滾齒機是一種利用范成法來加工齒輪齒面的加工設備, 它通過一條內聯系傳動鏈來保證滾刀與工件之間的相對運動關系以模擬一對齒輪的嚙合。但由于傳動鏈內的各種誤差, 導致該傳動鏈在工作時產生傳動誤差, 從而破壞了滾刀與工件之間確定的相對運動關系, 引起加工誤差。為減小誤差、提高傳動鏈傳動精度, 可采取的措施很多, 本文針對傳動鏈內傳動副的磨損引起的傳動誤差而提出了一種補償方法。該方法不是采用專門的裝置或機構, 而是利用滾齒機本身的特點來進行誤差補償, 所以稱為傳動誤差的自補償。
1 自補償的原理
所謂傳動誤差是指機床內聯系傳動鏈的兩末端件之間相對運動的不準確性和不均勻性。對滾齒機的范成運動傳動鏈來說, 它的兩末端件為滾刀主軸和工作臺, 它們之間的相對運動關系( 計稱位移) 為: 主軸轉一圈, 工作臺轉K / Z工圈, 但由于有傳動誤差, 工作臺實際轉了K / Z ±△Φ/2π工圈, 這里△Φ( 單位為弧度) 就是滾刀主軸與工作臺之間的相對轉角誤差,即傳動誤差, 引起△Φ 的原因很多, 有制造、裝配方面的, 有熱、應力變形引起的, 還有因摩擦磨損而導致的等等。這其中因傳動副磨損而引起的傳動誤差△Φm 比較有規律, 一方面△Φ$Um 是線性且基本上是均勻的, 即△Φm 僅與主動件的轉角U成正比, 另一方面△Φm 是單向的, 即主動件的圈數一定時, 從動件的實際轉角總是比理論的要少, 由于△Φm 的這些特點, 就可以利用滾齒機傳動系統和結構上的特點對其進行補償。
從滾齒機加工齒數大于一百的質數齒輪的加工原理可知: 為使范成運動傳動鏈在進行換置計算時能找到合適的掛輪, 讓工作臺在范成運動中多轉或少轉一點, 這多轉或少轉的部分由差動傳動鏈加以補償。同樣可將這種方法用于傳動誤差的補償, 具體來說, 范成運動傳動鏈仍用來形成漸開線母線, 并按滾刀頭數和工件齒數來對其進行換置計算選掛輪。差動傳動鏈用來補償工作臺在范成運動中的轉角誤差, 即由差動傳動鏈給工作臺一個附加運動, 使工作臺在范成運動中因磨損而少轉的$Um 得到補償, 最終保證工作臺只轉K / Z工( 由n范和n附二部分組成) 圈, 這就是傳動誤差自補償的原理。
2 自補償的方法及換置計算
由于△Φm 是傳動鏈中各傳動副誤差的累積和傳遞所致, 是機床在運動過程中自己產生出來的, 因此滾齒機用這種方法進行傳動誤差自補償時, 其范成運動傳動鏈兩末端件間的計算位移、換置公式均不變, 只是根據△Φm 的值來對差動傳動鏈進行換置計算以選擇差動掛輪。下面以Y3150E 滾齒機為例討論其差動傳動鏈換置公式的推導。
在進行傳動誤差自補償時, 差動傳動鏈的兩末端件也是滾刀主軸和工作臺, 傳動原理如圖所示。此時, 差動傳動鏈的傳動路線為: 工作臺6-7- uf-8-9 -10- uy - 11 – 12- 合成-2-1- 滾刀。通常滾齒機傳動精度檢測測得的是工作臺的轉角誤差△Φ$Um , 為簡單起見, 可將工作臺的轉角誤差△Φm 折算到滾刀主軸上去, 這時, 差動傳動鏈兩末端件間的計算位移為:
至大于1) , 差動傳動鏈就能找到合適的掛輪, 確保誤差補償得以實現。這種通過改變范成運動傳動鏈原有計算位移使差動傳動能找到合適掛輪的補償方法稱為間接補償法或差動補償法。與直接補償法相比, 它實際上是由二條傳動鏈共同完成誤差補償的。當然范成運動傳動鏈也應按改變后的計算位移來調整并選配掛輪。
3 結論
利用自補償的方法, 無須在滾齒機上增加任何裝置或機構, 機床結構上也無需作任何改動就能在一定程度上提高其傳動精度, 它的換置計算也不復雜。由于滾齒機分度蝸輪的轉角誤差直接反映在工作臺上,對滾齒機傳動精度的影響最大, △Φm 中的很大一部分來自蝸扦蝸輪, 而且在加工不同齒數的齒輪時, 分度蝸輪、蝸桿所引起的誤差基本不變, 因此可將測出的△Φm 值用于任何齒數的齒輪加工上。與蝸輪蝸桿磨損后人工調整其間隙的方法相比, 自補償法更簡單、省力, 并可用于任何滾齒機上。尤其是一些舊的滾齒機( 由于磨損△Φm 增加) 。當然, 自補償的方法只能補償因磨損而產生的線性誤差, 對因制造、裝配精度不高而導致的傳動誤差( 近似為正弦規律) 就無能為力了。
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