數(shù)控滾齒機(jī)上，上式的運(yùn)動關(guān)系是靠滾刀主軸和工作臺間的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)強(qiáng)制完成的。工作臺和滾刀間的傳動比決定了二者間的運(yùn)動關(guān)系，傳動精度決定了滾齒機(jī)的分度精度。當(dāng)改變被加工工件的齒數(shù)時，就通過計算改變掛輪箱內(nèi)的掛輪來實現(xiàn)。
這種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在滾刀和工作臺之間有很長的傳動鏈，機(jī)床的分度精度取決于傳動鏈的精度。傳動鏈中傳動元件之間的間隙降低了傳動剛性，并且在滾刀和工件間產(chǎn)生的沖擊會造成滾刀的快速磨損。由于這個原因，滾齒機(jī)的設(shè)計者一直在追求縮短機(jī)床的傳動鏈。
隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，滾刀和工作臺之間可以采用數(shù)控系統(tǒng)中的電子齒輪箱（EBG）來代替原來的分度齒輪箱（包括差動齒輪箱）。前述的蝸輪副傳動和齒輪傳動數(shù)控滾齒機(jī)就是應(yīng)用了電子齒輪箱技術(shù)而使傳動鏈大大縮短。
直驅(qū)式數(shù)控滾齒機(jī)是應(yīng)用了內(nèi)裝式電機(jī)即直驅(qū)技術(shù)。滾刀主軸采用大力矩內(nèi)裝式伺服主軸電機(jī)，主軸尾部同軸安裝一個位置編碼器反饋主軸位置；工作臺則采用多級大扭矩低速力矩電機(jī)驅(qū)動，和電機(jī)的轉(zhuǎn)子直連一個高精度位置編碼器反饋工作臺的位置。這樣，工作臺和滾刀之間不存在任何機(jī)械傳動元件，稱之為“零傳動”；反饋元件直接檢測滾刀和工作臺位置，構(gòu)成了真正意義的全閉環(huán)。在設(shè)置中，滾刀作為主動軸，工作臺作為跟隨軸。當(dāng)工作臺的響應(yīng)速度足夠時，在電子齒輪箱的控制之下，可以得到理想的分度精度和很好的表面質(zhì)量。
二、直驅(qū)式數(shù)控滾齒機(jī)的特點(diǎn)：
1、高速度：直驅(qū)式數(shù)控滾齒機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速取決于軸承的速度，在實際應(yīng)用中，已達(dá)到4500rpm；工作臺轉(zhuǎn)速也可達(dá)到300rpm以上。高轉(zhuǎn)速可以把現(xiàn)代齒輪刀具的高速性能淋漓盡致地發(fā)揮出來，從而獲得很高的生產(chǎn)效率。使用“Speedcore”和硬質(zhì)合金滾刀時線速度可達(dá)到300m/min，比傳統(tǒng)滾齒機(jī)提高效率10倍以上。
2、高精度
由于分齒和差動運(yùn)動采取了全閉環(huán)控制并采用的電子齒輪箱，分齒精度可達(dá)到4級或更高。在實際應(yīng)用中，齒輪的加工精度受滾刀和工件裝夾精度的限制，而機(jī)床精度不再是影響加工精度的因素。生產(chǎn)實踐中，在合理的裝夾和冷卻條件下，在高速切削時，可以得到穩(wěn)定的6級加工精度。
3、干切加工
由于零傳動使機(jī)床的運(yùn)動平穩(wěn)性和自動移刀功能，使得直驅(qū)式滾齒機(jī)成為最適合進(jìn)行高速干切滾齒加工的機(jī)床。純機(jī)械傳動或傳動鏈較長的滾齒機(jī)不適合高速干切滾齒加工，是因為機(jī)械傳動鏈的傳動誤差造成滾切加工過程中的振動，而這種振動對于高速干切、質(zhì)地硬脆的刀具材料是致命的影響，振動造成刀刃的非正常磨損，刀具很快就喪失了齒形精度。
4、硬齒面加工
同樣的原因，直驅(qū)式數(shù)控滾齒機(jī)可對淬硬齒輪進(jìn)行高速滾切加工，齒輪硬度可達(dá)HRC62。
5、提高刀具壽命
生產(chǎn)實踐表明，使用直驅(qū)式全數(shù)控滾齒機(jī)，在高速加工的條件下，可比普通滾齒機(jī)提高刀具壽命10倍。
6、模塊化設(shè)計
直驅(qū)式數(shù)控滾齒機(jī)的結(jié)構(gòu)上各部分的聯(lián)系非常簡單，便于模塊化設(shè)計，可以形成產(chǎn)品的多樣化。
7、非常適宜順銑加工。
8、豐富的附加功能：
利用數(shù)控系統(tǒng)中提供的平臺，直驅(qū)式數(shù)控滾齒機(jī)可以開發(fā)出豐富的附加功能。
北京若墾自動化設(shè)備有限責(zé)任公司生產(chǎn)的YK31xxCNC6Z系列全數(shù)控高效直驅(qū)數(shù)
控滾齒機(jī)具有下列功能：
1）零編程界面
YK31xxCNC6Z系列全數(shù)控高效直驅(qū)數(shù)控滾齒機(jī)為用戶提供了一個參數(shù)化的操作界面，用戶根據(jù)工件情況可以選擇圓柱齒輪、錐齒輪、蝸輪、鼓形齒輪的加工程序，輸入刀具參數(shù)、工件參數(shù)、工藝參數(shù)和進(jìn)給次數(shù)，系統(tǒng)將自動生成加工程序，不需要任何編程指令。
2）刀具管理系統(tǒng)
均勻竄刀是提高刀具壽命、減少刃磨量和刃磨次數(shù)的重要手段。在刀具管理系統(tǒng)中，可以設(shè)置大步距竄刀、小步距竄刀、循環(huán)竄刀三種竄刀模式，并可預(yù)先設(shè)置竄刀次數(shù)。當(dāng)竄刀次數(shù)達(dá)到預(yù)定值時，機(jī)床停機(jī)，提示操作者檢查刀具或更換刀具。對于不同的刀具，機(jī)床可以記錄下刀具使用的次數(shù)，在二次使用該刀具時機(jī)床將自動移刀至未使用的部分工作。
3）機(jī)床的自適應(yīng)性
在加工過程中當(dāng)切削力增加到一定程度后機(jī)床將自動減少走刀速度，以防止報警停車。這個功能在粗加工硬度不均勻材料時有用。
4）防撞功能
機(jī)床在輸入滾刀直徑和工件直徑并啟用防撞功能后，可以防止程序錯誤造成的滾刀與工件的撞車。
5）多功能加工
在一臺機(jī)床上可以實現(xiàn)一次裝夾加工多聯(lián)齒輪或進(jìn)行倒角；或采用單分齒的方法采用成型銑刀銑齒，或采用附件頭加工無空刀槽的人字齒；使用成型刀具可以加工端齒盤。
6）切削工藝專家系統(tǒng)
在系統(tǒng)內(nèi)建立數(shù)據(jù)庫，對操作人員提供經(jīng)過優(yōu)化的切削參數(shù)。
7）正時滾齒
可根據(jù)要求使得加工的齒槽與齒輪上的其他要素保持一定的位置關(guān)系；也可以在二次加工齒面時使?jié)L刀與齒槽對正并使得余量均勻。
