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内容简介：

YK3150滚刀主轴主件设计1绪论1.1 YK3150E数控滚齿机开发的背景和问题的提出自20世纪80年代后期以来，我国机床行业已朝着数控方面深入地发展，特别是进入九十年代后，机床的数控化标志着机床行业进入了一个新的时代。北京国际机床博览会统计数据表明，80年代末第一届北京机床展览的数控机床仅为5%比例，到2003年国际机床博览会上几乎除专用设备外全都为数控机床。作为齿轮加工机床的数控滚齿机。我国自八十时代开发以来，无论从品种的类型上还是功能复合上都得到了长足的发展。特别是近十多年以来，以汽车工业为龙头的相关支柱型产业更是把齿轮加工机床数控化发展推向了一个新的高度。其中尤其对数控高效滚齿机的需求显得十分突出。重庆机床厂作为我国齿机机床生产的骨干企业，在2000年，瞄准这一市场的需求潜力，为填补国内高效，高速、高刚性数控滚齿机床的空白，组织人力物力，在国内汽车行业，军工行业，进行了深入细致的调查，成功开发出了YK3150E数控滚齿机。1.2 数控滚齿机开发的意义和必要性随着载重汽车，工程机械，船开发，电梯及军工行业中对齿轮的加工精度、质量和效率的要求不断提高，特别是在这些行业中经常遇见48模数的直齿、斜齿、花键、小锥度、鼓形齿轮等的加工问题，开发一档数控高效全新型滚齿机床，更好地满足该行业对齿轮的精度和效率的需求，为我国制齿行业提供坚实的基础设备显得迫切而必要。其意义和必要性主要有如下几个方面：1、加速数控高效滚齿机床向产业化发展目前在国内齿轮行业中，以轻型，标准类型普通数控滚齿机的产品占绝大多数，真正意义上的数控(稳定切削全面达到国标 7 级精度)高效、强力，高刚性，能实现一刀切削中等模数的数控高精度滚齿机尚为空白，这档机床的研制成功，无疑会加速数控滚齿机的系列化，标准化、模块化的进一步发展，从而推动数控机床在制齿行业的产业化发展。2、提高企业的市场竞争能力和经济效益率先将独有的数控高效滚齿机的产品推向市场，不仅可以占有更大的市场份额，提高竞争能力，而且在此制造行业中带来巨大的市场利润，给后续的数控高效的发展带动无尽的动力。3、进一步缩小设备与国外的差距目前国内外齿轮加工机床行业目前已朝着高速、高效、高精度、全数控功能复合，柔性，智能化，绿色环保制造网络化方面发展。以德国的利波海尔公司，美国的格里森集团以及日三菱重工本等为代表世界著名的成套齿轮加工机床的制造商，均能生产高档数控滚齿机床，且对直径 150320 规格的数控高效滚齿机床已形成批量化生产，我厂此产品设计开发的成功不仅能缩小与国外滚齿设备技术水平的差距，而且也能打破国内制齿设备无数控高效机床的局面，在一定程度上对外出口创汇，形成国产数控高效制齿机床自主的核心技术。4、体现了我国机床数控化发展的方向现代先进制造技术的朝流是，数控化、信息化、高效和智能化，技术创新的方法是机械技术与高新技术的融合创新。对齿轮别制造技术装备来说，表现为工艺与装置一体化，加工与检测一体化，机械与控制一体化，软件与硬件一体化。需用信息化带动工业化，实现跨越式发展。数控高效机床的发展，不仅关系到我国装备工业经济技术实力的增强，更好满足制齿行业实际的需求，打破国外技术封锁的状态，同时也关系到国家战略的安全，担负着我国机床数控化发展的方向的问题。因而对滚齿行业来说，发展和开发数控高数滚齿设备是当前行业装备的重要而迫切的任务之一。1.3 市场需求性国内机械行业对中等模数以上(M4M8)直径小于400m的圆柱齿轮需求量很大，而目前各行业的主要齿轮加设备只相当于国外 20 世纪 6070 年代的水平，虽然少数企业也购买了进口机床，但价格昂贵，数量极其有限，且使用的成本较高，难以满足这些行业对产品变化的需求。目前迫切需要性价比高的数控高效滚齿机床，以解决这些行业日益发展的瓶颈问题。据调查，齿轮行业现在有些企业正在实施或计划进行技术改造，资金投入少则3000万元5000万元，多则1亿5亿元，主要用于购置各类齿轮加工专用设备和通用设备。