復雜輪系在鏜孔車端面裝置中的應用

劉 萍(陜西國防工業職業技術學院，陜西西安，710300)

復雜輪系在鏜孔車端面裝置中的應用

劉 萍
(陜西國防工業職業技術學院，陜西西安，710300)

本文研究復雜輪系在鏜孔車端面裝置中應用，分析行星輪系與差動輪系構成的并聯復合輪系，行星輪系和定軸輪系組成的串聯混合輪系，探討了孔車端面裝置在粗、精加工及快退時進給運動和進給量等，闡明鏜孔車端面裝置的應用原理。

復雜輪系；鏜孔車端面；應用原理

0 引言

在引進的TC-1000加工中心應用中，對鏜孔車端面裝置簡化，繪制傳動系統圖，分析復合輪系，對粗、精加工徑向進給和快速退回傳動鏈及進給量計算，揭示了鏜孔車端面裝置的傳動原理。對正確使用、故障診斷提供了依據，解決了生產難題。

1 鏜孔車端面裝置的功用與組成

1.1 功用

鏜孔車端面裝置能加工鋼、鑄鐵和有色金屬等箱體類零件，能鏜通孔、階梯孔、溝槽，車端面、止口等。最大徑向進給行程75毫米，粗加工徑向進給75毫米/分，精加工徑向進給25毫米/分，快速徑向退回400毫米/分。

該裝置結構緊湊、尺寸較小、使用方便、調整簡單等特點,提高了生產效率和加工精度，是加工中心擴大工藝性能的高效裝備。

1.2 組成

鏜孔車端面裝置在加工中心的刀庫中，加工時按照數控指令，機械手從刀庫中選取并安裝到主軸箱上，鏜孔車端面裝置驅動刀具旋轉并沿徑向直線進給。程序控制主軸正、反轉和刀具徑向進給行程，完成徑向進給和快速徑向退回運動。

鏜孔車端面裝置由殼體、復雜輪系和徑向進給滑板三部分組成。殼體通過定位機構和鎖緊螺栓與主軸箱聯成一體；加工中心主軸與復雜輪系的輸入軸聯接，為鏜孔車端面提供運動與動力；徑向進給滑板安裝在鏜孔車端面裝置端部，隨同主軸旋轉，并沿徑向直線運動，實現刀具粗、精加工徑向進給和快速徑向退回。

2 鏜孔車端面裝置傳動原理

鏜孔車端面裝置傳動系統由差動輪系、行星輪系、定軸輪系和蝸輪蝸桿副等復雜的復合輪系和絲杠螺母機構組成。按機床傳動系統方法，繪制傳動原理圖。

圖1中：精密齒輪:Z1=48,Z2=15,Z3=19,Z4=48,Z5=94,Z6=28,Z7=27,Z8=96,Z9=84,Z10=21,Z11=21,Z12=21,Z13=21,Z14=84,Z15=21。Z5與Z14為內齒輪，Z8與Z9為雙聯內齒輪。Z16=2,Z17=20為蝸輪蝸桿副：絲杠螺母副。M1與M2為單向離合器，A與B是轉臂H2與Z5的互聯鎖緊裝置。

鏜孔車端面裝置傳動系統的核心是復雜的復合輪系。求解輪系關鍵是確定周轉輪系和定軸輪系，列出傳動比,聯立求解，為運動分析奠定基礎。

2.1 基本周轉輪系

a.差動輪系：行星輪Z2、Z3、Z4，中心輪Z1、Z5，轉臂H2組成。

b.差動輪系：行星輪Z2、Z6、Z7，中心輪Z1、Z8，轉臂H2組成。

c.行星輪系：行星輪Z10，中心輪Z9，轉臂H1組成。

d.行星輪系：行星輪Z15，中心輪Z14，轉臂H1組成。

2.2 定軸輪系

齒輪Z11、Z12、Z13和蝸輪蝸桿副Z16、Z17安裝在主軸構成的座體上，其幾何軸線相對主軸固定不動組成定軸輪系。

粗、精加工徑向進給：由Z11、Z13和Z16、Z17組成定軸輪系。

快速徑向退回：由Z12、Z13和Z16、Z17組成定軸輪系。

2.3 直線運動機構

3 鏜孔車端面裝置的運動分析

主軸正轉，M1脫開Z15空轉，同時M2結合。復合輪系經齒輪Z10傳到Z11、Z13、Z16、Z17和絲杠螺母副，實現粗、精加工徑向進給；主軸反轉，M2脫開Z10空轉，斷開復合輪系傳遞的運動，離合器M1結合Z14、Z15帶動Z12、Z13、Z16、Z17及實現快速徑向退回。

