2YK3150E數(shù)控滾齒機(jī)主軸主件總體設(shè)計(jì)

1、2總體設(shè)計(jì)2.1總體設(shè)計(jì)要求為了使YK3150數(shù)控高效滾齒機(jī)適合汽車(chē)尤其是重型汽車(chē)，工程機(jī)械，船舶工業(yè)等齒輪行業(yè)的需要，以滿足48模數(shù)，一刀全齒深切削，穩(wěn)定達(dá)到 GB10095-2001的7級(jí)精度要求，YK3150E數(shù)控機(jī)床主軸的各項(xiàng)性能指標(biāo)必須 達(dá)到下列設(shè)計(jì)要求：1、滾刀主軸速度范圍能適應(yīng)采用單、雙頭或多頭滾刀進(jìn)行高速、高效滾齒加工。2、為了達(dá)到高速、高效的滾齒要求，滾刀刀桿采用自動(dòng)夾緊，自動(dòng)放松，以及 快卸螺母鎖緊滾刀的刀架結(jié)構(gòu)。3、刀架主軸的軸承結(jié)構(gòu)需采用高剛性，高精度方式，其主軸軸承采用高精度滾動(dòng)軸承，主運(yùn)動(dòng)采用二級(jí)齒輪傳動(dòng)，未端應(yīng)采用消除齒輪副間隙結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)，以保證切削剛性。2.2數(shù)

2、控滾齒機(jī)加工原理方案設(shè)計(jì)2.2.1普通滾齒機(jī)加工原理電機(jī)H線運(yùn)功-旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) O-傳刻比換置器？f號(hào)10滾切直齒圓柱齒輪的加工原理圖普通滾齒機(jī)加工原理可用上圖表示。根據(jù)展成法加工原理，滾刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，工 件必須嚴(yán)格地轉(zhuǎn) K/Z轉(zhuǎn)。其中Z為被加工齒輪的齒數(shù)，k為滾刀的頭數(shù)。從 圖3.1中可以看出，必須保證 Bi和B2之間的嚴(yán)格傳動(dòng)比關(guān)系，這條傳動(dòng)鏈簡(jiǎn)稱 滾齒的內(nèi)鏈。在圖中該內(nèi)鏈的傳動(dòng)路線為：Bi 45ix67 B2（工件）。而形成直線導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)則是滾刀架沿工件軸線方向的垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，即：工件 7 8 is 910刀架升降絲桿一刀架。此外滾刀的旋轉(zhuǎn)及調(diào)速由主傳動(dòng)鏈電 機(jī)一1 2iv34 Bi提供。因而要

3、進(jìn)行加工圓柱齒輪所需傳動(dòng)鏈至少有三個(gè) 鏈，即一個(gè)展成運(yùn)動(dòng)內(nèi)鏈，兩個(gè)執(zhí)行簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的外鏈。222數(shù)控滾齒機(jī)加工原理伺眼電機(jī)“為”宜線運(yùn)刈碇轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)數(shù)控滾齒機(jī)的加工原理圖數(shù)控滾齒機(jī)的加工原理方案如圖所示，其內(nèi)鏈B1與B2傳動(dòng)比關(guān)系仍然遵循展成法加工原理，但數(shù)控滾齒機(jī)嚴(yán)格傳動(dòng)比關(guān)系不是通過(guò)調(diào)整機(jī)械傳動(dòng)比來(lái) 實(shí)現(xiàn)，而是通過(guò)數(shù)控技術(shù)的 電子齒輪箱”來(lái)嚴(yán)格保證，實(shí)現(xiàn)展成運(yùn)動(dòng)?！癆” “1”、 “B運(yùn)動(dòng)分別用單獨(dú)的伺服電機(jī)進(jìn)行控制， 它們之間沒(méi)有任何機(jī)械的聯(lián)系，而由 數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算控制來(lái)實(shí)現(xiàn)滾齒展成加工。2.3主要性能參數(shù)的確定要設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)具有高效性能數(shù)控滾齒機(jī)，必須對(duì)數(shù)控滾機(jī)的主要性能參數(shù)進(jìn) 行適當(dāng)選取和科

