碟簧消隙結(jié)構(gòu)在圓柱內(nèi)齒輪銑齒機(jī)上的應(yīng)用

李超寧， 龐亮， 郭璐

（陜西秦川機(jī)械發(fā)展股份有限公司，陜西寶雞721009）

1 引 言

數(shù)控圓柱內(nèi)齒輪銑齒機(jī)內(nèi)銑刀架采用多級圓柱漸開線齒輪傳動,主軸伺服電機(jī)產(chǎn)生的動力經(jīng)內(nèi)銑刀架內(nèi)各個位置上的傳動齒輪和傳動軸,傳到主軸刀盤上。由于內(nèi)齒銑削加工是一種強(qiáng)力斷續(xù)切削,傳動中齒輪側(cè)隙會產(chǎn)生較大的反向沖擊載荷以及振動。為了減少或消除側(cè)隙給機(jī)構(gòu)帶來的不利影響，需要采用消隙方法。應(yīng)用內(nèi)銑刀架傳動齒輪的消隙結(jié)構(gòu)可消除沖擊載荷和振動，但普通消隙機(jī)構(gòu)消隙力較小，不能應(yīng)用于重載切削內(nèi)齒輪銑齒機(jī)。

本文介紹的碟簧消隙結(jié)構(gòu)相對于傳統(tǒng)彈簧結(jié)構(gòu)，安裝空間小，消隙力較大，加工方便，裝配及調(diào)整簡單。

2 普通齒輪消隙結(jié)構(gòu)及應(yīng)用于低速重載切削機(jī)床的問題

圖1 中所示的相同模數(shù)齒數(shù)的薄齒輪1 和主傳動齒輪2 與同一個大齒輪嚙合。薄齒輪1 孔裝配在主傳動齒輪2 軸上，孔軸為間隙配合，相互之間可以回轉(zhuǎn)。主傳動齒輪2 端面均布著4 個相同螺孔，螺孔裝上帶環(huán)凸耳4。薄齒輪1 端面均布著4 個螺孔，螺孔裝上帶銷軸凸耳8，薄齒輪1 的端面另外分布著如圖所示的4 個通孔，帶銷軸凸耳8 可以穿過薄齒輪1。彈簧3 的兩端分別鉤在凸耳4 和調(diào)節(jié)螺釘5 上，通過調(diào)節(jié)螺母6 調(diào)節(jié)彈簧的拉力，調(diào)節(jié)至適當(dāng)拉力后用鎖緊螺母7 鎖緊。彈簧產(chǎn)生的拉力使薄齒輪與主傳動齒輪間發(fā)生相對錯位，消除了主傳動齒輪與嚙合的大齒輪的齒側(cè)間隙。

圖1 雙齒輪錯齒式消隙結(jié)構(gòu)

圖1 中所示的普通消隙結(jié)構(gòu)利用3 個小彈簧產(chǎn)生的拉力來消隙，應(yīng)用于內(nèi)齒輪銑齒機(jī)內(nèi)銑刀架齒輪傳動時，同樣空間結(jié)構(gòu)彈簧產(chǎn)生的拉力產(chǎn)生的扭矩較小，尤其應(yīng)用于內(nèi)齒輪銑齒機(jī)低速重載斷續(xù)切削時產(chǎn)生沖擊載荷，影響內(nèi)銑刀架主軸工作平穩(wěn)性；普通消隙結(jié)構(gòu)尺寸較大，影響工件加工的最小規(guī)格；而且這種彈簧消隙方法結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，彈簧消隙力控制上也有很大難度；產(chǎn)生消隙力較小，容易失去消隙的作用。

3 雙層齒輪蝶簧機(jī)構(gòu)消隙結(jié)構(gòu)

圖2 所示為相同齒數(shù)模數(shù)的消隙齒輪1 和主傳動齒輪2。消隙齒輪1 使用軸用擋圈3 固定在主傳動齒輪2上，孔軸為間隙配合，可以做相對回轉(zhuǎn)運(yùn)動。主傳動齒輪2 和消隙齒輪1 貼合的兩端面間隔分布著如圖2 右側(cè)視圖所示的6 個相同螺孔，分別用內(nèi)六角螺釘4 裝配上3個消隙用擋塊5。圓柱銷6 分別安裝在消隙用擋塊5 的兩端，碟簧3 裝在圓柱銷6 上，放置在兩消隙用擋塊之間，通過精確控制碟簧的壓縮量，調(diào)節(jié)碟簧產(chǎn)生的作用于齒面的壓力。碟簧壓縮產(chǎn)生的力使消隙齒輪1 與主傳動齒輪間產(chǎn)生相對錯位，消隙齒輪1 的左齒面和主傳動齒輪2右齒面分別緊壓在嚙合齒輪齒槽的左齒面和右齒面上，消除了主傳動齒輪與嚙合的大齒輪的齒側(cè)間隙。

圖2 雙層齒輪蝶簧機(jī)構(gòu)消隙結(jié)構(gòu)示意圖

4 雙層齒輪蝶簧機(jī)構(gòu)消隙的應(yīng)用

內(nèi)銑刀架傳動簡圖如圖3 所示，該機(jī)構(gòu)為6 軸3 級齒輪減速箱，齒輪傳速比為29.44，為了保證傳動平穩(wěn)性，機(jī)構(gòu)中軸4 采用雙層齒輪蝶簧消隙結(jié)構(gòu)。盤型銑刀切削時產(chǎn)生的反向力與軸4 形成一個封閉的消隙回路。

圖3 內(nèi)銑刀架傳動齒輪消隙示意圖

碟簧規(guī)格為12×6.2×0.7，h0=3mm，S 為壓縮量，S=0.5h0時，F(xiàn)=456.8N；S=0.5h0時，F(xiàn)=456.8N；S=0.75h0時，F(xiàn)=659.5N；S=h0時，F(xiàn)=854.9N。由計算結(jié)果可得，應(yīng)用雙層齒輪蝶簧消隙機(jī)構(gòu)可以產(chǎn)生較大的反向消隙力。

5 結(jié) 語

雙層齒輪蝶簧消隙結(jié)構(gòu)用于國家“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)（2009ZX004001-091）子課題YK39250 大規(guī)格數(shù)控高效圓柱內(nèi)齒輪銑齒機(jī)主軸上，在消除機(jī)床齒輪傳動的反向間隙的同時，也極大地消除了因斷續(xù)強(qiáng)力切削帶來反向沖擊引起的振動，易于加工裝配，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，合理利用空間，運(yùn)行平穩(wěn)，傳動噪音低，同時一定程度提升了機(jī)床加工效率，可應(yīng)用于各類采用圓柱齒輪重載傳動的機(jī)械結(jié)構(gòu)中。

［1］ 胡超，施滸立.齒輪消隙功能實(shí)現(xiàn)探索［J］.機(jī)電工程，2008，25（2）：11-14.

［2］ 謝鋒，梁新立.機(jī)構(gòu)消隙的方法及應(yīng)用［J］.機(jī)械管理開發(fā)，2011（1）：118-123.