几种消隙驱动结构在机床回转工作台上的应用
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机构消隙的方法及应用
方法 。 １ 机构 消隙 的方 法
１１ 双 齿 轮 消 隙… ．
使 左 、 与其 相 啮合 的齿 轮 ２ ３ 别带 动 齿 轮 ４和 ５ 右 及 分
贴 紧齿条 ６ 的齿 槽 的左 右 侧， 而达到 消 隙的 目的 。 从
ｉ ． 齿轮 中心距 调 整法 消 隙 ２
齿 轮 中 心距 可 调 消 隙 简 化原 理 如 图 ３ 示 ， 中 所 其 １２ 相 啮 合 的 齿 轮 副 ， 消 侧 隙 ， 一 对齿 轮 副 中， 、为 为 在
第 １ （ 第 １９ ） 期 总 期 ｌ
Ｎｏ １ Ｓ ． （ ＵＭ ． ９） Ｎｏ １１
机 械 管 理 开 发
Ｍ ＥＣＩ ＡＮＩ ｔ ＣＡＬ Ｍ ＡＮＡＧＥＭ ＥＮＴ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬ０ＰＭ ＥＮＴ
２ １ 年 ２月 ０１
Ｆｅ ２ ｂ．０１ｌ
机构 消隙传 动机 构都有 传 动副侧 隙存 在 ， 隙用 来 防止 由于误 差和 热变形 而使 轮齿 卡住 ， 侧 并
且给齿面问的润滑油膜 留有空 间， 但侧隙同时又给机 构 在 反转 时带 来 空程 ， 机 构 不 能准 确 定位 。机 构 工 使 作 过 程 中， 可 避免 地 会 将 上述 由轮 齿 侧 隙产 生 的误 不 差传递 ， 因此， 在需要传递高精度角度信息或者位置信 息 的场 合， 须采 用 合 适 的误 差 调整 方 法， 必 以控制 误 差 量， 高传 动 精 度， 到更 好 的运 行 效 果 。为 了减 少 或 提 达 消 除 侧 隙 给 机 构 带 来 的 不 利 影 响 ， 要 采 用 消 隙 方 需 法 。齿 轮侧 隙 的 消除 方法 很 多 ， 文在 对 传统 机 械 消 本 除 间 隙 的方 法进 行 简 单 介绍 的基 础 上， 明轮 齿 消 隙 阐 机构 的原 理， 列 举 了 多种 机 械 消 隙 方法 和 电控 消 隙 并
１１ 双 齿 轮 消 隙… ．
使 左 、 与其 相 啮合 的齿 轮 ２ ３ 别带 动 齿 轮 ４和 ５ 右 及 分
贴 紧齿条 ６ 的齿 槽 的左 右 侧， 而达到 消 隙的 目的 。 从
ｉ ． 齿轮 中心距 调 整法 消 隙 ２
齿 轮 中 心距 可 调 消 隙 简 化原 理 如 图 ３ 示 ， 中 所 其 １２ 相 啮 合 的 齿 轮 副 ， 消 侧 隙 ， 一 对齿 轮 副 中， 、为 为 在
第 １ （ 第 １９ ） 期 总 期 ｌ
Ｎｏ １ Ｓ ． （ ＵＭ ． ９） Ｎｏ １１
机 械 管 理 开 发
Ｍ ＥＣＩ ＡＮＩ ｔ ＣＡＬ Ｍ ＡＮＡＧＥＭ ＥＮＴ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬ０ＰＭ ＥＮＴ
２ １ 年 ２月 ０１
Ｆｅ ２ ｂ．０１ｌ
机构 消隙传 动机 构都有 传 动副侧 隙存 在 ， 隙用 来 防止 由于误 差和 热变形 而使 轮齿 卡住 ， 侧 并
且给齿面问的润滑油膜 留有空 间， 但侧隙同时又给机 构 在 反转 时带 来 空程 ， 机 构 不 能准 确 定位 。机 构 工 使 作 过 程 中， 可 避免 地 会 将 上述 由轮 齿 侧 隙产 生 的误 不 差传递 ， 因此， 在需要传递高精度角度信息或者位置信 息 的场 合， 须采 用 合 适 的误 差 调整 方 法， 必 以控制 误 差 量， 高传 动 精 度， 到更 好 的运 行 效 果 。为 了减 少 或 提 达 消 除 侧 隙 给 机 构 带 来 的 不 利 影 响 ， 要 采 用 消 隙 方 需 法 。齿 轮侧 隙 的 消除 方法 很 多 ， 文在 对 传统 机 械 消 本 除 间 隙 的方 法进 行 简 单 介绍 的基 础 上， 明轮 齿 消 隙 阐 机构 的原 理， 列 举 了 多种 机 械 消 隙 方法 和 电控 消 隙 并
双电机驱动消隙技术及其在数控设备中的应用
-
PT1
++
过滤器
张力扭矩
平衡系数
机械连接
位置设定值 + -
位置
+
控制器 nset=0
位置实际值
从动轴
速度 nact 控制器 iset
扭矩 iact 控制器
电机 M2
编码 器2
图 4 主从驱动控制原理图 Fig.4 Control principle chart of master-slave drive
1 传动间隙影响数控设备的原理分析
伺服系统中传动间隙的表现形式具有多样性，为 方便分析，将伺服传动系统中所有间隙等效为１个来考 虑。用 2Δ 来表示传动间隙的宽度，传动间隙的特性如 图 1（a）所示，其中 φa 和 φb 分别为电机输入轴转角和
* “十一五”国防基础科研项目。
84 航空制造技术· 2009 年第 17 期
采用主从驱动方式，即２个伺服电机共同承担负 载。采用扭矩补偿控制器实现伺服电机之间的扭矩平 衡分配，且扭矩补偿控制器根据伺服电机的具体性能分 配相应的负载扭矩。一般地，在同一坐标进给上应尽量 采用同型号、同性能的伺服电机，以简化系统的设置。 当主、从伺服电机性能不相同时，需要根据其扭矩平衡 系数调整扭矩匹配。
传动间隙限制了系统精度的提高，而在传动间隙不 可避免的情况下，如何采取措施尽可能地消除传动间隙 就非常必要。
除了在设计传动机构时尽量减小间隙外，大多采用 机械消隙的方法，即利用消隙齿轮和弹簧预紧等方法来
（-1，j0）
幅值 Im 频率 σ
-1/N（A） G（jω）
（a）系统稳定情况
（-1，j0）
幅值 Im 频率 σ
∑M
电机 1 转矩曲线
一种数控回转工作合的消隙机构
叶卷 曲度 。
３＿ ２ 水 分 控 制 系 统 技 术 特 征 对 烟 叶进行 增 湿是 通过 水 汽混合 喷 嘴 （ 标 记 Ｅ） 施 加 工 艺 水 的 方 法 。 根 据 电 子 称 的 烟 片 流 量 和 生 产 用 水 添 加 额 定 值 计 算 出 所 需 的 加 水 量 ： 瞬 时 加 水 量 通 过
１ ２与 蜗 轮 ９的 预 压 力 。副 蜗 杆 １ ２的 左 齿 面 与 蜗 轮 ９
卧 式 镗 铣 加 工 中 心 除 了 具 有 沿 、 ｌ ， 、 ｚ 三 个 坐 标 直线 进 给 的 运动 外 ， 还 有 绕 ｙ轴旋 转 的 Ｂ轴 ， 即 回 转 工作 台 。回转 系统 中 ， 由于传 动副存 在 间隙 ， 造 成 回 转 位移滞 后 于指令 信 号 ， 在 反 向时造成 反 向间 隙 ， 影 响 定 位精 度 ， 同时产 生机 械冲 击和振 动 ， 造 成 零 件 的 加 工 误
一
种
数
控
回
口
转
张占锋
工
Ｔ 隹
合
的
消
隙
讥
构
口 李太林
口 周永东
４ ５ ３ ０ ０ ０
河南新 乡 日升数控 轴承 装备 股份 有 限公 司 河 南新 乡
