機床B軸五軸復合加工常用結構的分析

金明剛，劉 妍

沈陽第一機床廠，遼寧沈陽 110041

在五軸加工機床中，B軸是一個十分重要的組成部分，對B軸結構的具體要求是：要求B軸在轉動過程中必須保持平穩狀態，同時分度要精確，但是其轉速相對較低。

1 B軸架構及工作原理

1.1 B軸架構

在這里，我們以S40型數控萬能磨床的配置架構為例對B軸結構進行說明，從外觀上看，該B軸由兩個內孔磨頭和一個外置砂輪及罩殼構成。在B軸安裝平臺上配置了整個B軸，在B軸的安裝平臺上面存在一條寬度較大的槽，在該槽前面安置B軸底部的對中塊，其主要用于精度的粗調，在該槽的后面安置液壓管路，通過四個螺栓對整個B軸及其平臺進行固定。B軸的校正面在B軸箱體180°的地方，該較正面主要用于維修B軸或是B軸打表。

倘若將冷卻液控制閥、外圓砂輪罩殼、冷卻管道及外圓砂輪等拆除，那么B軸將只由一個箱體及其上面的伺服電動機組成了。但該部分及箱體內部的構成原件才是B軸的主要內容所在，此時，倘若對伺服電動機和電纜進行連接，設備還是可以啟動的，B軸也是可以回轉的，倘若此時對B軸進行適當的調節還是可行的。在B軸的調試與維修過程中，該點是一項不可忽視的優勢，因為，當B軸內部的一些組成零件被更換之后，即可啟動機器然后進行調試，再無需對砂輪上面的每個裝置在安裝結束后進行相應的調試工作。

圖1 B軸斷面圖

1.2 B1軸工作原理

當通油管處于壓油狀態時，中心柱在活塞的推動作用下，向上開始運動，下軸承在中心柱的帶動下，將推動軸箱體與砂輪頭架箱體，致使其向上運動，在B2軸箱體上面將上鼠牙盤進行固定，當活塞位于頂點時，上鼠牙盤和下鼠牙盤之間將會出現脫離現象，此時，倘若B1軸電動機存在一定的運轉信息，那么，內孔砂輪和外圓砂輪將在砂輪頭架箱體的帶動下整體發生運轉。

2 常用蝸桿傳動模式——雙導程蝸桿消隙

在雙導程蝸桿同一齒的兩旁有不一樣的導程X和導程Y，但在同一側，其導程是相同的，因此，蝸桿的齒厚將順著軸線從雙導程蝸桿的一側至另一側出現均勻減少或者增加的現象。就與之嚙合的一些蝸輪而言，其齒厚都是相同的，當蝸桿順著軸線開始移動時，將會有傳動副嚙合間隙出現變動的現象。

通過一定的方式對環軸進行調整，使其向蝸桿方向移動，這樣一來，便可把齒側間的間隙調整到一個適當的數值，調整方向是由厚齒的一側逐漸向薄齒一側移動。因為雙導程蝸桿是基于修磨調整環對側隙進行合理的調整，蝸桿只在軸向上作出相應的移動，所以，不具備有壞傳動副在嚙合過程中的條件。但是，沿著軸向方向，由于蝸桿調整方式的存在，致使傳動架構的中心距發生了轉變，在一定程度上給傳動的嚙合條件造成了影響，導致齒面接觸出現了惡化現象，同時，由于調整量很難掌握，所以很容易出現軸心傾斜的現象。

在雙導程蝸桿的加工過程中，應以兩側的導程為依據，對交換齒輪進行計算，因為這兩種齒距是一個相當復雜而抽象的小數，所以，在計算交換齒輪時會浪費很多時間；在加工蝸輪過程中，應當采用與蝸桿參數相同的一種滾刀，在滾刀的安裝過程中，要求滾刀和蝸桿裝配的實際情況相吻合。其缺點即為對間隙不能徹底消除，在齒側間應當預留間隙，其目的就是為了避免在膨脹時出現齒面膠合現象；其加工程序較為繁瑣。

3 滾子齒輪架構分析

滾子齒輪調整是用滾子軸承取代蝸輪齒，蝸桿與原蝸輪接觸面之間的摩擦力由原先的滑動摩擦變成了現在的滾動摩擦，再加上恰到好處的潤滑油，接觸面之間的摩擦力將大大降低。基于徑向與軸向的適當調整，滾子與蝸桿齒間的接觸間隙變為零，同時將產生預緊力，在很大程度山提高了傳動精度；就蝸桿而言，其運用了環面蝸桿的方式，接觸齒數的數量得以增加，在一定程度上加強了架構的動力顫動能力。

4 直驅電動機機構分析

直驅電動機方案是通過直驅電動機對B軸架構的工作性能更深層次的進行提高。在直驅電動機的驅動系統中，已經不存在所謂的中間傳遞環節，通過轉子，動力可直接輸出，在很大程度上減少了傳動間隙以及彈性變形等現象的出現，同時可直接性的對位置進行測量，所以說，該種方案在整體架構上能表現出精度高、架構簡潔及動態性能良好等諸多方面的一些特點。

5 結論

就B軸結構而言，存在多種形式和類別，但各種結構有具有不同的特點。在B軸的設計過程中，設計和研究工作者應當以產品的設計參數、成本要素及成本要求等為依據，對B軸的結構形式進行合理、恰當的選取，使其滿足生產需求。

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