齿条铣齿机重载垂直进给系统设计综述

摘要：介绍了铣齿机垂直进给系统的工作特点，综述了重载进给系统传动方式的研究现状，阐述了电机与负载惯量匹配的概念。最后展望了以铣齿机垂直进给系统为代表的重载进给系统未来的发展方向。

关键词：铣齿机，重载，进给系统

0.前言

随着高层建筑产业的发展，齿轮齿条式建筑爬墙机的应用愈加广泛。但使用传统范成法加工的大模数齿条具有精度不高的缺点，而使用齿条铣齿机仿形铣削可以大大地提高被加工齿条的精度。建筑升降机齿条的模数、规格较大，同时为了提高加工效率，采用一刀直接成形的加工方法加工齿槽，因而大吃刀量导致了很大的铣削力，须在刀具主轴上安装大功率电机、能承受大扭矩的减速箱，以及大直径的齿轮盘铣刀，从而导致了机床垂直进给系统的负重量极大，能达两吨以上。在设计过程中，必须保证进给系统的刚度，从而使加工出的齿条达到预期的精度。

1.铣齿机垂直进给系统的研究现状

铣齿机垂直进给系统用于控制和调整齿条盘铣刀与待铣削齿条坯之间的垂直距离，从而保证准确的齿全高。铣齿机垂直进给系统的设计难点主要集中在两个方面，一是其进给传动机构需要能够承受重载并且保持较好的刚度；二是其立柱需要在保持较好的刚度的条件下减轻自重，以减小对基座的压力和自重变形。并且应预测出上述两种变形，继而进行适当的补偿。同时，进给系统的惯量匹配等问题也对进给系统的动态性能有着重要的影响。

1.1重载传动机构的研究现状

1.1.1重载滚珠丝杠的研究现状

滚珠丝杠的螺旋传动结构本就有着很好的力的放大作用，可以在电机输出力矩不大的情况下获得较大的轴向力，因而铣齿机的垂直进给系统可以使用大直径的滚珠丝杠副驱动。近年来，重载滚珠丝杠的性能提升迅速，有资料显示，2011年时，重载滚珠丝杠所能承受的动载荷已经达到了560t。在德国布里斯滚珠丝杠有限公司^[1]的一篇报告中提到了滚珠丝杠在重型机械中的应用前景，其中大型龙门铣床等设备与齿条铣齿机有着一定的相似之处。