摘 要 ： 介 绍 了一 种 双蜗轮 蜗杆 柔性 消 隙机 构 ， 可应 用在数 控 回转 工作 台上 。该 结 构 降低 了对蜗轮 蜗杆 加 工精度 的要 求 ， 减 少 了成本 ， 同时在 蜗轮 蜗 杆 副磨 损后 可 自动调 整补 偿 间隙 ， 详 细分析 了碟 簧 的
性 ， 为 在 实 际 生 产 中避 免 质 量 问 题 的 发 生 、 对 设 备 的 改 良奠 定 了 良好 的 基 础 。
一种数控回转工作台的消隙机构
一种数控回转工作台的消隙机构One kind of backlash NC rotary table mechanism张占锋（河南新乡日升数控轴承装备股份有限公司河南新乡453000）（Xinxiang Sunrise NC Bearing Equipment Co., Ltd. Xinxiang Henan 453000）摘要：介绍一种双蜗轮蜗杆柔性消隙机构，并详细分析了蝶簧的调整及压缩量计算。
Abstract: A two-backlash worm flexible organization, and a detailed analysis of butterfly spring and compression adjustment calculation.关键词：回转工作台；蜗轮蜗杆；柔性消隙；蝶簧Keywords: rotary table; worm; flexible backlash; butterfly spring中图分类号：TH13 文献标识码：B为了扩大工艺范围，提高生产率，卧式镗铣加工中心一般除了具有沿X、Y、Z三个坐标的直线进给运动外，还有绕Y轴旋转的B轴，即回转工作台。
回转系统中，由于传动副存在间隙，造成回转位移滞后于指令信号，在反向时造成反向死区，影响定位精度。
为了保证系统良好的动态特性，必须对蜗轮蜗杆传动副采取消隙措施，提高定位精度。
目前回转消隙机构主要有：双导程蜗轮蜗杆消隙、双伺服消隙、两段式蜗轮蜗杆消隙等，本文主要介绍一种双蜗轮蜗杆柔性消隙机构。
1.结构介绍图1 双蜗轮蜗杆柔性消隙机构示意图1.伺服减速电机：2.联轴器：3.9.支撑轴承：4.5.伞齿轮：6.主转动轴：7.主蜗杆：8.蜗轮：10.副传动轴11. 副蜗杆：12.碟簧：13.垫圈如上图示为双蜗轮蜗杆柔性消隙机构，副蜗杆11与副传动轴10采用键联结，副蜗杆11可以轴向移动，修配垫圈13的厚度，使蝶簧12产生形变，从而调整副蜗杆11与蜗轮8的预压力，使副蜗杆11的左齿面与蜗轮8的右齿面贴紧，副蜗杆推动蜗轮8，使蜗轮8的左齿面与主蜗杆7右齿面贴紧。
齿轮消隙与双电机消隙的应用
齿 条传 动 。
１ 消隙结构 的分类
在齿轮齿条传动可 以依靠双齿轮反向预紧的方 式消除反向间隙， 如果两个齿轮与齿条 ， 齿圈的反向 预紧力 由机械装配和调整关系来实现 ，则称之为机
图１ 数控动柱式龙 门铣床
械消隙 ，机械消隙属于单电机输入两个齿轮输 出的 问题 的 分 析 与 处 理 形式 ； 如果 两个 齿 轮 与齿条 ／ 齿 圈 间 的反 向预 紧力 分 ３
同理 ， 在开始切削时也和开始加速时隋况一致。
避 篷
图 ４ 双 电机 驱 动 图 示
具体做法如下 ：本数控动柱式 龙门铣床采用西 门子 ８ ４ ０ Ｄ数控系统。给每个电机预设一个 ２ ０ ％额 定扭矩 的预加应力 ， 设定一个 电机为主驱动 电机 ， 左
改 了设计方案 ， 决定采用双 电机消隙的结构。
同步性。通过应 用双 电机 消隙技术解决 了这个问题。 关键词 ： 同步 性 ； 齿轮 消隙； 双 电机 消 隙 中图分类号 ： Ｔ Ｈ １ ３ ２ ． ４ １ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ － ０ １ ４ ４ － ０ ２
Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎｏ ． １ ， ２ ０ １ ３
齿轮消 隙与双 电机 消隙的应用
罗 华。 梁世伟
（ 桂林机床股份有限公司 ， 广西 桂林 ５ ４ １ ０ ０ １ ）
摘 要： 大型数控 龙 门铣床移动轴 的同步性是 一大难点 ， 在 用 自制 消隙齿轮 箱传动 时， 同步轴 的反 向 间隙较 大 ， 影响 了
齿条固定在床身上 ， 输 出齿轮模 们就进行 了联机调试 ，结果发现 ｘ ｌ 轴和 ｘ ２ 轴的反 传动箱与齿条啮合 ， 向间隙分别为 ０ ． １ ０ ａ ｉ ｍ和 Ｏ ． １ ２ ｍ ｍ， 情况非常不理想。 数８ ｍ ｍ ， 齿数 ２ ５ 齿。
１ 消隙结构 的分类
在齿轮齿条传动可 以依靠双齿轮反向预紧的方 式消除反向间隙， 如果两个齿轮与齿条 ， 齿圈的反向 预紧力 由机械装配和调整关系来实现 ，则称之为机
图１ 数控动柱式龙 门铣床
械消隙 ，机械消隙属于单电机输入两个齿轮输 出的 问题 的 分 析 与 处 理 形式 ； 如果 两个 齿 轮 与齿条 ／ 齿 圈 间 的反 向预 紧力 分 ３
同理 ， 在开始切削时也和开始加速时隋况一致。
避 篷
图 ４ 双 电机 驱 动 图 示
具体做法如下 ：本数控动柱式 龙门铣床采用西 门子 ８ ４ ０ Ｄ数控系统。给每个电机预设一个 ２ ０ ％额 定扭矩 的预加应力 ， 设定一个 电机为主驱动 电机 ， 左
改 了设计方案 ， 决定采用双 电机消隙的结构。
同步性。通过应 用双 电机 消隙技术解决 了这个问题。 关键词 ： 同步 性 ； 齿轮 消隙； 双 电机 消 隙 中图分类号 ： Ｔ Ｈ １ ３ ２ ． ４ １ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ － ０ １ ４ ４ － ０ ２
Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎｏ ． １ ， ２ ０ １ ３
齿轮消 隙与双 电机 消隙的应用
罗 华。 梁世伟
（ 桂林机床股份有限公司 ， 广西 桂林 ５ ４ １ ０ ０ １ ）
摘 要： 大型数控 龙 门铣床移动轴 的同步性是 一大难点 ， 在 用 自制 消隙齿轮 箱传动 时， 同步轴 的反 向 间隙较 大 ， 影响 了
齿条固定在床身上 ， 输 出齿轮模 们就进行 了联机调试 ，结果发现 ｘ ｌ 轴和 ｘ ２ 轴的反 传动箱与齿条啮合 ， 向间隙分别为 ０ ． １ ０ ａ ｉ ｍ和 Ｏ ． １ ２ ｍ ｍ， 情况非常不理想。 数８ ｍ ｍ ， 齿数 ２ ５ 齿。
数控机床进给系统常用消隙结构分析
．
一
以及滚球 均实现 轴 向移 动， 从而 实现 消除丝杠 间隙的最终 目的 ， 也 相应 的提高了丝杠 的刚性 。
距， 使齿轮和 齿条的 间隙不大 干０ ． １ ｍｍ， 这 时调节螺 母 ， 控 制齿轮和 齿
