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可任意變速換向的機(jī)械滑臺傳動裝置

2019-11-11 來源：山東魯南機(jī)床有限公司作者：陳增哲

【摘要】: 為解決傳統(tǒng)機(jī)械滑臺傳動裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高的問題。利用蝸桿蝸輪副的自鎖特性，設(shè)計(jì)了開放式機(jī)械滑臺傳動裝置。本設(shè)計(jì)方案中，不約束機(jī)械滑臺工進(jìn)與快進(jìn)運(yùn)行的時(shí)間與方向。工作中既可任意改變滑臺的運(yùn)行速度，也可任意改變滑臺的運(yùn)行方向。

1.機(jī)械滑臺的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

動力滑臺是組合機(jī)床上用來實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動的通用部件，動力滑臺一般包括工作臺、滑座、傳動及控制裝置等部分。根據(jù)傳動及控制裝置的不同，動力滑臺主要分為液壓滑臺、機(jī)械滑臺和電動滑臺等類型。

圖1　HJ 系列機(jī)械滑臺

機(jī)械滑臺主要由滑臺部分和傳動裝置部分組成（見圖1），傳動裝置提供動力，驅(qū)動傳動絲杠帶動工作臺在滑座上作快進(jìn)- 工作進(jìn)給- 快退- 原位停止等工作循環(huán)運(yùn)動。在機(jī)械滑臺上裝夾被加工工件后，能使工件進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動，像普通銑床、鏜床的工作臺一樣使用。也可在機(jī)械滑臺上安裝多軸箱、銑削和鏜削動力頭等，使加工刀具進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動，滿足銑、鏜和鉆等工序的需要。機(jī)械滑臺主要用于大型或重型負(fù)載的加工，其具有抗沖擊能力強(qiáng)、速度穩(wěn)定性好以及易于維護(hù)等特點(diǎn)。

2.機(jī)械滑臺傳動裝置典型結(jié)構(gòu)

（1）HJ 系列機(jī)械滑臺傳動裝置結(jié)構(gòu)。HJ 系列機(jī)械滑臺的自動工作循環(huán)是由安裝在滑座后面的雙電動機(jī)傳動裝置驅(qū)動的（見圖2）。滑臺工作進(jìn)給時(shí)，啟動工進(jìn)電動機(jī)，經(jīng)過交換齒輪、蝸桿蝸輪副，使安裝在蝸輪上的行星齒輪軸隨著蝸輪公轉(zhuǎn)，同時(shí)又自轉(zhuǎn)，通過輸出軸傳動絲杠，實(shí)現(xiàn)滑臺的工作進(jìn)給。滑臺工作進(jìn)給僅由工進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動，此時(shí)快速電動機(jī)靠其主軸后端的電磁制動器制動。當(dāng)滑臺快速進(jìn)給時(shí)，制動器通電松開快進(jìn)電動機(jī)軸，啟動快速電動機(jī)，行星齒輪自轉(zhuǎn)，通過安裝在蝸輪上的輸出軸傳動絲杠，實(shí)現(xiàn)滑臺的快速進(jìn)給。

圖2 HJ 系列機(jī)械滑臺傳動裝置傳動路線圖

1. 行星齒輪 2. 快進(jìn)電動機(jī) 3. 制動器 4. 工進(jìn)電動機(jī) 5. 過扭

矩保護(hù)開關(guān) 6. 輸出軸 7.交換齒輪

（2）SCHJ-50B 機(jī)械滑臺傳動裝置結(jié)構(gòu)。

SCHJ-50B 機(jī)械滑臺傳動裝置變速箱傳動裝置（見圖3）采用電磁離合器控制結(jié)構(gòu)，當(dāng)滑臺工作進(jìn)給時(shí)，電磁離合器通電工作，工進(jìn)液壓電動機(jī)的動力經(jīng)多級齒輪傳動驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)滑臺工進(jìn)運(yùn)行。當(dāng)滑臺需要快速進(jìn)給時(shí)，電磁離合器斷電不工作，工進(jìn)液壓電動機(jī)的動力被脫開，滑臺工進(jìn)傳動路線被切斷。快速進(jìn)給電動機(jī)動力經(jīng)一級齒輪傳動，直接驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)滑臺的快速進(jìn)給。

圖3 SCHJ-50B 機(jī)械滑臺傳動裝置傳動路線圖

以上兩種機(jī)械滑臺傳動裝置均為獨(dú)立變速箱體結(jié)構(gòu)，采用多級齒輪傳動，傳動鏈較長，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。當(dāng)機(jī)械滑臺工作進(jìn)給與快速進(jìn)給轉(zhuǎn)換時(shí)，需要設(shè)置機(jī)械電氣聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，制造成本較高.

