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1、高精度齿面专用数控磨床l=J徐录刘聪精锐沈阳数控机床有限公司摘要齿条是非常重要的传动部件，被广泛地应用于机械、航空、仪表等行业。齿条传动与 带、链、摩擦、液压等其他机械传动形式相比，具有传动精度和效率高、传动平稳、承载能 力高、功率范围大、可靠性好、结构紧凑、成本低和使用寿命长等特点。因此应用非常广泛， 成为多数机械产品不可或缺的传动部件。由于齿条是机械产品的重要基础零件，其质量、 性能、寿命直接影响到整机的技术经济指标。齿条制造工艺的发展很大程度上表现在精度等 级的提高和生产效率。关键字：齿条传动 精度效率AbstractThe rack is very important driving
2、parts, widely used in machinery, aerospace, instrumentation and other industries. Compared with the rack drive, chain, friction, hydraulic and other mechanical transmission, drive with high precision and high efficiency, stable transmission, high carrying capacity, large power range, good reliabilit
3、y, compact structure, low cost and long service life etc. It is widely used,and has become an indispensable part of most of the machinery transmission products. The rack is an important basic parts of mechanical product, its quality, performance, service life directly affect technical and economical
4、 indexes of the. Rack manufacturing process development to a large extent in improving the performance of precision and production efficiencyKey wordS: gear drive precision -accuracy efficiency -productiveness1 .前言目前的机械装备行业对齿条应用的要求越来越高，齿条的精度一直以来都困 扰着工程技术人员。在很多工程领域，因为国内生产的齿条精度不够，工程技术 人员都不得不选用国外的精密齿条产
5、品。这样做不但成本高、周期长，而且极大 的限制了我国的技术装备制造业的发展。而传统意义上的齿条加工方式又很难保 障齿条的加工精度，所以新型高精度齿条加工设备的研制与生产已迫在眉睫。该项目的出现填补了国内在该领域的空白，成功解决了精密齿条的加工及批 量生产问题。目前国外的的高端齿条磨削加工设备，在国内市场上处于主导地位， 长此以往将对我国在该领域的发展造成不良影响，。所以我们在意识到这一问题 的同时，针对国内现有的国产齿条加工设备所存在的问题进行调研，并从中得出 了精度齿条加工设备的研制与生产已迫在眉睫的结论。本设备的出现不但完成了对进口精密齿条加工设备的替代，还解决了我国传 统齿条磨削设备精度
6、差、效率低的缺点。对推动我国的装备制造业发展具有深远 的意义。2. 项目概述：SYJRSKMC高精度齿面专用数控磨床是我公司为适应高精度齿条的生产加工 而自主研发的高刚性、高效率的产品，是高精密度、高自动化的设备。本设备主 轴采用静压轴承主轴，刚性好、精度高（0.4 m），同时配有砂轮平衡器（随时 对主轴进行平衡）可实现高精度磨削。该主轴能安装的砂轮最大直径为500mm， 回转半径大、切削线速度高，能够有效的提高工件光洁度和精度。加工方式为： 成型砂轮对齿条进行加工，采用刚玉砂轮时，配有砂轮修整器，可对砂轮进行实 时数控精确修裁，也可采用CBN成型砂轮进行加工。垂直轴采用气动式平衡，增 加了丝
7、杠的刚性，实现立轴的精确定位，有效提高了齿槽的加工精度。所有运动 轴采用滚珠式直线导轨，刚性好，承载能力大，具有较高的精度稳定性。三轴的 驱动方式相同，伺服电机与滚珠丝杠用弹性联轴器连接，电机带动滚珠丝杠旋转， 实现进给运动，滚珠丝杠螺母是经过预紧的。装配时进行预拉伸，提高了滚珠丝 杠的刚度减少了热变形。该机采用数控系统，具有主轴转速可变、自动修整砂轮、三座标自动定位和三轴联动功能。并且各轴均配有光栅尺，能够确保设备高效率 地加工高精度齿条。在主电机上配备的电流监控传感器、电压稳压器、温度传感 器以及主轴上配备的静压传感器等精密监控反馈仪器，与系统的闭环监控。与 高灵敏性的气动平衡系统，主轴静
8、压系统等高精度执行单元等构成了一套完整的 闭环反馈监测系统，极大的保障了设备的加工精度。该机具有自动精确进给、工 作台精确定位、主轴自动实时平衡、砂轮冷却，自动修正砂轮等功能。在一次装 夹工件的情况下，完成多个齿条的粗、精磨削等工序。该机适用于中小批量、多种规格的齿条生产加工，缩短生产准备周期、确保 加工质量、提高工效、降低成本、提高经济效率。设备总体结构如图一所示：图一 高精度齿面专用数控磨床结构图1. 气动平衡单元；2.主轴单元；3.立柱；4.磨削加工单元；5.工件；6.工作台;7. 床身3.主要结构该设备主要用于进行与高精度齿条齿面有关的加工生产工作，包括精密、超 精密加工技术、硬脆材料