轮 的轴 向位移 ， 使两齿轮啮 合处齿面分 别砥柱齿 条前后 齿面， 消除 齿侧 间隙 ， 达到适 当的预加 载扭矩 。 这种消隙方 式结构 简单 ， 调 整方便 。 ｚ ． 机械预载双齿轮 消隙 该 消隙结 构是 由伺服 电机 同时 驱动减 速箱 和， 两组 减速 箱安装 在 同一箱体上， 并通过传 动轴 中间的扭 力联轴 器使两个齿轮间产生相反方 向的预加 载荷， 使两齿轮分 别与相啮合齿 条的前后面接触实现 消隙。 这 种 方式 安装 方便 ， 并且只需 一个 电机传 动， 对数控 系统要求较 低 ， 但 对 齿轮 齿条精度要求较高。 ３ ． 电气预载 双齿 轮消隙 电气预 载消 隙方式 ， 是 随 着电气 控制技 术和 功能部 件的快 速发 展 而产生 的。 其 消隙原理和机 械预载 方式基本一致 ， 都是利用两个 齿轮 的 反向预载 扭矩 分 别作用于齿 条正反两 面消 除间隙 。 不同厂家 数控 系统 中控 制 的方 式有所 差 别， 西 门子数控 系统 中双电机消 隙是 由主从轴 控 制功能 实现 的。 机 床静止状 态时， 驱 动轴和 制动轴 之间产生张 力， 使两 个齿轮分别 作用于 齿条正反两 面实现消隙 ； 机 床加速 运动时， 驱 动轴 在 出力的过程 中， 制 动轴张 力减 小直至 为零 ， 然 后反向与驱动轴 同时供 给 机 床动力。 结语 本 文 中介 绍 了多种 常用的 消隙结 构 ， 这些 结构 的有 效使用 大大 缓 解了因进给 间隙而造 成的误差 ， 在 进行数控机 床进给系统设计 时， 设计 者要 全 面的结合 机床 的加 工精度要 求、 用途 及加 工成本 等多个 方面 因 素， 进行综 合设计， 从而 使得所使用的数 控机 床的进给系统及相 应的消 隙结构 在满足使用要求 的前提 下， 设备投 入资金 较低 ， 进而降低 生产成 本投 入。 此 外， 除 了以 上的有 隙进 给方式 外 ， 还有直 线电机传 动 、 双导 程 蜗杆 传 动等 多种 无 间隙进给 ， 但 这些 方式 存在 结构及 经济投入 大等 多种 问题 ， 在日 常生产 中较少使 用。 参 考 文献 ［ １ ］ 刘志兵， 孙志强． 双电动机 消隙驱动在大重型机 床上的应 用［ Ｊ 】 ． 制造
一
以及滚球 均实现 轴 向移 动， 从而 实现 消除丝杠 间隙的最终 目的 ， 也 相应 的提高了丝杠 的刚性 。
距， 使齿轮和 齿条的 间隙不大 干０ ． １ ｍｍ， 这 时调节螺 母 ， 控 制齿轮和 齿
轮 的轴 向位移 ， 使两齿轮啮 合处齿面分 别砥柱齿 条前后 齿面， 消除 齿侧 间隙 ， 达到适 当的预加 载扭矩 。 这种消隙方 式结构 简单 ， 调 整方便 。 ｚ ． 机械预载双齿轮 消隙 该 消隙结 构是 由伺服 电机 同时 驱动减 速箱 和， 两组 减速 箱安装 在 同一箱体上， 并通过传 动轴 中间的扭 力联轴 器使两个齿轮间产生相反方 向的预加 载荷， 使两齿轮分 别与相啮合齿 条的前后面接触实现 消隙。 这 种 方式 安装 方便 ， 并且只需 一个 电机传 动， 对数控 系统要求较 低 ， 但 对 齿轮 齿条精度要求较高。 ３ ． 电气预载 双齿 轮消隙 电气预 载消 隙方式 ， 是 随 着电气 控制技 术和 功能部 件的快 速发 展 而产生 的。 其 消隙原理和机 械预载 方式基本一致 ， 都是利用两个 齿轮 的 反向预载 扭矩 分 别作用于齿 条正反两 面消 除间隙 。 不同厂家 数控 系统 中控 制 的方 式有所 差 别， 西 门子数控 系统 中双电机消 隙是 由主从轴 控 制功能 实现 的。 机 床静止状 态时， 驱 动轴和 制动轴 之间产生张 力， 使两 个齿轮分别 作用于 齿条正反两 面实现消隙 ； 机 床加速 运动时， 驱 动轴 在 出力的过程 中， 制 动轴张 力减 小直至 为零 ， 然 后反向与驱动轴 同时供 给 机 床动力。 结语 本 文 中介 绍 了多种 常用的 消隙结 构 ， 这些 结构 的有 效使用 大大 缓 解了因进给 间隙而造 成的误差 ， 在 进行数控机 床进给系统设计 时， 设计 者要 全 面的结合 机床 的加 工精度要 求、 用途 及加 工成本 等多个 方面 因 素， 进行综 合设计， 从而 使得所使用的数 控机 床的进给系统及相 应的消 隙结构 在满足使用要求 的前提 下， 设备投 入资金 较低 ， 进而降低 生产成 本投 入。 此 外， 除 了以 上的有 隙进 给方式 外 ， 还有直 线电机传 动 、 双导 程 蜗杆 传 动等 多种 无 间隙进给 ， 但 这些 方式 存在 结构及 经济投入 大等 多种 问题 ， 在日 常生产 中较少使 用。 参 考 文献 ［ １ ］ 刘志兵， 孙志强． 双电动机 消隙驱动在大重型机 床上的应 用［ Ｊ 】 ． 制造
双电机消除间隙
大型机床回转工作台的转轴驱动在力矩伺服电机直接驱动技术问世之前，一直是齿轮齿圈传动和蜗轮蜗杆传动的天下，近年来除了力矩伺服电机直接驱动技术之外，环面包络滚子蜗杆传动技术以其无间隙、耐磨损、长寿命的优势在回转工作台转轴驱动中也开始站得一席之地，即便如此，齿轮齿圈传动和蜗轮蜗杆传动仍是大型和重型机床回转工作台转轴的重要驱动器方式。
4）当两台伺服电机输出同向力矩使系统以足够大的输出合力矩朝某个方向运行过程中需要减速并反向运行时，将执行由3）到1）再到2）的变化规律。
也不妨换一种描述方式来理解双电机电气消隙：
1）由两个电机分别驱动的齿轮与齿条啮合时，两个齿轮都对齿条出力，不过在绝大多数情况下都是一个力大，另一个力小。
2）轻载下，两个齿轮出力的方向相反，哪个力大就往那个方向移动，只不过出力大的齿轮驱动齿条移动，出力小的齿轮阻止齿条移动。
众所周知，在（滚珠）丝杠传动中，可以采用双螺母反向预紧的方法以机械方式消除单螺母传动面临的反向间隙问题，以降低频繁反向过程中因反向间隙引入的传动误差和刚度损失。环面包络滚子蜗杆传动，也可以借助双滚子包络环面技术以机械方式实现反向预紧，消除传动间隙。
同理，在齿轮齿条传动、齿轮齿圈传动也可以依靠双齿轮反向预紧的方式消除反向间隙，如果两个齿轮与齿条/齿圈的反向预紧力由机械装配和调整关系来实现，则称之为机械消隙，机械消隙属于单电机输入两个齿轮输出的形式；如果两个齿轮与齿条/齿圈间的反向预紧力分别由驱动这两个齿轮的两台（伺服）电机间的力矩协调关系来保证，则称之为双电机电气消隙，双电机电气消隙属于双电机输入两个齿轮输出的形式。
此前一直都在讲双电机电气消隙的力矩控制原理，需要注意的是双电机电气消隙的运行过程中，无论两个齿轮的出力方向相反，还是相同，哪怕其中一个齿轮的出力恰好为零，两个齿轮的实际运行速度名义上总是相同的。
4）当两台伺服电机输出同向力矩使系统以足够大的输出合力矩朝某个方向运行过程中需要减速并反向运行时，将执行由3）到1）再到2）的变化规律。
也不妨换一种描述方式来理解双电机电气消隙：
1）由两个电机分别驱动的齿轮与齿条啮合时，两个齿轮都对齿条出力，不过在绝大多数情况下都是一个力大，另一个力小。
2）轻载下，两个齿轮出力的方向相反，哪个力大就往那个方向移动，只不过出力大的齿轮驱动齿条移动，出力小的齿轮阻止齿条移动。
众所周知，在（滚珠）丝杠传动中，可以采用双螺母反向预紧的方法以机械方式消除单螺母传动面临的反向间隙问题，以降低频繁反向过程中因反向间隙引入的传动误差和刚度损失。环面包络滚子蜗杆传动，也可以借助双滚子包络环面技术以机械方式实现反向预紧，消除传动间隙。
