立式銑床精加工深槽的方法
2020-10-17 來(lái)源： 齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 作者：強(qiáng)音
摘要：隨著自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)要求的提高，要求立式銑床實(shí)現(xiàn)深槽加工的同時(shí)，還要保證較高的精度，為此提出對(duì)立式銑床精加工深槽的方法進(jìn)行研究。優(yōu)化伺服系統(tǒng)來(lái)影響銑頭傳位保證深槽加工的精度 ；采取動(dòng)力機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈與分度機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈相分離與添加自動(dòng)分度驅(qū)動(dòng)裝置的方法實(shí)現(xiàn)立式銑床精加工深槽。
關(guān)鍵詞 ：立式銑床 ；伺服系統(tǒng) ；精加工 ；自動(dòng)分度驅(qū)動(dòng)裝置
立式銑床組成的生產(chǎn)系統(tǒng)以及立式銑床是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、建設(shè)自動(dòng)化企業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，立式銑床技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新一直備受社會(huì)的關(guān)注。立式銑床以其卓越的自動(dòng)化生產(chǎn)性能、敏捷而多樣化的功能以及優(yōu)異穩(wěn)定的精度表現(xiàn)引起世人矚目，它開創(chuàng)了機(jī)械化生產(chǎn)向機(jī)電液一體化生產(chǎn)發(fā)展的工業(yè)先河，因此立式銑床己經(jīng)成為先進(jìn)制造技術(shù)中的一項(xiàng)核心技術(shù)[1]。立式銑床也在工業(yè)精加工生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，立式銑床有著精度高、較高的自動(dòng)化程度、模塊化系列設(shè)計(jì)、可靠性高、宜人性強(qiáng)、技術(shù)性能好等特點(diǎn)，所以立式銑床自身的優(yōu)點(diǎn)符合精加工深槽的生產(chǎn)。而精加工深槽對(duì)立式銑床的主軸傳位、定位機(jī)構(gòu)有著較高的要求，結(jié)合改進(jìn)輔件系統(tǒng)和制造工藝，來(lái)提高傳位、定位精度，通過(guò)減少生產(chǎn)中的誤差，在滿足精度要求的條件下還可以提高較大的降低生產(chǎn)成本，完成立式銑床深槽的精加工。
1、提高伺服系統(tǒng)要求
立式銑床銑頭傳位是影響加工深槽精度的主要因素，所以減少立式銑床銑頭傳位的誤差對(duì)于精加工深槽有重要作用。立式銑床銑頭主電機(jī)傳動(dòng)同時(shí)要滿足內(nèi)外傳兩個(gè)動(dòng)鏈的要求[2]。外傳動(dòng)鏈既要滿足扭矩特性的要求，還要滿足傳動(dòng)功率的要求，而內(nèi)傳動(dòng)鏈直接關(guān)系著傳動(dòng)的精度問(wèn)題。所以，它們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)原則和制作思想是完全不同的。為充分發(fā)揮立式銑床應(yīng)有的性能，提高立式銑床銑頭主軸轉(zhuǎn)位、主軸傳位，加工出精準(zhǔn)度要求高的深槽，要搭配伺服系統(tǒng)的運(yùn)用。
伺服系統(tǒng)是立式銑床精加工深槽過(guò)程中的核心設(shè)備，立式銑床精加工深槽對(duì)伺服系統(tǒng)有較高的要求，需要滿足以下特點(diǎn) ：
①執(zhí)行命令要準(zhǔn)確可靠 ；②較高的位置精度 ；③調(diào)速穩(wěn)定性好，且范圍大 ；④較強(qiáng)的負(fù)載能力，足夠大的加減速力矩 ；⑤較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，可以快速跟隨脈沖指令，可頻繁起停、反向、盡快消除負(fù)載擾動(dòng)。⑥不會(huì)產(chǎn)生誤差積累。同時(shí)本文也與傳統(tǒng)的伺服系統(tǒng)做了比較如表所示。
表 1傳統(tǒng)與精加工深槽的伺服系統(tǒng)對(duì)比表
這種方法的工作原則是將內(nèi)傳動(dòng)鏈動(dòng)力源與外傳動(dòng)鏈動(dòng)力源區(qū)別開來(lái)，對(duì)于內(nèi)外傳動(dòng)鏈分別單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。伺服電機(jī)是用來(lái)提供立式銑床銑頭主軸功率，最大程度實(shí)現(xiàn)立式銑床銑頭的扭矩特性 [3]。伺服電機(jī)要滿足而立式銑床銑頭的分度、轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)要求，伺服系統(tǒng)的增量式編碼器要及時(shí)檢測(cè)立式銑床銑頭的分度是否滿足深槽精度要求，從而減少主傳動(dòng)鏈間的距離對(duì)定位精度、主軸傳動(dòng)的影響，提高分度精度，實(shí)現(xiàn)精加工深槽。
