復(fù)雜輪系在鏜孔車端面裝置中的應(yīng)用

劉 萍(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西西安，710300)

復(fù)雜輪系在鏜孔車端面裝置中的應(yīng)用

劉 萍
(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西西安，710300)

本文研究復(fù)雜輪系在鏜孔車端面裝置中應(yīng)用，分析行星輪系與差動(dòng)輪系構(gòu)成的并聯(lián)復(fù)合輪系，行星輪系和定軸輪系組成的串聯(lián)混合輪系，探討了孔車端面裝置在粗、精加工及快退時(shí)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給量等，闡明鏜孔車端面裝置的應(yīng)用原理。

復(fù)雜輪系；鏜孔車端面；應(yīng)用原理

0 引言

在引進(jìn)的TC-1000加工中心應(yīng)用中，對(duì)鏜孔車端面裝置簡(jiǎn)化，繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖，分析復(fù)合輪系，對(duì)粗、精加工徑向進(jìn)給和快速退回傳動(dòng)鏈及進(jìn)給量計(jì)算，揭示了鏜孔車端面裝置的傳動(dòng)原理。對(duì)正確使用、故障診斷提供了依據(jù)，解決了生產(chǎn)難題。

1 鏜孔車端面裝置的功用與組成

1.1 功用

鏜孔車端面裝置能加工鋼、鑄鐵和有色金屬等箱體類零件，能鏜通孔、階梯孔、溝槽，車端面、止口等。最大徑向進(jìn)給行程75毫米，粗加工徑向進(jìn)給75毫米/分，精加工徑向進(jìn)給25毫米/分，快速徑向退回400毫米/分。

該裝置結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸較小、使用方便、調(diào)整簡(jiǎn)單等特點(diǎn),提高了生產(chǎn)效率和加工精度，是加工中心擴(kuò)大工藝性能的高效裝備。

1.2 組成

鏜孔車端面裝置在加工中心的刀庫中，加工時(shí)按照數(shù)控指令，機(jī)械手從刀庫中選取并安裝到主軸箱上，鏜孔車端面裝置驅(qū)動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)并沿徑向直線進(jìn)給。程序控制主軸正、反轉(zhuǎn)和刀具徑向進(jìn)給行程，完成徑向進(jìn)給和快速徑向退回運(yùn)動(dòng)。

鏜孔車端面裝置由殼體、復(fù)雜輪系和徑向進(jìn)給滑板三部分組成。殼體通過定位機(jī)構(gòu)和鎖緊螺栓與主軸箱聯(lián)成一體；加工中心主軸與復(fù)雜輪系的輸入軸聯(lián)接，為鏜孔車端面提供運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力；徑向進(jìn)給滑板安裝在鏜孔車端面裝置端部，隨同主軸旋轉(zhuǎn)，并沿徑向直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀具粗、精加工徑向進(jìn)給和快速徑向退回。

2 鏜孔車端面裝置傳動(dòng)原理

鏜孔車端面裝置傳動(dòng)系統(tǒng)由差動(dòng)輪系、行星輪系、定軸輪系和蝸輪蝸桿副等復(fù)雜的復(fù)合輪系和絲杠螺母機(jī)構(gòu)組成。按機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)方法，繪制傳動(dòng)原理圖。

圖1中：精密齒輪:Z1=48,Z2=15,Z3=19,Z4=48,Z5=94,Z6=28,Z7=27,Z8=96,Z9=84,Z10=21,Z11=21,Z12=21,Z13=21,Z14=84,Z15=21。Z5與Z14為內(nèi)齒輪，Z8與Z9為雙聯(lián)內(nèi)齒輪。Z16=2,Z17=20為蝸輪蝸桿副：絲杠螺母副。M1與M2為單向離合器，A與B是轉(zhuǎn)臂H2與Z5的互聯(lián)鎖緊裝置。

鏜孔車端面裝置傳動(dòng)系統(tǒng)的核心是復(fù)雜的復(fù)合輪系。求解輪系關(guān)鍵是確定周轉(zhuǎn)輪系和定軸輪系，列出傳動(dòng)比,聯(lián)立求解，為運(yùn)動(dòng)分析奠定基礎(chǔ)。

2.1 基本周轉(zhuǎn)輪系

a.差動(dòng)輪系：行星輪Z2、Z3、Z4，中心輪Z1、Z5，轉(zhuǎn)臂H2組成。

b.差動(dòng)輪系：行星輪Z2、Z6、Z7，中心輪Z1、Z8，轉(zhuǎn)臂H2組成。

c.行星輪系：行星輪Z10，中心輪Z9，轉(zhuǎn)臂H1組成。

d.行星輪系：行星輪Z15，中心輪Z14，轉(zhuǎn)臂H1組成。

2.2 定軸輪系

齒輪Z11、Z12、Z13和蝸輪蝸桿副Z16、Z17安裝在主軸構(gòu)成的座體上，其幾何軸線相對(duì)主軸固定不動(dòng)組成定軸輪系。

粗、精加工徑向進(jìn)給：由Z11、Z13和Z16、Z17組成定軸輪系。

快速徑向退回：由Z12、Z13和Z16、Z17組成定軸輪系。

2.3 直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

3 鏜孔車端面裝置的運(yùn)動(dòng)分析

主軸正轉(zhuǎn)，M1脫開Z15空轉(zhuǎn)，同時(shí)M2結(jié)合。復(fù)合輪系經(jīng)齒輪Z10傳到Z11、Z13、Z16、Z17和絲杠螺母副，實(shí)現(xiàn)粗、精加工徑向進(jìn)給；主軸反轉(zhuǎn)，M2脫開Z10空轉(zhuǎn)，斷開復(fù)合輪系傳遞的運(yùn)動(dòng)，離合器M1結(jié)合Z14、Z15帶動(dòng)Z12、Z13、Z16、Z17及實(shí)現(xiàn)快速徑向退回。