同理，在齿轮齿条传动、齿轮齿圈传动也可以依靠双齿轮反向预紧的方式消除反向间隙，如果两个齿轮与齿条/齿圈的反向预紧力由机械装配和调整关系来实现，则称之为机械消隙，机械消隙属于单电机输入两个齿轮输出的形式；如果两个齿轮与齿条/齿圈间的反向预紧力分别由驱动这两个齿轮的两台（伺服）电机间的力矩协调关系来保证，则称之为双电机电气消隙，双电机电气消隙属于双电机输入两个齿轮输出的形式。
此前一直都在讲双电机电气消隙的力矩控制原理，需要注意的是双电机电气消隙的运行过程中，无论两个齿轮的出力方向相反，还是相同，哪怕其中一个齿轮的出力恰好为零，两个齿轮的实际运行速度名义上总是相同的。
最新4第四节数控机床回转工作台汇总
液压缸下腔10的回油经节流间可限制工作台的下降 速度，保护齿面不受冲击。
当分度工作台下降时（图） ，通过推杆2及1的 作用启动微动开关S2，
分度液压缸右腔18通过油孔20进压力油，活塞齿 条8退回。
齿轮11顺时针方向转动时带动挡块17及14回到原 处为下一次分度工作作好准备。
此时内齿轮12已同齿轮11脱开，工作台保持静止 状态。
（图）测蜗杆的左右两侧具有不同的螺距因此蜗杆 齿厚从头到尾逐渐增厚。 但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍能保持正确 的啮合。 调整时松开螺母7的锁紧螺钉8使压块6与调整套松 开。 然后转动调整套11带动蜗杆9作轴向移动。 调整后锁紧调整套11和楔形圆柱销5。 蜗杆的左右两端都有双列滚针轴承支承， 左端为自由端可以伸缩以消除温度变化的影响， 右端装有两个推球轴承能轴向定位。
4第四节数控机床回转工作台
数控机床中常用的回转工作台有数控回转工 作台和分度工作台。
一、
数控回转工作台
二、
分度工作台
一、数控回转工作台
数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床。 从外形上看它与分度工作台没有多大差别，但在内 部结构和功用上则有较大的不同。
如图所示数控回转工作台由传动系统、间隙消除装 置及蜗轮夹紧装置等组成。
数控回转工作台（图）是由电液步进电动机1驱动， 经齿轮2和4带动蜗轮8，通过蜗杆10使工作台回转。
为了尽量消除反向间隙和传动间隙，通过调整偏 心环3来消除齿轮2和4啮合侧隙。
齿轮4与蜗杆9是靠楔形拉紧圆柱销5（A一A剖面） 来连接。
这种连接方式能消除轴与套的配合间隙。
蜗杆9采用螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位 置来调节间隙。
1．鼠牙盘式分度工作台
鼠牙盘式分度工作台主要由工作台面底座、夹紧液 压缸、分度液压缸和鼠牙盘等零件组成， 其结构如图所示。 鼠牙盘是保证分度精度的关键零件， 在每个齿盘的端面有数目相同的三角形齿。 当两个齿盘啮合时，能自动确定周向和径向的相对 位置。
当分度工作台下降时（图） ，通过推杆2及1的 作用启动微动开关S2，
分度液压缸右腔18通过油孔20进压力油，活塞齿 条8退回。
齿轮11顺时针方向转动时带动挡块17及14回到原 处为下一次分度工作作好准备。
此时内齿轮12已同齿轮11脱开，工作台保持静止 状态。
（图）测蜗杆的左右两侧具有不同的螺距因此蜗杆 齿厚从头到尾逐渐增厚。 但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍能保持正确 的啮合。 调整时松开螺母7的锁紧螺钉8使压块6与调整套松 开。 然后转动调整套11带动蜗杆9作轴向移动。 调整后锁紧调整套11和楔形圆柱销5。 蜗杆的左右两端都有双列滚针轴承支承， 左端为自由端可以伸缩以消除温度变化的影响， 右端装有两个推球轴承能轴向定位。
4第四节数控机床回转工作台
数控机床中常用的回转工作台有数控回转工 作台和分度工作台。
一、
数控回转工作台
二、
分度工作台
一、数控回转工作台
数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床。 从外形上看它与分度工作台没有多大差别，但在内 部结构和功用上则有较大的不同。
如图所示数控回转工作台由传动系统、间隙消除装 置及蜗轮夹紧装置等组成。
数控回转工作台（图）是由电液步进电动机1驱动， 经齿轮2和4带动蜗轮8，通过蜗杆10使工作台回转。
为了尽量消除反向间隙和传动间隙，通过调整偏 心环3来消除齿轮2和4啮合侧隙。
齿轮4与蜗杆9是靠楔形拉紧圆柱销5（A一A剖面） 来连接。
这种连接方式能消除轴与套的配合间隙。
蜗杆9采用螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位 置来调节间隙。
1．鼠牙盘式分度工作台
鼠牙盘式分度工作台主要由工作台面底座、夹紧液 压缸、分度液压缸和鼠牙盘等零件组成， 其结构如图所示。 鼠牙盘是保证分度精度的关键零件， 在每个齿盘的端面有数目相同的三角形齿。 当两个齿盘啮合时，能自动确定周向和径向的相对 位置。
数控机床进给系统传动消隙结构分析
参考文献
[1] 徐灏主编《机械设计手册》北京：机械工业出版社，1991 年.
Technology Pr omotion of the Coaxial Cylindr ical Gear
Reducer HOU Maofu （The second agricultural machinery plant in Guangdong Province,
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（上接第 ５３ 页）积 小 ，结 构 紧 凑 ，加 工 工 艺 简 化 ，因 其 零 配 件可用普通设备加工，制 造 成 本 低 ，材 料 消 耗 也 少 。 因 其 联接方式的灵活多样 ，使 产 品 具 有 广 泛 的 通 用 性 ，我 们 可 以把减速器 总成完全零 件 化 ，配 置 不 同 的 联 接 法 兰 ，任 意 选用。
螺母 ６ 进行调整，调节完毕用螺母 ７ 锁紧 。
４３
６７ ５ ４ ８
3 斜齿轮消隙结构 图 ３ 是用碟形弹簧消除斜齿轮齿侧间隙的结构 。斜齿
轮 １ 和 ２ 同时与宽齿轮 ６ 啮合，齿轮 １ 和 ２ 之间没有相 对转动，加工时 １ 和 ２ 一 起 加 工 ，装 配 后 在 碟 簧 ３ 的 作 用 下，齿轮 １、２ 沿轴向产生一定的位 移 ，使 其 螺 旋 线 产 生 错 位，其左、右两齿面 分 别 与 厚 齿 轮 的 齿 面 贴 紧 从 而 达 到 消 隙的目的。 4 齿轮齿条的消隙结构
56
现代制造技术与装备
2010 第 1 期 总第 194 期
数控机床进给系统传动消隙结构分析
乔保中
（沈阳机 床（集 团）设 计研究 院有 限公 司，沈 阳 110142）
[1] 徐灏主编《机械设计手册》北京：机械工业出版社，1991 年.
