數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床C軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改進(jìn)

湯 春

（江蘇金方圓數(shù)控機(jī)床有限公司，江蘇 揚(yáng)州225127）

數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床是一種高精度、高效、自動(dòng)化的板材加工設(shè)備[1]。目前的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床中的旋轉(zhuǎn)模驅(qū)動(dòng)裝置，一般為帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)其同步帶傳動(dòng)，從而帶動(dòng)與之相連的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，將上下旋轉(zhuǎn)模同時(shí)旋轉(zhuǎn)到任意所需要的角度，故對(duì)上下旋轉(zhuǎn)模的同步性具有極高的要求。但由于受傳輸距離的影響，同步帶的傳輸精度隨著同步帶的長度增加而降低，現(xiàn)有的帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖1所示，該機(jī)構(gòu)已不能適用于Y軸長行程的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床。本文為了克服現(xiàn)有數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的C軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的不足，提出一種改進(jìn)型帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

圖1 現(xiàn)有的帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

1 改進(jìn)型的帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

本次設(shè)計(jì)的改進(jìn)型帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配示意圖，如圖2所示，在原有機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了過渡帶輪漲緊機(jī)構(gòu)，將一次長距離傳輸分為兩次傳輸，兩次漲緊，大大改善了原有機(jī)構(gòu)的一次傳輸中同步帶由于過長而導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)模精度的下降，保證傳輸精度，而且保證了沖床旋轉(zhuǎn)模精度的可靠性和穩(wěn)定性，原先的C軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)需定期檢查同步帶是否松了，必要時(shí)調(diào)整漲緊機(jī)構(gòu)，而改進(jìn)型的C軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以將復(fù)查、漲緊的周期大大延長，也提高了整機(jī)效率。安裝現(xiàn)有的C軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的Y軸加工板材的尺寸最大為1 500 mm，如若再增加，旋轉(zhuǎn)模的精度無法保證，而改進(jìn)型帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的提出，擴(kuò)大了數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床Y軸的加工范圍，可以加工Y軸長度2 500 mm的板材，并已得到實(shí)踐驗(yàn)證。

圖2 改進(jìn)型帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

該機(jī)構(gòu)安裝方便，便于調(diào)節(jié)，為保證過渡帶輪正常工作，不至于在負(fù)載時(shí)候移位；轉(zhuǎn)動(dòng)裝置固定設(shè)置在同步輪軸上，過渡帶輪與同步輪軸之間設(shè)置有漲套，漲套旁邊還設(shè)置有小隔套，過渡帶輪與同步輪軸之間通過漲套壓蓋固定。安裝時(shí)，裝配人員通過同步齒形帶將從動(dòng)帶輪機(jī)構(gòu)、過渡帶輪漲緊機(jī)構(gòu)及其漲緊機(jī)構(gòu)連接在一起，連接完之后，再與主動(dòng)帶輪機(jī)構(gòu)連接，下側(cè)同樣步驟。

通過漲緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行漲緊，使得同步齒形帶的漲緊度松緊適中，然后再鎖緊漲緊機(jī)構(gòu)；完畢后再通過過渡帶輪漲緊機(jī)構(gòu)對(duì)同步齒形帶進(jìn)行二次鎖緊；鎖緊之后再進(jìn)行校檢，以便于保證傳動(dòng)組件和主動(dòng)帶輪機(jī)構(gòu)之間轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，無軸向竄動(dòng)和受阻現(xiàn)象，如此該改進(jìn)型帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝配完畢。圖3為過渡帶輪漲緊機(jī)構(gòu)的剖視圖，圖4為改進(jìn)型帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝配圖。

圖3 過渡帶輪漲緊機(jī)構(gòu)

圖4 改進(jìn)型帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝配圖

2 改進(jìn)驗(yàn)證

分別對(duì)安裝現(xiàn)有的和改進(jìn)型帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的C軸電機(jī)伺服位置偏差跟蹤波形采集，理論上采集的位置波形與要求的位置應(yīng)相重合，無偏差，但受結(jié)構(gòu)的合理性，裝配零件的加工質(zhì)量，裝配人員的技術(shù)水平以及裝配時(shí)是否順暢，不憋勁等因素，實(shí)際采集的波形與理論要求還是有偏差的，現(xiàn)場都是由相同的鉗工裝配，所以不同的帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)采集的位置偏差影響最大（圖5，圖6為伺服位置偏差跟蹤波形圖，其中，橫坐標(biāo)代表時(shí)間，單位：ms，縱坐標(biāo)代表實(shí)際偏移位置，單位：μm）截取相同時(shí)間段的波形圖對(duì)比，現(xiàn)有的帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的伺服位置最大偏差超過5，而改進(jìn)型伺服位置最大偏差都在3以內(nèi)，波形也較平緩，顯而易見，改進(jìn)型帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的伺服位置偏差更小，結(jié)構(gòu)更好更穩(wěn)定。

圖5 伺服位置偏差跟蹤波形圖（現(xiàn)有的）

圖6 伺服位置偏差跟蹤波形圖（改進(jìn)型）

分別對(duì)安裝現(xiàn)有的和改進(jìn)型帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的旋轉(zhuǎn)模精度測試，用55 mm×10 mm的模具，在1 250 mm×1 250 mm×1 mm的碳鋼板上，按圖示7要求沖孔。其中1-8號(hào)孔按順時(shí)針方向進(jìn)行，9-16號(hào)孔按逆時(shí)針方向進(jìn)行，17-24號(hào)孔按順時(shí)針方向進(jìn)行。沖孔完成后，用三坐標(biāo)測量儀或者塊規(guī)、塞尺分別測量1號(hào)-9號(hào)-17號(hào)、2號(hào)-16號(hào)-18號(hào)、3號(hào)-15號(hào)-19號(hào)、4號(hào)-14號(hào)-20號(hào)、5號(hào)-13號(hào)-21號(hào)、6號(hào)-12號(hào)-22號(hào)、7號(hào)-11號(hào)-23號(hào)、8號(hào)-10號(hào)-24號(hào)孔之間的接刀誤差，測量值以最大差值計(jì)，安裝現(xiàn)有的帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的旋轉(zhuǎn)模接刀誤差為0.09 mm，安裝改進(jìn)型帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的旋轉(zhuǎn)模接刀誤差為0.07 mm.可見，裝有改進(jìn)型帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的旋轉(zhuǎn)模精度要更好。

圖7 旋轉(zhuǎn)模精度測試樣件

3 結(jié)束語

國內(nèi)廠家生產(chǎn)的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床與國外的差距主要體現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)模加工精度上，本次設(shè)計(jì)提出的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的C軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)提高旋轉(zhuǎn)模的加工精度起到了促進(jìn)作用，達(dá)到了構(gòu)型優(yōu)化的目的。