浅析单柱坐标镗床工作台反向间隙的调整方法

张桂花 李江艳 杨鹏刚

【摘 要】本文主要阐述单柱坐标镗床在装配过程中影响工作台运动精度反向间隙的产生原因，并结合实践经验，综合归纳了理论上能够影响反向间隙的主要问题和实际工作中工作台反向间隙的调整方法，在了解其结构和工作原理的前提下，按上述规定的检修程序和检修项目进行检测、判断、调整及更换，旨在为后续该工作台的反向间隙的原因分析和调整提供参考，从而提高工作效益。

【关键词】坐标镗床 齿轮齿条 工作台 反向间隙 调整

1齿轮传动的优点及应用

齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种机械运动。如：各种汽车、机床等都应用齿轮传动。与带传动和链传动相比较，齿轮传动具有传动比恒定、工作可靠、结构紧凑、效率高、使用寿命长等优点。齿轮传动用来传递任意两轴间的运动和动力，其圆周速度可达到300m/s，传递功率可达105KW，齿轮直径可从不到1mm到150m以上，是现代机械中应用最广的一种机械传动。

齿轮传动与带传动相比主要有以下优点：（1）传递动力大、效率高；（2）寿命长，工作平稳，可靠性高；（3）能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动。

同步带的齿轮传动装置是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动，用主、从动轮轮齿直接、传递运动和动力的装置。传动平稳可靠、传动比精度高、工作效率好、使用寿命长、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大等。

2反向间隙问题的提出及分析

首先应先了解齿轮齿条的传动系统是否是在装配过程中形成间隙过大造成。本机床是采用齿轮齿条来实现进给运动的，进给力不大时，可以采用类似于圆柱齿轮传动中的双薄片齿轮结构，通过错齿的方法来消除间隙；当进给力较大时，通常采用双厚齿轮的传动结构。

其次，检查相关装配元件的装配是否符合装配的工艺要求，齿轮齿条传动可以实现旋转运动和直线运动的相互转换。

齿轮齿条运动的正确啮合条件和标准圆柱齿轮时是一样的，必须是模数和压力角分别相等。一对齿轮（齿轮副）最基本的啮合条件：两个齿轮的法向基节必须相等。即：3.14*Mn1COS法向压力角1=3.14*Mn2COS法向压力2。或：两个齿轮的各自的法向模数与其法向压力角的余旋值的乘积必须相等。正确啮合或要良好的啮合，还应：（1）齿厚要均匀，即周节偏差、周节累计偏差要符合要求；（2）理论分度圆和实际分度圆要重合，并和齿轮回转中心线同轴；（3）好的齿面光洁度，高的硬度等强度符合使用要求；（4）轴和轴承满足运转条件，中心距保持不变。

同理，蜗轮蜗杆传动，从啮合原理上可以看为相当于齿条和齿轮的传动。齿条就是齿数无限大的齿轮的特例，此齿轮即齿条变成直线运动，分度圆成为直线（齿条中线或节线）。蜗杆旋转代替了齿条的直线运动，上述1+4条中的每个条件都适宜蜗轮蜗杆传动，唯一的区别是蜗轮蜗杆更容易实现交错轴的传动（如滚齿，滚刀就是开了容屑槽及磨出前刀面的蜗杆）。

由公式：S=πmz

TX4163C的齿轮M=2.5mm z=14

得：当齿轮每分钟1转时，S=3.14*2.5*14=109.900mm即工作台每分钟可移动109.900mm。

而实测，此工作台移动了109.887mm，超出允差0.004mm范围。

3复查以及采取的措施

由此，虽可判断出齿轮齿条间隙超差。但是需要用手动操作来复查这个结论是否正确，从而尽量避免因为判断失误而影响装配的周期。

首先，做以下操作步骤：（1）手动正向操作手移动机构，直至千分表指针由“0”指向“0.010mm”。（2）手动负向操作手移动机构，直至千分表指针由“0.010mm”指向“0”。（3）由过程“1”→“2”看数显表数字的变化，根据指针指数，计算“空

行程”，即反向间隙。

当进行以上操作时，发现反向移动初始载荷几乎为“0”，按照步骤“3”计算，可以得出反向间隙为“0.005mm”。而TX4163C单柱坐标镗床的工作台移动反向间隙应该控制在“0.002mm”以内。

其次，检查其他相关零部件的装配情况，齿轮齿条的尺寸。以确认故障根源。（1）齿轮齿条的尺寸检查：用Φ5的钢珠检测，得到实际相关尺寸为1.881mm。符合图纸的1.920 -0.1mm的公差。齿轮轴上的齿轮齿数、模数正确与否自然已经检测，齿轮分度圆的尺寸已经通过三坐标测量机测量，亦是符合要求。由此看来，齿轮齿条自身没有问题。（2）减速箱的相关检查：与齿轮齿条相关的部件是减速箱当中蜗轮蜗杆

的传动机构。蜗轮蜗杆传动，是由蜗杆和与之啮合的蜗轮组成的。一般蜗杆是主动件，蜗轮为从动件。蜗杆传动常用于传递交错轴之间的运动和动力。一般两轴交错角为90度。

通过电机带动减速箱的蜗轮蜗杆传动，再带动齿轮在齿条上运动从而使工作台移动，理论上蜗轮蜗杆的配合应是纵向中心线重合。如图1：托座机构（蜗轮箱）传动简图。

图1

4结语

总之，单柱坐标镗床工作台的反向间隙的调整虽然繁琐，但并不困难，主要在于分析、判断。并对判断进行有针对性的解决。在了解其结构和工作原理的前提下，按上述规定的检修程序和检修项目进行检测、判断、调整及更换，那么再复杂的故障都是可以排除的，也可以普遍使用于各种型号机床工作台反向间隙的调整和应用，可以提高工作效益，加快装配工作进度。

参考文献：

[1]马保振.机械电子工业部统编[M].机械基础，机械工业出版社，1991.

[2]王先逵.机械装配工艺[J].机械工业出版社，2008.6.

基金项目：国家高技术研究发展计划 （2012AA040703）