直驅式數控滾齒機的工作原理和特點
直驅式數控滾齒機的工作原理和特點
一、直驅式數控滾齒機的工作原理
滾齒機在做展成運動時滾刀主軸和工件主軸（工作臺）需要保持下式嚴格的運動關系：
n工作臺=n滾刀XK/z;
其中，n工作臺：工作臺轉速；
K：滾刀頭數；
Z：被加工齒輪齒數；
n滾刀：工作臺轉速；
在傳統的機械傳動滾齒機和2、3軸數控滾齒機上，上式的運動關系是靠滾刀主軸和工作臺間的機械傳動機構強制完成的。工作臺和滾刀間的傳動比決定了二者間的運動關系，傳動精度決定了滾齒機的分度精度。當改變被加工工件的齒數時，就通過計算改變掛輪箱內的掛輪來實現。
這種傳統的結構在滾刀和工作臺之間有很長的傳動鏈，機床的分度精度取決于傳動鏈的精度。傳動鏈中傳動元件之間的間隙降低了傳動剛性，并且在滾刀和工件間產生的沖擊會造成滾刀的快速磨損。由于這個原因，滾齒機的設計者一直在追求縮短機床的傳動鏈。
隨著數控技術的發展，滾刀和工作臺之間可以采用數控系統中的電子齒輪箱（EBG）來代替原來的分度齒輪箱（包括差動齒輪箱）。前述的蝸輪副傳動和齒輪傳動數控滾齒機就是應用了電子齒輪箱技術而使傳動鏈大大縮短。
直驅式數控滾齒機是應用了內裝式電機即直驅技術。滾刀主軸采用大力矩內裝式伺服主軸電機，主軸尾部同軸安裝一個位置編碼器反饋主軸位置；工作臺則采用多級大扭矩低速力矩電機驅動，和電機的轉子直連一個高精度位置編碼器反饋工作臺的位置。這樣，工作臺和滾刀之間不存在任何機械傳動元件，稱之為“零傳動”；反饋元件直接檢測滾刀和工作臺位置，構成了真正意義的全閉環。在設置中，滾刀作為主動軸，工作臺作為跟隨軸。當工作臺的響應速度足夠時，在電子齒輪箱的控制之下，可以得到理想的分度精度和很好的表面質量。
二、直驅式數控滾齒機的特點：
1、高速度：直驅式數控滾齒機的主軸轉速取決于軸承的速度，在實際應用中，已達到4500rpm；工作臺轉速也可達到300rpm以上。高轉速可以把現代齒輪刀具的高速性能淋漓盡致地發揮出來，從而獲得很高的生產效率。使用“Speedcore”和硬質合金滾刀時線速度可達到300m/min，比傳統滾齒機提高效率10倍以上。
2、高精度
由于分齒和差動運動采取了全閉環控制并采用的電子齒輪箱，分齒精度可達到4級或更高。在實際應用中，齒輪的加工精度受滾刀和工件裝夾精度的限制，而機床精度不再是影響加工精度的因素。生產實踐中，在合理的裝夾和冷卻條件下，在高速切削時，可以得到穩定的6級加工精度。
3、干切加工
由于零傳動使機床的運動平穩性和自動移刀功能，使得直驅式滾齒機成為最適合進行高速干切滾齒加工的機床。純機械傳動或傳動鏈較長的滾齒機不適合高速干切滾齒加工，是因為機械傳動鏈的傳動誤差造成滾切加工過程中的振動，而這種振動對于高速干切、質地硬脆的刀具材料是致命的影響，振動造成刀刃的非正常磨損，刀具很快就喪失了齒形精度。
4、硬齒面加工
同樣的原因，直驅式數控滾齒機可對淬硬齒輪進行高速滾切加工，齒輪硬度可達HRC62。
5、提高刀具壽命
生產實踐表明，使用直驅式全數控滾齒機，在高速加工的條件下，可比普通滾齒機提高刀具壽命10倍。
6、模塊化設計
直驅式數控滾齒機的結構上各部分的聯系非常簡單，便于模塊化設計，可以形成產品的多樣化。
7、非常適宜順銑加工。
8、豐富的附加功能：
利用數控系統中提供的平臺，直驅式數控滾齒機可以開發出豐富的附加功能。
北京若墾自動化設備有限責任公司生產的YK31xxCNC6Z系列全數控高效直驅數
控滾齒機具有下列功能：
1）零編程界面
YK31xxCNC6Z系列全數控高效直驅數控滾齒機為用戶提供了一個參數化的操作界面，用戶根據工件情況可以選擇圓柱齒輪、錐齒輪、蝸輪、鼓形齒輪的加工程序，輸入刀具參數、工件參數、工藝參數和進給次數，系統將自動生成加工程序，不需要任何編程指令。
2）刀具管理系統
均勻竄刀是提高刀具壽命、減少刃磨量和刃磨次數的重要手段。在刀具管理系統中，可以設置大步距竄刀、小步距竄刀、循環竄刀三種竄刀模式，并可預先設置竄刀次數。當竄刀次數達到預定值時，機床停機，提示操作者檢查刀具或更換刀具。對于不同的刀具，機床可以記錄下刀具使用的次數，在二次使用該刀具時機床將自動移刀至未使用的部分工作。
3）機床的自適應性
在加工過程中當切削力增加到一定程度后機床將自動減少走刀速度，以防止報警停車。這個功能在粗加工硬度不均勻材料時有用。
4）防撞功能
機床在輸入滾刀直徑和工件直徑并啟用防撞功能后，可以防止程序錯誤造成的滾刀與工件的撞車。
5）多功能加工
在一臺機床上可以實現一次裝夾加工多聯齒輪或進行倒角；或采用單分齒的方法采用成型銑刀銑齒，或采用附件頭加工無空刀槽的人字齒；使用成型刀具可以加工端齒盤。
6）切削工藝專家系統
在系統內建立數據庫，對操作人員提供經過優化的切削參數。
7）正時滾齒
可根據要求使得加工的齒槽與齒輪上的其他要素保持一定的位置關系；也可以在二次加工齒面時使滾刀與齒槽對正并使得余量均勻。
