碟簧消隙結構在圓柱內齒輪銑齒機上的應用

李超寧， 龐亮， 郭璐

（陜西秦川機械發展股份有限公司，陜西寶雞721009）

1 引 言

數控圓柱內齒輪銑齒機內銑刀架采用多級圓柱漸開線齒輪傳動,主軸伺服電機產生的動力經內銑刀架內各個位置上的傳動齒輪和傳動軸,傳到主軸刀盤上。由于內齒銑削加工是一種強力斷續切削,傳動中齒輪側隙會產生較大的反向沖擊載荷以及振動。為了減少或消除側隙給機構帶來的不利影響，需要采用消隙方法。應用內銑刀架傳動齒輪的消隙結構可消除沖擊載荷和振動，但普通消隙機構消隙力較小，不能應用于重載切削內齒輪銑齒機。

本文介紹的碟簧消隙結構相對于傳統彈簧結構，安裝空間小，消隙力較大，加工方便，裝配及調整簡單。

2 普通齒輪消隙結構及應用于低速重載切削機床的問題

圖1 中所示的相同模數齒數的薄齒輪1 和主傳動齒輪2 與同一個大齒輪嚙合。薄齒輪1 孔裝配在主傳動齒輪2 軸上，孔軸為間隙配合，相互之間可以回轉。主傳動齒輪2 端面均布著4 個相同螺孔，螺孔裝上帶環凸耳4。薄齒輪1 端面均布著4 個螺孔，螺孔裝上帶銷軸凸耳8，薄齒輪1 的端面另外分布著如圖所示的4 個通孔，帶銷軸凸耳8 可以穿過薄齒輪1。彈簧3 的兩端分別鉤在凸耳4 和調節螺釘5 上，通過調節螺母6 調節彈簧的拉力，調節至適當拉力后用鎖緊螺母7 鎖緊。彈簧產生的拉力使薄齒輪與主傳動齒輪間發生相對錯位，消除了主傳動齒輪與嚙合的大齒輪的齒側間隙。

圖1 雙齒輪錯齒式消隙結構

圖1 中所示的普通消隙結構利用3 個小彈簧產生的拉力來消隙，應用于內齒輪銑齒機內銑刀架齒輪傳動時，同樣空間結構彈簧產生的拉力產生的扭矩較小，尤其應用于內齒輪銑齒機低速重載斷續切削時產生沖擊載荷，影響內銑刀架主軸工作平穩性；普通消隙結構尺寸較大，影響工件加工的最小規格；而且這種彈簧消隙方法結構比較復雜，彈簧消隙力控制上也有很大難度；產生消隙力較小，容易失去消隙的作用。

3 雙層齒輪蝶簧機構消隙結構

圖2 所示為相同齒數模數的消隙齒輪1 和主傳動齒輪2。消隙齒輪1 使用軸用擋圈3 固定在主傳動齒輪2上，孔軸為間隙配合，可以做相對回轉運動。主傳動齒輪2 和消隙齒輪1 貼合的兩端面間隔分布著如圖2 右側視圖所示的6 個相同螺孔，分別用內六角螺釘4 裝配上3個消隙用擋塊5。圓柱銷6 分別安裝在消隙用擋塊5 的兩端，碟簧3 裝在圓柱銷6 上，放置在兩消隙用擋塊之間，通過精確控制碟簧的壓縮量，調節碟簧產生的作用于齒面的壓力。碟簧壓縮產生的力使消隙齒輪1 與主傳動齒輪間產生相對錯位，消隙齒輪1 的左齒面和主傳動齒輪2右齒面分別緊壓在嚙合齒輪齒槽的左齒面和右齒面上，消除了主傳動齒輪與嚙合的大齒輪的齒側間隙。

圖2 雙層齒輪蝶簧機構消隙結構示意圖

4 雙層齒輪蝶簧機構消隙的應用

內銑刀架傳動簡圖如圖3 所示，該機構為6 軸3 級齒輪減速箱，齒輪傳速比為29.44，為了保證傳動平穩性，機構中軸4 采用雙層齒輪蝶簧消隙結構。盤型銑刀切削時產生的反向力與軸4 形成一個封閉的消隙回路。

圖3 內銑刀架傳動齒輪消隙示意圖

碟簧規格為12×6.2×0.7，h0=3mm，S 為壓縮量，S=0.5h0時，F=456.8N；S=0.5h0時，F=456.8N；S=0.75h0時，F=659.5N；S=h0時，F=854.9N。由計算結果可得，應用雙層齒輪蝶簧消隙機構可以產生較大的反向消隙力。

5 結 語

雙層齒輪蝶簧消隙結構用于國家“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項（2009ZX004001-091）子課題YK39250 大規格數控高效圓柱內齒輪銑齒機主軸上，在消除機床齒輪傳動的反向間隙的同時，也極大地消除了因斷續強力切削帶來反向沖擊引起的振動，易于加工裝配，結構簡單緊湊，合理利用空間，運行平穩，傳動噪音低，同時一定程度提升了機床加工效率，可應用于各類采用圓柱齒輪重載傳動的機械結構中。

［1］ 胡超，施滸立.齒輪消隙功能實現探索［J］.機電工程，2008，25（2）：11-14.

［2］ 謝鋒，梁新立.機構消隙的方法及應用［J］.機械管理開發，2011（1）：118-123.