金明剛，劉 妍

沈陽第一機床廠，遼寧沈陽 110041

在五軸加工機床中，B軸是一個十分重要的組成部分，對B軸結(jié)構(gòu)的具體要求是：要求B軸在轉(zhuǎn)動過程中必須保持平穩(wěn)狀態(tài)，同時分度要精確，但是其轉(zhuǎn)速相對較低。

1 B軸架構(gòu)及工作原理

1.1 B軸架構(gòu)

在這里，我們以S40型數(shù)控萬能磨床的配置架構(gòu)為例對B軸結(jié)構(gòu)進行說明，從外觀上看，該B軸由兩個內(nèi)孔磨頭和一個外置砂輪及罩殼構(gòu)成。在B軸安裝平臺上配置了整個B軸，在B軸的安裝平臺上面存在一條寬度較大的槽，在該槽前面安置B軸底部的對中塊，其主要用于精度的粗調(diào)，在該槽的后面安置液壓管路，通過四個螺栓對整個B軸及其平臺進行固定。B軸的校正面在B軸箱體180°的地方，該較正面主要用于維修B軸或是B軸打表。

倘若將冷卻液控制閥、外圓砂輪罩殼、冷卻管道及外圓砂輪等拆除，那么B軸將只由一個箱體及其上面的伺服電動機組成了。但該部分及箱體內(nèi)部的構(gòu)成原件才是B軸的主要內(nèi)容所在，此時，倘若對伺服電動機和電纜進行連接，設備還是可以啟動的，B軸也是可以回轉(zhuǎn)的，倘若此時對B軸進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)還是可行的。在B軸的調(diào)試與維修過程中，該點是一項不可忽視的優(yōu)勢，因為，當B軸內(nèi)部的一些組成零件被更換之后，即可啟動機器然后進行調(diào)試，再無需對砂輪上面的每個裝置在安裝結(jié)束后進行相應的調(diào)試工作。

圖1 B軸斷面圖

1.2 B1軸工作原理

當通油管處于壓油狀態(tài)時，中心柱在活塞的推動作用下，向上開始運動，下軸承在中心柱的帶動下，將推動軸箱體與砂輪頭架箱體，致使其向上運動，在B2軸箱體上面將上鼠牙盤進行固定，當活塞位于頂點時，上鼠牙盤和下鼠牙盤之間將會出現(xiàn)脫離現(xiàn)象，此時，倘若B1軸電動機存在一定的運轉(zhuǎn)信息，那么，內(nèi)孔砂輪和外圓砂輪將在砂輪頭架箱體的帶動下整體發(fā)生運轉(zhuǎn)。

2 常用蝸桿傳動模式——雙導程蝸桿消隙

在雙導程蝸桿同一齒的兩旁有不一樣的導程X和導程Y，但在同一側(cè)，其導程是相同的，因此，蝸桿的齒厚將順著軸線從雙導程蝸桿的一側(cè)至另一側(cè)出現(xiàn)均勻減少或者增加的現(xiàn)象。就與之嚙合的一些蝸輪而言，其齒厚都是相同的，當蝸桿順著軸線開始移動時，將會有傳動副嚙合間隙出現(xiàn)變動的現(xiàn)象。

通過一定的方式對環(huán)軸進行調(diào)整，使其向蝸桿方向移動，這樣一來，便可把齒側(cè)間的間隙調(diào)整到一個適當?shù)臄?shù)值，調(diào)整方向是由厚齒的一側(cè)逐漸向薄齒一側(cè)移動。因為雙導程蝸桿是基于修磨調(diào)整環(huán)對側(cè)隙進行合理的調(diào)整，蝸桿只在軸向上作出相應的移動，所以，不具備有壞傳動副在嚙合過程中的條件。但是，沿著軸向方向，由于蝸桿調(diào)整方式的存在，致使傳動架構(gòu)的中心距發(fā)生了轉(zhuǎn)變，在一定程度上給傳動的嚙合條件造成了影響，導致齒面接觸出現(xiàn)了惡化現(xiàn)象，同時，由于調(diào)整量很難掌握，所以很容易出現(xiàn)軸心傾斜的現(xiàn)象。

在雙導程蝸桿的加工過程中，應以兩側(cè)的導程為依據(jù)，對交換齒輪進行計算，因為這兩種齒距是一個相當復雜而抽象的小數(shù)，所以，在計算交換齒輪時會浪費很多時間；在加工蝸輪過程中，應當采用與蝸桿參數(shù)相同的一種滾刀，在滾刀的安裝過程中，要求滾刀和蝸桿裝配的實際情況相吻合。其缺點即為對間隙不能徹底消除，在齒側(cè)間應當預留間隙，其目的就是為了避免在膨脹時出現(xiàn)齒面膠合現(xiàn)象；其加工程序較為繁瑣。

3 滾子齒輪架構(gòu)分析

滾子齒輪調(diào)整是用滾子軸承取代蝸輪齒，蝸桿與原蝸輪接觸面之間的摩擦力由原先的滑動摩擦變成了現(xiàn)在的滾動摩擦，再加上恰到好處的潤滑油，接觸面之間的摩擦力將大大降低?；趶较蚺c軸向的適當調(diào)整，滾子與蝸桿齒間的接觸間隙變?yōu)榱?，同時將產(chǎn)生預緊力，在很大程度山提高了傳動精度；就蝸桿而言，其運用了環(huán)面蝸桿的方式，接觸齒數(shù)的數(shù)量得以增加，在一定程度上加強了架構(gòu)的動力顫動能力。

4 直驅(qū)電動機機構(gòu)分析

直驅(qū)電動機方案是通過直驅(qū)電動機對B軸架構(gòu)的工作性能更深層次的進行提高。在直驅(qū)電動機的驅(qū)動系統(tǒng)中，已經(jīng)不存在所謂的中間傳遞環(huán)節(jié)，通過轉(zhuǎn)子，動力可直接輸出，在很大程度上減少了傳動間隙以及彈性變形等現(xiàn)象的出現(xiàn)，同時可直接性的對位置進行測量，所以說，該種方案在整體架構(gòu)上能表現(xiàn)出精度高、架構(gòu)簡潔及動態(tài)性能良好等諸多方面的一些特點。

5 結(jié)論

就B軸結(jié)構(gòu)而言，存在多種形式和類別，但各種結(jié)構(gòu)有具有不同的特點。在B軸的設計過程中，設計和研究工作者應當以產(chǎn)品的設計參數(shù)、成本要素及成本要求等為依據(jù)，對B軸的結(jié)構(gòu)形式進行合理、恰當?shù)倪x取，使其滿足生產(chǎn)需求。

[1]葉云岳.直線電機的原理與應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

[2]黃笑天，張建明，龐長濤，等.微銑削系統(tǒng)中直線電機的應用研究[J].航空精密制造技術(shù)，2007，43(2)：21-23.