Technology Pr omotion of the Coaxial Cylindr ical Gear
Reducer HOU Maofu （The second agricultural machinery plant in Guangdong Province,
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（上接第 ５３ 页）积 小 ，结 构 紧 凑 ，加 工 工 艺 简 化 ，因 其 零 配 件可用普通设备加工，制 造 成 本 低 ，材 料 消 耗 也 少 。 因 其 联接方式的灵活多样 ，使 产 品 具 有 广 泛 的 通 用 性 ，我 们 可 以把减速器 总成完全零 件 化 ，配 置 不 同 的 联 接 法 兰 ，任 意 选用。
螺母 ６ 进行调整，调节完毕用螺母 ７ 锁紧 。
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3 斜齿轮消隙结构 图 ３ 是用碟形弹簧消除斜齿轮齿侧间隙的结构 。斜齿
轮 １ 和 ２ 同时与宽齿轮 ６ 啮合，齿轮 １ 和 ２ 之间没有相 对转动，加工时 １ 和 ２ 一 起 加 工 ，装 配 后 在 碟 簧 ３ 的 作 用 下，齿轮 １、２ 沿轴向产生一定的位 移 ，使 其 螺 旋 线 产 生 错 位，其左、右两齿面 分 别 与 厚 齿 轮 的 齿 面 贴 紧 从 而 达 到 消 隙的目的。 4 齿轮齿条的消隙结构
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现代制造技术与装备
2010 第 1 期 总第 194 期
数控机床进给系统传动消隙结构分析
乔保中
（沈阳机 床（集 团）设 计研究 院有 限公 司，沈 阳 110142）
海德汉iTNC530数控系统双电动村驱动消隙功能的应用
（ 动 机编 码 器 ） 电 ］
Ｏ
１０ ． ２ ０ ． ３ ０ ． ４ ０ ． ５０ ． ６ ０ ． ７０ ． ０５ １５ ． ２５ ３５ ． ４． ５ ５５ ６５ ． ．
—
—
１ｏ ｎ ／ ｍｉ ａＸ １ ，ａ ｍｐ ｒ ｓＣｌ ＊ ４ ６ ｒ ００ ｒ ａ ａ ／ ｒ ４ ． １ ｏ ｎ ／ １ ．ａ ｍｐ ｒ ｓＣｌ ｝ ． ｍｉ ａ Ｕ ００ ｒ ａ ａ ／ ｒ １ ０ ｒ １
—
—
１ｏ ｎ／ （）１． ｒ ａａ／ｌ １ ｍｉａＸ Ｆ ００ ｍｐｒｓ ｒ￥ ６ ｒ ａ Ｃ ６
动机作 为主动轴 ，从
动轴只有速 度控制没
有位置控制 ，从动轴 的速度值 与主动轴 的 速度设定 值一致 ，两
个轴 的速度 控制器保
图 ｌ 双 电动机消 隙示意 图
通 过张 紧转 矩消除机械 间隙
１ ．双电动机驱动消隙系统原理
用两台伺服 电动机分别驱动两个初 级齿轮 ，电动机
图 ２ ｉ Ｃ５０ Ｔ ３ 主从转矩控制原理框 图 Ｎ
参磊 工冷 工 加
ＷＷＷ． ｅｔ ｗｏｒ ｎｇ７ ５０ ｃ ｍ ａｌ ｋｉ ９ ． ｏｍ
２Ｔ年 ３ ０ 第１期Ｉ ０
下面以我厂生产 的 Ｘ ２ ３ Ｋ １０型数控 龙门镗铣 床为例
— — —
说明具体应用 。
我厂生产的 Ｘ ２ ３ Ｋ １０型数控龙 门镗 铣床采用 海德汉
附近 ，对两个 电动机施加 一个 足以克服问 隙的力矩 偏 置 ，使得这一力矩范 围内两个伺 服电动机 实施 消隙驱
动 ，而越过这个 区域后 ，两个伺服电动机则协同出力 。
２ ．实现双电动机驱动消隙的方法
双 电动机驱动消隙就是用海德 汉 ｉＮ ３ Ｔ Ｃ５ ０数控 系 统具有 的主从转矩控制功能实现的。
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１０ ． ２ ０ ． ３ ０ ． ４ ０ ． ５０ ． ６ ０ ． ７０ ． ０５ １５ ． ２５ ３５ ． ４． ５ ５５ ６５ ． ．
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动机作 为主动轴 ，从
动轴只有速 度控制没
有位置控制 ，从动轴 的速度值 与主动轴 的 速度设定 值一致 ，两
个轴 的速度 控制器保
图 ｌ 双 电动机消 隙示意 图
通 过张 紧转 矩消除机械 间隙
１ ．双电动机驱动消隙系统原理
用两台伺服 电动机分别驱动两个初 级齿轮 ，电动机
图 ２ ｉ Ｃ５０ Ｔ ３ 主从转矩控制原理框 图 Ｎ
参磊 工冷 工 加
ＷＷＷ． ｅｔ ｗｏｒ ｎｇ７ ５０ ｃ ｍ ａｌ ｋｉ ９ ． ｏｍ
２Ｔ年 ３ ０ 第１期Ｉ ０
下面以我厂生产 的 Ｘ ２ ３ Ｋ １０型数控 龙门镗铣 床为例
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说明具体应用 。
我厂生产的 Ｘ ２ ３ Ｋ １０型数控龙 门镗 铣床采用 海德汉
附近 ，对两个 电动机施加 一个 足以克服问 隙的力矩 偏 置 ，使得这一力矩范 围内两个伺 服电动机 实施 消隙驱
动 ，而越过这个 区域后 ，两个伺服电动机则协同出力 。
２ ．实现双电动机驱动消隙的方法
双 电动机驱动消隙就是用海德 汉 ｉＮ ３ Ｔ Ｃ５ ０数控 系 统具有 的主从转矩控制功能实现的。
几种消隙驱动结构在机床回转工作台上的应用
０ 引 言
回转 ＿ 作 台是 卧 式 加 工 中 心 不 可 缺 少 的 重 要 功 ［ 能 部 件 之 一 ， 以 作 ３０ 回 转 运 动 。 扩 大 机 床 的 工 可 ６。
减速齿 轮箱 设 计 有 一 个 可 以作 轴 向移 动 的 中 间轴 ，
该轴上 面 的 两个 小 齿轮 分 别 为 左 旋 和右 旋 斜 齿 轮 ，
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈｉ ａ ｅ ａ ｎ ｙ ｆ ｃ ｓ ｓ ｏ ｈｅ ｅ ｉ ｉ ａ ｉ ｇ ｂａ ｋ ａ ｈ ｆ ａ ｅ ｏ ｋ ｎ ｒ ｔ ｒ ａ ｌ ｓ ｐ ｐ ｒ ｍ ｉ ｌ ｏ ｕ ｅ ｎ ｔ ｌ ｎ ｔ ｃ ｌ ｓ ｒ ｍ ｗ ｒ ｓ ｉ ｏ ａ ｙ ｔ ｂ ｅ，ｔ ｅ ｎ ｒ ｍ ｎ ｈ ｎ ｉ ｔｏ—
收 稿 日期 ：０ １ ２— ８ ２ １ —１ ０