4、學(xué)的制定，這些參數(shù)包括：主軸最高轉(zhuǎn)速、工作臺(tái)最高轉(zhuǎn)速、加 工最大模數(shù)、快速進(jìn)給速度等。合理選擇和確定主要性能參數(shù)是決定數(shù)控高效滾齒機(jī)先進(jìn)的技術(shù)水平重要指標(biāo)，為此，必須對(duì)目前滾齒行業(yè)齒輪加工工藝進(jìn)行必 要的調(diào)研和科學(xué)的分析，并加以合理的確定。根據(jù)調(diào)查，目前國(guó)內(nèi)，以一汽大眾，二汽東風(fēng)神龍，大同齒輪廠，哈爾濱變 速箱廠，杭州前進(jìn)齒輪箱廠為代表的汽車(chē)制造廠家，因種種原因在齒輪加工工藝上仍較為落后，通常切齒速度大都在60m/min以下，個(gè)別企業(yè)的僅能達(dá)到7080m/min內(nèi)，且軸向進(jìn)給量最大均在 2mm/工作臺(tái)轉(zhuǎn)左右。難以滿足因產(chǎn)品種 數(shù)多，產(chǎn)品增加的需求，而且滾齒加工的單向精度和綜合精度也僅能達(dá)到 7

5、8級(jí) （GB10095 88精度標(biāo)準(zhǔn)），隨著這些龍頭企業(yè)產(chǎn)品不斷升級(jí)，以及載重汽車(chē)和客 車(chē)的需求量不斷增加，以直徑在 2000 350mm模數(shù)為48的齒輪需求量越 來(lái)越多，齒輪加工的精度要求穩(wěn)定在 67級(jí)需求越來(lái)越多。且工程能力指數(shù)大 于1.33的要求成為機(jī)床驗(yàn)收的重要指標(biāo)，為此對(duì)機(jī)床的可靠性也提出更高的要 求，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的滾齒機(jī)難以達(dá)到這一切齒要求。因而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)數(shù)控高效滾齒機(jī)的參數(shù)，必須滿足這一國(guó)內(nèi)機(jī)床新的要求。介于本設(shè)計(jì)只對(duì)主軸部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以只對(duì)主軸最高轉(zhuǎn)速進(jìn)行確定。2.3.1主軸最高轉(zhuǎn)速的確定根據(jù)滾齒原理，滾刀主軸轉(zhuǎn)速可按下式計(jì)算：1000vn 二nD式中，n滾刀的轉(zhuǎn)速（r/min）v

6、切削速度（m/min）D滾刀的外徑 （mm）故主軸最高轉(zhuǎn)速nmax為n max1000Vmaxmin根據(jù)前述分析，且結(jié)合目前齒輪滾刀濕式加工的最高切削速度范圍80120m/min，取Vmax =120m/min 。關(guān)于Dmin的選取，根據(jù)國(guó)標(biāo)6083 85標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀的基本型式和尺寸 以及德國(guó)DIN3968標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀的尺寸中（見(jiàn)表），綜合實(shí)際的加工考慮。我 們?nèi)?Dmin =70mm。將 Dmin =70mm , Vmax =120m/min 帶入公式得:1000vmaxc/7 a / nmax547.6r/min-D min取滾刀主軸最咼轉(zhuǎn)速nmax =500r/min 為安全值。國(guó)標(biāo)GB

7、.6083 85標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀尺寸參數(shù)模數(shù)tn1型|II型dfHLD迪minZkdmLD1 Zk1636327416503222412L2540L5717132636327L75280S051471225712.5909040802+753100100KO90323253.53.759010斗1121121004.55125125505121001005.51121124061401406*51187.058160160601251329180ISO1401501020020016017050滾刀外徑L滾門(mén)長(zhǎng)度D滾刀內(nèi)徑min滾刀軸肩疑小寬度Zk滾刀刀刃數(shù)數(shù)控高效滾齒機(jī)必須確定它的極限，以便能確

