序，在核電、軍工、航空航天等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。而在車(chē)銑復(fù)合加工機(jī)床中，根據(jù)機(jī)床的用途其工作臺(tái)的傳動(dòng)控制方式不同。當(dāng)機(jī)床進(jìn)行銑削加工時(shí)，工作臺(tái)做為銑削進(jìn)給軸時(shí)被稱(chēng)為C軸，C 軸需要具備分度及進(jìn)給的功能，可參與聯(lián)動(dòng)加工，一般要求的定位精度及重復(fù)定位精度較高，要求消除傳動(dòng)鏈的間隙。當(dāng)機(jī)床進(jìn)行車(chē)削加工時(shí)，工作臺(tái)只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)旋轉(zhuǎn)的位置不進(jìn)行控制。作為C 軸時(shí)工作臺(tái)需要的驅(qū)動(dòng)扭矩較小，而作為車(chē)削運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)需要的驅(qū)動(dòng)扭矩較大。
1 、傳動(dòng)鏈工作原理及設(shè)計(jì)
由于一對(duì)齒輪副在實(shí)際制造過(guò)程中很難保證每個(gè)齒的兩個(gè)齒面同時(shí)接觸，必然會(huì)存在間隙。但是工作臺(tái)作為C 軸使用時(shí)要求傳動(dòng)鏈必須消除間隙才能滿(mǎn)足使用要求。本設(shè)計(jì)采用2 個(gè)西門(mén)子伺服電機(jī)，通過(guò)主-從控制方式分別控制2個(gè)伺服電機(jī)，以達(dá)到消除傳動(dòng)間隙的目的，其布局結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
圖1 C 軸傳動(dòng)布局
1.伺服電機(jī)及減速箱2.工作臺(tái)底座3.工作臺(tái)4.傳動(dòng)齒形鏈
其中，伺服電機(jī)及減速箱1 通過(guò)支架把合在工作臺(tái)底座2 上，通過(guò)齒形鏈4 將減速箱輸出輪與底座上的輸入輪連接，工作臺(tái)底座上的輸出輪與工作臺(tái)3 上的大齒圈嚙合，傳動(dòng)鏈共2 套，2個(gè)傳動(dòng)鏈的輸出小齒輪同時(shí)與工作臺(tái)的大齒圈嚙合。
1.2 C 軸消隙原理
本設(shè)計(jì)中2 套伺服電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)2 個(gè)小齒輪與工作臺(tái)大齒圈同時(shí)嚙合，針對(duì)2 個(gè)伺服電機(jī)分別預(yù)加一對(duì)大小相等，方向相反的扭矩，這就保證了2 個(gè)小齒輪分別有1 個(gè)齒面是與大齒圈的齒面無(wú)間隙接觸，如圖2 所示，小齒輪1 被預(yù)加逆時(shí)針的扭矩，小齒輪2 被預(yù)加順時(shí)針扭矩，當(dāng)工作臺(tái)接收到順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的命令后，驅(qū)動(dòng)小齒輪1的伺服電機(jī)作為主工作電機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)大齒圈3 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，而驅(qū)動(dòng)小齒輪2 的伺服電機(jī)則成為負(fù)載從動(dòng)旋轉(zhuǎn)。如果工作臺(tái)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則驅(qū)動(dòng)小齒輪1 與驅(qū)動(dòng)小齒輪2 的伺服電機(jī)主從關(guān)系逆轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)小齒輪1 的伺服電機(jī)成為負(fù)載。整個(gè)消隙系統(tǒng)的剛性取決于預(yù)加扭矩的大小，預(yù)加的扭矩越大則系統(tǒng)剛性越好，一般需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整預(yù)加扭矩的值。
圖2 C 軸消隙原理圖
1.小齒輪2.小齒輪3.大齒圈
伺服電機(jī)的編碼器與工作臺(tái)中心安裝的海德漢圓光柵形成閉環(huán)控制，保證工作臺(tái)準(zhǔn)確定位。
1.3 大扭矩傳動(dòng)工作原理
當(dāng)機(jī)床進(jìn)行粗加工或工作臺(tái)快速啟動(dòng)時(shí)，工作臺(tái)需要提供較大扭矩，這時(shí)傳動(dòng)鏈上的單個(gè)電機(jī)工作無(wú)法提供工作臺(tái)實(shí)際工作所需要的扭矩，此時(shí)，從動(dòng)電機(jī)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，旋向與主動(dòng)電機(jī)相同，如圖3 所示，2 個(gè)疊加工作，提供較大扭矩。
圖3 雙電機(jī)疊加工作原理圖
1.小齒輪2.小齒輪3.大齒圈
2 、應(yīng)用實(shí)例
以我公司生產(chǎn)的CXH5255×35/32（北京衛(wèi)星）產(chǎn)品為例：工作臺(tái)最大扭矩為70 kNm；工作臺(tái)轉(zhuǎn)速范圍為0.5～50 r/min；電機(jī)為西門(mén)子1PH7224，功率2×55 kW；電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為700 r/min；傳動(dòng)鏈降速比為i=73；主傳動(dòng)計(jì)算轉(zhuǎn)速為700/73=9.6 r/min。單個(gè)電機(jī)輸出工作臺(tái)最大扭矩為T(mén)=9550×Pm×η/n=9550×55×0.85/9.6=46.5 kN·m，46.5×2=93 kN·m>70 kN·m，因此滿(mǎn)足使用要求。
3 、結(jié)語(yǔ)
雙電機(jī)消隙技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高、適應(yīng)高速傳動(dòng)、裝配容易等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于大型機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，但該技術(shù)應(yīng)用于立式車(chē)銑復(fù)合加工中心工作臺(tái)主傳動(dòng)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)尚處于探索階段，隨著立式車(chē)銑復(fù)合加工中心市場(chǎng)需求數(shù)量的增加，該技術(shù)的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。