动齿轮 反向扭矩变为正值 ， 于运动有 间隙状 态。 处
作 者 简 介 ： 童 （ ９４ ） 男 ， 张 １８ 一 ， 兰州 人 ， 阳机 床 集 团 中 捷 钻镗 床 厂技 术 部 工 程 师 ， 沈 从事 机 床 机 械 结 构 设 计 ，Ｅ—ｍａ ）ｉｎｊＯ １ １３ ｃｍ。 （ ｉ ｌ ｉｇｅ０ ＠ ６ ．ｏ ｌ ｙ ｉ
２ ， ） 当驱动 扭 矩 在 零 至 最 大 负 载 扭 矩 区 间 增 大 的时 候， 小齿轮 １ 为正扭矩 增大 ， 而小齿轮 ２为 负扭矩 绝对 值相应减少 ， 次 区间制 动轮施 加一 定 的反 向扭 矩值 在 （ 非恒定 ） 于运 动 消隙状 态 （ 图 ３ ， 处 如 ） 到达 最大 负载
的探 讨 和 分 析 ， 过 对 几 种 消 隙 结 构 进 行 对 比 ， 相 应 的 消 隙 结 构 设 计 提 供 了 一 定 的 指 导 意 见 。 通 为
普通铣床工作台纵向进给间隙消除机构的设计
1 序言铣床铣削方式有顺铣和逆铣两种，逆铣时铣刀切入过程与工件之间产生强烈摩擦，刀具易磨损，并使加工表面粗糙度变差，同时逆铣时有一个上抬工件的分力，容易使工件振动和工夹具松动。
采用顺铣时，切入前铣刀不与零件产生摩擦，有利于提高刀具寿命、降低表面粗糙度值，铣削时向下压的分力有利于增加工件夹持稳定性，因此顺铣法铣削应用较多。
但由于进给丝杠与螺母之间有间隙，顺铣时工作台会窜动，从而引起打刀，使切削刃加速磨损甚至崩裂。
因此机床需要通过消除工作台进给间隙，从而消除打刀现象。
目前为止，普通铣床工作台纵向进给间隙消除通常有两种方式：即铣床工作台纵向进给间隙消除机构和铣床工作台纵向进给间隙简易消除机构，下面笔者就这两种方式作简要介绍。
2 铣床工作台纵向进给间隙消除机构（1）总体介绍铣床工作台纵向进给间隙消除机构（见图1）包括横滑板、与横滑板滑动联接的工作台，工作台传动联接一长丝杠，横滑板内包括凸块、与凸块传动联接的凸轮、套壳，凸轮内部设一长内六角圆柱头螺钉，长内六角圆柱头螺钉端部设一齿条，齿条传动联接一调节螺母，长丝杠插接在调节螺母和内螺母内，调节螺母和内螺母设置在横滑板内。
图1 铣床工作台纵向进给间隙消除机构1—手柄2—短圆柱销3—凸轮4—凸块5—开槽圆柱头螺钉6—横滑板7—镶条8—工作台9—齿条 10—短内六角圆柱头螺钉11—瓦盖12—调节螺母13—长丝杠14—圆锥销15—压缩弹簧16—垫 17—长内六角圆柱头螺钉18—螺塞19—套壳20—内螺母21—外套22—长圆柱销套壳上设1个手柄。
凸块外圈左端面开设两个凹槽，套壳端面开设两个凸键，凸键与凹槽配合。
凸块内圈左端面开设螺旋面和槽，凸轮右端面开设螺旋面和槽，凸块内圈左端面和凸轮右端面通过螺旋面相互配合。
凸轮左部外圆开设1个直槽，直槽内设1个短圆柱销。
凸轮内部设螺纹孔和阶梯内孔，凸块内部开设1个内孔，长内角螺钉一端设置在凸轮内部，另一端依次穿过凸轮内阶梯内孔、凸块内部的内孔，联接在齿条内。
数控机床进给系统常用消隙结构分析
数控机床进给系统常用消隙结构分析摘要：在机床加工的时候最为关键的构成就是数控机床的进给系统，在对零件加工的过程中，进给系统与被加工的零件加工精度有着密切的联系。
所以若要使零件加工的精度得以保证，有比较积极提高加工的质量，而这也意味着要对机床进给系统出现的间隙能够科学的认识，与此同时也要利用专业的技术与结构方法来对此进行调整，这样才能够使间隙消除，进而使位移与运动的精度得到一定程度的提升，使加工的质量更高。
本文主要对数控机床进给系统常用消隙结构进行简要的分析。
关键词：数控机床；进给系统；滚珠丝杠；齿轮传动引言：在加工零件的过程中运用数控机床能够使工作效率得到提升，而且可以使零件更加统一，可是在运用的过程中也发现很多不足，而机床间隙对于零件加工的影响比较大，所以有必要利用科学的方法对机床间隙进行消除处理，这样可以让零件加工的精确程度更高，如今机床消隙的方法主要有滚珠丝杠传动以及齿轮传动。
1滚珠丝杠传动滚珠丝杠传动是最为普遍运用的传动模式，一般状态下这样的方式的效率比较高，而且运动效果更加平衡，有着很好的灵活程度，而且使用年限比较长，可是因为自身DN参数值与最高转速的限制，这样技术一般在中小行程的数控机床中运用。
1.1双螺母消隙丝杠双螺母间隙消除丝杠结构也是滚珠丝杠技术的一种主要是通过两个螺母与一个调整垫片组成（如图1）。
这样能够对机床运动的位移的精准程度与切削抗力进行预知，能够把预紧力实现通过计算得出，而且可以基于对垫片的调整把螺母预紧力变反，这样可以使螺母与丝杠全部向轴移动，这样就可以使间隙消除的成果体现出来，也可以使丝杠的刚性得到提升。
图1 双螺母消隙丝杠结构图这种结构是国内目前运用比较普遍的一种方式间隙消除结构，而且使用比较简单，出现问题的时候维修方法也比较便利，尤其是在使用时间变长出现磨损的时候只需要调整垫片就可以，不需要对其整体进行换置，而且也可以保证使用过程的精准程度。
1.2复合螺母消隙丝杠复合螺母间隙消除丝杠的工作方式非常接近双螺母螺钉的预紧结构，只是它采用位移引线预紧的方法，这种预紧方式由CNC高精度控制外圆磨床磨削过程中使螺母与丝杠的两个循环形成反向位移，从而获得预紧力消除差距。
数控回转台进给系统的消隙机构
机械工程师
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数控回转台进给系统的消隙机构
王跃宏 !， 曲 波 "， 周 辉# （齐齐哈尔二机床（集团） 有限责任公司， 黑龙江 齐齐哈尔 !$!%%&） 摘 要： 介绍了一种新型的数控回转台传动消除间隙机构， 通过轴向位移， 可消除传动副间隙。该结构传动比 大， 传动链短， 回转定位精度高， 解决了数控转台的精密分度定位问题。 关键词： 数控回转台； 消隙机构； 结构 ； 设计 中图分类号： ’(!#" 文献标识码： ) 文章编号： （"%%#） !%%"*"### %+*%%,%*%"
计及加工。 收稿日期： /$$#,$&,$%
& &’# ()*+! （交点 % 在 ’ 面上面或下面）
的垂直投影 ) & 第三步： 求出（# (,( ） （# (,( ） ) &’ -.)! 第四步： 求出节锥顶点 */ 到大轮轮坯 ’ 面的距离 ) /
) /’+ 0,1-!
