数控龙门镗铣床齿轮传动消隙的实践应用

李列

摘 要：本文阐述了数控机床齿轮传动消隙的一般方法，并根据实际结合重型数控机床的特点，介绍了数控龙门镗铣床齿轮传动消隙的方法。

关键词：数控龙门镗铣床;齿轮消隙

数控龙门镗铣床是一种大型或重型的数控机床，它能重载加工、精度高、适应面广，多用于零部件的半精加工和精加工，在重机、汽车、航空、造船等行业上应用十分广泛。

在加工时，事实上存在的齿轮侧隙会对数控龙门镗铣床的控制精度产生影响，严重时甚至会影响零件的加工精度。因此，解决好齿轮传动的间隙消除是该机床必须面对的问题。

目前，一般来说消除齿轮间隙常采用以下两类方法：

1、刚性调整法：

刚性调整法是指调整之后齿侧间隙不能自动补偿的调整方法。它要求严格控制齿轮的齿厚及周节公差，否则传动的灵活性将受到影响。但用这种方法调整的齿轮传动有较好的传动刚度，而且结构比较简单。（下图是两种较为常用的结构）

图1是最简单的偏心轴套式消除间隙结构。电机1是通过偏心轴套2装到壳体上，通过转动偏心轴套就能够方便地调整两齿轮的中心距，从而消除 了齿侧间隙。

图2是用一个带有锥度的齿轮来消除间隙的结构。在加工齿轮1和2时，将假想的分度圆柱面改变成带有小锥度的圆锥面，使其齿厚在齿轮的轴向稍有变化（其外形类似于插齒刀）。装配时，只要改变垫片的厚度就能调整两个齿轮的轴向相对位置，从而消除了齿侧间隙。

2、柔性调整法：

柔性调整法是指调整之后齿侧间隙可以自动补偿的调整方法。这种调整法在齿轮的齿厚和周节有差异的情况下，仍可始终保持无间隙啮合。但将影响其传动平稳性，而且这种调整法的结构比较复杂，传动刚度低。

图3是最典型的柔性调整法结构，采用双齿片错齿式消除间隙（图3是拉簧消隙，还有一种结构是压簧消隙）。

两个相同齿数的薄齿轮1和2与另一个厚齿轮啮合。两个薄齿轮套装在一起，并可作相对回转。每个齿轮的端面均匀分布着四个螺孔，分别装上凸耳4和8 。齿轮1的端面还有另外四个通孔，凸耳8可以在其中穿过。弹簧3的两端分别钩在凸 耳4和调节螺钉5上，通过螺母6调节弹簧的拉力，调节完毕用螺母7锁紧。弹簧的拉力使薄齿轮错位，即两个薄齿轮的左、右齿面分别紧贴在厚齿轮齿槽的左、右齿面上，从而消除了齿侧间隙。由于正向和反向旋转，分别只有一片齿轮承受扭矩，因此承载能力受到了限制。在设计时必须计算弹簧的拉力，使它能够克服最大扭矩，否则将失去消除间隙的作用。

在我们的实践过程中，上述两类方法一般常用于轻载的或中小型数控机床上，而对于大型或重型数控机床如数控龙门镗铣中的齿轮，由于其所受负载大，工作时会对齿轮组的强度和传动刚度造成削弱，常常不允许将齿轮分为两片，故双齿片错齿式消除间隙法并不适用。同时又往往由于结构的限制，传统的刚性调整法之消隙方式往往不便实施。

这时就只有采用提高传动齿轮精度的方式来减小齿轮传动间隙。（实际上严格意义上讲，侧隙是无法消除的，或者是很难消除的，讲减小侧隙更为严谨些，只要将齿轮侧隙控制在允许的范围内即可。）

我们根据数控龙门镗铣床不同部件的工作情况和具体的机床结构，把齿轮的制造精度提高到六级或以上，这不仅有利于齿侧间隙的消除，同时还对降低齿轮噪音，提高齿轮传动精度都有好处。

事实上，我们采用的提高传动齿轮制造精度的方式在使用中配合数控系统的间隙补偿功能，完全能将传动间隙的影响降到许可范围内。这不仅可大大的简化了结构，减小了加工、装配的工作量，还十分有利于提高齿轮传动的平稳性。

参考文献

[1] 张正刚[J]. 机械工程师. 2013（6）：174-175.

[2] 夏田.数控加工中心设计[J].化学工业出版社