9、的高效精密加工技术，以及针对不同材料的精密齿条齿 面磨削加工技术等。切削单元采用静压技术，通过其加工过程中震动的抵消，研究其对整机性能的影响。Z轴单元（既主轴带动单元）的气动平衡技术的应用， 对齿条加工的积极影响。砂轮动平衡技术可以实时准确的对砂轮进行动态平衡， 该技术的应用极大的降低了砂轮旋转及加工过程中所产生的震动。针对不同材料 及规格的齿条，应用了不同的成型砂轮对齿条进行加工，采用刚玉砂轮时，配有 砂轮修整器，可对砂轮进行实时精确修裁，也可采用CBN成型砂轮进行加工。各 轴均配有光栅尺，实现了对整个系统的闭环控制，提高了整机的运行精度。综上 所述，该设备应用了多种先进的减震、稳态、智能化
10、的技术，最大限度的保证了 齿条齿面磨削的表面光洁度及精度。3.1加工件齿条：1.尺寸长宽高：1000x100x100a）模数：M=1-102. 精度3级齿条：最大斜角二22度3.2 Y 轴1 直线导轨：施耐博格-2*BM45-B2-2145-22.5-22.5-G2-V2+BRK2 导轨型号为：KUVE45-B-L-W2-G2-V2/2145-22.5/22.53 丝杠：亿孚 VE040-06-1480-1720-5C3-0-04 联轴节：LX6-C65-22-325 光栅尺精度：0.005 GOP ML=1340 mm（FAGOR）6 Y轴快移V=10.5米/分7 Y 轴行程 L=1250
11、mm8 Y轴精度定位精度 0.005/1000 mm9 Y 电机1FT6082 J=30 kg cm2 相对编码器 2048转速2000转/分（分辨率土 2.9u）10 丝杠轴承：前 25TAC62BDBDC9PN7A后 25TAC62BDBC9PN7A11拖链沧州利达TKB025.77-25X77X1400 （回转半径100）12丝杠螺母普奇伟业R-M24X1.53.3 X 轴1. 直线导轨：KUVE45-B-L-W2-G2-V2/1410-22.5/22.52. 丝杠：亿孚 VE040-10-883-1120-5C3-0-03. 联轴节 LX6-C65-22-324. X轴快移 V=17.
12、5米/分5. X轴行程 L=660 mm6. X轴精度定位精度 0.012/300mm7. X 电机 1FT6082 J=30 kg cm2 绝对编码器 4096转速2000转/分（分辨率2.5u）8. 丝杠轴承：前 25TAC62BDBDC9PN7A 后 25TAC62BDBC9PN7A9. 丝杠螺母普奇伟业R-M24X1.510. 拖链 沧州利达TKB025.25-25X25X1000 （回转半径75）3.4 Z 轴1. 直线导轨：施耐博格-2*BM45-B2-885-22.5-22.5-G2-V2+BRK2. 丝杠：亿孚 VE040-06-530-748-5C3-0-03. 联轴节 LX
13、6-C65-22-324. 电机 1FT6081 J=21 kg cm2 相对编码器 2048转速2000转/分（分辨率2.9u）5. 光栅尺精度0.005GOP ML=1340 mm（FAGOR）6. Z轴快移V= 6米/分7. Z 轴行程 L=200 mm8. Z轴精度定位精度 0.005/1000 mm9. 丝杠轴承：前 25TAC62BDBDC9PN7A后 6305T1X -ZZ-VVC3P410. 丝杠螺母普奇伟业R-M24X1.511. 拖链沧州利达TKB025.57-25X57X400（回转半径75）12. 平衡气缸：FA-XQGA125X250 （活塞杆 32），平衡 1146
14、0kg*f。3.5主轴箱（外购）1. 轴承为静压式2. 平衡为自动式3. 主轴径 0120 mm4. 主轴电机 调频、22kw 型号YVP160M2-75-A5. 电机和主轴连接方式：皮带i=1:26. 砂轮： 0500X50X200mm7. 机上测量：（可选）8. 主轴精度：径向0.001 mm 端0.001 mm3.6机床1. 床身 HT250 T 型结构 2700X1810 mm2. 机床冷却水在第一层3. X 轴滑鞍尺寸 1350x680 mm HT2504. Y 轴滑鞍尺寸 1410x902 mm HT2505. 电磁吸盘：粗目600x1000x1206. 同时加工齿条数量：m=10
15、x1000时2根（斜齿）7. 水冷却系统1套8. 润滑系统1套9. 电气系统1套：西门子802DSL系统，精度0.001mmH=1400 mmH=123-323mmS78-9-0610. 电磁吸盘上面距地面11. 主轴中心距电磁吸盘上面12. 减震垫铁13. 胀紧套：KTR250-42-554.创新内容4.1背景技术：当前，磨齿加工是齿条加工的一种重要方法，其主要是作为淬火后硬度较高 齿条的最终加工工序，并且全面纠正齿轮磨前误差，得以获得较高的加工精度，。 但是由于传统磨床的加工方式以及机床自身性能的原因，造成了传统磨床机床效 率低、精度差、成本高等缺点，其加工出的齿条也很难达到理想的精度。4.2发明内容：为了克服已有技术存在的缺点，本数控磨床提出一种结构钢性好、减震性能 好，且具有较强的结构稳定性的齿条齿面磨削加工设备。为了解决上述已有技术的问题，本磨床采用如下技术方案：齿条齿面数控磨 床，包括：磨床、工作台、工件、立柱、主轴平衡仪、砂轮
