CN116748954A - 一种数控机床蜗轮蜗杆双驱摆动轴同步调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控机床蜗轮蜗杆双驱摆动轴同步调整方法，属于机械加工技术领域，包括：摆动轴0度校准；解除齿轮齿条消隙：松开齿轮齿条的消隙调整螺钉，解除消隙功能；取下摆动轴B轴两侧的驱动电机；对两侧传动部件中的传动杆施加预紧力，该预紧力使得摆动轴B轴在不偏移的情况下同时使蜗轮蜗杆侧的齿轮齿条无间隙贴合；回装摆动轴B轴两侧的驱动电机；拧动消隙调整螺钉使消隙侧的齿轮齿条无间隙贴合；参数设置；对摆动轴B轴进行0度校准并补偿。本发明通过无应力静态双向消隙并施加预紧力，实现双驱同步误差小，不损伤机械部件，摆动精度可保持长期稳定。

Description

一种数控机床蜗轮蜗杆双驱摆动轴同步调整方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种数控机床蜗轮蜗杆双驱摆动轴同步调整方法。

背景技术

大型五坐标多主轴龙门铣床，因其多个主轴同时安装在一个大型主轴箱体上，可由其它轴驱动，同时（同步）进行加工，可大幅提高生产效率，是大型高价值飞机结构件的主力数控加工设备，对大型飞机结构件的高效生产起到了重要作用。但是，随着服役时间的增长，这种机械结构会出现不同程度的磨损，导致各个主轴之间的加工精度差异越来越大，使得多主轴同步加工的精度不能满足零件需求，从而大大降低了该类设备的应用价值。

某大型五轴联动机床的摆动轴（B轴）采用双驱设计，即使用2个电动机，连接主轴箱左右两侧的2个传动杆，驱动2个蜗轮蜗杆箱，使其中的齿轮驱动安装在主轴箱体两侧的齿条，以实现主轴沿Y轴摆动的动作，其摆动精度由两侧传动部件组成的传动链的精度共同决定。

B轴两侧传动链必须实现高的一致性，即实现高的同步动作，现有调整方法有，断开两侧同步，单独开动一侧，观察该侧电机电流，当电流接近另一侧时，则认为实现同步。该方法误差大，容易损伤机械部件，造成无法挽回的损失。另一种方法为只旋转B轴两侧末端的消隙齿轮，使其与齿条一侧接触，则认为实现同步。该方法无法消除蜗轮侧的间隙，导致两侧存在不同间隙，B轴摆动精度不稳定，调整方法如图2所示。

发明内容

为解决现有技术中机床摆动轴调整方法存在的同步误差大、易损伤机械部件、摆动精度不稳定问题，本发明提供了一种数控机床蜗轮蜗杆双驱摆动轴同步调整方法，通过无应力静态双向消隙并施加预紧力，实现双驱同步误差小，不损伤机械部件，摆动精度可保持长期稳定。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种数控机床蜗轮蜗杆双驱摆动轴同步调整方法，所述数控机床包括摆动轴B轴、设置在摆动轴B轴两侧的驱动电机以及与驱动电机相连的传动部件；所述传动部件包括传动杆、蜗轮蜗杆及齿轮齿条；其特征在于，调整方法包括以下步骤：

步骤S1、摆动轴0度校准；

步骤S2、解除双侧齿轮齿条消隙；

步骤S3、取下摆动轴B轴两侧的驱动电机；

步骤S4、对两侧传动部件中的传动杆施加预紧力，该预紧力使得摆动轴B轴在不偏移的情况下同时使蜗轮蜗杆侧的齿轮齿条无间隙贴合；

步骤S5、回装摆动轴B轴两侧的驱动电机；

步骤S6、双侧齿轮齿条消隙；

步骤S7、参数设置：机床进给倍率关至0位，断开龙门，两个驱动电机轴分别重新设定电气零位，再重新合上龙门；

步骤S8、对摆动轴B轴进行0度校准并补偿。

具体的，在某一实施例中，摆动轴重心在0度校准后位于机床初始设计位置。

具体的，在某一实施例中，摆动轴0度校准的实施方法为：安装百分表及表架，移动数控机床的Y轴使之找到芯棒最高点；再移动Z轴，在200mm行程内误差值应在0.02mm以内。

