YK3150E数控滚齿机主轴主件总体设计.doc

2 总体设计 2.1 总体设计要求 为了使 YK数控高效滚齿机适合汽车尤其是重型汽车，工程机械，船舶工业等齿轮行业的需要以满足 4—8 模数，一刀全齿深切削，稳定达到 GB10095—2001 的7级精度要求，YK 数控机床的各项性能指标必须达到下列设计要求： 1、滚刀主轴速度范围能适应采用单、双头或多头滚刀进行高速、高效滚齿加工。 2、为了达到高速、高效的滚齿要求，滚刀刀杆采用自动夹紧，自动放松，以及快卸螺母锁紧滚刀的刀架结构。 3、刀架主轴的轴承结构需采用高刚性，高精度方式，其主轴轴承采用高精度滚动轴承，主运动采用二级齿轮传动，未端应采用消除齿轮副间隙结构的传动，以保证切削刚性。普通滚齿机加工原理可用图表示。根据展成法加工原理，滚刀转一转，工件必须严格地转 K/Z 转。其中 Z 为被加工齿轮的齿数，k 为滚刀的头数。从图 3.1中可以看出，必须保证 B1和 B2之间的严格传动比关系，这条传动链简称滚齿的内链。在图中该内链的传动路线为：B1—4—5—ix—6—7—B2(工件)。而形成直线导线的运动则是滚刀架沿工件轴线方向的垂直进给运动，即：工件—7—8—is—9—10—刀架升降丝杆—刀架。此外滚刀的旋转及调速由主传动链电机—1—2—iv—3—4—B1提供。因而要进行加工圆柱齿轮所需传动链至少有三个链，即一个展成运动内链，两个执行简单运动的外链。 数控滚齿机的加工原理如图所示，其内链 B1 与 B2 传动比关系仍然遵循展成法加工原理，但数控滚齿机严格传动比关系不是通过调整机械传动比来实现，而是通过数控技术的“电子齿轮箱”来严格保证，实现展成运动。“A”、“B1”、“B2”运动分别用单独的伺服电机进行控制，它们之间没有任何机械的联系，而由数控系统进行计算控制来实现滚齿展成加工。 要设计和开发具有高效性能数控滚齿机,必须对数控滚机的主要性能参数进行适当选取和科学的制定，这些参数包括：主轴最高转速、工作台最高转速、加工最大模数、快速进给速度等。合理选择和确定主要性能参数是决定数控高效滚齿机先进的技术水平重要指标，为此，必须对目前滚齿行业齿轮加工工艺进行必要的调研和科学的分析，并加以合理的确定。 根据调查，目前国内，以一汽大众，二汽东风神龙，大同齿轮厂，哈尔滨变速箱厂，杭州前进齿轮箱厂为代表的汽车制造厂家，因种种原因在齿轮加工工艺上仍较为落后，通常切齿速度大都在 60m/min 以下，个别企业的仅能达到 70~80m/min内，且轴向进给量最大均在 2mm/工作台转左右。难以满足因产品种数多，产品增加的需求，而且滚齿加工的单向精度和综合精度也仅能达到7~8 级(GB10095—88精度标准)，随着这些龙头企业产品不断升级，以及载重汽车和客车的需求量不断增加，以直径在 Φ200~Φ350mm、模数为 4～8 的齿轮需求量越来越多，齿轮加工的精度要求稳定在 6—7 级需求越来越多。且工程能力指数大于 1.33 的要求成为机床验收的重要指标，为此对机床的可靠性也提出更高的要求，国内现有的滚齿机难以达到这一切齿要求。因而设计开发数控高效滚齿机的参数，必须满足这一国内机床新的要求。—滚刀的转速 （r/min） v—切削速度 （m/min） D—滚刀的外径 (mm) 故主轴最高转速为 根据前述分析，且结合目前齿轮滚刀湿式加工的最高切削速度范围80~120m/min，取。 关于的选取，根据国标6083—85标准《齿轮滚刀的基本型式和尺寸》，以及德国DIN3968标准齿轮滚刀的尺寸中（见表），综合实际的加工考虑。我们取。 将，带入公式得： 取滚刀主轴最高转速为安全值。 国标GB.6083—85标准齿轮滚刀尺寸参数 德国DIN标准滚刀尺寸参数 2.3.2 模数确定 数控高效滚齿机必须确定它的极限，以便能确定机床的加工能力，此参数的确定和适应的加工范围，为了一刀切齿直径在Φ200~Φ模数在4—8mm稳定达到全面7级精度要求，该机床的最大加工模数可根据数控滚齿机技术条件，以及相应数控滚齿机的精度标准中规定，由对机床的最终工作精度进行重切和精切的切削规范所决定。即精切试坯参数 　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　式中：　　d—最大加工直径 　　　　　　　　　m—最大加工模数 　　　　　　　　　—试件的分度圆直径 　　　　　　　　　　—试件的加工模数 重切试坯的加工模数一般取最大加工模数的4/5： 　　　　　　　　　　　　　　　 由上述分析综合确定，模数为此数控机床的最大加工模数，考虑到 m=1以上的模数在重型汽车和重型机械及相关行业的传动箱中已较少见，最大模数取最高线值，还会增加主电机功率以及加大安装最大模数的装齿刀尺寸，因而实际最大加工模数取为1mm。与传统普通滚齿机主轴传动不同，数控滚齿机主轴