据预测，2010年前，齿轮行业需要添置滚齿机 30003500 台，磨齿机 400500 台，热处理设备 500 台，齿轮测量中心 200 台。此外在 9 万台的齿轮机床中，约有 5 万台服役超过 20 年，已经或将要报废；余下的4万台普通齿轮机床其中一部分也将进行数控化改造。本产品开发成功主要适宜的对象有：1、机车及重型汽车变速箱齿轮加工行业用户2、工程及矿山机械行业中的齿轮加工用户3、船泊工业中的齿轮加工及维修用户4、高级电梯行业中的齿轮和蜗轮加工用户5、国防、军工企业的齿轮加工用户1.4 滚齿机国内外发展现状分析及发展趋势1.4.1 滚齿机国内发展现状齿轮加工机床是一种技术含量高且结构复杂的机床系统，由于齿轮使用的量大面广，齿轮加工机床已成为汽车、摩托车、工程机械、船舶等行业的关键设备。特别是随着汽车工业的高速发展对齿轮的需求量日益增加，对齿轮加工的效率、质量及加工成本的要求愈来愈高，使齿轮加工机床在汽车、摩托车等行业中占有越来越重要的作用。滚齿机是齿轮加工机床中的一种，占齿轮加工机床拥有量的40%，它主要用来加工圆柱齿轮和蜗轮等。我国生产滚齿机的历史始于1953年，经过30年的努力，到80年代初已进入世界滚齿机主要生产国家行列。目前，国产滚齿机以传统的机械传动式为主，品种系列齐全，传统滚齿机完全依靠机械内联传动实现滚刀与工件的同步运动和差动运动，往往需要经过多级齿轮传动，并且引入蜗杆蜗轮机构，使得机械结构非常复杂，调整维护非常困难，也降低了加工精度近几年，我国在滚齿机设计技术方面研究的主要经历了从传统机械式滚齿机通过数控改造发展。目前国内齿轮加工机床的最高水平如下：在工作台直线移动方面，采用数控驱动系统代替普通滚齿机的各种交换挂轮，采用交流伺服电机通过多对降速齿轮副和一对滚珠丝杠副来驱动机床的运动部件，在滚刀回转运动方面采用交流伺服电机通过2、3对降速齿轮副来实现。在工作台回转运动方面，绝大多数齿轮加工机床仍然需要采用多对高精度齿轮副和一对高精度蜗轮蜗杆副实现。但由于存在着大量的机械传动元件，对机床的加工精度产生极大的影响，也使得机械结构变得更为复杂，调整维修也极不方便。1.4.2 滚齿机国外研究现状国际上生产滚齿机的强国主要是美国、德国和日本，美国的Gleason Pfauter公司德国的Liebherr公司日本的三菱重工公司坚藤清和公司和意大利的SU公司是国外最具实力的滚齿机制造商。这些公司目前生产的滚齿机均是全数控式滚齿机，中小规格滚齿机都在朝着高速方向发展，所有高效机床均采用了全密封护罩加油雾分离器及磁力排屑器的方式部分地解决了环保问题。国外滚齿机研制的热点是干式切削滚齿机Liebherr Gleason Pfauter。三菱重工、SU、坚藤以及清和均开发了适用于高速干式切削的滚齿机产品。国外制造商由于基础研究厚实积累了大量的经验。它们对滚齿机的研究已经达到比较高的水准，将滚刀轴驱动，工件轴驱动各直线运动轴的驱动控制以及控制软件的开发等因素作为一体来考虑，将多个因素结合在一起进行优化。目前国外滚齿机研制水平如下：为了适应干式切削的需要，床身设计了大角度的斜坡，利于迅速将高温切屑排出机床，同时在床身内部采用循环水冷却以保证热稳定性。尾架采用电机驱动的方式来代替传统的液压方式，不用安装限位装置。刀架和活动支承的轴承采用水冷，可以达到更高的速度和最大的热稳定性。标准的热补偿系统能够根据机床温度的变化自动调整零件的加工尺寸。刀架采用机械方式锁紧，液压方式松开。滚刀轴旋转由电主轴直接驱动，工件轴旋转由力矩电机直接驱动，极大提升了加工速度。1.4.3 滚齿机研制技术的发展趋势目前国内外数控高效滚齿机的发展趋势是：高速(滚刀主轴8000r/min以上，工作台转速 800 转/r)，高精度(可滚齿 56 级齿轮)，全数控(六轴五联动以上)，模块系列化(直径 200 规格机型向 120350 双向覆盖)，绿色制造(干式滚切和冷风滚切)，网络化(多台滚齿机联网)。因此，齿轮加工机床制造商正不断地为满齿轮加工行业