8、定機(jī)床的加工能力，此參數(shù)的 確定和適應(yīng)的加工范圍，為了一刀切齒直徑在 200血00,模數(shù)在48mm,穩(wěn) 定達(dá)到全面7級(jí)精度要求，該機(jī)床的最大加工模數(shù)可根據(jù)數(shù)控滾齒機(jī)技術(shù)條件， 以及相應(yīng)數(shù)控滾齒機(jī)的精度標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，由對(duì)機(jī)床的最終工作精度進(jìn)行重切和精 切的切削規(guī)范所決定。即精切試坯參數(shù)：dpi勻pi式中:d最大加工直徑m最大加工模數(shù)d pi 試件的分度圓直徑mpi 試件的加工模數(shù)重切試坯的加工模數(shù)一般取最大加工模數(shù)的4/5:p2由上述分析綜合確定，1012模數(shù)為此數(shù)控機(jī)床的最大加工模數(shù)，考慮到 m=10以上的模數(shù)在重型汽車(chē)和重型機(jī)械及相關(guān)行業(yè)的傳動(dòng)箱中已較少見(jiàn)，最大 模數(shù)取最高線值，還會(huì)增加主電機(jī)

9、功率以及加大安裝最大模數(shù)的裝齒刀尺寸，因而實(shí)際最大加工模數(shù)取為10mm。滾齒機(jī)各大廠家參數(shù)對(duì)照表規(guī)準(zhǔn)Kffl.4CXN3HP400LC3S2GIMOWHKA400KL450YKX44W*永加匸aftmm40045J41)03H04004554004504U0&大模數(shù)mm121278s52加匸齒數(shù)24-iouo10N-2U0最大軸向mm4006UUJ50 /600350400230-350iOQ4(1(1牲向存程mm275切向疔程mm恥210頑丨勵(lì)1艦2202*0300工作臺(tái)撾 髙轉(zhuǎn)速rpm30G齒輪制2 DO 悔輪劇350齒輪BM30)肉輪Ml150曲f&涮54) 郴副35輾輪制JO 咽轉(zhuǎn)副滾

10、7JS大 設(shè)迅角4543454545454545刀SMt轉(zhuǎn) 角.度210+45M2045A5滾刀速度范闈ipm10卜】011030-300(SO-SO0120-750KlkMKI50-6677S-3C0100500鍛刀ae/氏度num160 /24iS240 /400152.-17S15Q11M)125/1502DU 24()ft小/ a 大滾刀與 匸件中心距nun35 /31G34O5D2S.4-30534X-33O50035-3)0續(xù)上表加小/ & 大工作臺(tái) 面到尾架 距離mm20132U29th MJ32W5OD 1100最大密刀打程mm15215010a工作臺(tái)亶mmno2054204504J0直徑nini30(411；Hi40,50,M)匸件主軸 迷度Rpm1-75(51-50軸向進(jìn)繪 速度Mmmm600ULGOO栓向進(jìn)締 速度100001500切肉進(jìn)蠟 速度iivuL500刀懿電機(jī)功率KW324515機(jī)床心jmJU xM32.754x2,365x2.M4)2 J 50 x1.450 x1. t65J.2x2,4x2J5機(jī)床祗披Kg16.000900U43OUKg15002.4主傳動(dòng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.4.1主軸箱外形方案初定與傳統(tǒng)普通滾齒機(jī)主軸傳動(dòng)不同，數(shù)控滾齒機(jī)主軸采用主電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，在 主電機(jī)與主軸通過(guò)齒輪傳動(dòng)聯(lián)接，全部裝置安裝在刀架體上。圖為刀架體外形三 維