数控重型卧式车床蜗杆蜗母条传动机构安装调整优化

声很小、结构紧凑等特点，因此被机床行业广泛应用。蜗杆蜗母条传动
刀架纵向进给采用静压蜗杆蜗母条传动。静压蜗杆蜗母条传动
机构分为普通蜗杆蜗母条传动和静压蜗杆蜗母条传动。
机构既有纯液体摩擦的特点，又有机械结构上的特点，特别适合于重
我公司生产的数控重型卧式车床中，尾座移动、大刀架移动大部 型机床进给驱动系统。蜗母条可无限接长，适合长行程运动部件。静压
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民营科技 2012 年第 3 期
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数控重型卧式车床蜗杆蜗母条传动机构安装
调整优化
孙长龙 康艳超 （齐重数控装备股份有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161005）
摘 要：从两个方面简要论述一下数控重型卧式车床蜗杆蜗母条传动机构安装调整优化。 关键词：车床；传动机构；优化
蜗杆蜗母条传动机构具有传动刚度高、传动平稳、传动冲击和噪 ２ 刀架蜗杆蜗母条传动机构的调整
分是由蜗杆蜗母条传动机构来实现。现以我公司生产的 HTⅢ630× 蜗蜗母条无消除间隙的预紧力消耗。传动刚度高，传动链短，传动效率
120/120L-NC 数控重型卧式车床为例，简要分析介绍尾座及大刀架纵 高，承载能力大。由于静压蜗杆蜗母牙条被一层高刚度的吸振油膜分
向移动用蜗杆蜗母条机构的安装调整方法。
绝对平行，无法保证螺母其螺纹与端面的垂直度，这些误差也会 所述，无论做锥度心轴还是做圆柱心轴，都需做大量工装，为了减
影响齿轮的磨齿精度，为了解决这个问题，采用锥面垫圈和球面 少对工装的需求，将齿轮的端面和齿顶圆做为加工基准，对于小
垫圈来代替平垫圈，实现螺纹旋入过程中，削除端面超差因素，解 齿轮端面及齿顶圆测量带都可磨削，但对于直径大的齿轮，端面
同，其装配调整的侧重点也不同。如果用于分度，则应以提高运动精度 蜗母条传动机构要想正常工作，必须保证加工精度严格满足设计图纸
为主，尽量减小蜗杆在运动中的空转角度。若用于传递运动，则应以提 要求，工作时的静压油膜厚度严格满足设计要求。（一般来说，数控重
高接触精度为主，使之增大耐磨性并传递较大的转矩。这种类型的蜗 型卧式车床的油膜厚度应保证在 0.04～0.05mm 之间）在刀架蜗杆蜗母
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磨齿工装及齿轮加工方法改进
武亮 （齐重数控装备股份有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161005）
摘 要：改进磨齿工装，解决齿轮的加工问题，提高齿轮加工精度。 关键词：胀套磨齿心轴；磨齿胎座；齿轮测量带
由于机床不断地向重型和高速发展，为提高机床的齿轮传动 国家标准规定的 JB/T9163.12-1999 圆柱磨齿心轴、JB/T9163.13-
齿轮 格，再依次安装下一根蜗母条。其主要控制项目于尾座蜗母条一致，控
齿轮测量带
制精度为：每两段蜗母条不留间隙加预紧 30000N，每两段蜗母条接头 垫 处节距、跨距误差误差不大于 0.01mm，蜗母条与床身结合面、各段蜗
Ｇ Ｂ ８３－８８ 方头长圆柱 球面端紧定螺钉
母条之间结合面 0.02mm 塞尺不入。满足要求后，安装最后一端夹紧
１ 胀套磨齿心轴的改进
管不利，很难保证垫圈端面的平行度不大于 0.005mm，经过改进，
在卧式磨齿机上采用锥面垫和球面垫来代替平垫圈，解决齿 我们在齿轮下端的垫圈的圆周上，加工四个均布的螺纹孔，用四
轮、垫圈、螺母端面不平行问题。