3.1 粗加工徑向進給傳動鏈方程及進給量

粗加工時B將中心輪Z5與殼體鎖緊，使處Z5處于靜止，即w5=0。行星輪Z4、中心輪Z1、Z5和轉臂H2組成的差動輪系變成行星輪系。

在行星輪系和行星輪Z2、Z6、Z7，中心輪Z1、Z8，轉臂H2組成差動輪系中，Z1既屬于行星輪系，又屬于差動輪系，兩輪系不是獨立的，組成并聯復合輪系。

聯解b、g兩式：

并聯復合輪系和行星輪Z10、中心輪Z9、轉臂H1組成的行星輪系又彼此獨立，且Z8與Z9為雙聯內齒輪，又組成串聯的復雜混合輪系。

粗加工徑向進給傳動鏈方程：由并聯復合輪系，串聯行星輪系與定軸輪系組成的混合輪系和絲杠螺母副組成。

3.2 精加工徑向進給傳動鏈及進給量

精加工時徑向進給時A將轉臂H2鎖緊，轉臂H2處于靜止狀態，WH2=0。Z1-Z8變成定軸輪系。鎖緊裝置B將Z5松開，隨Z4空轉，Z1-Z5無輸出。

其傳動比：

在Z1--Z8組成的定軸輪系和行星輪Z10、中心輪Z9、轉臂H1組成的行星輪系中，兩輪系是彼此獨立的，且Z8與Z9為雙聯內齒輪，又組成串聯的混合輪系。

聯解c、i兩式：

精加工徑向進給傳動鏈方程：由Z1--Z8組成的定軸輪系，Z9、Z10和H1組成的行星輪系，Z11、Z13與Z16、Z17組成的定軸輪系和絲杠螺母副組成。

3.3 刀具徑向快速退回時的傳動鏈方程及進給量

快速徑向退回時主軸反轉，M2脫開，Z10空轉，將主軸經復合輪系的運動斷開，M1合，Z15、Z14、H1行星輪系，驅動Z12、 Z13、Z16、Z17及絲杠螺母副，實現快速徑向退回。

快速徑向退回傳動鏈方程：由Z15、Z14、H1行星輪系，Z12、Z13、Z16、Z17定軸輪系和絲杠螺母組副成。

3.4 程序控制刀具徑向進給和快速徑向退回行程

鏜孔車端面裝置主軸正轉時刀具徑向進給，反轉時快速徑向退回。程序控制刀具徑向進給行程和快速徑向退回行程。

4 結論

鏜孔車端面裝置結構緊湊，剛性好，加工精度高；復合輪系中M1與M2切斷運動后，多處仍空轉，應加強潤滑維護；復雜輪系的研究結論，與現場實測數據一致，驗證了鏜孔車端面裝置傳動原理；為研究、設計新型鏜孔車端面裝置開拓了思路。

[1] 顧維邦.金屬切削機床概論.北京：機械工業出版社，2001：90-120.

[2] 鄭文緯，吳克堅.機械原理.北京：高等教育出版社，1997：236-269.

劉萍，女，1978年生，碩士研究生，講師，研究方向機械工程

The Application of Complicated Gear train in The Device of Boring Holes and Turning End Face

Liu Ping
（School of Mechanical Engineering，Shaanxi Institute of Technology，Xi’an，710300）

Research the application of complicated gear train in the device of boring holes and turning end face.Analysis the parallel compound gear train consisting of planetary gear train and differential gear train,and the series hybrid gear train consisting of planetary gear train,fixed axis gear train and the parallel compound gear train.The feed movement and the feed amount of the device is discussed,at the stage of rough and finish machining,quick returning.And the application principle of the boring holes and turning end face is clarified.

Complicated gear train；Boring holes and turning end face；Application principle

圖1 鏜孔車端面裝置傳動原理圖

TH132

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