新型變速箱擋位鎖緊裝置

焦建華 黃 鵬 姜 川

(齊重數控裝備股份有限公司，黑龍江齊齊哈爾161005)

機床變速箱作為機床重要的組成部分，負責使主運動的執行件變速、起動、停止和改變運動的方向等，因而變速箱的穩定性、自動化控制的性能直接影響現代化數控機床的品質。因加工的需要，變速箱需要經常變速換擋，適應大范圍的速度變化，以擴大機床的適用范圍以及工件加工的高精度。故變速箱的換擋鎖緊裝置直接影響變速箱工作的可靠性，是變速箱設計中不可缺少、不可忽視的一部分。在國產的立式加工中心、數控立式車床的變速箱設計中，由于在滑移齒輪、撥叉的換擋結構中沒有設計擋位機械鎖緊機構，滑移齒輪撥叉軸向的固定僅靠液壓的動力維持，尤其對于立軸安裝的變速箱，比較容易導致滑移齒輪、撥叉在自身重力的作用下向下滑落。為了克服這一缺陷，國內外的變速箱通用辦法一般都借助于液壓保壓裝置來維持換擋油缸液壓油的壓力。但是，由于液壓保壓裝置在使用中很容易出現泄漏，因而仍然難以杜絕上述滑落事故的發生。同時，換擋鎖緊裝置單獨控制，沒有與數控機床的控制系統關聯，無法形成閉環、高度自動化的控制，在使用過程中不方便、可靠性差。另增加機床液壓成本。本設計涉及一種變速箱擋位鎖緊裝置，適用于在立式加工中心、數控立式車床上等大型數控機床上安裝設計。

該裝置包括換擋油缸，在油缸活塞兩側的缸壁上分別裝有無桿腔進油管和有桿腔進油管，活塞的桿端與撥叉連接；在撥叉尾舵的滑道上設有與換擋上、下限位相對應的撥叉鎖緊槽。在與撥叉鎖緊槽相對的變速箱體外壁上裝有鎖緊油缸，鎖緊油缸的芯部裝有鎖緊插銷，缸體的有桿腔側裝有鎖緊油缸進油管，上部裝有鎖緊限位開關；在撥叉的左側處裝有撞塊；在變速箱體上與撞塊的對應處裝有換擋上限位開關和換擋下限位開關；上述的鎖緊限位開關、換擋上限位開關、換擋下限位開關通過導線與機床的數控系統連接。

具體如圖1。在換擋油缸6的芯部裝有活塞7，活塞7兩側的缸壁上分別裝有無桿腔進油管5和有桿腔進油管9，活塞7的桿端與撥叉8連接；在撥叉8滑道上部開有與換擋上、下限位相對應的撥叉鎖緊槽14。在與撥叉鎖緊槽14相對的變速箱體4外壁上裝有鎖緊油缸3，鎖緊油缸3的芯部裝有鎖緊插銷2，缸體的有桿腔側裝有鎖緊油缸進油管10，上部裝有鎖緊限位開關1；在撥叉8的左側處裝有撞塊12；在變速箱體4上與撞塊7的對應處裝有換檔上限位開關11和換檔下限位開關13；上述的鎖緊限位開關1、換檔上限位開關11、換檔下限位開關13通過導線與機床的數控系統連接。

變速箱擋位由上極限擋位至下極限擋位換擋過程:如圖1a所示，變速箱擋位鎖緊結構，變速箱在工作中需要從上極限擋位至下極限擋位更換擋位時，鎖緊油缸進油管10來油，推動鎖緊插銷2從撥叉8的鎖緊槽中脫出到位，鎖緊插銷2壓合鎖緊限位開關1后，鎖緊限位開關1發出撥叉換擋信號，換擋油缸無桿腔進油管5進油，換擋油缸有桿腔進油管9回油，液壓油推動活塞7、撥叉8移至下極限位置后，固定在撥叉8上的撞塊壓合換擋下限位開關13，換擋下限位開關13便發出換擋結束信號，至此上極限擋位至下極限擋位換擋工作結束。

通過上述變速箱檔位鎖緊裝置的設計，該裝置不僅能夠有效地預防滑移齒輪下滑的事故發生，而且還可以省略變速油缸液壓保壓裝置，同時形成電信號反饋，與控制系統關聯形成安全可靠的變速控制。為數控機床的變速箱的換擋鎖緊提供一種安全、可靠、穩定性高的解決方案。該設計的原理可適用不同類型的中型、大型數控機床，提高機床的整體運行的穩定性。該檔位鎖緊裝置的鎖緊撥叉使用安全可靠，有效地防止了變速箱擋位脫開事故的發生，與機床關聯控制，及時反饋，閉環控制，大大提高了機床變速箱工作的可靠性、安全性、穩定性。同時本設計還節省了變速油缸液壓保壓裝置，節省筆者產品成本，減少筆者液壓系統不穩定部分，降低了漏油風險，避免了不必要的油污污染。該結構已在筆者公司立式車床、立式加工中心變速箱廣泛應用，年節約成本近百萬。