淺析單柱坐標鏜床工作臺反向間隙的調整方法

張桂花 李江艷 楊鵬剛

（沈機集團昆明機床股份有限公司，云南昆明 650203）

淺析單柱坐標鏜床工作臺反向間隙的調整方法

張桂花 李江艷 楊鵬剛

（沈機集團昆明機床股份有限公司，云南昆明 650203）

本文主要闡述單柱坐標鏜床在裝配過程中影響工作臺運動精度反向間隙的產生原因，并結合實踐經驗，綜合歸納了理論上能夠影響反向間隙的主要問題和實際工作中工作臺反向間隙的調整方法，在了解其結構和工作原理的前提下，按上述規定的檢修程序和檢修項目進行檢測、判斷、調整及更換，旨在為后續該工作臺的反向間隙的原因分析和調整提供參考，從而提高工作效益。

坐標鏜床 齒輪齒條 工作臺 反向間隙 調整

1　齒輪傳動的優點及應用

齒輪傳動是機械傳動中應用最廣泛的一種機械運動。如：各種汽車、機床等都應用齒輪傳動。與帶傳動和鏈傳動相比較，齒輪傳動具有傳動比恒定、工作可靠、結構緊湊、效率高、使用壽命長等優點。齒輪傳動用來傳遞任意兩軸間的運動和動力，其圓周速度可達到300m/s，傳遞功率可達105KW，齒輪直徑可從不到1mm到150m以上，是現代機械中應用最廣的一種機械傳動。

齒輪傳動與帶傳動相比主要有以下優點：（1）傳遞動力大、效率高；（2）壽命長，工作平穩，可靠性高；（3）能保證恒定的傳動比，能傳遞任意夾角兩軸間的運動。

同步帶的齒輪傳動裝置是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動力和運動的機械傳動，用主、從動輪輪齒直接、傳遞運動和動力的裝置。傳動平穩可靠、傳動比精度高、工作效率好、使用壽命長、效率高、壽命長，使用的功率、速度和尺寸范圍大等。

2　反向間隙問題的提出及分析

首先應先了解齒輪齒條的傳動系統是否是在裝配過程中形成間隙過大造成。本機床是采用齒輪齒條來實現進給運動的，進給力不大時，可以采用類似于圓柱齒輪傳動中的雙薄片齒輪結構，通過錯齒的方法來消除間隙；當進給力較大時，通常采用雙厚齒輪的傳動結構。

其次，檢查相關裝配元件的裝配是否符合裝配的工藝要求，齒輪齒條傳動可以實現旋轉運動和直線運動的相互轉換。

齒輪齒條運動的正確嚙合條件和標準圓柱齒輪時是一樣的，必須是模數和壓力角分別相等。一對齒輪（齒輪副）最基本的嚙合條件：兩個齒輪的法向基節必須相等。即：3.14*Mn1COS法向壓力角1=3.14*Mn2COS法向壓力2。或：兩個齒輪的各自的法向模數與其法向壓力角的余旋值的乘積必須相等。正確嚙合或要良好的嚙合，還應：（1）齒厚要均勻，即周節偏差、周節累計偏差要符合要求；（2）理論分度圓和實際分度圓要重合，并和齒輪回轉中心線同軸；（3）好的齒面光潔度，高的硬度等強度符合使用要求；（4）軸和軸承滿足運轉條件，中心距保持不變。

圖1　

同理，蝸輪蝸桿傳動，從嚙合原理上可以看為相當于齒條和齒輪的傳動。齒條就是齒數無限大的齒輪的特例，此齒輪即齒條變成直線運動，分度圓成為直線（齒條中線或節線）。蝸桿旋轉代替了齒條的直線運動，上述1+4條中的每個條件都適宜蝸輪蝸桿傳動，唯一的區別是蝸輪蝸桿更容易實現交錯軸的傳動（如滾齒，滾刀就是開了容屑槽及磨出前刀面的蝸桿）。

由公式：S=πmz

TX4163C的齒輪M=2.5mm z=14

得：當齒輪每分鐘1轉時，S=3.14*2.5*14=109.900mm即工作臺每分鐘可移動109.900mm。

而實測，此工作臺移動了109.887mm，超出允差0.004mm范圍。

3　復查以及采取的措施

由此，雖可判斷出齒輪齒條間隙超差。但是需要用手動操作來復查這個結論是否正確，從而盡量避免因為判斷失誤而影響裝配的周期。

首先，做以下操作步驟：（1）手動正向操作手移動機構，直至千分表指針由“0”指向“0.010mm”。（2）手動負向操作手移動機構，直至千分表指針由“0.010mm”指向“0”。（3）由過程“1”→“2”看數顯表數字的變化，根據指針指數，計算“空行程”，即反向間隙。

當進行以上操作時，發現反向移動初始載荷幾乎為“0”，按照步驟“3”計算，可以得出反向間隙為“0.005mm”。而TX4163C單柱坐標鏜床的工作臺移動反向間隙應該控制在“0.002mm”以內。

其次，檢查其他相關零部件的裝配情況，齒輪齒條的尺寸。以確認故障根源。（1）齒輪齒條的尺寸檢查：用Φ5的鋼珠檢測，得到實際相關尺寸為1.881mm。符合圖紙的1.920 -0.1mm的公差。齒輪軸上的齒輪齒數、模數正確與否自然已經檢測，齒輪分度圓的尺寸已經通過三坐標測量機測量，亦是符合要求。由此看來，齒輪齒條自身沒有問題。（2）減速箱的相關檢查：與齒輪齒條相關的部件是減速箱當中蝸輪蝸桿的傳動機構。蝸輪蝸桿傳動，是由蝸桿和與之嚙合的蝸輪組成的。一般蝸桿是主動件，蝸輪為從動件。蝸桿傳動常用于傳遞交錯軸之間的運動和動力。一般兩軸交錯角為90度。

通過電機帶動減速箱的蝸輪蝸桿傳動，再帶動齒輪在齒條上運動從而使工作臺移動，理論上蝸輪蝸桿的配合應是縱向中心線重合。如圖1：托座機構（蝸輪箱）傳動簡圖。

4　結語

總之，單柱坐標鏜床工作臺的反向間隙的調整雖然繁瑣，但并不困難，主要在于分析、判斷。并對判斷進行有針對性的解決。在了解其結構和工作原理的前提下，按上述規定的檢修程序和檢修項目進行檢測、判斷、調整及更換，那么再復雜的故障都是可以排除的，也可以普遍使用于各種型號機床工作臺反向間隙的調整和應用，可以提高工作效益，加快裝配工作進度。

［1］馬保振.機械電子工業部統編［M］.機械基礎，機械工業出版社，1991.

［2］王先逵.機械裝配工藝［J］.機械工業出版社，2008.6.

國家高技術研究發展計劃 （2012AA040703）