大型數(shù)控滾齒機(jī)A軸轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的研究

洪程東

（齊重數(shù)控裝備股份有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

0 引言

大型滾齒機(jī)是盾構(gòu)機(jī)、軍工、風(fēng)電、軸承、電站、船舶、礦山、冶金等行業(yè)，大型齒輪工件的把關(guān)加工設(shè)備，可通過滾切法或成形法加工各類齒輪齒形。大型數(shù)控滾齒機(jī)，比常規(guī)滾齒機(jī)有著巨大的代差優(yōu)勢[1]。首先，大型數(shù)控滾齒機(jī)可使用高速機(jī)卡刀具，刀具線速度可達(dá)180m/min，加工效率高提高5～10倍；其次，大型數(shù)控滾齒機(jī)采用電子齒輪箱，簡化了機(jī)床傳動結(jié)構(gòu)，提高可靠性，易于操作和維護(hù)。而我國大型數(shù)控滾齒機(jī)長期依靠進(jìn)口格里森、利勃海爾等國外產(chǎn)品，為打破依賴進(jìn)口局面，齊重數(shù)控裝備股份有限公司自主研發(fā)大型數(shù)控滾齒機(jī)，首臺研制5米加工直徑的大型數(shù)控滾齒機(jī)[2]。

機(jī)床具有六個數(shù)控軸，可四軸聯(lián)動，各軸如下：

X軸：立柱延工件徑向運動；

Y軸：滾刀延工件切向運動；

Z軸：刀架延工件軸向運動；

A軸：刀架繞X軸旋轉(zhuǎn)運動；

B軸：滾刀主軸旋轉(zhuǎn)運動；

C軸：工作臺旋轉(zhuǎn)運動；

本文就A軸轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的原始設(shè)計進(jìn)行了研究，需實現(xiàn)對重達(dá)5t滾齒刀架提供回轉(zhuǎn)進(jìn)給，克服滾齒刀架巨大的顛覆和偏載力矩，以及滾齒加工時的強(qiáng)力切削；還需完成定位精度±2″的高精度回轉(zhuǎn)進(jìn)給運動，從而為大型高精度滾齒加工設(shè)備提供A軸進(jìn)給技術(shù)支持。

1 技術(shù)方案與措施

本研究采用的技術(shù)方案是：該回轉(zhuǎn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)臺體、回轉(zhuǎn)臺、導(dǎo)向元件、傳動元件、定位元件和反饋元件；轉(zhuǎn)臺體為主體框架，回轉(zhuǎn)臺在轉(zhuǎn)臺體內(nèi)做回轉(zhuǎn)運動，帶動與其連接的滾齒刀架做回轉(zhuǎn)進(jìn)給運動；導(dǎo)向元件設(shè)有雙列圓柱滾子軸承徑向定位機(jī)構(gòu)和雙側(cè)滑動導(dǎo)軌軸向定位機(jī)構(gòu)；傳動元件采用雙伺服電機(jī)驅(qū)動，通過減速機(jī)、聯(lián)軸器、雙導(dǎo)程蝸桿和蝸輪的消隙傳動驅(qū)動回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)運動；定位元件為軸向固定在轉(zhuǎn)臺體上的若干個碟簧卡緊油缸；回轉(zhuǎn)臺相對于轉(zhuǎn)臺體圓周位置的反饋元件為安裝在回轉(zhuǎn)臺中心處的圓光柵[3]。

附圖說明：

以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本研究加以詳細(xì)說明。

圖1 本研究主視圖

圖2 圖1的俯視圖

圖3 圖1的左視圖

圖4 圖1的橫剖面圖

圖5 圖1的立剖面圖

1.轉(zhuǎn)臺體；2.減速機(jī)；3.伺服電機(jī)；4.卡緊油缸；5.聯(lián)軸器；6.雙導(dǎo)程蝸桿；7.蝸輪；8.雙列圓柱滾子軸承；9.圓光柵；10.滾齒刀架；11.回轉(zhuǎn)臺。

具體實施方式：

請參閱圖1至圖5，該大型數(shù)控滾齒機(jī)A軸轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)臺體1、回轉(zhuǎn)臺11、導(dǎo)向元件、傳動元件、定位元件和反饋元件構(gòu)成；轉(zhuǎn)臺體1為主體框架，回轉(zhuǎn)臺11在轉(zhuǎn)臺體1內(nèi)做回轉(zhuǎn)運動，帶動與其連接的滾齒刀架10做回轉(zhuǎn)進(jìn)給運動；導(dǎo)向元件設(shè)有雙列圓柱滾子軸承8徑向定位機(jī)構(gòu)和雙側(cè)滑動導(dǎo)軌軸向定位機(jī)構(gòu)；傳動元件采用雙伺服電機(jī)3驅(qū)動，通過減速機(jī)2、聯(lián)軸器5、雙導(dǎo)程蝸桿6和蝸輪7的消隙傳動，驅(qū)動回轉(zhuǎn)臺11回轉(zhuǎn)運動；定位元件為軸向固定在轉(zhuǎn)臺體1上的12個碟簧卡緊油缸4，對回轉(zhuǎn)臺11進(jìn)行軸向卡緊，通過摩擦力實現(xiàn)對回轉(zhuǎn)臺11的制動，從而保證滾齒刀架10工作時的穩(wěn)定性?；剞D(zhuǎn)臺11相對于轉(zhuǎn)臺體1圓周位置的反饋元件為安裝在回轉(zhuǎn)臺11中心處的36000線圓光柵9[4]。圓光柵9能夠精確反饋回轉(zhuǎn)臺11相對轉(zhuǎn)臺體1的圓周位置，形成閉環(huán)控制，從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)精度，確保定位精度±2″的高精度回轉(zhuǎn)進(jìn)給運動。

2 實施效果

通過以上技術(shù)方案的細(xì)致研究，與各措施的實施，實現(xiàn)了5t滾刀架的強(qiáng)力切削，以及定位精度±2″的高精度回轉(zhuǎn)進(jìn)給，并且整機(jī)已通過實際生產(chǎn)驗證。應(yīng)用本A軸轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的首臺大型數(shù)控滾齒機(jī)YK31500L，已獲得首臺（套）產(chǎn)品，黑龍江省科技進(jìn)步二等獎；本A軸轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)已申請國家專利，專利申請?zhí)枺篊N200920244065.5；公開號：CN201552463U[5]。

3 結(jié)語

大型數(shù)控滾齒機(jī)是大型齒輪零件的加工把關(guān)設(shè)備，大型齒輪零件在我國各重型領(lǐng)域均有應(yīng)用；齊重數(shù)控裝備股份有限公司，在首臺5米數(shù)控滾齒機(jī)研制成功后，已進(jìn)行了大型數(shù)控滾齒機(jī)系列化生產(chǎn)，從2.5～16米的加工直徑范圍內(nèi)，劃分了10個規(guī)格的系列產(chǎn)品，涵蓋了大型齒輪零件的尺寸范圍。面對當(dāng)今日益嚴(yán)峻的國際形勢，以及隨時可能出現(xiàn)的單邊霸權(quán)主義，唯有自強(qiáng)才是硬道理；必須減少和避免對進(jìn)口設(shè)備的依賴，自主研發(fā)創(chuàng)新，提升國產(chǎn)自制能力，才能挺起我國的工業(yè)脊梁。