彭 志
(沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司,遼寧 沈陽(yáng) 110142)
齒輪齒條傳動(dòng)系統(tǒng),以其傳動(dòng)比大、高速、高效率、高剛性等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于行程較大的大型機(jī)床上。但對(duì)于數(shù)控進(jìn)給系統(tǒng)的齒輪齒條,除了要求其具有很高的運(yùn)動(dòng)精度外,還需要消除配對(duì)齒輪齒條間的傳動(dòng)間隙,否則機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)每次反向時(shí),會(huì)產(chǎn)生反向間隙,對(duì)加工精度產(chǎn)生很大影響。
傳統(tǒng)的消隙,基本是剛性或柔性的機(jī)械消隙法。機(jī)械消隙法,會(huì)增加機(jī)械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,而且機(jī)械消隙可靠性差。
本文實(shí)例中的高速橋式龍門(mén)機(jī)床,采用雙驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng),即利用伺服控制達(dá)到消隙,雖然雙驅(qū)系統(tǒng)克服了機(jī)械消隙的缺點(diǎn),但高精度、高速的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中,制造裝配誤差對(duì)傳動(dòng)精度的影響非常大。因此,本文對(duì)雙驅(qū)系統(tǒng)齒輪齒條的調(diào)整工藝進(jìn)行分析,探討調(diào)整過(guò)程,給出參考性結(jié)論。
進(jìn)給系統(tǒng)的齒條與導(dǎo)軌之間的形位公差,直接影響數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度。因此,首先調(diào)整齒條與導(dǎo)軌之間的平行度,包括每段齒條及全行程的平行度。
如圖1所示,調(diào)整平行度是其余調(diào)整步驟的基礎(chǔ)步驟,其重要性顯而易見(jiàn)。要求每段齒條必須進(jìn)行3點(diǎn)測(cè)量,本實(shí)例中側(cè)頭直徑10 mm,每段齒條平行度不大于0.02 mm/m;全行程平行度小于0.04 mm,實(shí)例全行程為10 m。
圖1 調(diào)整齒條與導(dǎo)軌間平行度
為嚴(yán)格控制齒距誤差,齒條對(duì)接處需進(jìn)行連續(xù)的3點(diǎn)測(cè)量并調(diào)整(如圖2所示),實(shí)例中3點(diǎn)千分表變化值小于0.012 mm。
圖2 齒條對(duì)接處測(cè)量圖
該項(xiàng)幾何公差,通過(guò)減速機(jī)座法蘭面檢測(cè),實(shí)例中數(shù)值不大于0.02 mm。齒輪軸向安裝高度,此幾何尺寸通過(guò)可調(diào)法蘭盤(pán)調(diào)節(jié),達(dá)到合理的中心距。
圖3 安裝法蘭圖
圖4 齒輪中心距圖
即檢測(cè)齒輪齒條的反向間隙,檢測(cè)方法為要使用2個(gè)千分表,其中一個(gè)固定在床身的基面上,表頭測(cè)電機(jī)座側(cè)面;另一個(gè)千分表固定床身的基面上,表頭側(cè)齒輪節(jié)徑位置。一方向移動(dòng)齒輪,千分表調(diào)零后,向相反方向旋轉(zhuǎn)齒輪,兩個(gè)千分表變化的差值,即為反向間隙,實(shí)例中要求小于0.125 mm。
圖5 反向間隙測(cè)量圖
對(duì)于高速度高精度的大行程數(shù)控機(jī)床,最好使用涂色法來(lái)檢查齒輪齒條接觸情況,以確保齒輪齒條的正確嚙合。
實(shí)例中曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)檢測(cè)方法及幾何公差偏離要求的情況,齒輪齒條發(fā)生了不良的嚙合現(xiàn)象,齒條出現(xiàn)劃痕及細(xì)微鐵屑現(xiàn)象。因此,在實(shí)例齒輪齒條的安裝調(diào)試過(guò)程中,安裝公差、平行度、垂直度及高度、正確的嚙合確認(rèn)及檢查,要嚴(yán)格按照安裝工藝檢測(cè)步驟來(lái)操作,才能使齒輪齒條嚙合順暢,運(yùn)行良好,并得到機(jī)床實(shí)際運(yùn)行的驗(yàn)證。
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