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变速传动在数控冲床上主要形式是:齿轮传动、同步齿形带传动和蜗轮蜗杆机构。同步齿形带传动参见主轴传动部分。蜗杆蜗轮机构可参见后面回转工作台部分。
齿轮传动是应用广泛的一种机械传动。在数控冲床伺服系统中采用齿轮传动的目的:一是将高转速低扭矩的伺服电动机(如步进电动机、直流或交流伺服电动机等)的输出,改变为低转速大转矩的执行件的输出;另一是使滚珠丝杠和工作台的转动惯量在系统中占有较小的比率。此外,对开环系统还可以保证所要求的运动精度。
1.速比的确定
(1)开环系统中的速比的确定在步进电动机驱动的开环系统中,步进电动机至滚珠丝杠间设有齿轮传动装置,其速比决定于系统的脉冲当量(即伺服系统接收一个指令脉冲,驱动工作台移动的距离)、步进电动机步距角及滚珠丝杠导程因为开环系统执行件的运动位移决定于脉冲数目,故算出的速比不能随意更改。
(2)闭环系统速比的确定对于闭环系统,执行件的位置决定于反馈检测装置,与运动速度无直接关系,其速比主要是由驱动电动机的额定速度或转矩与机床要求的进给速度或负载转矩决定的,所以可对它进行适当的调整.一般在闭环系统中,采用的是交、直流伺服电动机,传动比常为u=1。由电动机直接驱动或通过齿形带驱动滚珠丝杠螺母副。
2.啮合级数及各级速比的确定在驱动电动机至滚珠丝杠的总传动比已定的情况下,通常是按最小惯量的要求来选择齿轮级数和各级传动比,使其具有良好的动态特性。
根据总的传动比,齿轮的变速级数可取一级、二级和三级等形式。最常用的是一级和二级的变速级数,即可满足进给系统的要求。
3.齿轮传动间隙的调整常用的调整齿侧间隙的方法有以下几种。
(1)圆柱齿轮传动
1)偏心套调整法如图7-31所示,将相互啮合的一对齿轮中的一个齿轮装在电动机输出轴上,并将电动机1安装在偏心套2(或偏心轴)上,通过转动偏心套的转角,就可调节两啮合齿轮的中心距,从而消除圆柱齿轮正、反转时的齿侧间隙。特点是结构简单,但其侧隙不能自动补偿。
2)轴向垫片调整法如图7-32所示,齿轮1和齿轮2相啮合,其分度圆齿厚沿轴线方向略有锥度,这样就可以用垫片3使齿轮2沿轴向移动,从而消除两齿轮的齿侧间隙。装配时垫片3的轴向厚度应使得齿轮1和2之间齿侧间隙小,运转又灵活。特点同上。
3)双片齿轮错齿调整法这种消除齿侧间隙的方法是将其中一个做成宽齿轮,另一个用两片薄齿轮组成。采用措施使一个薄齿轮的左齿侧和另一个薄齿轮的右齿侧分别紧贴在宽齿轮齿槽的左、右两侧,以消除齿侧间隙,反向时不会出现死区。
(2)斜齿轮传动斜齿轮传动齿侧间隙的消除方法基本上与上述错齿调整法相同,也是用两个薄片齿轮和一个宽齿轮啮合,只是在两个薄齿轮的中间隔开了一小段距离,这样它的螺旋线便错开了。
(3)锥齿轮传动锥齿轮同圆柱齿轮一样,可用上述类似的方法来消除齿恻间隙,通常采用的调整方法是下面二种:轴向压簧调整法和周向弹簧调整法。
(4)齿轮齿条传动在大型数控冲床中,工作台的行程很大。因此,它的进给运动不宜采用滚珠丝杠剐来实现,而常采用齿轮齿条传动。
(5)蜗杆蜗轮传动在数控冲床的工作台中,常用蜗杆蜗轮副大减速比的传动。为提高传动精度,采用了双导程蜗杆来消除或调整传动副的间隙。双导程蜗杆是一具有微量差左右侧不等螺距的蜗杆(同一侧仍是相等的),使得蜗杆的齿厚从原始计算剖面向一端线性地增厚,而相反的一端齿厚线性地减薄,因而可用轴向移动蜗杆的方法来消除或调整传动副的间隙。
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