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机床大讲堂第172讲——大型成形磨齿机静压直驱转台结构设计

 阿明哥哥资料区 2017-03-13

《制造技术与机床》杂志  



1951年创刊,属中文核心期刊,中国科技论文统计用刊和《中国学术期刊文摘》摘录用期刊。

[ 本文共1219字,预计阅读时间3分钟 ]

大型成形磨齿机静压直驱转台结构设计

导读
采用静压导轨和直驱技术相结合的方式,设计了一种用于大型齿轮机床静压直驱转台。通过静压支撑的力矩电动机直接驱动,可以有效地消除传统驱动方式下由中间传动环节引起的多种误差,提高转台的精度,改善动态响应特性。为大型高精齿轮加工机床的发展提供技术支撑。


目前,国内生产的成形磨齿机,工作台为蜗轮蜗杆结构,无论在最大规格、整机精度及功能上与国际同类产品相比,尚具有很大差距,在市场竞争中处于劣势,尤其是加工直径在2 000 mm以上、承载40 t以上、精度在4级以上齿轮的大型磨齿机,全部为国外少数厂家所垄断,这种现状与我国高速发展的国民经济极不相称。


1 技术特点及参数


大型精密数控磨齿机直驱工作台采用力矩电动机直驱形式,淘汰了蜗轮-蜗杆传动结构,具有传动链短,无机械磨损,传动效率高,“零”反向间隙,刚性好,定位准确,精度保持性好等特点。


齿轮的磨削精度首先需要增强机床的刚性和提高抗振性,在高速、重载的条件下工作的静压导轨和静压轴承,要综合考虑动压效应、热效应、挤压膜效应、油可压缩性效应。项目重点将对静压导轨及轴承的油腔数目及参数和结构设计、制造和装配工艺、材料选择、高速移动进给部件的供油方式、油温影响、油膜温度控制、过滤装置等方面进行研究。研究的目标为提高导轨及轴承的精度、承载能力和阻尼特性,研制稳健性设计思想合理配备轴承和设计参数,减小回转部件的动不平衡力、切削力及切削振动对加工精度的影响。利用压力油膜的刚度、阻尼性及良好的吸振能力,提高运动平稳性,同时利用压力油膜均化误差作用,提高回转精度。


静压直驱工作台直径4 000 mm、最大承重80 t,浮升可达0.01 mm。C轴定位精度可达到3″,工作台端面跳动精度可达到0.005 mm以内,最终磨削齿轮精度可达到4级以上(含4级)。


2 结构设计


如图1所示,静压回转工作台采用轴向和径向双静压导轨,力矩电动机直驱体结构,工作台上体1、工作台底座10工作台下体2均采用圆形设计,工作台上1与下体2连接,回转是由力矩电动机次级7、力矩电动机初级8直接驱动,力矩电动机次级7安装在工作台下体2上,力矩电动机初级8安装在工作台底座10上。可实现0~36 r/min转速。空心主轴5使用径向主轴静压轴承6,工作台上体1回转轴线的径向跳动0.002 mm。工作台支撑轴承导轨为恒流闭式轴向静压导轨13,轴向静压上导轨4为恒压静压导轨,保证了工作精度和可靠性。在力矩电机初级8与工作台底座10 之间为电动机初级冷却配水环11,冷却水通过配水环11对电机进行冷却。力矩电动机防护罩9安装在工作台下体2上,回水环12安装在工作台底座10上,保证电动机在工作过程中无杂质进入电动机内部。工作台回转C轴为海德汉的ROD880C圆光栅3控制。


3 结语


本工作台具有高精度、高刚度、高效率、结构紧凑、制造成本低、适应能力强特点,可应用于磨齿机、滚齿机、铣齿机、立磨等高精机床。研究与应用推广直驱转台等关键技术,可以有效地摆脱对国外相关技术的依赖,满足重大基础制造和国防工业领域对高档数控机床的巨大需求,具有重要的指导意义和工程应用价值。




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