可任意變速換向的機械滑臺傳動裝置
2019-11-11 來源： 山東魯南機床有限公司 作者： 陳增哲
【摘要】: 為解決傳統機械滑臺傳動裝置結構復雜、成本較高的問題。利用蝸桿蝸輪副的自鎖特性，設計了開放式機械滑臺傳動裝置。本設計方案中，不約束機械滑臺工進與快進運行的時間與方向。工作中既可任意改變滑臺的運行速度，也可任意改變滑臺的運行方向。
1.機械滑臺的結構特點
動力滑臺是組合機床上用來實現進給運動的通用部件，動力滑臺一般包括工作臺、滑座、傳動及控制裝置等部分。根據傳動及控制裝置的不同，動力滑臺主要分為液壓滑臺、機械滑臺和電動滑臺等類型。
圖1 HJ 系列機械滑臺
機械滑臺主要由滑臺部分和傳動裝置部分組成（見圖1），傳動裝置提供動力，驅動傳動絲杠帶動工作臺在滑座上作快進- 工作進給- 快退- 原位停止等工作循環運動。在機械滑臺上裝夾被加工工件后，能使工件進行進給運動，像普通銑床、鏜床的工作臺一樣使用。也可在機械滑臺上安裝多軸箱、銑削和鏜削動力頭等，使加工刀具進行進給運動，滿足銑、鏜和鉆等工序的需要。機械滑臺主要用于大型或重型負載的加工，其具有抗沖擊能力強、速度穩定性好以及易于維護等特點。
2.機械滑臺傳動裝置典型結構
（1）HJ 系列機械滑臺傳動裝置結構。HJ 系列機械滑臺的自動工作循環是由安裝在滑座后面的雙電動機傳動裝置驅動的（見圖2）。滑臺工作進給時，啟動工進電動機，經過交換齒輪、蝸桿蝸輪副，使安裝在蝸輪上的行星齒輪軸隨著蝸輪公轉，同時又自轉，通過輸出軸傳動絲杠，實現滑臺的工作進給。滑臺工作進給僅由工進電動機驅動，此時快速電動機靠其主軸后端的電磁制動器制動。當滑臺快速進給時，制動器通電松開快進電動機軸，啟動快速電動機，行星齒輪自轉，通過安裝在蝸輪上的輸出軸傳動絲杠，實現滑臺的快速進給。
圖2 HJ 系列機械滑臺傳動裝置傳動路線圖
1. 行星齒輪 2. 快進電動機 3. 制動器 4. 工進電動機 5. 過扭
矩保護開關 6. 輸出軸 7.交換齒輪
（2）SCHJ-50B 機械滑臺傳動裝置結構。
SCHJ-50B 機械滑臺傳動裝置變速箱傳動裝置（見圖3）采用電磁離合器控制結構，當滑臺工作進給時，電磁離合器通電工作，工進液壓電動機的動力經多級齒輪傳動驅動絲杠轉動，實現滑臺工進運行。當滑臺需要快速進給時，電磁離合器斷電不工作，工進液壓電動機的動力被脫開，滑臺工進傳動路線被切斷。快速進給電動機動力經一級齒輪傳動，直接驅動絲杠轉動，實現滑臺的快速進給。
圖3 SCHJ-50B 機械滑臺傳動裝置傳動路線圖
以上兩種機械滑臺傳動裝置均為獨立變速箱體結構，采用多級齒輪傳動，傳動鏈較長，結構比較復雜。當機械滑臺工作進給與快速進給轉換時，需要設置機械電氣聯鎖機構，制造成本較高.
