序，在核電、軍工、航空航天等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。而在車銑復(fù)合加工機(jī)床中，根據(jù)機(jī)床的用途其工作臺的傳動控制方式不同。當(dāng)機(jī)床進(jìn)行銑削加工時，工作臺做為銑削進(jìn)給軸時被稱為C軸，C 軸需要具備分度及進(jìn)給的功能，可參與聯(lián)動加工，一般要求的定位精度及重復(fù)定位精度較高，要求消除傳動鏈的間隙。當(dāng)機(jī)床進(jìn)行車削加工時，工作臺只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，對旋轉(zhuǎn)的位置不進(jìn)行控制。作為C 軸時工作臺需要的驅(qū)動扭矩較小，而作為車削運(yùn)動旋轉(zhuǎn)時需要的驅(qū)動扭矩較大。
1 、傳動鏈工作原理及設(shè)計
由于一對齒輪副在實際制造過程中很難保證每個齒的兩個齒面同時接觸，必然會存在間隙。但是工作臺作為C 軸使用時要求傳動鏈必須消除間隙才能滿足使用要求。本設(shè)計采用2 個西門子伺服電機(jī)，通過主-從控制方式分別控制2個伺服電機(jī)，以達(dá)到消除傳動間隙的目的，其布局結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
圖1 C 軸傳動布局
1.伺服電機(jī)及減速箱2.工作臺底座3.工作臺4.傳動齒形鏈
其中，伺服電機(jī)及減速箱1 通過支架把合在工作臺底座2 上，通過齒形鏈4 將減速箱輸出輪與底座上的輸入輪連接，工作臺底座上的輸出輪與工作臺3 上的大齒圈嚙合，傳動鏈共2 套，2個傳動鏈的輸出小齒輪同時與工作臺的大齒圈嚙合。
1.2 C 軸消隙原理
本設(shè)計中2 套伺服電機(jī)分別驅(qū)動2 個小齒輪與工作臺大齒圈同時嚙合，針對2 個伺服電機(jī)分別預(yù)加一對大小相等，方向相反的扭矩，這就保證了2 個小齒輪分別有1 個齒面是與大齒圈的齒面無間隙接觸，如圖2 所示，小齒輪1 被預(yù)加逆時針的扭矩，小齒輪2 被預(yù)加順時針扭矩，當(dāng)工作臺接收到順時針旋轉(zhuǎn)的命令后，驅(qū)動小齒輪1的伺服電機(jī)作為主工作電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動大齒圈3 逆時針轉(zhuǎn)動，而驅(qū)動小齒輪2 的伺服電機(jī)則成為負(fù)載從動旋轉(zhuǎn)。如果工作臺逆時針旋轉(zhuǎn)，則驅(qū)動小齒輪1 與驅(qū)動小齒輪2 的伺服電機(jī)主從關(guān)系逆轉(zhuǎn)，驅(qū)動小齒輪1 的伺服電機(jī)成為負(fù)載。整個消隙系統(tǒng)的剛性取決于預(yù)加扭矩的大小，預(yù)加的扭矩越大則系統(tǒng)剛性越好，一般需要根據(jù)實際情況調(diào)整預(yù)加扭矩的值。
圖2 C 軸消隙原理圖
1.小齒輪2.小齒輪3.大齒圈
伺服電機(jī)的編碼器與工作臺中心安裝的海德漢圓光柵形成閉環(huán)控制，保證工作臺準(zhǔn)確定位。
1.3 大扭矩傳動工作原理
當(dāng)機(jī)床進(jìn)行粗加工或工作臺快速啟動時，工作臺需要提供較大扭矩，這時傳動鏈上的單個電機(jī)工作無法提供工作臺實際工作所需要的扭矩，此時，從動電機(jī)會自動啟動，旋向與主動電機(jī)相同，如圖3 所示，2 個疊加工作，提供較大扭矩。
圖3 雙電機(jī)疊加工作原理圖
1.小齒輪2.小齒輪3.大齒圈
2 、應(yīng)用實例
以我公司生產(chǎn)的CXH5255×35/32（北京衛(wèi)星）產(chǎn)品為例：工作臺最大扭矩為70 kNm；工作臺轉(zhuǎn)速范圍為0.5～50 r/min；電機(jī)為西門子1PH7224，功率2×55 kW；電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為700 r/min；傳動鏈降速比為i=73；主傳動計算轉(zhuǎn)速為700/73=9.6 r/min。單個電機(jī)輸出工作臺最大扭矩為T=9550×Pm×η/n=9550×55×0.85/9.6=46.5 kN·m，46.5×2=93 kN·m>70 kN·m，因此滿足使用要求。
3 、結(jié)語
雙電機(jī)消隙技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、適應(yīng)高速傳動、裝配容易等優(yōu)點，廣泛用于大型機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)，但該技術(shù)應(yīng)用于立式車銑復(fù)合加工中心工作臺主傳動系統(tǒng)在國內(nèi)尚處于探索階段，隨著立式車銑復(fù)合加工中心市場需求數(shù)量的增加，該技術(shù)的應(yīng)用會越來越廣泛。
