数控铣床升降台的新型平衡机构的设计

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1、万方数据2010年4月第38卷第8期机床与液压MACHINETOOL&HYDRAULICSApt．2010VoL38No．8DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．08．044数控铣床升降台的新型平衡机构的设计吴志强(常州轻工职业技术学院，江苏常州213164)摘要：介绍一种新型的XQK6025经济型数控铣床升降台平衡机构，该平衡机构将动力机构和锁紧机构合二为一，缩短传动链，消除齿轮传动误差，具有结构简单、成本低、精度高、装配简便的特点。关键词：数控升降台；平衡机构中图分类号：TG6

2、59文献标识码：B文章编号：1001—3881(2010)8一119—2经济型数控升降台铣床的升降台采用步进电机驱动。由于步进电机不带抱闸装置，在停电状态下，升降台会因自重而自动下移，故需要采用升降台平衡机构进行控制。作者提出一种新型的升降台平衡机构，其垂向自锁机构的设计具有结构简单、成本低、精度高、装配简便的特点，改进了升降台平衡机构的结构，得到用户的一致好评。1传统的升降台平衡机构图1为传统的升降台平衡机构，驱动电机1通过一对同步带轮2、3将运动传到传到轴Ⅱ上，轴Ⅱ右端锥齿轮4带动大锥齿轮7使滚珠丝杠Ⅲ旋转

3、，带动升降台上升或下降。右端为平衡机构，该装置由超越离合器和自锁器组成，其工作原理为：当丝杠旋转时，通过锥齿轮8和轴Ⅳ带动单向超越离合器的星轮15转动；升降台上升时，星轮15转向使滚子17与超越离合器的外环1l脱开，外环11不随星轮15转动，自锁器不起作用；升降台下降时，星轮15转向使滚子17楔在星轮15与外环11之间，使外环ll与轴Ⅳ一起转动，外环11与两端固定不动的摩擦环10、12形成相对运动，在碟形弹簧13作用下，产生摩擦力，增大升降台下降阻力，起自锁作用。旋转螺母14，可改变摩擦力的大小。图1传统升降台

4、平衡机构在图1中，左边部份电机1将扭矩通过同步带轮2、同步带3传递到轴Ⅱ，再通过轴Ⅱ上的锥齿轮4与大锥齿轮7啮合，将动力传到垂向丝杠，使升降台作升降运动。右边部份(零件8—19)为垂向锁紧机构。这种传统的机构的缺点为：(1)动力和锁紧机构分为两部份，有两道相互垂直且位置度要求很高的孔，结构复杂，加工难度大；(2)有两对锥齿轮副，存在齿轮间隙，传动精度低；(3)共有20余种零件，生产成本高。l～电机卜同步带轮卜锥齿轮卜轴承座卜轴承7一锥齿轮卜锥齿轮9"--轴IO一摩擦环ll一外环12一摩擦环l卜碟形弹簧14--螺

5、母1卜星轮16----螺钉17一滚柱l卜螺钉l卜套筒2新型升降台平衡机构图2为新型升降台平衡机构，大同步带轮直接安装在滚珠丝杠12上，平衡装置安装在电机轴上端由小同步带轮10联接。步进电机通过两只同步带轮10、11把运动传给滚珠丝杠12，带动升降丝杆旋转，使升降台上升或下降。平衡装置仍由超越离合器和自锁器组成。自锁器改由钢球5、压缩弹簧3、平端紧定螺钉2各6件组成。其工作原理为小带轮10旋转带动轴9转动，升降台上升时，星轮6转向使滚子4收稿日期：2009一03一17作者简介：吴志强，男，副教授，主要从事机械设计

6、及数控技术研究。电话：13616128339，E—mail：wzql23878@万方数据·120·机床与液压第38卷与超越离合器的外环7脱开，外环7不随星轮6转动，自锁器不起作用；升降台下降时，星轮6转向使滚子4楔在星轮6与外环7之间，使外环与轴一起转动，外环与两端固定不动的摩擦环8形成相对运动，产生摩擦力，起自锁作用。旋动紧定螺钉2可改变摩擦力的大小。在图2中，将动力与垂向锁紧机构通过同步带轮10联接在一起，再经过同步带与同步带轮l1将动力传到垂向丝杠，使升降台作升降运动。在这种结构中，(1)动力和锁紧机构合

7、二为一，取消了两道垂直孔，加工简单；(2)同步带轮直接装在垂向丝杠上，缩短了传动链，消除了齿轮传动误差，精度提高了0．02rrlrrl；(3)取消了图1中的轴Ⅱ及其轴上锥齿轮4、轴套、挡圈、垫圈、轴承、轴承座、圆螺母等11个零件，取消了轴承座5、轴承6、锥齿轮7、锥齿轮8、轴9等5个零件，节约成本50％。1一压盖2一紧定螺钉3一压缩弹簧4一滚柱5—铜球6一星轮．7一外环8一摩擦环9一轴lO--．'J、带轮11一大带轮12一丝杠13一升降台图2新型升降台平衡机构3结语新型平衡结构特点：(1)结构简单、成本低。大同

8、步带轮直接装在滚珠丝杠上，减少两对锥齿轮及轴等十几种零件，装配简便。(2)精度高。传动链中减少一对锥齿轮传动，减小了传动误差和反向间隙，提高传动精度和系统稳定性。(3)工艺性好。省去两对锥齿轮，可以少镗一道孔，工装简单。(4)原结构用圆螺母压紧碟形弹簧产生磨擦力，由于碟簧的本身特性，不好调整。现改为用6个紧定螺钉压紧压缩弹簧，调整方便可靠。经改进的新型升降台平衡机构，得到用户的一致好评