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1.傳動設計
輕載數(shù)控加工中心的主軸一般采用直連方式,在高速時加工中心主軸扭矩較小,低速時也不能提供較大的扭矩。對于加工范圍大并要求提供主軸低、中、高三擋扭矩的數(shù)控加工中心,就需要為主軸設計一個三擋變速箱,將主軸電機的扭矩增大來驅(qū)動主軸。這個三擋變速箱傳動比最好接近等比數(shù)列,這樣才比較合理。圖1所示是我公司設計的某數(shù)控加工中心主軸三擋撥叉齒輪變速箱。
撥叉1向左移動且撥叉2在空位為一擋,傳動比/= (52/23) x(46/18) x (31/31) x(52/23 ) = 13.063;撥叉 1在空位且撥叉2向左移動為二擋,傳動比/= (52/23) x (34/30) x(31/31 ) x (52/23) =5.793;撥叉1向右移動且撥叉2在空位為三擋,傳動比/= (39/38) x(31/31) x (52/23) =2.320。
為了保證傳動的準確性、平穩(wěn)性、重載荷及低噪聲,此三擋齒輪變速箱傳動齒輪采用了斜齒
此變速箱需要兩個控制軸來控制兩個撥叉實現(xiàn)三擋變速,用多個撥叉來回移動控制多個滑移齒輪離合到達合理位置,來滿足多級變速的需要。多個滑移齒輪之間必須滿足一定的邏輯關(guān)系。多個主傳動齒輪同時與同一個軸上多個從動齒輪嚙合,若發(fā)生多個滑移齒輪離合同時向m軸傳遞運動的情況,會出現(xiàn)非常嚴重的后果,輕則導致滑移齒輪損壞,重則會使整個齒輪箱報廢。所以必須進行互鎖設計,為此該變速齒輪箱專門設計了兩層互鎖保護,第一層為機械式互鎖機構(gòu),第二層為電器系統(tǒng)互鎖保護,保證變速機構(gòu)的絕對安全可靠。
該數(shù)控加工中心主軸變速箱研發(fā)的換擋變速機構(gòu)增加了互鎖圓柱銷,如圖2所示。在當前的狀態(tài)下,活塞2左側(cè)供油,則軸1推動撥叉停在中位空擋;若活塞2不供油,活塞1右側(cè)供油,則軸1推動撥叉向左移動至一擋i=13.063;若活塞2不供油,活塞1左側(cè)供油,則軸1推動撥叉向右移動至三擋f=2.320;當軸1換擋時,軸2必須位于空擋位置。由于圓柱銷I:端面被軸_1外圓向下頂,正好卡在軸2的120° V形槽處,軸2被完全固定,不能移動。即使在加工中心調(diào)試或使用中,電器互鎖出現(xiàn)故障以后,兩個換擋控制軸均不能違反上述邏輯關(guān)系而移動。兩個主傳動齒輪不能同時將旋轉(zhuǎn)運動傳遞給軸3,保證了減速箱的安全旋轉(zhuǎn)。同理,當活塞3右側(cè)供油推動軸2向左運動,軸2外圓頂住圓拄銷的下端面,圓柱銷卡在軸1的120° V形槽里,從而實現(xiàn)軸2移動,軸1必須位于空擋的固定位置。實現(xiàn)軸1和軸2之間的換擋互鎖,此時為二擋—5.793。這種互鎖換擋裝置保證了變速箱在任何情況下,只會通過滑移齒輪將一種運動傳遞給軸3,確保了整個齒輪箱的安全。
對于有多個撥叉實現(xiàn)換擋變速的齒輪箱,有時它們之間有一定的邏輯關(guān)系,若多軸同時換擋,則有可能發(fā)生齒輪箱的損壞。為此必須設計換擋互鎖裝置,保證一個軸上只有一個運動的輸入。有的換擋變速齒輪箱,僅設計了一層電器互鎖保護,若在電器調(diào)試或電器故障時,有可能導致互鎖失敗,造成變速箱的損壞。我公司某數(shù)控加工中心主軸三擋撥叉齒輪變速箱換擋時,不僅有電器換擋互鎖,還設計了圓柱銷機械互鎖裝置,結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠,滿足了換擋互鎖要求。
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結(jié)束語:
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