立式銑床精加工深槽的方法
2020-10-17 來源： 齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司 作者：強音
摘要：隨著自動化工業生產要求的提高，要求立式銑床實現深槽加工的同時，還要保證較高的精度，為此提出對立式銑床精加工深槽的方法進行研究。優化伺服系統來影響銑頭傳位保證深槽加工的精度 ；采取動力機構傳動鏈與分度機構傳動鏈相分離與添加自動分度驅動裝置的方法實現立式銑床精加工深槽。
關鍵詞 ：立式銑床 ；伺服系統 ；精加工 ；自動分度驅動裝置
立式銑床組成的生產系統以及立式銑床是傳統產業轉型、建設自動化企業的重要基礎裝備，立式銑床技術的發展與創新一直備受社會的關注。立式銑床以其卓越的自動化生產性能、敏捷而多樣化的功能以及優異穩定的精度表現引起世人矚目，它開創了機械化生產向機電液一體化生產發展的工業先河，因此立式銑床己經成為先進制造技術中的一項核心技術[1]。立式銑床也在工業精加工生產中得到了廣泛應用，立式銑床有著精度高、較高的自動化程度、模塊化系列設計、可靠性高、宜人性強、技術性能好等特點，所以立式銑床自身的優點符合精加工深槽的生產。而精加工深槽對立式銑床的主軸傳位、定位機構有著較高的要求，結合改進輔件系統和制造工藝，來提高傳位、定位精度，通過減少生產中的誤差，在滿足精度要求的條件下還可以提高較大的降低生產成本，完成立式銑床深槽的精加工。
1、提高伺服系統要求
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于精加工深槽有重要作用。立式銑床銑頭主電機傳動同時要滿足內外傳兩個動鏈的要求[2]。外傳動鏈既要滿足扭矩特性的要求，還要滿足傳動功率的要求，而內傳動鏈直接關系著傳動的精度問題。所以，它們在設計時的設計原則和制作思想是完全不同的。為充分發揮立式銑床應有的性能，提高立式銑床銑頭主軸轉位、主軸傳位，加工出精準度要求高的深槽，要搭配伺服系統的運用。
伺服系統是立式銑床精加工深槽過程中的核心設備，立式銑床精加工深槽對伺服系統有較高的要求，需要滿足以下特點 ：
①執行命令要準確可靠 ；②較高的位置精度 ；③調速穩定性好，且范圍大 ；④較強的負載能力，足夠大的加減速力矩 ；⑤較快的動態響應，可以快速跟隨脈沖指令，可頻繁起停、反向、盡快消除負載擾動。⑥不會產生誤差積累。同時本文也與傳統的伺服系統做了比較如表所示。
表 1傳統與精加工深槽的伺服系統對比表
這種方法的工作原則是將內傳動鏈動力源與外傳動鏈動力源區別開來，對于內外傳動鏈分別單獨驅動。伺服電機是用來提供立式銑床銑頭主軸功率，最大程度實現立式銑床銑頭的扭矩特性 [3]。伺服電機要滿足而立式銑床銑頭的分度、轉位運動要求，伺服系統的增量式編碼器要及時檢測立式銑床銑頭的分度是否滿足深槽精度要求，從而減少主傳動鏈間的距離對定位精度、主軸傳動的影響，提高分度精度，實現精加工深槽。
2、動力機構傳動鏈與分度機構傳動鏈相分離
立式銑床精加工深槽過程中，主傳動箱中齒輪自始至終都處于高速運轉中，高強度的工作使熱脹冷縮后使原有齒隙發生變化，從而出現齒輪磨損和噪音等現象，使主傳動箱中齒輪空隙較大。齒側間隙變大，在主軸傳位、分度過程中無疑是不容忽視的一個影響深槽加工精度的因素[4]。所以主傳動箱僅用于提供外傳動鏈工作，由內傳動鏈來單獨負責主軸的分度功能，完成立式銑床的精加工深槽生產。
圖 1 分度運動傳位圖
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 1 的帶動下做旋轉運動。立式銑床銑頭轉位時，先要將下端面齒盤 6 及安裝在其下的主軸套 7，通過液壓油缸的工作與上端面齒盤 5 實現脫開，同時保持著壓力，然后將伺服電機1 連接電源，齒輪 3 通過齒輪軸 4 與脹緊套 2 將帶動整個主軸套轉動，當主軸套轉至所需的角度后斷開伺服電機 1 的電源 ；同時將液壓油缸內注入液壓油，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完整的立式銑床銑頭分度循環。齒盤分度是否符合要求，由伺服系統中的角度編碼器控制，上下兩端面齒盤能否相嚙合，由行程開關發出信號指示，通過動力機構傳動鏈與分度機構傳動鏈相分離的方法，完成立式銑床精加工深槽的工作。
3、添加自動分度驅動裝置
在立式銑床的轉位系統中，在旋轉體尾端裝備自動分度驅動裝置。其工作原理是由專用電機輸入，搭配減速箱驅動，為旋轉體分度轉位提供直接動力，通過自動分度驅動裝置形成新的傳動結構，這樣不僅簡化了立式銑床的機械結構，還減少了中間的傳動工作程序，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。專用電機經過減速箱驅動將動力從傳動箱尾端直接輸出至旋轉體分度齒盤，實現主軸所需的分度角度要求。這樣，主電機不再參與立式銑床銑頭分度轉位的整個過程，旋轉體上增加的外齒盤由進給驅動伺服電機通過傳動箱直接驅動，大大減少了傳動工作流程，為工作人員檢查和調整傳動間隙提供了極大的便利，極大程度的減少了總體累計傳動間隙。同時，由于轉動部位直接靠近進給電機，大大增強了整體傳動剛性，是立式銑床精加工深槽的一種有效方法。
4、結語
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，結合相關理論與生產實踐中取得了一定的研究成果，但由于研究工作時間短暫及缺少實踐操作，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，有待于進一步研究和完善。
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