數控滾齒機滾刀架傳動結構設計

李立強 姜 輝

(齊重數控裝備股份有限公司，黑龍江齊齊哈爾 161005)

目前，我國現有普通滾齒機滾刀架的傳動結構一般為差動傳動結構。由一臺主電動機提供動力，主軸的主旋轉運動和進給移動是由一臺主電動機驅動，通過兩套傳動鏈傳動，中間需要一套差動機構進行運動的合成與分解，整套傳動結構非常復雜，傳動精度和效率低。為了加工不同齒數、模數的齒輪，普通滾齒機需要備用各種模數、齒數的齒輪作為外部調整掛輪用于配湊機床傳動比，以適應加工各種模數、齒數齒輪的需要。每加工一種齒輪，操作者都需要相應計算機床傳動鏈的傳動比，更換調整傳動比用的掛輪。普通滾齒機對機床操作者的能力依賴性非常高，每加工一種齒輪，操作者都需要試切工件，檢驗所加工齒輪的齒數是否滿足要求。機床自動化成度低，工人加工工件時的勞動強度和風險大，普通滾齒機的操作、使用極不方便。目前我國非常缺少加工直徑5 m以上的數控立式滾齒機滾刀架傳動結構。

為了解決上述問題，我們設計了一種新型數控滾齒機滾刀架傳動結構，該結構包括刀架Y軸切向進給傳動結構和主軸B軸旋轉主運動結構，Y軸和B軸均為機床數控進給軸，均采用閉環控制;數控滾齒機的數控系統采用西門子840Dsl;數控立式滾齒機通過計算機編制程序控制刀架Y軸切向進給傳動和主軸B軸旋轉主運動，并同機床的滾刀架軸向運動Z軸、工作臺旋轉運動C軸一起實現四軸聯動，實現數控立式滾齒機的自動化加工。此設計大大提高了工件的加工精度和加工精度的一致性，數控滾齒機傳動結構不需要外部調整掛輪，工人勞動強度低、操作極為方便，對機床操作者的能力依賴性低。

1 數控滾齒機滾刀架傳動結構(圖1)

1.1 刀架Y軸切向進給傳動結構

滾刀架Y軸切向進給傳動結構具有傳動鏈短，傳動精度和效率高的特點。刀架Y軸切向進給傳動結構采用伺服電動機、減速器、滾珠絲杠直聯傳動結構。具體結構為:滑板7安裝在滾刀架體2上，滾珠絲杠螺母1安裝在滑板7中后部的絲杠螺母支架定位孔中，減速器5安裝在滾刀架體2左端面處，伺服電動機6安裝在減速器5的左端面上，減速器5的輸出軸通過聯軸器4與滾珠絲杠3左軸端聯結，滾珠絲杠3安裝在滾刀架體2中部腔體中。

1.2 主軸B軸旋轉主運動結構

新型數控滾齒機主軸B軸旋轉主運動結構具有旋轉運動平穩、主軸轉速高、承受載荷大的特點。主傳動由1PH7主軸電動機經三級降速齒輪驅動;主軸電動機伺服驅動單元采用S120，通過電動機無級調速實現主軸的轉速范圍;主軸旋轉由編碼器閉環控制;主軸具有位置定向停功能，應用無觸點開關控制;主傳動中裝有飛輪儲存能量，保證滾刀高頻斷續加工齒輪工件時切削運動平穩。具體結構為:減速箱體10安裝在滾刀架體2的右側端面上，主軸電動機9安裝在滾刀架體2的上部，其輸出軸通過聯軸器8與安裝在減速箱體10上部的Ⅰ軸齒輪11左軸端相連，Ⅱ軸齒輪13平行安裝在Ⅰ軸齒輪11的下部，齒輪12安裝在Ⅱ軸齒輪13的左部，Ⅰ軸齒輪11與齒輪12嚙合，Ⅲ軸齒輪15平行安裝在Ⅱ軸齒輪13的下部，齒輪14安裝在Ⅲ軸齒輪15的右部，Ⅱ軸齒輪13與齒輪14嚙合，飛輪16安裝在Ⅲ軸齒輪15的右軸端，滑套19安裝在主軸18外花鍵軸的中部，大齒輪20安裝在滑套19外圓柱面上，平鍵17安裝在滑套19外圓柱面中部的鍵槽中并與大齒輪20鍵槽配合，主軸18安裝在Ⅲ軸齒輪15的下部，主軸18外花鍵軸穿在滑套19的內花鍵孔中，Ⅲ軸齒輪15與大齒輪20嚙合。

1.3 滾刀架Y軸切向進給傳動過程

伺服電動機6的電動機軸旋轉驅動減速器5旋轉，減速器5的輸出軸通過聯軸器4直接驅動滾珠絲杠3旋轉，滾珠絲杠3旋轉帶動滾珠絲杠螺母1、滑板7、主軸18沿軸向作切向進給運動。

1.4 主軸B軸旋轉主運動過程

主軸電動機9的輸出軸通過聯軸器8驅動Ⅰ軸齒輪11旋轉，Ⅰ軸齒輪11旋轉驅動齒輪12、Ⅱ軸齒輪13旋轉，Ⅱ軸齒輪13旋轉驅動齒輪14、Ⅲ軸齒輪15、飛輪16旋轉，Ⅲ軸齒輪15旋轉驅動大齒輪20旋轉，大齒輪20通過平鍵17將扭矩傳遞給滑套19，滑套19通過內花鍵孔將扭矩傳遞給主軸18，驅動主軸18旋轉。

2 結語

新型數控滾齒機滾刀架傳動結構，經過在我國首臺加工直徑12.5 m的數控立式滾齒機上使用后驗證，該結構精度高、精度穩定性高、可靠性高。該傳動結構已在我公司數控立式滾齒機系列上全面投入使用，經濟效果顯著，且已被我公司正式申請了國家實用新型專利，專利申請號為201120131082.5。