（,12$ 时表明节锥顶点 */ 在交错点 * 之外； ,13$ 时表明节锥顶点 */ 在交错点 * 之内） 第五步： 求出 ) &,) / 即 " ) 当 " ) 2$ 时， 节锥与前锥的交点 % 在 ’ 面之下；
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作者简介： 王跃宏 （&9:$,） ， 男， 高级工程师， 主要从事数控铣镗床系列 产品的设计研究工作。 收稿日期： /$$#,$:,/#
9&
"
原理及结构 图 .、 图( 数控回转工作台的进给传动系统如图 ’、
所示。 由伺服电机、胀紧套联轴器 - 联接双导程蜗 轮 / 蜗杆副 ’、 . 与蜗轮同轴的斜齿轮 (，同时与斜齿轮 )、 齿轮 !、 大齿圈 & 固 ’(00啮合， ’)0同时与大齿圈 & 啮合， 定在工作台上， 带动工作台回转。工作台回转中心安装 一个编码器， 检测和反馈回转角度信号。齿轮副的精度 等级为 &/&1 ， 蜗轮蜗杆副的精度等级为 )2。 各轴传动副 的消除间隙过程如下： 紧定轴承 （’）斜齿轮 (0同时与斜齿轮 )、 ’( 啮合， 套 ’.， 使 ! 轴向上位移， 齿面间隙消除； 同 时 带 动"轴 回转， 齿面间隙同时消除； 齿轮 ! 与 " 轴带动# 轴回转， 齿轮 ! 带动大齿圈 & 转动， 齿 轮 !、 #轴 同 轴 ， ’)0撑 住 大齿圈 ， 消除了齿轮 !、 ’) 与大齿圈的间隙。 （.）双 导 程 蜗 轮 / 蜗 杆 副 中 ， 由于双导程蜗轮 / 蜗杆副的左右齿面的导程不同， 轴向位移时， 右齿面导 程逐渐增大， 从而消除传动间隙。调整时， 紧定轴承套 用量块测量调整垫 , 的厚度， 磨调整垫， 将轴承套 ’"，
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数控回转台进给系统的消隙机构
王跃宏 !， 曲 波 "， 周 辉# （齐齐哈尔二机床（集团） 有限责任公司， 黑龙江 齐齐哈尔 !$!%%&） 摘 要： 介绍了一种新型的数控回转台传动消除间隙机构， 通过轴向位移， 可消除传动副间隙。该结构传动比 大， 传动链短， 回转定位精度高， 解决了数控转台的精密分度定位问题。 关键词： 数控回转台； 消隙机构； 结构 ； 设计 中图分类号： ’(!#" 文献标识码： ) 文章编号： （"%%#） !%%"*"### %+*%%,%*%"
计及加工。 收稿日期： /$$#,$&,$%
& &’# ()*+! （交点 % 在 ’ 面上面或下面）
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（,12$ 时表明节锥顶点 */ 在交错点 * 之外； ,13$ 时表明节锥顶点 */ 在交错点 * 之内） 第五步： 求出 ) &,) / 即 " ) 当 " ) 2$ 时， 节锥与前锥的交点 % 在 ’ 面之下；
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作者简介： 王跃宏 （&9:$,） ， 男， 高级工程师， 主要从事数控铣镗床系列 产品的设计研究工作。 收稿日期： /$$#,$:,/#
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原理及结构 图 .、 图( 数控回转工作台的进给传动系统如图 ’、
所示。 由伺服电机、胀紧套联轴器 - 联接双导程蜗 轮 / 蜗杆副 ’、 . 与蜗轮同轴的斜齿轮 (，同时与斜齿轮 )、 齿轮 !、 大齿圈 & 固 ’(00啮合， ’)0同时与大齿圈 & 啮合， 定在工作台上， 带动工作台回转。工作台回转中心安装 一个编码器， 检测和反馈回转角度信号。齿轮副的精度 等级为 &/&1 ， 蜗轮蜗杆副的精度等级为 )2。 各轴传动副 的消除间隙过程如下： 紧定轴承 （’）斜齿轮 (0同时与斜齿轮 )、 ’( 啮合， 套 ’.， 使 ! 轴向上位移， 齿面间隙消除； 同 时 带 动"轴 回转， 齿面间隙同时消除； 齿轮 ! 与 " 轴带动# 轴回转， 齿轮 ! 带动大齿圈 & 转动， 齿 轮 !、 #轴 同 轴 ， ’)0撑 住 大齿圈 ， 消除了齿轮 !、 ’) 与大齿圈的间隙。 （.）双 导 程 蜗 轮 / 蜗 杆 副 中 ， 由于双导程蜗轮 / 蜗杆副的左右齿面的导程不同， 轴向位移时， 右齿面导 程逐渐增大， 从而消除传动间隙。调整时， 紧定轴承套 用量块测量调整垫 , 的厚度， 磨调整垫， 将轴承套 ’"，
数控机床回转工作台
双导程蜗杆传动特殊参数的选择 公称模数、齿厚增量系数、齿厚调整量、模数差与节距
• TK56系列数控等分转台是数控镗铣床和加工 中心的理想配套附件，可以安装于主机工作台 面上，工作时，在主机相关控制系统控制下， 能够完成以1°为基数的等分分度零件的加工。
• TK14系列数控可倾斜回转工作台，可完 成等分和不等分的角度分度工作。工作台 既可回转，又可倾斜，具有2个自由度。
一）开环数控回 转工作台 • 特点： 采用电液脉冲 马达或功率步 进电机驱动。
二）闭环数控回
转工作台 • 特点： 采用交、直流 伺服电机驱动， 并带有转角检 测元件。
三）双导程（变齿厚）蜗杆传动 • 作用：用于回转工作台的连续精确分度。 • 基本原理：利用蜗杆齿左右两侧不同的齿矩（左右两 侧模数不同），通过轴向移动蜗杆的方法来消除或调 整啮合间隙。
数控机床回转工作台
• 作用：按照数控装置的指令作回转分度或连续回转进给 运动，以使数控机床完成指定的加工工序。 • 种类：分度工作台和数控回转工作台。
一、分度工作台
• 功能：完成一定角度的回转分度运动。 • 作用：在加工中自动完成工件的转位换面，实现工件一 次安装完成几个面的加工。 • 精度保证：采用专门定位元件来保证。 • 种类：定位销式分度工作台和鼠齿盘式分度工作台。 1. 定位销式分度工作台 • 主要特点
结束
鼠齿盘及齿形结构如图
工作过程分为三步：
工作台抬起 工作台回转分度 工作台下降并定位锁紧
二、数控回转工作台 • 功能：完成工作台的连续回转进给和任意角 度的分度。 • 作用：即能作为回转坐标轴实现坐标联动加 工，又能作为分度头完成工件的转位换面。 • 特点：采用伺服系统实现回转、精确分度和 定位。 • 种类：开环数控回转工作台 和闭环数控回转工作台
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２ ） ， 当驱动 扭 矩 在 零 至 最 大 负 载 扭 矩 区 间 增 大 的时 候， 小齿轮 １ 为正扭矩 增大 ， 而小齿轮 ２为 负扭矩 绝对 值相应减少 ， 在 次 区间制 动轮施 加一 定 的反 向扭 矩值 （ 非恒定 ） 处 于运 动 消隙状 态 （ 如图 ３ ） ， 到达 最大 负载
文章编号 ： １ ０ ０ １—２ ２ ６ ５ （ ２ ０ １ ２ ） Ｏ ８—０ ｌ １ Ｏ一０ ３
几种 消隙驱动结构在机床 回转工作 台上的应用
张 童 ， 李英杰 ， 蒋君 平
（ 沈 阳机 床（ 集 团） 有 限责任 公 司 ， 沈阳 １ １ ０ １ ４ ２ ）
摘要： 文章通过 介 绍回转 工作 台中常 用的几种 典型 消 隙结构 ， 对每 一种 结 构 的原理 、 特 点进 行 了详 细
为： 机械双 小 齿轮 消隙 减速 箱 驱 动 、 蜗 轮 蜗 杆 双 小 齿
预载扭矩 动力 源一般 有两 种 ， 蝶形 弹簧和 液压
油 。蝶形 弹簧预载 ， 由于其一直保持 消隙状 态 ， 同转结
构 的精 度也一直得 以保持 ， 因此更适合精加 工机床 ， 液
