机床B轴五轴复合加工常用结构的分析

2012-02-01金明刚

科技传播 2012年11期

关键词：导程蜗杆滚子

金明刚，刘妍

沈阳第一机床厂，辽宁沈阳 110041

在五轴加工机床中，B轴是一个十分重要的组成部分，对B轴结构的具体要求是：要求B轴在转动过程中必须保持平稳状态，同时分度要精确，但是其转速相对较低。

1 B轴架构及工作原理

1.1 B轴架构

在这里，我们以S40型数控万能磨床的配置架构为例对B轴结构进行说明，从外观上看，该B轴由两个内孔磨头和一个外置砂轮及罩壳构成。在B轴安装平台上配置了整个B轴，在B轴的安装平台上面存在一条宽度较大的槽，在该槽前面安置B轴底部的对中块，其主要用于精度的粗调，在该槽的后面安置液压管路，通过四个螺栓对整个B轴及其平台进行固定。B轴的校正面在B轴箱体180°的地方，该较正面主要用于维修B轴或是B轴打表。

倘若将冷却液控制阀、外圆砂轮罩壳、冷却管道及外圆砂轮等拆除，那么B轴将只由一个箱体及其上面的伺服电动机组成了。但该部分及箱体内部的构成原件才是B轴的主要内容所在，此时，倘若对伺服电动机和电缆进行连接，设备还是可以启动的，B轴也是可以回转的，倘若此时对B轴进行适当的调节还是可行的。在B轴的调试与维修过程中，该点是一项不可忽视的优势，因为，当B轴内部的一些组成零件被更换之后，即可启动机器然后进行调试，再无需对砂轮上面的每个装置在安装结束后进行相应的调试工作。

图1 B轴断面图

1.2 B1轴工作原理

当通油管处于压油状态时，中心柱在活塞的推动作用下，向上开始运动，下轴承在中心柱的带动下，将推动轴箱体与砂轮头架箱体，致使其向上运动，在B2轴箱体上面将上鼠牙盘进行固定，当活塞位于顶点时，上鼠牙盘和下鼠牙盘之间将会出现脱离现象，此时，倘若B1轴电动机存在一定的运转信息，那么，内孔砂轮和外圆砂轮将在砂轮头架箱体的带动下整体发生运转。

2 常用蜗杆传动模式——双导程蜗杆消隙

在双导程蜗杆同一齿的两旁有不一样的导程X和导程Y，但在同一侧，其导程是相同的，因此，蜗杆的齿厚将顺着轴线从双导程蜗杆的一侧至另一侧出现均匀减少或者增加的现象。就与之啮合的一些蜗轮而言，其齿厚都是相同的，当蜗杆顺着轴线开始移动时，将会有传动副啮合间隙出现变动的现象。

通过一定的方式对环轴进行调整，使其向蜗杆方向移动，这样一来，便可把齿侧间的间隙调整到一个适当的数值，调整方向是由厚齿的一侧逐渐向薄齿一侧移动。因为双导程蜗杆是基于修磨调整环对侧隙进行合理的调整，蜗杆只在轴向上作出相应的移动，所以，不具备有坏传动副在啮合过程中的条件。但是，沿着轴向方向，由于蜗杆调整方式的存在，致使传动架构的中心距发生了转变，在一定程度上给传动的啮合条件造成了影响，导致齿面接触出现了恶化现象，同时，由于调整量很难掌握，所以很容易出现轴心倾斜的现象。

在双导程蜗杆的加工过程中，应以两侧的导程为依据，对交换齿轮进行计算，因为这两种齿距是一个相当复杂而抽象的小数，所以，在计算交换齿轮时会浪费很多时间；在加工蜗轮过程中，应当采用与蜗杆参数相同的一种滚刀，在滚刀的安装过程中，要求滚刀和蜗杆装配的实际情况相吻合。其缺点即为对间隙不能彻底消除，在齿侧间应当预留间隙，其目的就是为了避免在膨胀时出现齿面胶合现象；其加工程序较为繁琐。

3 滚子齿轮架构分析

滚子齿轮调整是用滚子轴承取代蜗轮齿，蜗杆与原蜗轮接触面之间的摩擦力由原先的滑动摩擦变成了现在的滚动摩擦，再加上恰到好处的润滑油，接触面之间的摩擦力将大大降低。基于径向与轴向的适当调整，滚子与蜗杆齿间的接触间隙变为零，同时将产生预紧力，在很大程度山提高了传动精度；就蜗杆而言，其运用了环面蜗杆的方式，接触齿数的数量得以增加，在一定程度上加强了架构的动力颤动能力。

4 直驱电动机机构分析

直驱电动机方案是通过直驱电动机对B轴架构的工作性能更深层次的进行提高。在直驱电动机的驱动系统中，已经不存在所谓的中间传递环节，通过转子，动力可直接输出，在很大程度上减少了传动间隙以及弹性变形等现象的出现，同时可直接性的对位置进行测量，所以说，该种方案在整体架构上能表现出精度高、架构简洁及动态性能良好等诸多方面的一些特点。