个 GB83-88 方头长圆柱球面端紧定螺钉，球面向上，微调齿轮，找
１：２０ 磨齿胀胎 １：２０ 磨齿胀套
轮，使齿轮端面符合图纸形位公差要求再磨齿（见图 2）。
磨齿，尤其对于大直径齿轮这种方法更直接、更有效地解决由于
拉杆 装卸胎具或心轴产生的误差。 通过以上各项改进措施，经过实验验证，能够提高齿轮加工
精度，降低齿轮噪声，提高机床的整体质量。
螺母
（上接 ４５ 页） 新紧固螺钉，打表，撤销预紧力后百分表无变化为合
决端面不平行问题，保证齿轮加工精度。
可靠磨离齿根 20mm 一圈环形测量找正带，如果没有磨削机床，也
２ 磨齿胎具工装的改进
直接齿顶圆和端面车一个 10～15mm 测量找正带，磨齿前将齿轮
用 GB83-88 方头长圆柱球面端紧定螺钉，球面向上，微调齿 端面和齿顶圆加工出测量找正带，找正齿轮端面和齿顶圆测量带
心轴、磨齿胎座。现主要讨论盘形类齿轮胀套磨齿心轴及磨齿胎 式磨齿机上磨齿，由于齿轮直径大小不同，所以各种磨齿机所需
座工装的改进及在磨齿工艺中对齿轮增加齿轮端径跳测量带，以 平垫圈的规格也不同，JB/T9168.9-1998 规定，磨齿机垫圈两端面
保证齿轮的加工精度。
的平行度应不大于 0.005mm，但是实际上由于经常使用磨损或保
螺母
正齿轮的端面测量带，解决端面跳动问题。 ３ 上心轴或上胎座磨齿，都增加齿轮端面测量带和齿顶圆径向
测量带作为磨齿基准
随着机床精度和转速的提高，需要越来越多的高精度、高速
齿轮，对于 5~6 级齿轮，JB/T9168.9-1998 规定可选用 1：5000~1：
15000 锥度心轴，或按 4μm 公差分组的圆柱心轴磨齿。6～7 级齿轮
按下列计算公式计算蜗母条的调整尺寸，调磨蜗母条背面。 Nhomakorabeaｈ２
Ａ
ｈ
尾座体 Ｂ
Ｗ
蜗杆箱
δ１
Ｌ２
Ｌ１
ｈ１
大刀架 床身
蜗母牙条 静压蜗杆
Ｈ 调整量
工件床身
蜗母牙条
Ｎ 调整量
图 1 尾座蜗母条安装调整示意图 计算公式：M=J-H+Y； N=W+1.10（） 式中：J—床身蜗母条把合面至床身导轨上平面的实测尺寸； H—刮研后尾座导轨面至蜗杆中心实测尺寸； Y—蜗母条高度的一半； W—蜗杆与蜗母条无间隙啮合时尾座与床身 90°导轨面实测尺 寸。 蜗母条调磨后，分别配钻、攻床身上各螺孔，清洁各面并顺序安 装，要求每两段蜗母条不留间隙加预紧 30000N,每两段蜗母条接头处 节距误差不大于 0.03mm，蜗母条与床身结合面 0.03mm 塞尺不入。满 足上诉要求后螺钉紧固。 用着色法检验蜗杆蜗母条传动机构的接触精度。在蜗母条齿面 上涂上一层红丹粉，然后转动蜗杆以蜗母条齿面上得到的接触斑点为 依据，要求接触面积沿齿高不小于 45%，沿齿长方向不小于 40%，接 触斑点不作要求，接触斑点痕迹应偏于啮出端但不允许在齿顶和啮 入、啮出端的棱边接触。 接触合格后仅首段和末端钻铰销孔，装销钉。
杆传动机构在装配调整时应保证传动机构的相对位置精度，保证蜗杆 条传动机构中，静压蜗杆安装在蜗杆箱中的，蜗杆箱安装在大刀架上，
轴心线与蜗母条轴心线互相垂直；保证有适当的啮合侧隙和正确的接 所以静压蜗杆能否装配成功的关键就是保证蜗杆箱的安装精度。由于
触斑点。
蜗杆箱与刀架把合面调整垫无法直接测量，因此调整时不需调磨蜗母
图1
径最少需做二到三根不同公差值的心轴，才能满足加工要求；即
在卧式磨齿机上使用胀套心轴磨齿时（见图 1），此胀套有一 使不是所有公称直径都做，大约也需 100~200 个锥度心轴。而且
个台阶端面，直径大于胀套的外圆，齿轮一端靠在胀套的台阶端 锥度心轴直径大，齿轮和心轴重量就大，工人劳动强度大，心轴不
开, 因而移动件的重复定位精度及数控伺服系统的稳定性均得到提
１ 尾座蜗杆蜗母条传动机构的调整
高。这层油膜不但从根本上解决了传动机构的磨损问题,而且保证蜗
