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传统机械式滚齿机传动结构异常复杂(图2)、传动效率低、传动精度差、磨损严重、切削速度低,操作复杂,生产准备周期长。随着数控技术的发展,出现了1~3轴数控化的滚齿机,其中的一部分轴采用伺服电机数字化控制。直到20世纪80年代,世界上才出现真正意义上的六轴数控滚齿机。现在市场上供应的数控滚齿机有下列几种:
1)直线轴数控滚齿机
这是国内数控滚齿机市场上的主流产品。它是在传统机械式滚齿机的基础上,将径向进给和轴向进给数控化(2轴),或将径向进给、轴向进给和窜刀三个运动数控化(3轴),实现了自动循环,并且可以加工鼓形齿,或进行自动窜刀。但分齿和差动保留了机械式滚齿机的全部传动链,在加工精度和生产效率上没有显著变化
2)蜗轮副传动数控滚齿机
这种滚齿机的工件轴和滚刀轴等采用传统的蜗杆蜗轮副传动,传动链大大缩短,分齿和差动运动取消了传统滚齿机的挂轮,代之以数控系统的“电子齿轮箱(EGB)”,精度有所提高,但由于受蜗轮传动的限制,速度依然较低。
这种数控滚齿机有4轴数控(型号通常标示为YK31xxCNC4)、5轴数控(型号
通常标示为YK31xxCNC5)、6轴数控(型号通常标示为YK31xxCNC6)。4轴数控滚齿机的数控轴通常是滚刀旋转、工作台旋转、径向进给、轴向进给;5轴数控滚齿机的数控轴通常是在4轴数控滚齿机的基础上增加一个切向进给;6轴数控滚齿机则对滚齿机所必须的6个运动轴都实现了数字控制,称为全数控滚齿机。全数控滚齿机可以实现加工非圆齿轮、复合加工功能。
3)齿轮传动数控滚齿机
随着刀具技术的发展,切削线速度有了很大的提高,为适应刀具的高速切削要求,出现了工件轴和滚刀轴采用齿轮副传动的数控滚齿机,速度有很大的提高。
这种数控滚齿机的工件轴由于使用了齿轮副,速度不再受蜗杆线速度的影响而提高了很多,在加工少齿数齿轮时有优势,适合使用普通滚刀或钴高速钢滚刀。但是机械传动环节的存在限制其滚刀线速度的提升,在刀具适应性上有一定局限,而且也不能适应干式切削的需要。
为提高传动刚性和精度,工作台齿轮副往往采用双齿轮消隙的结构。这种结构对于对传动精度十分敏感的滚齿机来说,传动系统的缺陷是致命的,会造成加工精度的不稳定。
4)直驱式全数控滚齿机
这种滚齿机以全直驱技术的利用为特征,工件轴和滚刀轴的分别使用电主轴和力矩电机直接驱动,取消了全部机械传动链,实现了真正意义的全闭环控制。直驱技术的使用,保证了高速度;电子齿轮箱和无机械间隙的零传动,保证了高精度。
零传动滚齿机突破了传统齿轮加工机床的结构设计原理,是齿轮机床设计技术的重大变革。