基于宏程序的雙圓弧滾道零件的加工

0回轉段的加工工藝大型重返壓力是機械行業的一項重要基礎。它能承受所有的負荷，同時承受較大的徑向載荷、軸向載荷和傾斜力。隨著機械行業的迅速發展,回轉支承在風力發電、起重運輸機械、港口機械、船舶機具以及其它的大型回轉裝置上得到了廣泛的應用。回轉支承系列產品在制造過程中其重點和難點是零件的滾道加工采用的加工方法嚴格要求金剛筆的筆尖在修整臂的旋轉軸線上。雖然這種方案降低了運動的復雜程度和數控編程的難度,但卻帶來加工精度和效率方面的問題。本文作者利用西門子數控系統宏程序編程方法,改進原數控加工程序,可實現對任意曲面參數的雙圓弧滾道進行加工。1接枝的選擇數控立式磨床的磨削主軸和工件均豎直安裝,便于磨削圓形工件的內徑、外徑及其它回轉表面,工件需要的夾緊力小,變形小,能夠獲得較高的加工精度,因此特別適合于大型回轉軸承的加工。用立式磨床加工軸承滾道時通常采用切入式成形磨削,加工時須先將砂輪修整成雙圓弧形2現行紅字車削調整機床設備使用SINUMERIK802C系統改造C5116數控立式車床成滾道磨床。原C5116立式車床是用來車削大型回轉支承件的,在其本身結構的基礎之上,加裝了電磨頭和C軸回轉機構,將原來的普通絲杠更換成高精度滾珠絲杠,再配上防護罩和冷卻水箱,就改造成一臺滾道磨床,如圖2所示。2.1砂洗機的結構根據修整器的功能要求及工作原理,修整器的主體運動就是砂輪與金剛筆之間的相對運動。其主要由回轉機構、進給系統組成。2.1.1器、回轉臂、金剛石筆組成回轉機構主要完成砂輪修整時,配合進給插補運動進行的金剛筆的往復擺動,由伺服電機、聯軸器、回轉臂和金剛筆組成,如圖3所示。根據砂輪修整原理,在修整過程中回轉臂在不同位置需要的力矩是變化的,同時要求砂輪的修整速度保持均勻,擺動循環應滿足高精度、快速響應、準確定位的要求,而且要與進給系統實現三軸聯動功能,因此采用伺服電機帶動金剛筆擺動修整砂輪。2.1.2精密滾珠絲杠的將力安裝在刀上,修整器的進給系統是由原立車X、Z軸改造而成,將普通電機改成伺服電機帶動,把普通絲杠改成精密滾珠絲杠傳動,在Z向立刀架上加裝電磨頭,如圖2所示。通過SINUMERIK802C系統,控制進給機構完成插補運動。2.2砂輪修整對刀程序數控立式磨床由SINUMERIK802C系統控制3個伺服進給軸和1個旋轉軸,實現四軸三聯動。由雙圓弧形成原理可知,修整時主要由四種運動組成:砂輪的旋轉、Z軸上下移動(偏心距)、進給軸做插補運動以及金剛筆擺動。砂輪的旋轉速度由磨床主軸電機控制,通過變頻器對速度進行無級調節。砂輪修整時,如圖4所示,需先把金剛筆筆尖調整到與回轉臂旋轉軸線重合的位置,然后將金剛筆軸線調至水平狀態。在Z向進行對刀,砂輪在垂直方向的最佳對刀點在砂輪的中心平面上,讀出Z軸坐標值。此時保持砂輪Z軸方向坐標固定不動,將砂輪在X方向進行對刀,讀出X軸坐標值。將得到的坐標值輸到宏加工程序中,機床將根據程序自動完成砂輪成型修整。上述運動過程簡述如下:金剛筆旋轉至水平位置,砂輪Z軸方向運動至對刀位置,X軸方向運動到對刀位置,然后三軸聯動開始修整,X、Z軸進行180次直線插補修成上1/4圓弧,X、Z軸每插補運動一次旋轉軸旋轉0.5°,金剛筆的擺動使金剛筆的中心線始終與圓弧的法線重合。同理修整下1/4圓弧。3砂漿機修復方法優化3.1實際砂輪修整加工工藝在生產實踐中,發現用現有的宏程序修整時,嚴格要求金剛筆的筆尖在修整臂的旋轉軸線上,超出少許都會使形狀變化,變化趨勢如圖5所示。曲線a、b、c分別為金剛筆的筆尖準確處在修整臂的旋轉軸線上、未達到修整臂的旋轉軸線、超出修整臂的旋轉軸線三種情況時,砂輪被修整出的形狀。雖然此方案降低了運動的復雜程度和數控編程的難度,但卻帶來如下諸多問題:(1)安裝金剛筆時要保證筆尖在基準面上,由于基準面本身加工精度的問題,也就影響了筆尖的定位精度。(2)由于金剛筆伸出高度受限,在修稍厚的砂輪時,旋轉臂就會碰到砂輪造成局部損傷,降低了旋轉臂剛度,嚴重的可能引起床身振動。(3)由于金剛筆是由螺釘抵住的,在持續受力時金剛筆會后退,再加上金剛筆的磨損,使筆尖遍離修整臂的旋轉軸線,造成修出的砂輪形狀不對。工人需要經常調整金剛筆的位置,嚴重影響了生產效率。3.2葉輪形狀設計本文作者所述方法,運用了正多邊形邊的個數趨向無窮時,其形狀就接近圓形的原理。為了推導直觀方便,先將砂輪上1/4圓輪廓分為四等份,如圖6所示?；C是當金剛筆的筆尖正處在點0位置,且在修整臂的旋轉軸線上時,修出的砂輪輪廓形狀。設●宏程序如下(上下圓弧編程方法雷同,為節省篇幅,現僅以上圓