日式螺旋切削伞齿机的维护与改进.docx

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日式螺旋切削伞齿机的维护与改进

目录

第一章绪论1

第二章日式螺旋切削伞齿轮与机床的应用2

第三章螺旋切削伞齿轮机床的发展历程3

第四章螺旋切削伞齿机加工原理4

第五章铁屑对螺旋切削伞齿机的危害6

第六章日式螺旋切削伞齿机的维护与改进9

结束语11

谢辞12

参考文献13

第一章绪言

齿轮做为常用的机械元件，一向广泛的被运用在机械的传动装置中，小至钟表用齿轮，大至船舶涡轮机用的大型齿轮，都能通过选配齿数组合，获得任意且正确的传动比。

它的功率范围大、传动效率高、圆周速度高、传动准确、使用寿命长、结构尺寸小等特点已成为许多机械产品不可缺少的传动部件，也是机器中所占比重最大的传动形式。

而螺旋伞齿轮是一种可以按稳定传动比平稳、低噪音传动的传动件，在不同的地区有不同的名字，又叫螺旋伞齿轮、弧齿伞齿轮、弧齿锥齿轮、圆弧锥齿轮、螺旋锥齿轮等。

螺旋伞齿轮传动效率高，传动比稳定，圆弧重叠系数大，承载能力高，传动平稳平顺，工作可靠，结构紧凑，节能省料，节省空间，耐磨损，寿命长，噪音小。

齿轮加工机床主要分为圆柱齿轮加工机床和锥齿轮加工机床两大类.本文主要介绍圆柱齿轮加工机床主要用于加工各种圆柱齿轮、齿条、蜗轮。

常用的有滚齿机，插齿机、铣齿机、剃齿机等。

在企业生产中，数控机床能否达到加工精度高、产品质量稳定、提高生产效率的目标,这不仅取决于机床本身的精度和性能，很大程度上也与操作者在生产中能否正确地对数控机床进行维护保养和使用密切相关。

与此同时，我们还应当注意到：

数控机床维修的概念，不能单纯地理解是数控系统或者是数控机床的机械部分和其它部分在发生故障时，仅仅是依靠维修人员如何排除故障和及时修复，使数控机床能够尽早地投入使用就可以了，这还应包括正确使用和日常保养等工作。

综上两方面所述，只有坚持做好对机床的日常维护保养工作，才可以延长元器件的使用寿命，延长机械部件的磨损周期，防止意外恶性事故的发生，争取机床长时间稳定工作；也才能充分发挥数控机床的加工优势，达到机床的技术性能，确保数控机床能够正常工作，因此，这无论是对机床的操作者，还是对机床的维修人员来说，数床的维护与保养就显得非常重要，我们必须高度重视。

第二章日式螺旋切削伞齿轮与机床的应用

在各种机械传动中，以螺旋伞齿轮的传动效率为最高，对各类传动尤其是大功率传动具有很大的经济效益；传递同等扭矩时需要的传动件传动副最省空间，比皮带、链传动所需的空间尺寸小；螺旋伞齿轮传动比永久稳定，传动比稳定往往是各类机械设备的传动中对传动性能的基本要求；螺旋伞齿轮工作可靠，寿命长。

螺旋伞齿轮广泛应用于国内外油田石化机械、各类机床、各种机械加工设备、工程机械、冶金设备、轧钢机械、矿山机械、煤矿机械、纺织机械、船舶机械、船舶工业、航空航天、叉车、电梯、减速机、飞机制造等许多行业领域。

螺旋伞齿轮配套使用在各种机械设备上，表现出其卓越的性能，深受航空航天装备制造厂、轮船造船厂、工程机械厂、冶金设备厂、轧钢备件厂、轧钢机械厂、轧钢厂、冶金机械厂、矿山机械厂、煤矿机械厂、油田石化机械厂、纺织机械厂、机床厂、设备公司、电梯公司、飞机制造厂、减速机厂、采煤机械厂、轻工机械厂、轧钢厂、轧钢设备厂、冶金设备厂等各类客户喜爱[1]。

齿轮加工机床主要分为圆柱齿轮加工机床和锥齿轮加工机床两大类.本文主要介绍加工机床主要用于加工各种圆柱齿轮。

第三章螺旋切削伞齿轮机床的发展历程

1874年，威格里森首先发明了直齿锥齿轮的加工原理，于1875年试制成功第一台直齿锥齿轮刨齿机，首先使用了仿形法加工直齿锥齿轮的加工方法。

1904年，比尔提出双刀盘铣齿法加工直齿锥齿轮的基本原理，后被格里森公司所采用，最初在NO2A上加工。

1905年用刨齿法（滚切法）加工直齿锥齿轮。

1913年，格里森公司发明了弧齿锥齿轮加工原理，采用单面法加工。

1925年，格里森公司发明了加工准双曲面齿轮的加工方法。

1930年，格里森公司发明了弧齿锥齿轮用磨齿的方法，提高了精度。

零度锥齿轮采用磨齿后，可代替直齿锥齿轮，用于航空工业，促进航空工业的发展。

1934年~1935年，弧齿锥齿轮、零度锥齿轮及准双曲面锥齿轮传动副中大轮采用成形法加工，其生产率可比滚切法提高4~5倍，园拉刀盘转一周就能加工一个齿，所以通常也称做单循环法。

