王偉順 趙海東 高大偉

(齊重?cái)?shù)控裝備股份有限公司，黑龍江 齊齊哈爾，161005)

以往大型、高精度數(shù)控滾齒機(jī)一直被德國Liebher公司、美國Gleasen-pfauter-Hurth以及日本Mitsubishi等公司所壟斷。大型數(shù)控立式滾齒機(jī)的主要制約因素是缺少大型分齒、差動(dòng)精度高的數(shù)控高剛度、大承載的工作臺(tái)。工作臺(tái)被視為滾齒機(jī)上的“心臟”，它的整體精度高低和承載能力的大小，直接反映了滾齒機(jī)設(shè)計(jì)和制造水平以及整臺(tái)滾齒機(jī)的先進(jìn)性。

筆者公司總結(jié)多年的設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合當(dāng)代前沿技術(shù)，經(jīng)過細(xì)致研究終于成功地設(shè)計(jì)制造了YK311250L數(shù)控滾齒機(jī)。此臺(tái)產(chǎn)品是筆者公司自主研制開發(fā)的。具有同類產(chǎn)品國際先進(jìn)水平，是一種高精度、大承載、高效、高可靠性，高自動(dòng)化的先進(jìn)設(shè)備。尤其是本臺(tái)產(chǎn)品的工作臺(tái)部分，它的成功研制無疑彰顯了本臺(tái)產(chǎn)品性能的優(yōu)越性。該工作臺(tái)具有雙圈的閉式恒流靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)使工作臺(tái)能夠承重250 t，承載能力達(dá)到了新的突破，為國內(nèi)最大。恒壓靜壓主軸軸承結(jié)構(gòu)使工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)軸線的徑向跳動(dòng)0.008 mm，使?jié)L齒精度達(dá)到七級(jí)。雙伺服電機(jī)經(jīng)雙蝸桿共同驅(qū)動(dòng)一個(gè)蝸輪，通過主從控制達(dá)到消隙效果，使工作臺(tái)C軸定位精度達(dá)到±3″，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的高精度的精密分齒、差動(dòng)功能。

該工作臺(tái)的技術(shù)方案如圖1所示。

為使工作臺(tái)承重250 t，如圖1所示，工作臺(tái)1采用雙圈靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)。即內(nèi)圈導(dǎo)軌6由16塊恒壓靜壓導(dǎo)軌組成，由阻尼管組成的多點(diǎn)分油器供油;外圈導(dǎo)軌5由20塊恒流靜壓導(dǎo)軌組成，導(dǎo)軌采用多頭泵供油，單腔單泵結(jié)構(gòu)，保證了流量均等，使工作臺(tái)1得到很大承載能力。設(shè)計(jì)時(shí)要求內(nèi)圈靜壓導(dǎo)軌6高度略低于外圈靜壓導(dǎo)軌5。因內(nèi)圈靜壓導(dǎo)軌6為恒流靜壓導(dǎo)軌，恒流式靜壓導(dǎo)軌是在全流量下工作，沒有溢流問題，壓力儲(chǔ)備大，過載能力強(qiáng);沒有節(jié)流器，不易產(chǎn)生堵塞，可靠性高，全流量供油沒有壓力降，也沒有溢流，故溫升小，所以外圈靜壓導(dǎo)軌5為主受力導(dǎo)軌。負(fù)載決定壓力的大小，在工作臺(tái)1負(fù)載逐漸增加的情況下，內(nèi)圈靜壓導(dǎo)軌6就起到了作用分擔(dān)負(fù)載的作用，內(nèi)圈靜壓導(dǎo)軌6為恒壓靜壓導(dǎo)軌，剛度好，便于調(diào)整，精度高。通過內(nèi)外圈導(dǎo)軌共同支撐工作臺(tái)，使工作臺(tái)面受力面均勻分擔(dān)，使得工作臺(tái)在不同負(fù)載的作用下，變形量很小，與單圈導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的工作臺(tái)相比具有很強(qiáng)的剛度。在外圈靜壓導(dǎo)軌5處還設(shè)計(jì)了4塊恒壓的靜壓壓板4，通過對(duì)4塊恒壓的靜壓壓板壓力的調(diào)整設(shè)定，保證工作臺(tái)的油膜剛度及穩(wěn)定性。

為保證工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線的徑向跳動(dòng)0.008 mm，如圖1所示，主軸8采用恒壓靜壓軸承。恒壓式靜壓導(dǎo)軌，摩擦力小，工作可靠，動(dòng)態(tài)特性好，運(yùn)動(dòng)剛度好，運(yùn)動(dòng)精度高，有效提高工作臺(tái)精度及抗振性。為了提高工作臺(tái)1回轉(zhuǎn)剛度，工作臺(tái)主軸采用1.2 m的空心短主軸結(jié)構(gòu)，主軸8固定在工作臺(tái)底座10定心孔上端面上，在主軸8外圓柱面上均勻分布10個(gè)靜壓油室，與環(huán)形的錐套共同組成一個(gè)高剛度、高精度的靜壓導(dǎo)軌，錐套9與主軸之間采用配置配合，通過錐套調(diào)整保證油膜的剛度。采用錐套結(jié)構(gòu)，大大降低了工人裝配調(diào)整難度，便于維修。錐套9與工作臺(tái)1之間采用1∶12圓錐面過盈配合，錐套9過盈量的大小是通過調(diào)整安裝在錐套軸肩下端調(diào)整墊7的厚度值來控制的，從而實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)1與錐套9完美接觸，保證工作回轉(zhuǎn)剛度。

如圖1所示，工作臺(tái)1回轉(zhuǎn)由2臺(tái)51 kW主軸電動(dòng)機(jī)11驅(qū)動(dòng)，通過高精度減速器12、聯(lián)軸器13分別與兩個(gè)蝸桿3直連，將動(dòng)力傳至蝸輪2。蝸輪2安裝在工作臺(tái)1，使工作臺(tái)1獲得0～1.2 r/min的轉(zhuǎn)速。西門子840D sl系統(tǒng)通過控制雙電動(dòng)機(jī)的電流變化來控制電機(jī)的扭矩，即西門子840D sl系統(tǒng)預(yù)載能力。西門子840D sl系統(tǒng)發(fā)出位置指令，通過(速度)反饋控制的扭矩施加偏置預(yù)載，然后通過電流控制裝置將扭矩轉(zhuǎn)換成電流指令，通過電流控制主電動(dòng)機(jī)和副電動(dòng)機(jī)，雙電動(dòng)機(jī)分別帶2套相同的減速機(jī)構(gòu)，再由2套相同的減速機(jī)構(gòu)的蝸桿3帶動(dòng)一個(gè)蝸輪2傳動(dòng)，通過電氣控制使蝸輪在啟動(dòng)和換向的過程中始終受著偏置力矩(如圖2)的作用，兩個(gè)輸出蝸桿3分別貼緊蝸輪2的嚙合面，從而達(dá)到消隙的目的。使工作臺(tái)1定位精度達(dá)到±3″，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)1的高精度的精密分齒、差動(dòng)功能。

通過以上的新技術(shù)手段，筆者公司成功地設(shè)計(jì)制造了承載能力大、精度高的工作臺(tái)，對(duì)國產(chǎn)數(shù)控滾齒機(jī)向更大、更精的方向發(fā)展提供了有力支持。更好地滿足制齒行業(yè)實(shí)際的需求，打破國外技術(shù)封鎖的狀態(tài)，為我國裝備制造業(yè)添磚加瓦。

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