具体的，在某一实施例中，步骤S2中，摆动轴双侧齿轮齿条解除消隙后，摆动轴可在无应力情况下，依靠自身重力在初始位置与齿轮齿条的某一侧实现贴合。

具体的，在某一实施例中，齿轮齿条中的消隙齿轮消隙侧设置有压板、压板紧固螺钉、消隙调整螺钉、锁止螺钉及反向消隙拨盘，压板紧固螺钉穿过压板与消隙齿轮的延长中心轴连接；消隙调整螺钉穿过压板与反向消隙拨盘的端面相抵，锁止螺钉用于锁紧反向消隙拨盘；步骤S2中，依次松开压板紧固螺钉和压板支撑环，消隙齿轮即处于自由状态，消隙功能解除。

具体的，在某一实施例中，步骤S6中，拧动消隙调整螺钉，通过拧动消隙调整螺钉，使消隙齿轮与齿条无间隙贴合。拧动消隙调整螺钉之前，需调整锁止螺钉使之不干涉消隙调整螺钉。

具体的，在某一实施例中，步骤S4中，施加预紧力的操作过程为：

将扭矩扳手调整至7.5牛米，依次顺时针转动摆动轴B轴的两个传动杆，多次重复，直至左右两个传动杆用7.5牛米均无法转动。

具体的，在某一实施例中，步骤S5中，两个驱动电机均在刹车打开的情况下，与传动部件实现机械连接。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、精度高：传动链各传动部件均良好贴合，无间隙，且有适当预紧力预紧，故可以实现高精度；

2、稳定性好：两条传动链之间无间隙，不会出现主轴箱一侧传动链已到位，另一侧还未到位的情况，故在主轴箱自身重力、加工振动、交变载荷工况下，精度可保持长期稳定；

3、不易损坏机械部件：调整过程无额外施加的机械应力，各精密传动部件均受到良好保护；

4、操作简单，技术门槛低：普通工人依据本发明方案实施，即可实现大型五轴联动数控机床蜗轮蜗杆双驱摆动轴同步高精度、高稳定性调整；

5、适用范围广：相关机械结构在各型机械装备中应用广泛，具有普遍适用价值。

附图说明

图1是某蜗轮蜗杆双驱摆动轴结构示意图；

图2 是传统调整方法；

图3 是本发明的流程图；

图4 是本发明的操作流程图；

图5 是摆动轴0度检测图示；

图6 是齿轮齿条消隙解除调整图示；

图7 是摆动轴驱动电机去除图示；

图8 是摆动轴传动链蜗轮蜗杆侧齿轮调整图示；

图9 是摆动轴驱动电机回装图示；

图10 是摆动轴传动链消隙侧齿轮调整图示。

图中：

1、主轴箱，3、主轴，4、传动杆，5、驱动电机，6、转动中心，7、齿轮齿条，8、蜗轮蜗杆箱，81、蜗轮，9、蜗轮轴齿轮，10、反向消隙拨盘，11、压板紧固螺钉，12、压板，13、压板支撑环，14、消隙齿轮，15、百分表，16、芯棒，17、锁止螺钉，18、消隙调整螺钉。

实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，某大型五轴联动机床包括X、Y、Z三个直线运动轴，摆动轴A轴、摆动轴B轴以及主轴3。主轴3安装在摆动轴A轴上，摆动轴A轴安装在摆动轴B轴上，摆动轴B轴安装在Z轴上。摆动轴A轴的枢转轴线沿X轴方向延伸，摆动轴B轴的枢转轴线沿Y轴方向延伸。