3.1 粗加工徑向進(jìn)給傳動(dòng)鏈方程及進(jìn)給量

粗加工時(shí)B將中心輪Z5與殼體鎖緊，使處Z5處于靜止，即w5=0。行星輪Z4、中心輪Z1、Z5和轉(zhuǎn)臂H2組成的差動(dòng)輪系變成行星輪系。

在行星輪系和行星輪Z2、Z6、Z7，中心輪Z1、Z8，轉(zhuǎn)臂H2組成差動(dòng)輪系中，Z1既屬于行星輪系，又屬于差動(dòng)輪系，兩輪系不是獨(dú)立的，組成并聯(lián)復(fù)合輪系。

聯(lián)解b、g兩式：

并聯(lián)復(fù)合輪系和行星輪Z10、中心輪Z9、轉(zhuǎn)臂H1組成的行星輪系又彼此獨(dú)立，且Z8與Z9為雙聯(lián)內(nèi)齒輪，又組成串聯(lián)的復(fù)雜混合輪系。

粗加工徑向進(jìn)給傳動(dòng)鏈方程：由并聯(lián)復(fù)合輪系，串聯(lián)行星輪系與定軸輪系組成的混合輪系和絲杠螺母副組成。

3.2 精加工徑向進(jìn)給傳動(dòng)鏈及進(jìn)給量

精加工時(shí)徑向進(jìn)給時(shí)A將轉(zhuǎn)臂H2鎖緊，轉(zhuǎn)臂H2處于靜止?fàn)顟B(tài)，WH2=0。Z1-Z8變成定軸輪系。鎖緊裝置B將Z5松開，隨Z4空轉(zhuǎn)，Z1-Z5無輸出。

其傳動(dòng)比：

在Z1--Z8組成的定軸輪系和行星輪Z10、中心輪Z9、轉(zhuǎn)臂H1組成的行星輪系中，兩輪系是彼此獨(dú)立的，且Z8與Z9為雙聯(lián)內(nèi)齒輪，又組成串聯(lián)的混合輪系。

聯(lián)解c、i兩式：

精加工徑向進(jìn)給傳動(dòng)鏈方程：由Z1--Z8組成的定軸輪系，Z9、Z10和H1組成的行星輪系，Z11、Z13與Z16、Z17組成的定軸輪系和絲杠螺母副組成。

3.3 刀具徑向快速退回時(shí)的傳動(dòng)鏈方程及進(jìn)給量

快速徑向退回時(shí)主軸反轉(zhuǎn)，M2脫開，Z10空轉(zhuǎn)，將主軸經(jīng)復(fù)合輪系的運(yùn)動(dòng)斷開，M1合，Z15、Z14、H1行星輪系，驅(qū)動(dòng)Z12、 Z13、Z16、Z17及絲杠螺母副，實(shí)現(xiàn)快速徑向退回。

快速徑向退回傳動(dòng)鏈方程：由Z15、Z14、H1行星輪系，Z12、Z13、Z16、Z17定軸輪系和絲杠螺母組副成。

3.4 程序控制刀具徑向進(jìn)給和快速徑向退回行程

鏜孔車端面裝置主軸正轉(zhuǎn)時(shí)刀具徑向進(jìn)給，反轉(zhuǎn)時(shí)快速徑向退回。程序控制刀具徑向進(jìn)給行程和快速徑向退回行程。

4 結(jié)論

鏜孔車端面裝置結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好，加工精度高；復(fù)合輪系中M1與M2切斷運(yùn)動(dòng)后，多處仍空轉(zhuǎn)，應(yīng)加強(qiáng)潤滑維護(hù)；復(fù)雜輪系的研究結(jié)論，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)一致，驗(yàn)證了鏜孔車端面裝置傳動(dòng)原理；為研究、設(shè)計(jì)新型鏜孔車端面裝置開拓了思路。

[1] 顧維邦.金屬切削機(jī)床概論.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001：90-120.

[2] 鄭文緯，吳克堅(jiān).機(jī)械原理.北京：高等教育出版社，1997：236-269.

劉萍，女，1978年生，碩士研究生，講師，研究方向機(jī)械工程

The Application of Complicated Gear train in The Device of Boring Holes and Turning End Face

Liu Ping
（School of Mechanical Engineering，Shaanxi Institute of Technology，Xi’an，710300）

Research the application of complicated gear train in the device of boring holes and turning end face.Analysis the parallel compound gear train consisting of planetary gear train and differential gear train,and the series hybrid gear train consisting of planetary gear train,fixed axis gear train and the parallel compound gear train.The feed movement and the feed amount of the device is discussed,at the stage of rough and finish machining,quick returning.And the application principle of the boring holes and turning end face is clarified.

Complicated gear train；Boring holes and turning end face；Application principle

圖1 鏜孔車端面裝置傳動(dòng)原理圖

TH132

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