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新型數控轉台（tái）蝸（wō）輪副耐（nài）磨性能和精度保持性試驗研究

2019-8-30 來源：煙台環球機（jī）床裝備股份有限公司作者：潘紹剛刁靜林

【摘要】: 本文通過在3 種工況下，對典型結構蝸輪蝸杆數控轉台進行蝸（wō）輪（lún）副耐磨性能和精度保持性試驗，獲取了較高價值的數據，對數控轉（zhuǎn）台操作和維護調整蝸輪副間隙有很（hěn）好的指導價值。

1.試驗樣品

對4 台TK13200F 數（shù）控轉台進行試驗，該轉台采用1.3 倍齒頂高蝸輪副，蝸輪材料采用AlBC3 銅合金。

2.耐磨性能試驗研究

（1）試驗方法: 該轉台蝸輪副屬於精密蝸輪副（fù），其工作特點是輕載低速，蝸（wō）輪副的磨損十分緩慢，需采用加速試驗（yàn）法。適當加大蝸輪副的轉速（sù）及載荷，加（jiā）快磨損，縮短試驗時間。試驗（yàn）前，應對蝸輪副進行抗（kàng）膠合能力、抗擦傷能力計算和分析，確保（bǎo）加速試驗時，齒麵隻（zhī）出現正常的磨損失效形式。將3 台數控轉台分（fèn）別在3 種工況（見表1）下進行運轉試驗，為提高試驗效率，數控轉台在0° ~120°範圍內做往複運轉。蝸輪副磨損後最直接的影響就是導致轉台蝸輪副間隙增大，所以（yǐ）本試（shì）驗通過自準直儀測量轉（zhuǎn）台蝸（wō）輪副間隙的變化（huà）來間接測量蝸輪齒麵（miàn）的磨損。

表1

（2）試驗結果（guǒ）及分析: 分別在3 種工況下進行試驗，每跑車100h 後檢測蝸輪磨損區和非磨損區的轉台蝸輪副間隙，每次（cì）檢測位置相同。檢（jiǎn）測結果如表2~ 表4 所示。

表（biǎo）2 重物偏載下的運轉試驗檢測結果

表3 輕載中轉速運轉試驗（yàn）

表4 重載高轉速運轉試驗

由此可知，在磨損區，蝸輪（lún）副間隙隨著時間的增（zēng）加而變大。同時，在非磨損區（qū），蝸輪副間隙也有較小的增加，其主（zhǔ）要原因是蝸杆軸向竄量逐漸變大。另外，由於分度誤差的存在，導致0h（磨損（sǔn）前）蝸輪副磨損最（zuì）大處和非磨損處的（de）間隙不同。磨損（sǔn）最大處和（hé）非（fēi）磨損處間隙的差值減去0h 時兩處間隙的差（chà）值即為蝸（wō）輪磨損（sǔn）值。表5 所示為（wéi）3 種工況下（xià）的蝸輪磨損量。

由表5 可知，工作台轉速由3r/min 提高到10r/min 時，磨（mó）損速度由0.05″ /h 提高到0.07″ h，工作台（tái）轉速由10r/min 提（tí）高到19.4r/min，負載由80N · m 提高（gāo）到150N · m 時，磨損速度由0.07″ /h 提高到0.11″ /h，由此可見，磨損速度隨著工（gōng）作台轉速（sù）和負載的增加而增加。

表5

在實際（jì）使用過程中，每個月的工作時間按200h 計算，3 個月600h 磨損量的對比情況如表6 所示。

表6

表6 給出了（le）我司產品在不同使用工況下（xià），蝸杆副間隙的調整量，同時可知，我司產品的耐磨性與國外先（xiān）進（jìn）蝸杆副轉台的耐磨性差別不大。

3.精度保持性試驗（yàn）研究

數控轉台的精度保（bǎo）持性是（shì）數控轉台的一項重要指標（biāo），它不僅關係著數控轉台的（de）精度性能，而且對數控轉台的耐久性和可靠性有著重要影響。我們通過對數控轉台進行加速運轉試驗，初步預測了轉台（tái）的使用壽命（mìng）。

（1）使用壽命預測公式T ＝（b-a）β /λ ，其（qí）中（zhōng）λ 為蝸輪副精度平均變化率，a 為（wéi）蝸輪副初始精度，b 為蝸輪副失效時精度，β 為加速因子。β 可（kě）按公式β ＝（MS/M0）2.75Ns/N0 計（jì）算，其中MS、Ns 分別為轉台在加（jiā）速（sù）工況下的負載力矩和轉速，M0、N0 分別為正常工況下的對應值。

（2）試驗結果及（jí）分析。用加（jiā）速試驗法對數控轉台（tái）進行蝸輪（lún）副精度保持性試驗。試驗（yàn）工況: 工作台負載力矩80N · m，工作台（tái）轉速10r/min，頻次5.4 循環/min，工作台在0° ~120°範（fàn）圍內往複運動（dòng），試驗共進行400h，齒麵未（wèi）出現異（yì）常磨損。轉台分度精度用自準直儀每50h 檢測一次。磨損（sǔn）區域內（nèi）的分度精度（dù）如表7 所示。

表7

λ 取正反轉（zhuǎn）分度精度的平均值（zhí）0.071″ /h，加速（sù）因（yīn）子β ＝（80/30）2.75×10/3 ＝ 49.5。數控轉台的初始精度為30″，一般認為當精度下（xià）降一倍時，則認為（wéi）喪失運動精度。將上述各檢驗值代入使（shǐ）用壽（shòu）命預測公式，T ＝ 20 916h，每月按（àn）170h 計算，此工（gōng）作台的使用（yòng）壽命在10 年左右。

4.結語

通（tōng）過對數控轉台進行試驗，我們對其蝸輪副的基（jī）本性能有了（le）初步了解，可歸納為以下幾點:

（1）由試驗可知，蝸輪（lún）副磨損速度隨著工作台轉速和負載的增加而增加。給出了數控轉台在不同工況下（xià）蝸輪副間隙的調整（zhěng）值，其耐磨（mó）性能基本與國外數控轉台一致。

（2）數控轉台作為精密分度使用，正常工況（kuàng）下，磨損率約為1.43x10-3″ /h，使用壽命在10年左右。

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