由于尾座移动对移动精度要求较低且要求自锁，因此尾座移动 母牙条与蜗杆各齿均能啮合,起了平均误差的作用。因此，其对刀架的
多采用普通蜗杆蜗母条传动。普通蜗杆蜗母条传动机构因其用途不 工作精度、动态特性及加工可靠性起着具举足轻重的作用。静压蜗杆
尾座蜗杆蜗母条装配时先将尾座体内蜗杆按图纸要求装配在固 条，只需按装配尺寸链的间接测量法计算并调磨蜗杆箱与刀架把合面
定位置，然后认真清洗床身上蜗母条安装基面及蜗母条安装面，并按 调整垫即可。
δ２
加工时蜗母条编码的顺序，将工件床身上蜗母条摆放整齐。将装有蜗
杆的尾座体吊装于工件床身上，按图 1 所示，现场实测尺寸 W、H、J，
精度，降低齿轮传动的噪声，因此我们加工齿轮的磨齿工装和工 1999 锥度磨齿心轴、JB/T9163.14-1999 胀套磨齿心轴，加工定位
艺也需不断的改进和完善。轴类齿轮的磨齿方法相对简单，盘形 直径最大为 准80，而我厂齿轮孔为二、三百直径的齿轮却很多，所
类齿轮磨齿时一般采用锥度磨齿心轴、胀套磨齿心轴、圆柱磨齿 以有的盘形齿轮还需放在胎座平垫圈上，用拉杆、螺母紧固在立
面上，另一端原来使用一个平垫圈，一个螺母锁紧齿轮。磨齿时， 容易上正，会导致端面误差和径向误差加大。如果要做 4μm 公差
对于齿轮的端跳与径向跳动有相应规定，但由于齿坯端面、平垫 分组的圆柱心轴，按我厂齿轮孔的规格，做 准160mm 以下直径的
圈的端面、螺母的端面，在现有工艺手段上无法保证以上各端面 圆柱心轴，不是每种直径都做，也需做 200~300 个圆柱心轴。综上
胎座
块，钻铰销孔，装入销钉。
３ 结论
对于带有蜗杆蜗母条传动机构的机床产品，均可采用上述调整
图2
方法进行调整，可有效提高工作效率，具有良好的可操作性及实用性。
机床上的齿轮，大小不一、种类复杂，锥度磨齿心轴、圆柱磨 不但可有效保证蜗杆蜗母条的啮合精度及设计油膜厚度，而且可保证
齿心轴、胀套磨齿心轴规格毕竟有限，不可能每个直径都有心轴， 传动机构的传动精度，可靠性高，效果良好。
可用圆柱心轴或胀套心轴磨齿。以孔直径为 准100H7 为例，H7 公
差值为 0.035，如设计 1：15000 锥度心轴，在我厂磨齿机床加工范
围内，心轴的长度做成 400mm 至 500mm，一般锥度有效长度为
拨动夹板 齿轮测量带
锥面垫圈
球面垫圈
300mm，1：15000 心轴在 300 长范围内的偏差为 0.02mm，为满足 所有在公差范围内的齿轮都能使用此类锥度心轴，则一种公称直
图 2 刀架蜗杆箱蜗母条调整示意图 如图 2 所示，按图示要求实测 h、h1、h2、L、L1、L2，按公式计算出 调整垫调磨量 δ1、δ2 尺寸，调磨调整垫。调整垫调磨后，按调整垫配作 蜗杆箱上各螺孔，紧固螺钉。（测尺寸时将刀架 90°导轨面与床身 90° 导轨面靠紧，所有尺寸测量误差不大于 0.005mm） 计算公式：δ1=L-（L1+L2+0.16） δ2=h-（h1+h2-0.03） 式中：δ1—蜗杆箱与刀架侧面把合面调整垫尺寸； δ2—蜗杆箱与刀架上把合面调整垫尺寸； h—刀架上蜗杆箱把合面至蜗母条下结合面实测尺寸； h1—蜗杆中心至蜗母条下结合面的实测尺寸； h2—蜗杆箱蜗杆中心至上把合面实测尺寸； L—蜗母条侧结合面至蜗杆箱侧把合面实测尺寸； L1—蜗母条侧结合面至蜗杆中心实测尺寸； L2—蜗杆箱蜗杆中心至侧把合面实测尺寸。 蜗杆箱调整垫调磨完成后，安装床身上静压蜗母条。静压蜗母条 在装配时的清洁度是确保装配工作成功的前提。因此首先要去除蜗母 条安装基面及安装面上的加工毛刺和油污。然后按加工时确定的蜗母 条安装顺序分别配作床身上各螺孔，装蜗母条，紧固螺钉。要求：先装 一端夹紧块，钻铰销孔，装入销钉，然后紧固相邻一根蜗母牙条，先微 松开螺钉，对蜗母条横向施加 30000N 预紧力，再重 （下转 ４４ 页）