滚刀铲齿车床数控化再制造技术研究-机械电子工程专业论文.docxVIP

重庆大学硕士学位论文1 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 PAGE PAGE 10 1 绪 论 1.1 论文研究的目的、意义和项目来源 1.1.1 论文研究的目的、意义 目前，国家已将装备制造业列为支柱产业，“大力振兴装备制造业” ，使装备 制造业迎来了难得的、长期的发展机遇。普通机床是我国制造业使用最多的一种 传统式机床，其中大多数的服役年龄较长，设备陈旧落后。现代工业飞速发展， 普通机床已不能满足现代加工精度及提高劳动生产率的要求。集微电子技术、计 算机技术、机械技术于一体的数控机床的出现，使零件加工精度提高，产品制造 周期缩短，且改善了工作环境，大大提高了劳动生产率，因而越来越受到各生产 企业的重视，是制造业现代化的必然趋势。但全部淘汰这些旧机床而采用新型的 数控机床，不仅所需资金太大，而且会造成原有设备的闲置和浪费，不符合我国 的国情。徐滨士院士指出，再制造工程是解决资源浪费、环境污染和废旧装备翻 新的最佳方法和途径，是符合国家可持续发展战略的一项绿色系统工程[1]。它是以 产品全生命周期设计和管理为指导，以使废旧产品实现性能跨越式提升为目标， 以优质、高效、节能、节材、环保为准则，以先进技术和产业化生产为手段，对 废旧产品进行修复和改造的一系列技术措施或工程活动的总称[2-3]。 因此，若能对普通机床进行数控化再制造，不仅可以达到与购置新机床同样 的效果：提高零件加工质量和生产率，缩短产品制造周期，改善工作环境；而且 还可以减少资金投入，和购买新机床相比，可以节省 50 %以上的资金。如一套经 济型数控化再制造机床的价格仅为相同功能新数控机床的 1/ 5～1/ 3[4-5]。机床数控 化再制造的意义还在于：能充分利用旧设备资源，以极小的代价获得性能先进的 数控机床，提高加工效率和加工质量；可全面提升企业现有机床性能，有效提高 企业加工制造能力。同时，可大量节省在铸造、切削加工时所消耗的能源，并减 少对环境的污染。 磨床是一类量大面广的机床装备，在我国广大工具制造企业中应用非常广泛， 主要用于零件的精密加工。滚刀是一种加工齿轮的刀具，决定着齿轮的加工精度， 因此对滚刀的加工精度要求很高。滚刀铲齿车床作为一种铲磨床，主要用于滚刀 的精密铲磨加工。但当前我国广大工具制造企业大量使用的现有滚刀铲齿车床大 多陈旧、老化，效率低、精度低、能耗高及加工功能单一，且众多加工方式处于 手动、半自动化阶段的滚刀铲齿车床大量闲置，不能发挥其应有效用的同时也造 成了资源的浪费。重庆市某工具制造企业也存在我国广大工具制造企业普遍存在 的问题，该企业在铲磨加工生产齿轮刀具用的滚刀时普遍采用的是大连机床厂于 20 世纪 80 年代生产的 C8955、CW8925A 型滚刀铲齿车床，大量使用这种老式的 滚刀铲齿车床使得滚刀的加工装备水平整体落后，滚刀的加工精度完全取决于操 作工人的技能和经验，因而具有很大的随意性；同时，该类型号的滚刀铲齿车床 上的小托板是由如图 1.1 所示的凸轮机构驱动做附加的径向铲磨运动，这使得在每 个铲程的来回都产生了很大的振动，即使对于安装有液压缓冲机构的 CW8925A 精 度较高型的滚刀铲齿车床来说，整个车床的振动还是很大，严重的影响了滚刀的 加工精度，并伴随着振动产生了很大的噪声，恶化了生产环境。此外，铲磨滚刀 用的砂轮截型的修整，也只能够凭操作工人的技能和经验去完成，具有很大的随 意性，但砂轮截型的精确性直接影响滚刀的加工精度，因此滚刀的加工精度很难 得到保证；即使采用砂轮的离线修整可以获得较高的砂轮修整精度，但车床不得 不因为砂轮的拆卸修整而停机，很大程度上也影响了加工的效率。概括起来，普 通滚刀铲齿车床的加工存在的主要问题是：① 加工精度低；② 加工效率低。 图 1.1 凸轮传动机构图 Fig.1.1 Diagram of cam driving device 与我国广大工具制造企业相比较，国外工业发达国家滚刀的加工均采用先进 的数控工具磨床，且技术已经非常成熟，如德国 SAACKE 公司研制的 HGI 4 轴大 模数滚刀磨床可用于直切削槽齿轮滚刀的磨削；HGII 5 轴大模数滚刀磨床可用于 直槽、螺旋槽齿轮滚刀和蜗轮滚刀的磨削；HGIII 数控铲磨床用于铲磨高速钢和硬 质合金滚刀后角，这些产品在机械部分、数控及软件部分、测量精确性以及砂轮 修整等各个方面都有其独到之处。用这些先进设备加工出来的滚刀的加工精度和 加工效率高，产品市场竞争力强。 反观国内，我国的工具磨削技术普遍落后，基本上属于手工或半机械化水平， 自动化程度低，工艺能力也非常有限。国内大多数工具制造企业缺乏数控铲磨加 工滚刀的专用设备，滚刀的加工设备基本上都是采用传统的滚刀铲齿车床，且半 数以上的役龄超过 l0 年。这些旧机床能耗