數(shù)控磨邊頭進(jìn)給調(diào)節(jié)阻力及相關(guān)影響因素

陳欣健

（科達(dá)制造股份有限公司，佛山528313）

1 前言

數(shù)控磨邊頭是數(shù)控磨邊機(jī)上的關(guān)鍵部件，進(jìn)給調(diào)節(jié)阻力分析是可靠性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，本文就調(diào)節(jié)阻力及相關(guān)影響因素進(jìn)行分析。

2 調(diào)節(jié)原理

如圖1,電機(jī)、支承套、磨輪可等效為一個構(gòu)件，由磨頭座及前、后銅套支承；通過小齒輪，驅(qū)動大齒輪（45°斜齒輪副），大齒輪內(nèi)腔螺紋，且與支承套上的相應(yīng)螺紋配合（螺紋副），由于大齒輪兩端面被軸承所限制，在小齒輪作用下，只可旋轉(zhuǎn)，不可軸向運(yùn)動，根據(jù)相對運(yùn)動原理，從而可驅(qū)動支承套在銅套中前后移動，實(shí)現(xiàn)磨輪的進(jìn)給和退刀運(yùn)動。

圖1 調(diào)節(jié)原理

3 力學(xué)模型建立及靜力學(xué)分析

將電機(jī)、支承套、磨輪等效為一個構(gòu)件，且以磨頭軸垂直主平面為力學(xué)投影平面。

圖2 為當(dāng)磨輪向前進(jìn)給時(shí)受力情況。

圖2 當(dāng)磨輪向前進(jìn)給時(shí)受力情況。

函數(shù)圖象如圖3

圖3 函數(shù)圖象

結(jié)合式（6）、(7)、(8)及圖3，結(jié)論：

1)重心位置L1:L1↑,Q↑，重心越遠(yuǎn),所需調(diào)節(jié)驅(qū)動力越大;

2)電機(jī)及磨輪系統(tǒng)質(zhì)量M:M↑,Q↑質(zhì)量越大,所需調(diào)節(jié)驅(qū)動力越大;

3)滑套導(dǎo)向長度:L2↑,Q↓，該距離越長,所需調(diào)節(jié)驅(qū)動力越小;

4)摩擦系數(shù)μ:μ↑，Q↑；μ↓Q↓。

圖四為當(dāng)磨輪后退時(shí)受力情況，分析結(jié)論同上，推演從略。

圖4 磨輪后退時(shí)受力情況

4 其他影響因素分析

如圖5，為大齒輪處端面及螺紋副處受力情況。驅(qū)動力矩=端面摩擦力矩+螺紋處摩擦力矩。這兩處阻力矩都與磨擦系數(shù)有關(guān)，且摩擦系數(shù)μ↑，所需驅(qū)動力F↑

圖5 大齒輪處端面及螺紋副處受力情況

特別值得關(guān)注的是，第一級齒輪副處的嚙合情況，如圖6，上圖為大齒輪理論中心與實(shí)際旋轉(zhuǎn)中心不重合的情況（同心度誤差或稱徑跳），下圖為小齒輪理論中心與實(shí)際旋轉(zhuǎn)中心不重合的情況（同心度誤差或稱徑跳），兩者都可導(dǎo)致調(diào)節(jié)力急劇增大甚至卡死。特征分析：

調(diào)節(jié)阻力大，但比較均勻，系配合間隙小或潤滑不良；調(diào)節(jié)阻力時(shí)大時(shí)小，小齒輪轉(zhuǎn)一圈，最大阻力便出現(xiàn)一次，小齒輪同心度存在問題；小齒輪轉(zhuǎn)若干圈，最大阻力出現(xiàn)一次，且與兩齒輪傳動比一致，大齒輪同心度存在問題。

圖6 第一級齒輪副處的嚙合情況

從以上分析可知，數(shù)控磨邊頭進(jìn)給調(diào)節(jié)阻力影響因素有：電機(jī)及磨輪系統(tǒng)質(zhì)量M、重心位置L1、運(yùn)動副磨擦系數(shù)μ、支承套導(dǎo)向長度L2，及齒輪的制造精度，要解決問題應(yīng)從這些主要因素入手。

電機(jī)及磨輪系統(tǒng)質(zhì)量M：盡可能減輕電機(jī)重量，例如采用鋁殼電機(jī)；

重心位置L1：電機(jī)懸伸長度盡可能縮短，即L1↓；

支承套導(dǎo)向長度L2：在結(jié)構(gòu)尺寸允許的條件下，盡可能加長；

運(yùn)動副磨擦系數(shù)μ：據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊,1 1-25：

鋼- 鋼:0.15(無潤滑劑),0.05-0.1(有潤滑)

鋼- 鑄鐵:0.2-0.3(無潤滑劑),0.05-0.15(有潤滑)鋼- 黃銅:0.19(無潤滑劑),0.03(有潤滑)

鋼- 青銅:0.15-0.18(無潤滑劑),0.1-0.15(有潤滑)

不同材質(zhì)的摩擦副有一定差異，但影響最大的是潤滑情況，要保證可靠、充分的潤滑，裝配時(shí)務(wù)必重視。

為防止粉塵及其它雜物進(jìn)入滑動套，磨頭座兩端應(yīng)設(shè)計(jì)有防塵圈，同時(shí)兩端滑套應(yīng)開有溝槽，不但可儲存潤滑油，還可給可能進(jìn)入的粉塵一個滯留的空間，防止進(jìn)入配合面造成卡死現(xiàn)象。

采用性能較好的橡膠防水套，特別是前端防水套。

齒輪輪齒面盡可能光滑，以降低摩擦系數(shù)，但最主要的還是保證同心度，防止調(diào)節(jié)時(shí)周期性的卡滯現(xiàn)象。