数控机床双驱系统中齿轮齿条调整工艺的分析

彭 志

（沈阳机床股份有限公司，辽宁 沈阳 110142）

齿轮齿条传动系统，以其传动比大、高速、高效率、高刚性等优点，被广泛应用于行程较大的大型机床上。但对于数控进给系统的齿轮齿条，除了要求其具有很高的运动精度外，还需要消除配对齿轮齿条间的传动间隙，否则机床进给系统每次反向时，会产生反向间隙，对加工精度产生很大影响。

传统的消隙，基本是刚性或柔性的机械消隙法。机械消隙法，会增加机械结构的复杂性，而且机械消隙可靠性差。

本文实例中的高速桥式龙门机床，采用双驱进给系统，即利用伺服控制达到消隙，虽然双驱系统克服了机械消隙的缺点，但高精度、高速的齿轮传动系统中，制造装配误差对传动精度的影响非常大。因此，本文对双驱系统齿轮齿条的调整工艺进行分析，探讨调整过程，给出参考性结论。

1 齿条与导轨之间的平行度

进给系统的齿条与导轨之间的形位公差，直接影响数控机床的运动精度。因此，首先调整齿条与导轨之间的平行度，包括每段齿条及全行程的平行度。

如图1所示，调整平行度是其余调整步骤的基础步骤，其重要性显而易见。要求每段齿条必须进行3点测量，本实例中侧头直径10 mm，每段齿条平行度不大于0.02 mm/m；全行程平行度小于0.04 mm，实例全行程为10 m。

图1 调整齿条与导轨间平行度

为严格控制齿距误差，齿条对接处需进行连续的3点测量并调整（如图2所示），实例中3点千分表变化值小于0.012 mm。

图2 齿条对接处测量图

2 齿轮与齿条轴向的平行度及垂直度

该项几何公差，通过减速机座法兰面检测，实例中数值不大于0.02 mm。齿轮轴向安装高度，此几何尺寸通过可调法兰盘调节，达到合理的中心距。

图3 安装法兰图

图4 齿轮中心距图

3 齿轮齿条正确啮合的检测

即检测齿轮齿条的反向间隙，检测方法为要使用2个千分表，其中一个固定在床身的基面上，表头测电机座侧面；另一个千分表固定床身的基面上，表头侧齿轮节径位置。一方向移动齿轮，千分表调零后，向相反方向旋转齿轮，两个千分表变化的差值，即为反向间隙，实例中要求小于0.125 mm。

图5 反向间隙测量图

对于高速度高精度的大行程数控机床，最好使用涂色法来检查齿轮齿条接触情况，以确保齿轮齿条的正确啮合。

4 结束语

实例中曾经出现过检测方法及几何公差偏离要求的情况，齿轮齿条发生了不良的啮合现象，齿条出现划痕及细微铁屑现象。因此，在实例齿轮齿条的安装调试过程中，安装公差、平行度、垂直度及高度、正确的啮合确认及检查，要严格按照安装工艺检测步骤来操作，才能使齿轮齿条啮合顺畅，运行良好，并得到机床实际运行的验证。

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