數控雙軸剃齒機是一種高精度、高效率的齒輪精加工設備,主要用于對淬火前的圓柱齒輪(尤其是直齒和斜齒)進行剃齒修形,以提高齒形精度、降低表面粗糙度、改善嚙合性能。該設備廣泛應用于汽車、工程機械、減速機、電機及精密傳動部件制造等行業,是齒輪制造工藝鏈中不可少的關鍵裝備。
設備核心部件包括高剛性床身、精密滾珠絲杠、高動態響應伺服電機、自動潤滑系統及安全防護裝置。剃齒過程中,剃齒刀與工件按交錯軸齒輪嚙合原理對滾,利用刀具刃口對工件齒面進行微量刮削,去除微米級余量。相比傳統機械式剃齒機,數控雙軸機型具有調整便捷、重復精度高(可達DIN 5~6級)、換型快、自動化程度高等優勢,并可集成自動上下料或柔性生產線。
數控雙軸剃齒機的組成部分:
一、基礎機械結構
床身
功能:作為整機的支撐基礎,承受加工過程中的切削力、振動和熱變形。
特點:采用高強度灰鑄鐵(如HT300)鑄造,內部布置加強筋以提高剛性;部分機型采用礦物鑄造床身,進一步降低振動和熱變形。
設計:床身通常為整體式結構,確保長期穩定性,表面經過精密刮研或磨削處理,提高導軌安裝面的平面度。
立柱
功能:支撐刀架系統,實現徑向進給運動。
特點:與床身剛性連接,采用厚壁結構以減少變形;部分機型立柱可移動,擴大加工范圍。
傳動:徑向進給通過高精度滾珠絲杠或蝸輪蝸桿副實現,由伺服電機驅動,確保定位精度。
工作臺
功能:安裝工件夾具,實現分度旋轉和軸向進給。
特點:采用高精度蝸輪蝸桿傳動,分度精度可達±2秒;工作臺面通常為圓形,可安裝多工位夾具以提高效率。
導軌:采用直線滾動導軌或靜壓導軌,減少摩擦,提高低速平穩性。
二、傳動系統
主傳動系統
刀軸驅動:由變頻電機直接驅動剃齒刀旋轉,實現無級變速(通常范圍50-1000 rpm),適應不同材料和齒形的加工需求。
工件驅動:部分機型配備獨立工件電機,實現工件與刀具的同步旋轉,提高加工效率。
進給傳動系統
軸向進給:由伺服電機通過滾珠絲杠驅動工作臺沿軸向移動,控制剃齒深度。
徑向進給:由伺服電機通過滾珠絲杠或蝸輪蝸桿驅動刀架沿徑向移動,調整剃齒余量。
分度傳動:工作臺旋轉由高精度蝸輪蝸桿副實現,確保分度精度。
三、數控系統
核心控制器
品牌與型號:通常采用西門子828D/840D、發那科(FANUC)或華中數控等高檔系統。
功能:實現多軸聯動控制(X/Y/Z軸及主軸)、參數化編程、故障自診斷、數據存儲與傳輸。
界面:支持中英文菜單顯示,操作直觀,可導入CAD/CAM圖形文件生成加工程序。
伺服驅動單元
組成:包括伺服電機、驅動器和編碼器,實現進給軸的精確位置控制。
特點:高響應速度、低振動、過載保護功能,確保加工穩定性。
四、刀架與刀具系統
刀架
結構:采用快換裝置設計,可快速更換不同規格的剃齒刀。
功能:支撐剃齒刀并傳遞切削力,部分刀架具備角度調整功能以適應斜齒加工。
冷卻:內置冷卻液噴嘴,對刀具和工件進行冷卻潤滑,延長刀具壽命。
剃齒刀
類型:根據加工需求分為直齒剃齒刀、斜齒剃齒刀、盤形剃齒刀等。
材料:通常采用高速鋼(HSS)或硬質合金(Carbide),表面涂層處理以提高耐磨性。
安裝:通過液壓夾緊或機械夾緊方式固定在刀軸上,確保同心度。
五、輔助系統
液壓系統
功能:為刀架夾緊、工作臺分度、尾座頂緊等動作提供動力。
特點:采用獨立液壓站,減少振動和熱變形;配備壓力傳感器和過濾器,確保系統穩定性。
潤滑系統
功能:對導軌、絲杠等運動部件進行自動潤滑,減少磨損。
類型:集中潤滑系統,可定時定量供油,部分機型配備油位檢測和報警功能。
冷卻系統
功能:通過冷卻液循環對刀具和工件進行冷卻,防止熱變形并沖走切屑。
設計:采用大流量泵和噴嘴,確保冷卻效果;部分機型配備切屑分離裝置,便于清理。
排屑裝置
功能:自動排出加工產生的切屑,保持機床清潔。
類型:鏈板式排屑機或螺旋式排屑器,可與冷卻系統集成設計。
六、安全防護與操作裝置
防護罩
功能:封閉加工區域,防止切屑和冷卻液飛濺,保護操作人員安全。
設計:采用透明有機玻璃或金屬網罩,便于觀察加工過程。
操作面板
功能:集成數控系統操作界面、急停按鈕、手動操作手柄等。
特點:符合人體工程學設計,便于操作;部分機型配備遠程操作終端。
安全傳感器
類型:包括限位開關、壓力傳感器、溫度傳感器等。
功能:實時監測機床狀態,超限s自動停機并報警。