□ 陳 昳 □ 汪重道 □ 桂 林

武漢重型機床集團有限公司 武漢 430205

隨著國內(nèi)裝備技術(shù)水平的不斷發(fā)展，機床用戶對數(shù)控龍門鏜銑床的鏜銑頭功能提出了更高的要求，包括要求實現(xiàn)附件銑頭自動分度定位、通水通電、自動換刀等完備功能。

鏜銑頭自動分度定位工作原理為：滑枕 （如圖1所示）通過油缸工作使旋轉(zhuǎn)體向下位移，端面定位齒盤脫開，旋轉(zhuǎn)體上的內(nèi)齒與傳動軸上的外齒嚙合，滑枕頂部的主電機通過齒輪箱驅(qū)動傳動軸轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)體隨之轉(zhuǎn)動至需要的角度后，端面定位齒盤重新嚙合，完成整個分度定位流程。

目前，我廠研發(fā)的XHD2720×180/17×12機床的鏜銑頭在進行自動分度定位過程中，不能完全實現(xiàn)穩(wěn)定的銑頭自動分度定位，出現(xiàn)以下現(xiàn)象。

（1）鏜銑頭自動分度轉(zhuǎn)位過程中出現(xiàn)主電機負載超出理論預(yù)期值，系統(tǒng)顯示主電機負載功率達到40%～50%，部分角度范圍內(nèi)主電機負載甚至達到70%～80%。

（2）鏜銑頭自動分度定位不夠準確，誤差值一般達到大約1.5～2°，而且在不同的角度范圍內(nèi)誤差值不盡相同，無法進行數(shù)控系統(tǒng)補償。

（3）旋轉(zhuǎn)體分度齒盤松開、嚙合動作過程不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)體軸向竄動、徑向轉(zhuǎn)動、轉(zhuǎn)位結(jié)合齒嚙合打滑造成分度動作無法完成。

1 影響鏜銑頭自動分度定位的因素

1.1 傳動間隙累積過大

圖1中由傳動箱主電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體進行分度轉(zhuǎn)位，傳動環(huán)節(jié)比較多。由于傳動間隙累積、傳動零件的扭轉(zhuǎn)變形誤差累積等因素造成旋轉(zhuǎn)體實際的轉(zhuǎn)位角度與主電機設(shè)定角度誤差較大，而傳動箱上的角度編碼器檢測位置與旋轉(zhuǎn)體相距較遠，無法準確檢測旋轉(zhuǎn)體實際位置，造成主電機無法同步補償定位誤差值。

1.2 裝配誤差造成阻尼過大

旋轉(zhuǎn)體在滑枕中的定心面和轉(zhuǎn)動面為減摩涂層，裝配灌膠過程中容易出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)體安裝偏心、傾斜、轉(zhuǎn)動面間隙不滿足設(shè)計要求等問題。

▲圖1 滑枕原設(shè)計結(jié)構(gòu)簡圖

通過檢查，密封圈裝配后出現(xiàn)偏心、壓縮量過大等問題。該問題直接造成了旋轉(zhuǎn)體移動和轉(zhuǎn)動過程中的摩擦阻尼過大、受力不均勻、轉(zhuǎn)動軸線偏移，同時進一步造成零件扭轉(zhuǎn)變形增大。受此影響，鏜銑頭分度轉(zhuǎn)位過程中出現(xiàn)電機負載過大和不均勻、角度限位無觸點無法正常工作、齒盤移動嚙合時扭轉(zhuǎn)錯齒等現(xiàn)象。

1.3 結(jié)合齒實際嚙合長度不夠

由于結(jié)合齒輪齒部倒圓過大、空行程裝配控制不嚴，鏜銑頭轉(zhuǎn)位用內(nèi)外結(jié)合齒在嚙合、松開動作中存在齒部嚙合長度不夠和零件齒部磨損等問題，以至于出現(xiàn)嚙合打滑現(xiàn)象，影響了鏜銑頭分度定位的穩(wěn)定性。

2 采用伺服驅(qū)動的鏜銑頭自動精確分度設(shè)計

綜合上述3個因素，同時結(jié)合我廠目前實際加工、裝配的現(xiàn)狀，通過完善減摩涂層的裝配工藝性、簡化電機傳動環(huán)節(jié)、嚴格密封圈的安裝精度、嚴格裝配紀律等措施，采取了以下改進方案。

（1）在滑枕內(nèi)旋轉(zhuǎn)體尾端增加自動分度驅(qū)動裝置，由專用電機配減速箱直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體分度轉(zhuǎn)位，減少了中間的傳動環(huán)節(jié)。

改進后，主電機不再參與鏜銑頭分度轉(zhuǎn)位過程，進給驅(qū)動伺服電機通過傳動箱直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體上增加的外齒圈，傳動環(huán)節(jié)大大減少，傳動間隙在裝配過程中更方便檢查和調(diào)整，總體累積傳動間隙大為減小。

同時，由于進給機構(gòu)靠近轉(zhuǎn)動部件，與原先長達2 600 mm的兩端結(jié)合齒傳動結(jié)構(gòu)相比，整體傳動剛性大大增強，減小了扭轉(zhuǎn)變形對精度的影響。

改進后的結(jié)構(gòu)用外齒輪間的滑移取代了原先結(jié)構(gòu)的內(nèi)外結(jié)合齒嚙合形式，一方面，齒輪加工和熱處理的工藝性更容易保證；另一方面，齒盤移動油缸的行程由原先的10 mm可以減少至4～5 mm，旋轉(zhuǎn)體整體移動的穩(wěn)定性會更好。

（2）設(shè)計專用的工裝，保證在滑枕裝配灌注減摩涂層的過程中使旋轉(zhuǎn)體中心與滑枕中心一致，同時保證了旋轉(zhuǎn)體與減摩涂層的間隙滿足設(shè)計要求。

使用工藝套并嚴格裝配工藝要求后，灌膠后的減摩涂層精度得到了很大提高，見表1。

（3）嚴格控制零件上密封圈安裝用溝槽和滑動接觸面的加工精度要求，確保其精度滿足設(shè)計使用要求。

3 結(jié)束語

按以上的方案確定整體結(jié)構(gòu)、零件加工工藝、裝配工藝，筆者對生產(chǎn)現(xiàn)場一臺XHD2720×180/17×12數(shù)控龍門鏜銑床上的鏜銑頭進行了改造。改造后的機床鏜銑頭進行了±185°范圍內(nèi)n×1°角度分度定位試驗，試驗結(jié)果顯示：分度角度的準確性滿足設(shè)計要求，進給電機的負載功率大為降低，功能穩(wěn)定性得到了保證。同時，此結(jié)構(gòu)方法為其它類型分度鏜銑頭的開發(fā)積累了大量試驗數(shù)據(jù)，完善了鏜銑頭的性能。

表1 改進前、后精度比較