数控滚牙机的工作原理主要基于展成法。它利用齿轮滚刀在机床上对工件进行加工,滚齿时相当于一对交错轴的螺旋齿轮啮合。其中一个齿数很少且螺旋角很大的齿轮演变成了蜗杆状齿轮,并在垂直于螺旋线的方向上开出容屑槽,通过磨削前、后刀面形成切削刃和前后刀角。当滚刀与齿坯按啮合传动关系作相对运动时,滚刀就会在齿坯上切出齿槽,从而形成渐开线齿面。
在工作过程中,滚刀装在滚刀主轴上,由主电动机驱动作旋转运动;工件则装在工作台上,由分度蜗轮副带动旋转。数控系统通过对速度、压力、相位等核心参数进行动态调控,确保滚刀与工件之间的相对运动准确无误。例如,三轮滚牙机的三个滚轮需保持严格的转速配比,数控系统通过伺服电机编码器实时采集各滚轮转速,并利用PID算法动态修正速度偏差,以保证主从滚轮的转速比始终符合螺纹导程要求。
直驱式数控滚齿机采用了内装式电机即直驱技术,滚刀主轴采用大力矩内装式伺服主轴电机,并同轴安装一个位置编码器来反馈主轴位置;工作台则采用多级大扭矩低速力矩电机驱动,也和电机的转子直连一个高精度位置编码器反馈工作台的位置。这种设计使得工作台和滚刀之间不存在任何机械传动元件,实现了“零传动”。反馈元件直接检测滚刀和工作台位置,构成了真正意义的全闭环控制系统,进一步提高了加工精度。
数控滚牙机优点:
1.高精度:通过数控系统准确控制刀具运动轨迹和加工参数,确保齿轮加工精度和一致性。精密的传动部件与闭环控制系统严格把控刀具与工件的相对运动,使加工出的齿轮齿形误差小、表面光洁度高。
2.高效率:相比传统设备,能够实现自动化生产,减少了人工干预的时间和成本。同时,其高速切削能力和优化的运动轨迹规划也显著提高了生产效率。
3.稳定性好:刚性结构设计有效减少振动对加工精度的影响,保证设备长期稳定运行。此外,材料和制造工艺也延长了设备的使用寿命。
4.灵活性强:可根据不同的加工需求设置不同的参数,适应多种规格和类型的齿轮加工。无论是模数、齿数还是螺旋角等都可以方便地进行调整。
5.智能化程度高:现代数控滚牙机通常配备有传感器和控制系统,能够实时监测加工过程中的各项指标,并进行自动调整和优化。