3.可任意變速換向的傳動裝置結構
為解決HJ 系列及SCHJ-50B 機械滑臺傳動裝置結構復雜、制造成本較高等問題，如圖4 所示，特設計一種工作進給與快速進給可任意變速換向的機械滑臺，主要應用在車、鏜及銑加工組合生產線中。
（1）滑臺主要結構。傳動絲杠9 通過兩端軸承軸向定位于前后軸承座中，前后軸承座固定在滑座1上，工進變頻電動機11固定在后軸承座上，由聯軸器與傳動絲杠9 相連接，直接驅動傳動絲杠9 旋轉。
螺母支座8 固定于工作臺2 底面，螺母6 通過圓錐滾子軸承5 軸向定位于螺母支座8 中，蝸輪7 則通過平鍵、圓螺母固定在螺母6 外圓面，螺母6 與傳動絲杠9 構成螺紋傳動副。
傳動蝸桿4 通過圓錐滾子軸承3 軸向定位于螺母支座8 中，與蝸輪7 相嚙合，構成蝸輪蝸桿傳動副。快進電動機10 固定在工作臺2 上，由聯軸器與傳動蝸桿4 相連接，直接驅動傳動蝸桿4 旋轉。
（2）變速與換向原理。傳動蝸桿4 是螺旋角較小的單線蝸桿，具有自鎖特性，不能反轉。由于蝸輪7 與螺母6 連為一體，因此在傳動關系上，只能由傳動蝸桿4 驅動螺母6 旋轉，而不能由螺母6 反向驅動傳動蝸桿4 旋轉。
滑臺工進運行時，工進變頻電機11 通電工作，驅動傳動絲杠9 旋轉。此時快進電動機10不通電，傳動蝸桿4 處于制動狀態，螺母6 被完全約束固定在螺母支座8 上。工進動力由傳動絲杠9- 螺母6- 螺母支座8 傳遞至工作臺使之工進運行。當需要改變滑臺的工進速度及方向時，改變工進變頻電機11 的轉速及旋轉方向即可。
圖4 可任意變速換向傳動裝置結構
1. 滑座 2. 工作臺 3. 圓錐滾子軸承 4. 傳動蝸桿 5. 圓錐
滾子軸承 6. 螺母 7. 蝸輪 8. 螺母支座 9. 傳動絲杠
10. 快進電動機 11. 工進變頻電動機
滑臺快速進給時，快進電動機10 通電，驅動傳動蝸桿4 旋轉。此時工進變頻電動機11 不通電，傳動絲杠9 處于制動狀態。快進動力由傳動蝸桿4- 蝸輪7- 螺母6- 螺母支座8 傳遞至工作臺使之快進運行。當需要改變滑臺的快進方向時，改變快進電動機10 的旋轉方向即可。
以上兩種情況， 為滑臺工作進給與快速進給單獨運行的狀態。除此之外，工進變頻電動機11 與快進電動機10 也可同時通電工作，并且不必考慮兩電動機的旋轉方向問題。滑臺快速進給時，工作進給電動機可以正、反向工作，也可以不工作。同樣，滑臺工作進給時，快速進給電動機可以正、反向工作，也可以不工作。當快進電動機與工進電動機同時同向工作時，滑臺的進給方向由快進電動機的旋轉方向決定，滑臺的進給速度為原來的快進速度加上一個工進速度。當快進電動機與工進電動機同時反向工作時，滑臺的進給方向也由快進電動機的旋轉方向決定，滑臺的進給速度為原來的快進速度減去一個工進速度。
相對于HJ 系列及SCHJ-50B 機械滑臺傳動裝置，本設計方案打破了傳統機械滑臺傳動裝置的結構形式。滑臺的工作進給與快速進給動作既可單獨運行，也可以復合運行，不約束機械滑臺工進與快進運行的時間與方向。工作中既可任意改變滑臺的運行速度，也可任意改變滑臺的運行方向，且不需要設置任何機械或電氣聯鎖機構，因而達到機械滑臺任意變速換向的目的。本傳動裝置既能完全滿足HJ 系列及SCHJ-50B 機械滑臺的傳動要求，又在其基礎上拓展了更多的功能。
4.結語
該傳動裝置變速換向靈活方便，能實現機械滑臺差動、可逆增減速的效果。具有結構緊湊、制造成本低、電氣控制簡單和維護方便等優點。利于簡化機床結構、提高組合生產線的加工效率。
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