數控機床雙驅系統中齒輪齒條調整工藝的分析

彭 志

（沈陽機床股份有限公司，遼寧 沈陽 110142）

齒輪齒條傳動系統，以其傳動比大、高速、高效率、高剛性等優點，被廣泛應用于行程較大的大型機床上。但對于數控進給系統的齒輪齒條，除了要求其具有很高的運動精度外，還需要消除配對齒輪齒條間的傳動間隙，否則機床進給系統每次反向時，會產生反向間隙，對加工精度產生很大影響。

傳統的消隙，基本是剛性或柔性的機械消隙法。機械消隙法，會增加機械結構的復雜性，而且機械消隙可靠性差。

本文實例中的高速橋式龍門機床，采用雙驅進給系統，即利用伺服控制達到消隙，雖然雙驅系統克服了機械消隙的缺點，但高精度、高速的齒輪傳動系統中，制造裝配誤差對傳動精度的影響非常大。因此，本文對雙驅系統齒輪齒條的調整工藝進行分析，探討調整過程，給出參考性結論。

1 齒條與導軌之間的平行度

進給系統的齒條與導軌之間的形位公差，直接影響數控機床的運動精度。因此，首先調整齒條與導軌之間的平行度，包括每段齒條及全行程的平行度。

如圖1所示，調整平行度是其余調整步驟的基礎步驟，其重要性顯而易見。要求每段齒條必須進行3點測量，本實例中側頭直徑10 mm，每段齒條平行度不大于0.02 mm/m；全行程平行度小于0.04 mm，實例全行程為10 m。

圖1 調整齒條與導軌間平行度

為嚴格控制齒距誤差，齒條對接處需進行連續的3點測量并調整（如圖2所示），實例中3點千分表變化值小于0.012 mm。

圖2 齒條對接處測量圖

2 齒輪與齒條軸向的平行度及垂直度

該項幾何公差，通過減速機座法蘭面檢測，實例中數值不大于0.02 mm。齒輪軸向安裝高度，此幾何尺寸通過可調法蘭盤調節，達到合理的中心距。

圖3 安裝法蘭圖

圖4 齒輪中心距圖

3 齒輪齒條正確嚙合的檢測

即檢測齒輪齒條的反向間隙，檢測方法為要使用2個千分表，其中一個固定在床身的基面上，表頭測電機座側面；另一個千分表固定床身的基面上，表頭側齒輪節徑位置。一方向移動齒輪，千分表調零后，向相反方向旋轉齒輪，兩個千分表變化的差值，即為反向間隙，實例中要求小于0.125 mm。

圖5 反向間隙測量圖

對于高速度高精度的大行程數控機床，最好使用涂色法來檢查齒輪齒條接觸情況，以確保齒輪齒條的正確嚙合。

4 結束語

實例中曾經出現過檢測方法及幾何公差偏離要求的情況，齒輪齒條發生了不良的嚙合現象，齒條出現劃痕及細微鐵屑現象。因此，在實例齒輪齒條的安裝調試過程中，安裝公差、平行度、垂直度及高度、正確的嚙合確認及檢查，要嚴格按照安裝工藝檢測步驟來操作，才能使齒輪齒條嚙合順暢，運行良好，并得到機床實際運行的驗證。

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