異形螺桿拋磨機床傳動部件的選型

胡靖宇

【中圖分類號】TB47 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）04-0031-02

單螺桿塑化擠出機是各類螺桿擠出機中的一種主要類型。它同時具有輸送泵、熔融融器和塑化器三種功能。被加工的聚合物物料內螺桿擠出系統推送前進，以一定的壓力從機頭處擠出。其核心部件螺桿通常都是銑削加工，其表面質量很差，多數企業仍采用人工角磨或半機械式打磨的落后工藝，其不僅拉長了生產周期，且螺桿的尺寸精度和幾何精度受操作人員個體間的技能水平影響較大，致使打磨質量極不穩定，更無法滿足批量生產的要求。

鑒于此，本人設計了一個用于橡塑擠出機螺桿拋磨加工的專用數控機床。本文主要介紹了機床的主傳動部件的選型。

機械傳動部件與電氣部件的優良設計決定了機床的加工精度。機械部件對伺服系統起著關鍵的影響。此外，伺服電機精度和性能要與機械傳動部件精度與性能相協調。不合理的進給傳動設計，制造精度不夠，給位置精度調節帶來了很大難度。

一、主軸傳動部件的選擇

主軸除具有高精度和高剛度的特性外，還應與Z軸保持嚴格的定比傳動關系，因此其傳動部件的選擇尤為重要。主軸為空心軸，由于軸孔有特定的工藝用途，故驅動電機不能與主軸直連。主軸與驅動電機有多種連接方式：

1、齒輪傳動主軸與電機采用齒輪傳動。齒輪傳動的特點：

①效率高，在常用的傳動機械中，以齒輪傳動效率最高；

②結構緊湊，齒輪傳動在相同的條件下所需的空間一般較小；

③傳動比很穩定。

但齒輪傳動的制造精度與安裝精度要求較高，價格昂貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。

2、V帶傳動

伺服電機與主軸之間用V帶傳動。帶傳動的優點：有過載保護作用，有緩沖吸振作用；運行平穩無噪音；適于遠距離傳動，制造、安裝精度要求不高。

缺點：有彈性滑動使傳動比不恒定；張緊力較大（與_合傳動相比）軸上莊力較大；結構尺寸較大、不緊湊；打滑，使帶壽命較短；帶與帶輪間會產生摩擦放電現象，不適宜高溫、易燃、易爆的場合。

3、同步帶傳動

同步帶是一種綜合了帶、鏈傳動優點的新型傳動。同步帶在帶的工作面及帶的外圓周上均制成齒形，通過帶齒與帶輪相嚙合，做無滑移的嚙合傳動。同時帶內采用了承載后無彈性伸長的材料做強力層，以保持帶的節距不變，使主從帶輪做無滑差的同步傳動，與傳統的傳動帶相比同步帶具有以下特點：

①傳動比準確，同步帶傳動是齒與槽的嚙合傳動，工作時不會出現彈性滑動和打滑現象；

②傳動效率與齒輪傳動相當，可達98%甚至更高，有明顯的節能效果；

③不需要摩擦傳動，無需太大的預緊力，對軸和軸承的徑向作用力小，帶輪直徑所占空間小，質量輕，結構相對緊湊；

④傳動平穩，有良好的動態特性，能吸振，噪聲小；

因為本機床對軸聯動伺服位置要求較高，齒輪傳動成本較高，且運動中對伺服電機沖擊較大，因此采用同步帶傳動。

二、進給傳動部件的選擇

為了提高進給系統的定位精度、靈敏度、低速防爬行等性能，在設計中要設法降低數控機床進給部件的動摩擦和最大靜摩擦因數之差，使運動部件的靜動摩擦因數盡量一致，因此，直線運動機構釆用滾珠絲杠副進行傳動。滾珠絲杠運動副就是把適量的滾珠放入絲杠與螺母之間，使絲杠與螺母由原來的滑動摩擦變為現在的滾動摩擦。在機械傳動中滾珠絲杠的作用是：把旋轉運動變為直線運動或是把直線運動變為旋轉運動。滾珠絲杠運動副一般由四個部分組成：絲杠、螺母、滾珠（鋼球）及滾珠循環返回裝置等。

滾珠絲杠副的傳動特點：

（1）摩擦小，較高的傳動效率。滾珠絲杠副的傳動效率η=0.92～0.96，比常規的絲杠螺母副提高3～4倍。因此，功率消耗只相當于傳統絲杠螺母副的1/4～1/3；

（2）定位精度高，剛度好。如果對其進行預緊，可減小甚至消除螺母與絲杠之間的間隙，反向時可以提高位置精確度；

（3）運動相對平穩，傳動精度較高，無爬行現象；

（4）具有可逆性，絲杠和螺母均可作為主動或從動件；

滾珠絲桿的結構形式主要從三個方面對其劃分：螺桿滾道的截面形狀、滾珠的循環方式、消除軸向間隙和調整預緊力的方法。螺桿滾道法向截面的形狀有：矩形、單圓弧形截面和雙圓弧形截面。矩形滾道易于制造，接觸應力高、承載力低，只用在軸向載荷小和要求不高的傳動。單圓弧滾道型面加工起來比較容易，并有著較高的加工精度，但不易控制接觸角，通常其與軸向力有直接關系。因而其傳動效率、承載能力和軸向剛度均不穩定。雙圓弧滾道能保持一定的接觸角，傳動效率、承載能力和軸向剛度均比較穩定，但砂輪成型較復雜不易獲得較高的加工精度，螺旋槽底部不與滾珠接觸可容納一定的潤滑油和臟污，以減小摩擦和磨損。因本機床為數控磨床，軸向力作用力不大所以釆用矩形滾珠絲杠。滾珠的循環形式有內循環和外循環兩種，本系統選用采用外循環。

三、支承部件的選擇

砂輪進給部件的支承部件選用導軌副。導軌的功能是使運動部件沿著一定的軌跡運動。并承受運動部件的載荷。即起導向和承載作用。在導軌副中運動的一方稱作運動導軌，不動的一方稱作支承導軌。支撐導軌用以約束和支承運動導軌。使之按功能要求做正確運動。

滾動導軌是把滾動體放入靜導軌與動導軌之間。滾動體如：滾珠、滾針、滾柱或滾動導軌塊而構成。與傳統導軌相比具有如下特點：

（1）摩擦系數小（0.003～0.005），運動靈活，這也是滾動導軌的最大優點；

（2）動、靜摩擦因數很接近，因而啟動阻力小，在低速工況下運動平穩性較好，不易發生爬行；

（3）可以預緊，剛度高；

（4）壽命長；

（5）精度高，定位精度可達0.1～0.2μm；

四、回轉工作臺回轉部件的選擇

因為蝸桿傳動比大、結構緊湊、傳動平穩、無噪聲且自鎖性好。蝸輪擺動要求運動精度較高，采用傳動比大的傳動件會使控制精度提高。故回轉部件釆用蝸輪蝸桿傳動。蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成，用于傳遞空間交錯的兩軸間的運動和動力，一般交錯角為90度，通常蝸桿為主動件，蝸輪為從動件。

參考文獻：

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