压预载 的预载力可 以控 制 ， 在 精 加 工 的 时 候 通 过 加 载
当预 载力推 动 中间轴 作 轴 向移 动使 斜 齿 轮发 生 位 移 时， 就会迫 使传 动链 后 面 的齿 轮反 向转 动 ， 最 终 会 使
双小齿 轮分 别 与齿 条 的两 相 反 面 紧 紧 啮合 ， 实 现 运 动 时 无 反 向 间 隙 。
艺范围， 缩短 加 工 中 的辅 助 时 间 和提 高零 件 的 加 工 精 度 。 当零 件 装 卡 在 工 作 台 面上 后 ， 除 可 进 行 一 般
Ｔｈｅ Ａ ｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｏ ｆ Ｅｌ ｉ ｍｉ ｎａ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｂａ ｃ ｋ ｌ ａ ｓ ｈ Ｄｒ ｉ ｖ ｅ Ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕｒ ｅ ｉ ｎ Ｒｏｔ ａ ｒ ｙ Ｔａ ｂｌ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈｅ Ｍ ａ ｃ ｈｉ ｎｅ Ｔｏ ｏ ｌ
的探 讨 和 分 析 ， 通过 对 几种 消隙结 构进行 对 比 ， 为相 应 的消 隙结构设 计提供 了一定 的指 导意见 。
关 键词 ： 消隙结构 ； 回转 工 作 台 ； 机 械 消隙 ； 双 电机 消 隙 ； 力 矩 电 机
中图分 类号 ： Ｔ Ｈ１ ３ ２ ； Ｔ Ｇ ６ ５
文献 标识 码 ： Ｂ
Ｚ ＨＡＮＧ Ｔ ｏ ｎ ｇ ，Ｌ Ｉ Ｙｉ ｎ ｇ — ｊ ｉ ｅ ，Ｊ Ｉ ＡＮＧ Ｊ ｕ ｎ — ｐ ｉ ｎ ｇ
（ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｔ ｏ ｏ ｌ （ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ）Ｃ ｏ ． ，Ｌ ｔ ｄ，Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ ０ １ ４ ２，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｓ ｏ ｍｅ ｇ ｕ ｉ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｂ ａ ｃ ｋｌ ａ ｓ ｈ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ：ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｎ ａ ｂ ｌ ｅ ｂ ａ ｃ ｋ ｌ ａ ｓ ｈ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ；ｒ ｏ ｔ ａ ｒ ｙ ｔ ａ ｂｌ ｅ ｓ ；ｍｅ ｃ ｈａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｎｇ ｂ ａ ｃ ｋｌ ａ ｓ ｈ； ｔ ｗｉ ｎ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｂａ ｃ ｋ ｌ ａ ｓ ｈ；ｔ ｏ ｒ ｑ ｕｅ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ．
扭矩点 ， 制动 齿 轮处 于 临界 消 隙状 态 ， 大 于 Ａ 点 后 制
面 紧密 啮合 消 除 间 隙 。该 结 构 一 般 由 单 电 动 机 驱 动， 经 过 一 个 消 隙 减 速 齿 轮 箱 最 后 驱 动 双 小 齿 轮— — 大齿 轮实 现 无 间 隙传 动 ， 消 隙 齿 轮 箱 的结 构 因厂 家不 同结构 也 不尽 相 同 ， 但 是 基 本 原理 都 类 似 ：
０ 引 言
回转 ＿ ［ 作 台是 卧 式 加 工 中 心 不 可 缺 少 的 要 功 能 部件 之一 ， 可 以作 ３ ６ ０ 。 回 转 运 动 。 扩 大 机 床 的 工
减速齿 轮箱 设 计 有 一 个 可 以作 轴 向移 动 的 中 间轴 ，
该轴上 面 的 两个 小 齿轮 分 别 为 左 旋 和右 旋 斜 齿 轮 ，
实现无 间隙传动 ， 当不需要 消隙的时候可 以取消 油压 ， 这样 可以降低齿轮之 间的磨 损 ， 提高 寿命 。 根 据机 械双小 齿轮 消 隙减 速 箱 的扭 矩 特 性 曲线 图（ 图 １ ） ， 张力 扭矩设 定 为负 载最 大 扭矩 的 ５ ０ ％， 假 设 小齿 轮 １为驱 动轮 ， 小 齿 轮 ２为制 动 轮 ， 当驱 动扭 矩为零 时 ， 两个小 齿轮 各施 加 ５ ０ ％ 的最 大 负载 扭矩 ，
第 ８期 ２ ０ １ ２年 ８月
组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术
Ｍ ｏｄ ｕｌ ａ ｒ Ｍ ａ ｃ ｈｉ ｎ ｅ Ｔｏ ｏ ｌ＆ Ａｕｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ Ｍ ａ ｎ ｕｆ ａｃ ｔ ｕｒ ｉ ｎｇ Ｔｅ ｃ ｈｎｉ ｑ ｕｅ
ＮＯ ． ８ Ａｕ ｇ． ２ ０ １ ２
的镗 孔 、 钻孔 、 铣 削外 ， 还 可使 零 件 作 轴 向移 动 和 运 转 分 度等工 序 ， 完成对 多个 面 的加工 。
反 向间隙 是影 响机 床 回转 工 作 台定 位误 差 的主 要 因素 ， 如何 最 大 限 度 的 消 除 反 向间 隙 是 设 计 人 员 需 要 考虑 的关 键 问 题 。 目前 常 用 的 消 隙 驱 动 结 构
而 且 方 向相 反 ， 此 时大齿 轮 处 于静 止 消 隙状 态 （ 如 图
轮驱 动 、 消隙 蜗轮蜗 杆 驱 动 、 伺 服 双 电机 双 小 齿轮 驱 动 和力矩 电机 直接 驱动 等 。
１ 回转 工 作 台 中 常用 的消 隙 结 构 介 绍 及 原 理
分 析
１ ． １ 机 械 双 小 齿 轮 减 速 箱 消 隙 利 用 双 小 齿 轮 反 向 预 载 扭 矩 分 别 与 大 齿 轮 正 反
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｆ ｏ ｃ ｕ ｓ ｅ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｂａ ｃ ｋ ｌ ａ ｓ ｈ ｆ ｒ ａ ｍｅ ｗｏ ｒ ｋ ｓ ｉ ｎ ｒ ｏ ｔ ａ ｒ ｙ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ，ｔ ｈ ｅ ｎ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ—
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收 稿 日期 ： ２ ０ １ １ —１ ２— ０ ８
动齿轮 反向扭矩变为正值 ， 处 于运动有 间隙状 态。
作者简介 ： 张童（ １ ９ ８ ４ 一） ， 男， 兰州 人 ， 沈 阳机 床 集 团 中 捷 钻镗 床 厂技 术 部 工 程 师 ， 从事 机 床 机 械 结 构 设 计 ， （ Ｅ—ｍａ ｉ ｌ ） ｌ ｉ ｙ ｉ ｎ ｇ ｊ ｉ ｅ Ｏ ０ １ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ。