滾齒機(jī)靜壓工作臺設(shè)計(jì)

焦建華 李立強(qiáng) 姜 輝 郝峻崧

（齊重?cái)?shù)控裝備股份有限公司，黑龍江齊齊哈爾 161005）

我國裝備制造業(yè)、艦船、軍工、工程機(jī)械、電力等領(lǐng)域?qū)Υ笮汀⒏咝?、高精度直? m以上數(shù)控立式滾齒機(jī)需求量很大，而目前國內(nèi)生產(chǎn)最大規(guī)格的數(shù)控立式滾齒機(jī)直徑為3.5 m，我國3.5 m以上大型數(shù)控立式滾齒機(jī)裝備完全依賴于向國外進(jìn)口。目前國內(nèi)制造直徑5 m以上大型數(shù)控立式滾齒機(jī)的主要制約因素是缺少大型分齒、差動精度高的數(shù)控高剛度工作臺。

為了解決上述問題，我公司對此進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)，開發(fā)研制了數(shù)控高精度雙蝸桿蝸輪消隙靜壓工作臺。該工作臺主要由恒壓靜壓主軸軸承結(jié)構(gòu)、閉式恒流靜壓推力軸承結(jié)構(gòu)、雙蝸桿蝸輪消隙主傳動結(jié)構(gòu)、C軸閉環(huán)反饋裝置組成。恒壓靜壓主軸軸承結(jié)構(gòu)具有高定心精度、高剛度的特點(diǎn);閉式恒流靜壓推力軸承結(jié)構(gòu)具有承載大、效率高、精度高、精度保持性好的特點(diǎn);雙蝸桿蝸輪消隙主傳動結(jié)構(gòu)使工作臺C軸作為高精度數(shù)控進(jìn)給回轉(zhuǎn)軸，實(shí)現(xiàn)工作臺的精密分齒、差動功能，該結(jié)構(gòu)具有消隙效果好，分齒、差動精度高，傳動平穩(wěn)性好的特點(diǎn)。數(shù)控立式滾齒機(jī)通過該工作臺結(jié)構(gòu)，可用滾切法加工漸開線齒形的直齒、斜齒圓柱齒輪和人字齒輪、蝸輪，用機(jī)床的單分齒程序及成形刀可實(shí)現(xiàn)成形法加工齒輪、內(nèi)齒輪、漸開線花鍵及矩形花鍵。

1 靜壓工作臺結(jié)構(gòu)介紹

恒壓靜壓主軸軸承結(jié)構(gòu)是:空心短主軸固定在工作臺底座定心孔上端面上，10個靜壓油室均布在主軸外圓柱面上，10個進(jìn)油管均布在空心短主軸內(nèi)孔側(cè)壁上，與靜壓主軸配合的主軸錐套與工作臺之間采用1∶12圓錐面過盈配合，主軸錐套過盈量的大小是通過調(diào)整安裝在主軸錐套軸肩下端調(diào)整墊的厚度值來控制的。

閉式恒流靜壓推力軸承結(jié)構(gòu)是:20塊靜壓導(dǎo)軌板均布在工作臺底座上端面上，工作臺承受的載荷通過工作臺外輪廓圓柱面直接傳導(dǎo)到圓周均布的地腳墊鐵上，工作臺底座處于最佳承載狀態(tài)，靜壓壓板與主承重靜壓導(dǎo)軌板、圓導(dǎo)軌板共同組成恒流閉式靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，靜壓壓板通過墊板固定在工作臺底座靜壓導(dǎo)軌里側(cè)，圓導(dǎo)軌板安裝在工作臺下端面上。

雙蝸桿蝸輪消隙主傳動結(jié)構(gòu)是:雙蝸輪安裝在工作臺定心外圓柱面上，雙蝸桿安裝在工作臺底座靜壓導(dǎo)軌外側(cè)，在雙蝸桿中，位于下部的為主傳動蝸桿，位于主蝸桿上部的為消隙蝸桿，消隙油缸位于消隙蝸桿左端，在工作臺工作過程中，液壓系統(tǒng)控制消隙油缸施加給消隙蝸桿的力始終與主傳動蝸桿運(yùn)動方向相反，消隙蝸桿主要起消除主傳動蝸桿反向間隙和阻尼的作用，保證工作臺在工作過程中保持高精度和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

2 靜壓工作臺工作過程（如圖1所示）

主軸電動機(jī)經(jīng)減速器降速后直接驅(qū)動主蝸桿旋轉(zhuǎn)，主蝸桿與主蝸輪嚙合，主蝸輪帶動靜壓工作臺旋轉(zhuǎn)，主蝸桿通過一對高精度齒輪驅(qū)動消隙蝸桿旋轉(zhuǎn)。液壓系統(tǒng)控制消隙油缸施加給消隙蝸桿的力始終與主蝸桿運(yùn)動方向相反，從而消除主蝸桿的反向間隙，并且對靜壓工作臺轉(zhuǎn)動起到阻尼的作用。靜壓工作臺的位置信號通過主軸上部圓光柵尺反饋給數(shù)控系統(tǒng)，使工作臺C軸形成閉環(huán)控制。

數(shù)控高精度雙蝸桿蝸輪消隙靜壓工作臺結(jié)構(gòu)已在我公司5 m數(shù)控立式滾齒機(jī)上投入使用，精度良好、經(jīng)濟(jì)效果顯著，該結(jié)構(gòu)已被我公司正式申請了國家實(shí)用新型專利。