數(shù)控機(jī)床雙驅(qū)系統(tǒng)中齒輪齒條調(diào)整工藝的分析

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。

1 齒條與導(dǎo)軌之間的平行度

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

2 齒輪與齒條軸向的平行度及垂直度

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

3 齒輪齒條正確嚙合的檢測(cè)

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。

4 結(jié)束語(yǔ)

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。

[1]楊海萍，王道波.淺述雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)消除齒輪間隙的對(duì)策[J].伺服控制，2009，（6）：22-26.

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