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滚齿机机械式精化技术【CICEE】

时间:2022-11-24 来源网站:黑龙江化工机械网

滚齿机机械式精化技术

摘要 分析了滚齿机测控式精化技术的优点和不足之处,提出一种基于精密测量的机械凸轮式精化方案,具有较好推广价值,详细介绍了此方案的原理和实现方法。

关键词:滚齿机 精化 测量 大批量生产的齿轮普遍采用滚-剃-珩的加工工艺,若滚齿机误差大,齿轮质量将难以保证。为此人们不断探索简便实效的滚齿机误差修正补偿技术,使陈旧机床得到精化改造。

一、测控式精化技术

此方案采用实时测试、实时修正的原理进行工作。在滚齿机刀杆和工作台上各安装一个传感器,与计算机构成测试系统;另在差动轴上安装一步进电机,与计算机构成控制系统。在机床加工运动的同时进行测量和补偿控制。计算机根据测量的传动误差大小,换算成相应的驱动电源脉冲数,使步进电机带动差动轴转动,从而使工作台得到一个与传动误差相反的附加补偿运动,达到修正机床误差,提高工件加工精度的目的。

此方案的优点在于工作方式灵活,变换齿数方便;缺点在于:费用高,每台机床改造都需要全套检测控制系统;可靠性差,要保证全套系统一刻不停地伴随生产的进行而长期不出差错,这在车间恶劣的环境下几乎是不可能的;传感器等的安装、位置和屏蔽等很麻烦。因此,这种方案未能在生产中得到普及推广。

二、机械式精化技术

这种方案采用一次性测试,根据测试结果加工偏心凸轮,加入传动链而使传动误差得到修正补偿。其优点在于每台被改造机床只增加2~2只凸轮,费用低,工作可靠、简便,不用维护;缺点在于灵活性较差,每次精化改造只能针对一种或少数几种齿数的齿轮,若要改变齿数,就要重测和重做凸轮。因此,这种方法适合于批量大、品种少的齿轮如汽车、摩托车齿轮的生产厂采用。此方案的具体实现有以下几种形式。

2.双向双偏心齿轮。将一个偏心轮横切为二,其偏心量分别按修正轴的正反两个方向的误差值设计。在正反向运动测试时,在仪器监视下选配相位,打上标记,找到各自误差补偿的最佳位置并切向错位,转过一个距离以保证正反向回转运动分别只由一个齿轮承担,同时保证一定齿隙,最后用销子将两齿与轴固定。这样,两偏心齿轮实际占据原来一个齿轮位置。这种装置可解决正反方向运动的误差修正。

2.e轮偏心修正。如下图所示,有些机床从滚刀后的齿轮开始直到差动机构一共5对锥齿轮全是2∶2传动比,这种情况下,它们各自的误差合成为同一个频率的单项误差,只要将e轮加工成偏心,并靠仪器测试找准相位,即可抵消。

滚齿机传动链图

3.d轮偏心修正。这时针对的修正对象是蜗杆副的周期误差,原理和方法与上述2一样。这种方法将使d轮固定不动,从而减小了分齿挂轮搭配的选择余地,即限制了加工齿数变化范围。

4.利用差动链进行修正。这种方法与前述测控式方案原理有相似之处,即利用机床差动系统,根据误差大小去提供一个附加的相反运动进行抵消。但这里只需增加一只凸轮即可。如图2所示。a′,b′,c′,d′4只齿轮为差动挂轮,此处a′换成凸轮,b′被当作摆杆,c′、d′为放大比调整齿轮。a″~b″为进给挂轮组,a~e为分齿挂轮组。调整进给挂轮,使差动挂轮a′的轴与机床工作台同步回转,在a′轴上安装凸轮,在b′轴上安装一摆杆,用弹簧来保证摆杆与凸轮单向贴紧,凸轮的增高量将使b′轴增加一个回转运动,该运动通过c′、d′,差动机构e、f、a、b、c、d和蜗杆给工作台带来一个附加运动,以抵消早先测出的传动误差。

凸轮的加工是根据测试误差曲线而定的,凸轮包络线的形状就是测试曲线的形状。早期限于加工手段,只是根据长周期误差测试曲线进行凸轮加工,并且需要先留有一定余量,然后装上凸轮再进行测试,根据测试结果,再用锉刀对凸轮进行修正,如此反复几次。这种方法主要是修正机床的长周期误差。随着计算机技术的和数控加工技术的发展,现已开始根据传动误差曲线进行修正。采用FMT测试系统[2][2]得到的测试曲线是由一周2224个测试点组成的,将这些点换算后输入数控铣床,即可加工出形状相当精确的凸轮。于是,机床的长周期误差和大部分短周期误差都能得到补偿修正,提高精度更为显著。

三、结论

实现机械式精化的前提是精密测量,并且在测量以后,应先根据测量分析结果,把传动链中一些粗大误差环节,如轴弯了,孔偏了,齿缺了,轴套松了……等先

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