2、動(dòng)力機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈與分度機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈相分離
立式銑床精加工深槽過(guò)程中，主傳動(dòng)箱中齒輪自始至終都處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)中，高強(qiáng)度的工作使熱脹冷縮后使原有齒隙發(fā)生變化，從而出現(xiàn)齒輪磨損和噪音等現(xiàn)象，使主傳動(dòng)箱中齒輪空隙較大。齒側(cè)間隙變大，在主軸傳位、分度過(guò)程中無(wú)疑是不容忽視的一個(gè)影響深槽加工精度的因素[4]。所以主傳動(dòng)箱僅用于提供外傳動(dòng)鏈工作，由內(nèi)傳動(dòng)鏈來(lái)單獨(dú)負(fù)責(zé)主軸的分度功能，完成立式銑床的精加工深槽生產(chǎn)。
圖 1 分度運(yùn)動(dòng)傳位圖
其具體操作如下。如上圖所示，立式銑床銑頭分度由齒輪軸4 在伺服電機(jī) 1 的帶動(dòng)下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。立式銑床銑頭轉(zhuǎn)位時(shí)，先要將下端面齒盤 6 及安裝在其下的主軸套 7，通過(guò)液壓油缸的工作與上端面齒盤 5 實(shí)現(xiàn)脫開，同時(shí)保持著壓力，然后將伺服電機(jī)1 連接電源，齒輪 3 通過(guò)齒輪軸 4 與脹緊套 2 將帶動(dòng)整個(gè)主軸套轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)主軸套轉(zhuǎn)至所需的角度后斷開伺服電機(jī) 1 的電源 ；同時(shí)將液壓油缸內(nèi)注入液壓油，使下端面齒盤向上提升，上升至與上端面齒盤相嚙合形成一個(gè)完整的立式銑床銑頭分度循環(huán)。齒盤分度是否符合要求，由伺服系統(tǒng)中的角度編碼器控制，上下兩端面齒盤能否相嚙合，由行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)指示，通過(guò)動(dòng)力機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈與分度機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈相分離的方法，完成立式銑床精加工深槽的工作。
3、添加自動(dòng)分度驅(qū)動(dòng)裝置
在立式銑床的轉(zhuǎn)位系統(tǒng)中，在旋轉(zhuǎn)體尾端裝備自動(dòng)分度驅(qū)動(dòng)裝置。其工作原理是由專用電機(jī)輸入，搭配減速箱驅(qū)動(dòng)，為旋轉(zhuǎn)體分度轉(zhuǎn)位提供直接動(dòng)力，通過(guò)自動(dòng)分度驅(qū)動(dòng)裝置形成新的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，這樣不僅簡(jiǎn)化了立式銑床的機(jī)械結(jié)構(gòu)，還減少了中間的傳動(dòng)工作程序，提高了分度精度 [5]。
在立式銑床銑頭主軸前端連接一套專用電機(jī)。專用電機(jī)經(jīng)過(guò)減速箱驅(qū)動(dòng)將動(dòng)力從傳動(dòng)箱尾端直接輸出至旋轉(zhuǎn)體分度齒盤，實(shí)現(xiàn)主軸所需的分度角度要求。這樣，主電機(jī)不再參與立式銑床銑頭分度轉(zhuǎn)位的整個(gè)過(guò)程，旋轉(zhuǎn)體上增加的外齒盤由進(jìn)給驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)箱直接驅(qū)動(dòng)，大大減少了傳動(dòng)工作流程，為工作人員檢查和調(diào)整傳動(dòng)間隙提供了極大的便利，極大程度的減少了總體累計(jì)傳動(dòng)間隙。同時(shí)，由于轉(zhuǎn)動(dòng)部位直接靠近進(jìn)給電機(jī)，大大增強(qiáng)了整體傳動(dòng)剛性，是立式銑床精加工深槽的一種有效方法。
4、結(jié)語(yǔ)
本文雖然在立式銑床精加工深槽的方法方面做了大量的研究工作，結(jié)合相關(guān)理論與生產(chǎn)實(shí)踐中取得了一定的研究成果，但由于研究工作時(shí)間短暫及缺少實(shí)踐操作，立式銑床精加工深槽方法的研究仍然存在著許多不足之處，有待于進(jìn)一步研究和完善。
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