摆动轴B轴采用双驱设计，即使用两个驱动电机5，连接主轴箱1左右两侧的两个传动杆4，驱动两个蜗轮蜗杆箱8，使其中的齿轮驱动安装在主轴箱1两侧的齿条，以实现主轴3沿Y轴摆动的动作，其摆动精度由两侧传动部件组成的传动链的精度共同决定。为了使摆动轴B轴两侧传动链实现高的一致性，本发明提供了一种数控机床蜗轮蜗杆双驱摆动轴同步调整方法，参照说明书附图3和附图4，该方法的具体实施步骤如下：

步骤一、B轴0度校准

本步骤通过摆动轴位置校准，使摆动轴的重心处于机床初始设计位置，保证后续调整步骤实施的可靠性。实施方式为：安装百分表15及表架，移动数控机床的Y轴找到芯棒16最高点，然后移动Z轴，在200mm行程内误差值应在0.02mm以内，如图5所示。检测过程中，视线应与百分表15盘垂直，移动机床过程中应注意周边附件，避免撞击，百分表15压缩量应在0.20mm。

步骤二、解除齿轮齿条消隙

如图6所示为齿轮齿条消隙解除调整示意图，齿轮齿条7中的消隙齿轮14消隙侧设置有压板12、压板支撑环13、压板紧固螺钉11、消隙调整螺钉18、锁止螺钉17及反向消隙拨盘10，压板紧固螺钉11穿过压板12与消隙齿轮14的延长中心轴连接；消隙调整螺钉18穿过压板12与反向消隙拨盘10的端面相抵，锁止螺钉17用于锁紧反向消隙拨盘10。

松开压板紧固螺钉11，再松开压板支撑环13，消隙齿轮14即处于自由状态，消隙功能解除。此时，摆动轴B轴可在无应力情况下，依靠自身重力在初始位置与齿轮齿条7某一侧实现贴合。

步骤三、取下摆动轴B轴两端的驱动电机5

依次脱开摆动轴B轴两端的两台驱动电机5，如图7所示。

步骤四、顺时针依次旋转两侧传动杆4

用比较小的力，使摆动轴B轴在不偏移的情况下同时与齿轮齿条7接触，达到消隙状态。具体实施时，将扭矩扳手调整至7.5牛米，依次顺时针转动摆动轴B轴两个传动杆4，多次重复，直至左右两个传动杆4用7.5牛米均无法转动，如图8所示。

步骤五、回装摆动轴B轴两端的驱动电机5

打开B轴电机刹车，依次回装左右两台驱动电机5，如图9所示。两个驱动电机5均在刹车打开的情况下，与传动链实现机械连接，避免回装过程中破坏已调好的部分。

步骤六、双驱机械消隙

B轴位于0位并取下电机，解除电气控制后，摆动轴B轴将在自身重力下绕转动中心6转动，使蜗轮轴齿轮9一侧齿面与安装在B轴两侧的齿条一侧齿面接触。此时，需注意调使锁止螺钉17使其不会干涉消隙调整螺钉18，以保证消隙齿轮14的转动范围可覆盖全部间隙区域，然后依次拧动两颗消隙调整螺钉18，使消隙齿轮14与齿条接触，如图10所示，最后再拧动锁止螺钉17直至紧固。为避免过大扭矩产生的应力加剧齿轮齿条7磨损，消隙调整螺钉18的扭矩为10牛米。双驱的另一侧采用相同步骤，需注意消隙齿轮与齿条接触面应与已调整侧的接触面一致。

步骤七、双驱机械、电气零位耦合

机床进给倍率关至0位（防止两个电机因为调整后的角度偏差而自动工作，导致机械损伤），断开龙门，两个驱动电机5轴分别重新设定电气零位，以避免电气零位与机械零位不一致造成的扭曲，实现机械、电气零位的无应力耦合，然后重新合上龙门。本步骤可使拆卸、安装导致已发生细微角度变化的两个驱动电机5实现重新配对同步。