3.可任意變速換向的傳動裝置結(jié)構(gòu)

為解決HJ 系列及SCHJ-50B 機(jī)械滑臺傳動裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本較高等問題，如圖4 所示，特設(shè)計(jì)一種工作進(jìn)給與快速進(jìn)給可任意變速換向的機(jī)械滑臺，主要應(yīng)用在車、鏜及銑加工組合生產(chǎn)線中。

（1）滑臺主要結(jié)構(gòu)。傳動絲杠9 通過兩端軸承軸向定位于前后軸承座中，前后軸承座固定在滑座1上，工進(jìn)變頻電動機(jī)11固定在后軸承座上，由聯(lián)軸器與傳動絲杠9 相連接，直接驅(qū)動傳動絲杠9 旋轉(zhuǎn)。

螺母支座8 固定于工作臺2 底面，螺母6 通過圓錐滾子軸承5 軸向定位于螺母支座8 中，蝸輪7 則通過平鍵、圓螺母固定在螺母6 外圓面，螺母6 與傳動絲杠9 構(gòu)成螺紋傳動副。

傳動蝸桿4 通過圓錐滾子軸承3 軸向定位于螺母支座8 中，與蝸輪7 相嚙合，構(gòu)成蝸輪蝸桿傳動副。快進(jìn)電動機(jī)10 固定在工作臺2 上，由聯(lián)軸器與傳動蝸桿4 相連接，直接驅(qū)動傳動蝸桿4 旋轉(zhuǎn)。

（2）變速與換向原理。傳動蝸桿4 是螺旋角較小的單線蝸桿，具有自鎖特性，不能反轉(zhuǎn)。由于蝸輪7 與螺母6 連為一體，因此在傳動關(guān)系上，只能由傳動蝸桿4 驅(qū)動螺母6 旋轉(zhuǎn)，而不能由螺母6 反向驅(qū)動傳動蝸桿4 旋轉(zhuǎn)。

滑臺工進(jìn)運(yùn)行時(shí)，工進(jìn)變頻電機(jī)11 通電工作，驅(qū)動傳動絲杠9 旋轉(zhuǎn)。此時(shí)快進(jìn)電動機(jī)10不通電，傳動蝸桿4 處于制動狀態(tài)，螺母6 被完全約束固定在螺母支座8 上。工進(jìn)動力由傳動絲杠9- 螺母6- 螺母支座8 傳遞至工作臺使之工進(jìn)運(yùn)行。當(dāng)需要改變滑臺的工進(jìn)速度及方向時(shí)，改變工進(jìn)變頻電機(jī)11 的轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)方向即可。

圖4　可任意變速換向傳動裝置結(jié)構(gòu)

1. 滑座　 2. 工作臺　 3. 圓錐滾子軸承　4. 傳動蝸桿　5. 圓錐

滾子軸承　6. 螺母　7. 蝸輪　8. 螺母支座　9. 傳動絲杠　

10. 快進(jìn)電動機(jī) 　11. 工進(jìn)變頻電動機(jī)

滑臺快速進(jìn)給時(shí)，快進(jìn)電動機(jī)10 通電，驅(qū)動傳動蝸桿4 旋轉(zhuǎn)。此時(shí)工進(jìn)變頻電動機(jī)11 不通電，傳動絲杠9 處于制動狀態(tài)。快進(jìn)動力由傳動蝸桿4- 蝸輪7- 螺母6- 螺母支座8 傳遞至工作臺使之快進(jìn)運(yùn)行。當(dāng)需要改變滑臺的快進(jìn)方向時(shí)，改變快進(jìn)電動機(jī)10 的旋轉(zhuǎn)方向即可。

以上兩種情況，為滑臺工作進(jìn)給與快速進(jìn)給單獨(dú)運(yùn)行的狀態(tài)。除此之外，工進(jìn)變頻電動機(jī)11 與快進(jìn)電動機(jī)10 也可同時(shí)通電工作，并且不必考慮兩電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向問題。滑臺快速進(jìn)給時(shí)，工作進(jìn)給電動機(jī)可以正、反向工作，也可以不工作。同樣，滑臺工作進(jìn)給時(shí)，快速進(jìn)給電動機(jī)可以正、反向工作，也可以不工作。當(dāng)快進(jìn)電動機(jī)與工進(jìn)電動機(jī)同時(shí)同向工作時(shí)，滑臺的進(jìn)給方向由快進(jìn)電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向決定，滑臺的進(jìn)給速度為原來的快進(jìn)速度加上一個(gè)工進(jìn)速度。當(dāng)快進(jìn)電動機(jī)與工進(jìn)電動機(jī)同時(shí)反向工作時(shí)，滑臺的進(jìn)給方向也由快進(jìn)電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向決定，滑臺的進(jìn)給速度為原來的快進(jìn)速度減去一個(gè)工進(jìn)速度。

相對于HJ 系列及SCHJ-50B 機(jī)械滑臺傳動裝置，本設(shè)計(jì)方案打破了傳統(tǒng)機(jī)械滑臺傳動裝置的結(jié)構(gòu)形式。滑臺的工作進(jìn)給與快速進(jìn)給動作既可單獨(dú)運(yùn)行，也可以復(fù)合運(yùn)行，不約束機(jī)械滑臺工進(jìn)與快進(jìn)運(yùn)行的時(shí)間與方向。工作中既可任意改變滑臺的運(yùn)行速度，也可任意改變滑臺的運(yùn)行方向，且不需要設(shè)置任何機(jī)械或電氣聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，因而達(dá)到機(jī)械滑臺任意變速換向的目的。本傳動裝置既能完全滿足HJ 系列及SCHJ-50B 機(jī)械滑臺的傳動要求，又在其基礎(chǔ)上拓展了更多的功能。

4.結(jié)語

該傳動裝置變速換向靈活方便，能實(shí)現(xiàn)機(jī)械滑臺差動、可逆增減速的效果。具有結(jié)構(gòu)緊湊、制造成本低、電氣控制簡單和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。利于簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)、提高組合生產(chǎn)線的加工效率。

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