齒輪毛坯經過初加工后需要進行淬火處理以達到應有的硬度。但是經過淬火處理后的齒輪會產生相應的變形,從而影響齒輪的出廠精度。因而淬火后的精密磨削工藝便成為提高齒輪出廠質量的重要保障條件。
對淬火后的齒輪進行加工時,磨削砂輪和齒輪之間的配合十分重要,也是影響齒輪磨削質量的重要因素。二者之間傳統的配合方式是采取機械聯動結構實現的。也有使用變頻器配合同步電機實現聯動的。這些方式有其優勢,也有其不足之處。前者的問題主要是機械系統自身精度問題。特別是長時間使用后的磨損產生的誤差是較為突出的問題。后者則體現在同步電機運行時定轉子間相位容易受到負載變化的影響問題。不論是前者的磨損問題,還是后者的相位穩定問題都將最終影響到產品的加工質量。
為瞭解決上述問題,我們為某機械設備工廠的齒輪精密加工磨床進行了改善設計。改善設計的主要措施則是使用Danfoss的VLT 5000變頻器及其可規劃同步控制器對被磨削齒輪和磨削砂輪進行同步控制。由于該類設備的運行基本屬于無間隙加工過程。因此,無論是系統的同步性能,還是PID的調節運行都具有十分特別的要求。其同步跟蹤穩定性和PID的調節過程都必須嚴格限定在磨削工藝允許的誤差范圍內,任何累計誤差,甚至瞬間的超調都將引起加工的失敗。
在加工過程中,磨削砂輪每轉過一圈,被磨削齒輪將轉過一個齒。通常在理想情況下,加工過程中,被磨削齒輪旋轉數周后,砂輪與齒輪將不應再有接觸而處于密貼狀態。此時的Δ 0。為了保持這種狀態,在連續加工過程中,就要求磨削砂輪和被磨削齒輪之間保持嚴格的同步關系。VLT 5000的SyncPos卡正是這種保障條件的關鍵部件。
SyncPos通過檢測砂輪和齒輪的轉速(相位)并進行比較,然后進行相應的調整,以補償由于種種原因引起的二者之間的相位波動,從而保證它們之間相位的相對穩定。
使用SyncPos的主要優點是在整個運行過程中,無論系統靜止,加減速及高低速工況,都完全保障砂輪和齒輪的相位同步狀態,從而為加工過程中的各種操作提供了極大的方便,大大提高單機效率。