步骤八、B轴0度校准并补偿：重复步骤五，检查B轴0度是否在0.02/200mm的允差范围内。如超差，将偏置值输入至数控系统，调整B轴至允差范围。调整后的摆动轴恢复至机床初始设计位置，并与系统参数相匹配。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种数控机床蜗轮蜗杆双驱摆动轴同步调整方法，所述数控机床包括摆动轴B轴、设置在摆动轴B轴两侧的驱动电机（5）以及与驱动电机（5）相连的传动部件；所述传动部件包括传动杆（4）、蜗轮（81）蜗杆及齿轮齿条（7）；其特征在于，调整方法包括以下步骤：

步骤S1、摆动轴B轴0度校准；

步骤S2、解除双侧齿轮齿条（7）消隙；

步骤S3、取下摆动轴B轴两侧的驱动电机（5）；

步骤S4、对两侧传动部件中的传动杆（4）施加预紧力，该预紧力使得摆动轴B轴在不偏移的情况下同时使蜗轮（81）蜗杆侧的齿轮齿条（7）无间隙贴合；

步骤S5、回装摆动轴B轴两侧的驱动电机（5）；

步骤S6、双侧齿轮齿条（7）消隙；

步骤S7、参数设置：机床进给倍率关至0位，断开龙门，两个驱动电机（5）轴分别重新设定电气零位，再重新合上龙门；

步骤S8、对摆动轴B轴进行0度校准并补偿。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床蜗轮蜗杆双驱摆动轴同步调整方法，其特征在于，摆动轴B轴重心在0度校准后位于机床初始设计位置。

3.根据权利要求1或2所述的一种数控机床蜗轮蜗杆双驱摆动轴同步调整方法，其特征在于，摆动轴B轴0度校准是指：安装百分表（15）及表架，移动数控机床的Y轴使之找到芯棒（16）最高点；再移动Z轴，在200mm行程内误差值应在0.02mm以内。

4.根据权利要求1所述的一种数控机床蜗轮蜗杆双驱摆动轴同步调整方法，其特征在于，步骤S2中，摆动轴B轴双侧齿轮齿条（7）解除消隙后，摆动轴B轴可在无应力情况下，依靠自身重力在初始位置与齿轮齿条（7）的某一侧实现贴合。

5.根据权利要求1或4所述的一种数控机床蜗轮蜗杆双驱摆动轴同步调整方法，其特征在于，齿轮齿条（7）中的消隙齿轮（14）消隙侧设置有压板（12）、压板支撑环（13）、压板紧固螺钉（11）、消隙调整螺钉（18）、锁止螺钉（17）及反向消隙拨盘（10），压板紧固螺钉（11）穿过压板（12）与消隙齿轮（14）的延长中心轴连接；消隙调整螺钉（18）穿过压板（12）与反向消隙拨盘（10）的端面相抵，锁止螺钉（17）用于锁紧反向消隙拨盘（10）；步骤S2中，依次松开压板紧固螺钉（11）和压板支撑环（13），消隙齿轮（14）即处于自由状态，消隙功能解除。

6.根据权利要求5所述的一种数控机床蜗轮蜗杆双驱摆动轴同步调整方法，其特征在于，步骤S6中，通过拧动消隙调整螺钉（18），使消隙齿轮（14）与齿条无间隙贴合。

7.根据权利要求6所述的一种数控机床蜗轮蜗杆双驱摆动轴同步调整方法，其特征在于，拧动消隙调整螺钉（18）之前，需调整锁止螺钉（17）使之不干涉消隙调整螺钉（18）。

8.根据权利要求1所述的一种数控机床蜗轮蜗杆双驱摆动轴同步调整方法，其特征在于，步骤S4中，施加预紧力的操作过程为：

将扭矩扳手调整至7.5牛米，依次顺时针转动摆动轴B轴的两个传动杆（4），多次重复，直至左右两个传动杆（4）用7.5牛米均无法转动。

9.根据权利要求1所述的一种数控机床蜗轮蜗杆双驱摆动轴同步调整方法，其特征在于，步骤S5中，两个驱动电机（5）均在刹车打开的情况下，与传动部件实现机械连接。