■ 煙臺(tái)環(huán)球機(jī)床裝備股份有限公司 （山東 265500） 潘紹剛 刁靜林 劉 翔 王興麟

1.試驗(yàn)樣品

對(duì)4臺(tái)TK13200F數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)，該轉(zhuǎn)臺(tái)采用1.3倍齒頂高蝸輪副，蝸輪材料采用AlBC3銅合金。

2.耐磨性能試驗(yàn)研究

（1）試驗(yàn)方法：該轉(zhuǎn)臺(tái)蝸輪副屬于精密蝸輪副，其工作特點(diǎn)是輕載低速，蝸輪副的磨損十分緩慢，需采用加速試驗(yàn)法。適當(dāng)加大蝸輪副的轉(zhuǎn)速及載荷，加快磨損，縮短試驗(yàn)時(shí)間。試驗(yàn)前，應(yīng)對(duì)蝸輪副進(jìn)行抗膠合能力、抗擦傷能力計(jì)算和分析，確保加速試驗(yàn)時(shí)，齒面只出現(xiàn)正常的磨損失效形式。

將3臺(tái)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)分別在3種工況（見表1）下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，為提高試驗(yàn)效率，數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)在0°～120°范圍內(nèi)做往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

蝸輪副磨損后最直接的影響就是導(dǎo)致轉(zhuǎn)臺(tái)蝸輪副間隙增大，所以本試驗(yàn)通過自準(zhǔn)直儀測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)蝸輪副間隙的變化來間接測(cè)量蝸輪齒面的磨損。

（2）試驗(yàn)結(jié)果及分析：分別在3種工況下進(jìn)行試驗(yàn)，每跑車100h后檢測(cè)蝸輪磨損區(qū)和非磨損區(qū)的轉(zhuǎn)臺(tái)蝸輪副間隙，每次檢測(cè)位置相同。檢測(cè)結(jié)果如表2～表4所示。

表 1

表3 輕載中轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)

表4 重載高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)

由此可知，在磨損區(qū)，蝸輪副間隙隨著時(shí)間的增加而變大。同時(shí)，在非磨損區(qū)，蝸輪副間隙也有較小的增加，其主要原因是蝸桿軸向竄量逐漸變大。另外，由于分度誤差的存在，導(dǎo)致0h（磨損前）蝸輪副磨損最大處和非磨損處的間隙不同。磨損最大處和非磨損處間隙的差值減去0h時(shí)兩處間隙的差值即為蝸輪磨損值。表5所示為3種工況下的蝸輪磨損量。

由表5可知，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速由3r/min提高到10r/min時(shí)，磨損速度由0.05″/h提高到0.07″/h，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速由10r/min提高到19.4 r/min，負(fù)載由80N·m提高到150 N·m時(shí)，磨損速度由0.07″/h提高到0.11″/h，由此可見，磨損速度隨著工作臺(tái)轉(zhuǎn)速和負(fù)載的增加而增加。

在實(shí)際使用過程中，每個(gè)月的工作時(shí)間按200h計(jì)算，3個(gè)月600h磨損量的對(duì)比情況如表6所示。

表6給出了我司產(chǎn)品在不同使用工況下，蝸桿副間隙的調(diào)整量，同時(shí)可知，我司產(chǎn)品的耐磨性與國(guó)外先進(jìn)蝸桿副轉(zhuǎn)臺(tái)的耐磨性差別不大。

3.精度保持性試驗(yàn)研究

數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的精度保持性是數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它不僅關(guān)系著數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的精度性能，而且對(duì)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的耐久性和可靠性有著重要影響。我們通過對(duì)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行加速運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，初步預(yù)測(cè)了轉(zhuǎn)臺(tái)的使用壽命。

（1）使用壽命預(yù)測(cè)公式T＝（b－a）β/λ，其中λ為蝸輪副精度平均變化率，a為蝸輪副初始精度，b為蝸輪副失效時(shí)精度，β為加速因子。β可按公式β＝（MS/M0）2.75Ns/N0計(jì)算，其中MS、Ns分別為轉(zhuǎn)臺(tái)在加速工況下的負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)速，M0、N0分別為正常工況下的對(duì)應(yīng)值。

（2）試驗(yàn)結(jié)果及分析。用加速試驗(yàn)法對(duì)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行蝸輪副精度保持性試驗(yàn)。試驗(yàn)工況：工作臺(tái)負(fù)載力矩80N·m，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速10r/min，頻次5.4循環(huán)/min，工作臺(tái)在0°～120°范圍內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，試驗(yàn)共進(jìn)行400h，齒面未出現(xiàn)異常磨損。轉(zhuǎn)臺(tái)分度精度用自準(zhǔn)直儀每50h檢測(cè)一次。磨損區(qū)域內(nèi)的分度精度如表7所示。

λ取正反轉(zhuǎn)分度精度的平均值0.071″/h，加速因子β＝（80/30）2.75×10/3＝49.5。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的初始精度為30″，一般認(rèn)為當(dāng)精度下降一倍時(shí)，則認(rèn)為喪失運(yùn)動(dòng)精度。將上述各檢驗(yàn)值代入使用壽命預(yù)測(cè)公式，T＝20 916h，每月按170h計(jì)算，此工作臺(tái)的使用壽命在10年左右。

表 5

表 6

表 7

4.結(jié)語

通過對(duì)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)，我們對(duì)其蝸輪副的基本性能有了初步了解，可歸納為以下幾點(diǎn)：

（1）由試驗(yàn)可知，蝸輪副磨損速度隨著工作臺(tái)轉(zhuǎn)速和負(fù)載的增加而增加。給出了數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)在不同工況下蝸輪副間隙的調(diào)整值，其耐磨性能基本與國(guó)外數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)一致。

（2）數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)作為精密分度使用，正常工況下，磨損率約為1.43x10－3″/h，使用壽命在10年左右。