先进的 CNC 改造包赋予滚刀磨床新生

机床改造商 North East Technologies Inc. 与 NUM 携手研制了一款 CNC 改造包,使上一代滚刀刃磨设备的性能升级至现代标准。该系统将设备精度提高了一倍,大幅增加了设备产能 — 增幅达 40% 或以上。该改造包通过延长滚刀刃磨机的使用寿命及显著提高其性能,为齿轮制造商和刀具维修公司提供了一种远比购置新设备更具成本有效性的选择。

North East Technologies 专注于维修和改造滚刀刃磨设备。公司因其所掌握的齿轮制造工艺知识而享有盛誉,其业务的一个主要部分即为上一代滚刀磨床 — 如在 20 世纪 80 年代由 Klingelnberg 生产的 SNC 30 和 AGW 系列滚刀磨床 — 提供现代控制系统改造。为缩短改造周期,North East Technologies 决定研制一款“标准”的高性能 CNC 改造包,以快速适应不同的机床配置。

大部分的齿轮加工公司或齿轮刀具维修公司已从某个时间开始使用 Klingelnberg SNC 30 系列滚刀磨床。该系列可处理直径达 300 mm(12 英寸)的工件,螺旋槽滚齿深度达 90 mm(3.5 英寸)。因此已被广泛认同为行业标准配置 — 仅美国就有成千上百台该系列磨床,其中大多数机床已经连续运行 25 年甚至更久。尽管其机械性能依旧良好,但是大部分正呈现老化迹象。其运动控制硬件已无法满足如今的速度、精度或效率标准,成为了制约生产的瓶颈。同时,原装 CNC 系统日趋不稳定,使用过时的部件,维护成本增加,停工时间延长,最终致使其失去效率。

在选择改造包控制方案供应商时,North East Technologies 很大程度上受其客户影响,多数客户均要求采用 NUM 的 CNC 技术进行机床升级。这些客户中的绝大部分都认为 NUM 的滚齿方案 — NUMgear 是业界最佳方案,并意识到本地开发资源可进一步增强 NUM 公司 Naperville 总部的后续功能作用。

据 North East Technologies 总裁 Harry Salverston 透露:“NUMgear 从一开始就为我们提供了滚刀重磨机床改造所需的诸多功能,这使其成为一个理想的平台。此外,NUM 愿意协助我们开发针对应用的功能,如定制式 HMI 以及专用机床指令,这也使我们坚定了自己的选择。NUM 有效拓展了我们的自有工程设计资源,助力于加快开发进度。”

CNC 改造包内容根据滚刀磨床的配置而定。SNC 30 基本型标配两个 CNC轴 — 一个(X 轴)控制砂轮头滑动,另一个(A 轴)控制工件主轴,可另外选配两个轴自动控制砂轮轴向(Y轴)和径向(Z 轴)运动。除了将机床控制器升级为 NUM CNC 系统外,改造方案还采用高性能的 NUM 伺服电机和 NUMDrive C 伺服驱动器替换所有原电机和驱动器。新的伺服电机配备 262,000 脉冲/ 转的高分辨率编码器(原电机编码器仅为 1,000脉冲/ 转),可以更精确地控制速度和位置。

我们为此给予高度重视,确保经 CNC 改造后的 HMI 保留原装 SNC 30 操作系统所熟悉的“感官”。其采用一项“填补空白”的编程方法,由自定义控制宏指令支持,这意味着机器操作员无需接触到不熟悉的 CNC术语,而只需输入槽长以及磨削量等参数即可。每个屏幕有明确的上下文,以消除歧义。例如,选择采用 CBN(硼碳氮)砂轮完成一个磨削循环时,会打开一个仅包括 CDG(常规深磨)和 SDG(单槽深磨)选项的文件夹并禁用修整功能。此外,软件还允许操作员在手动控制模式下“示教”机器 X、Y、Z 和 A 轴的相对位置,以便轻松制定不同滚刀的磨削循环。

为了最大限度地提高灵活性,应用程序包含多个滚刀刃磨方法,包括在砂轮头的一个或两个移动方向上移除原料。对于直槽滚刀,只要刃磨完一个槽,工件即被定位到下一个槽并重新开始刃磨。利用 Flexium CNC 系统的“动态操作 (DynOp)”功能,机器制造商可在每个位置环时钟周期中,实时的实现定制的轴联动或补偿。刃磨螺旋槽滚刀时,这一独特的 DynOp 功能允许旋转轴 (A) 与X 轴同步,从而使砂轮能够精确地跟随螺旋角。