拉刀盘的刀片在直径方向一个比一个高，园拉刀的第一个刀片与最后一个刀片之间的空挡是用于分齿的。

1936年后期发明了直齿锥齿轮Revacycle拉齿法，用于大量生产，这种加工方法使用一把大直径铣刀盘，刀盘上装有粗切刀片和半精切刀片、精切刀片，加工一个齿的时间仅需要三秒钟。

刀盘转一转加工一个齿，其相应的机床为格里森的NO8直齿锥齿轮拉齿机。

1950年初，为了发展万能性机床适用于小批生产，提出了统一刀盘法。

其是在NO106，NO116铣齿机上使用一把双面铣刀盘，采用单面回转法加工大小轮两齿面，减少刀盘数目，调整计算简单，适用范围较广。

五十年代中期，采用螺旋成形法加工传动副中的大轮。

大轮粗切在粗切机上加工，精切在NO112拉齿机上加工。

后来格里森公司制造出NO606、NO607、NO608、NO609拉齿机。

适用于大批量生产。

六十年代至八十年代中期，格里森公司逐步使其生产的机床数控化，如NO116CNC等。

但其机床结构没有变化，只是取消了机械机床的中间传动链。

八十年代末至今，格里森公司相继开发了革命性的凤凰系列铣齿机。

其在结构上与传统机床有着革命性的改变，为坐标轴式全数控机床。

结构大大简化，自动化程度大大提高。

天津精诚公司于2002年针对于小模数弧齿锥齿轮的加工，成功研制出国内外首台YH603系列坐标轴式数控弧齿锥齿轮铣齿机。

我在斗门钧兴机电公司扇齿部从事了半年的小型齿轮机加工作，该部门所使用的铣齿机叫YHS2210螺旋伞齿轮铣齿机.YHS2210螺旋伞齿轮铣齿机适用于工业缝纫机行业。

电动工具行业所需的小模数收缩齿的螺旋伞齿轮加工；其加工精度高、操作方便，是国内外公认的高速、高效螺旋伞齿轮加工机床。

第四章螺旋切削伞齿机加工原理

YKHS2210螺旋切削伞齿机是由床身部件、立柱部件、刀轴部件、工件主轴部件、工件主轴拖板部件、液压部件和控制系统（包括数控系统和电气部件）以及冷却排屑系统、润滑系统等辅助系统组成。

加工弧齿锥齿轮，通常是按照虚拟平顶铲形齿轮原理来进行的。

所谓平顶铲形齿轮，也是一个锥齿轮，但其齿顶是在一个平面上，此平面垂直于平顶齿轮的轴线，也就是说，其顶锥角等于90°（图3-1）；平顶齿轮的节面仍为锥面，即节锥。

所谓按平顶齿轮原理加工齿轮，即在切齿过程中，假想有一个平顶齿轮和机床上的摇台同心，并随着摇台转动而与被切齿轮作无间隙的啮合。

这个虚拟的平顶齿轮的牙齿表面，是由机床摇台上的铣刀盘切削刃在摇台上旋转的轨迹所代替的。

即平顶齿轮的牙齿表面，是由刀盘上的刀刃绕刀盘轴线回转而形成的锥面的一部分。

这样随着一对齿轮的啮合运动，而使得刀具在齿坯上加工出一个牙齿来。

在调整机床时，应使被切齿轮的节锥面和假想平顶齿轮的节锥面作纯滚动，刀顶旋转平面则和被切齿轮的根锥面相切，因此刀盘轴线垂直于根锥面，机床摇台轴线与被切齿轮轴线成一角度，即为被切齿轮的根锥角。

YKHS2210数控弧齿锥齿轮铣齿机是用于加工小模数“格里森”齿制的弧齿锥齿轮的机床。

机床所用的切削刀具是专用的高速钢成型刀，刀具安装并固定在刀具主轴的前端；将齿坯通过夹具安装于工件主轴上，由液压驱动拉杆将齿坯固定在夹具上，刀具主轴的轴线与工件主轴的轴线形成一个角度（根锥角）。

切削时由刀具主轴的旋转运动、刀具主轴沿水平方向（X轴）和垂直方向（Y轴）的平移运动、工件主轴的旋转运动（A轴）、工件主轴沿进给方向的平移运动（Z轴）在数控系统按数学模型给出的联动方式的指令下完成一个切削循环，即切削出一个完整的齿槽。

然后工件主轴后退一个退刀距离，工件主轴沿轴线方向旋转一个角度（分度动作），进入下一个工作切削循环。

直至整个齿轮加工完毕。

YKHS2210数控弧齿锥齿轮铣齿机的控制系统采用德国西门子802D数控系统；刀具主轴转速和旋向由系统按程序发指令，由变频器执行改变刀具主轴驱动电机的转速和旋向；数控系统可以按程序发出指令，使X、Y、Z、A四根伺服轴同时联动；操作面板上的各个按钮通过系统中的PLC向铣齿机的各执行器发出启动和停止的指令，同时加工程序也可以通过系统中的PLC向铣齿机的各执行器发出启动和停止的指令。

。

第五章铁屑对螺旋切削伞齿机的危害

铁屑在曲轴加工中较为常见，要减少铁屑对加工质量的影响，需要从生产线的设计阶段就开始考虑，并根据各种机床不同的特性选择适合的铁屑清理方案，通过机床的结构设计、程序监控及生产现场的管理等将铁屑对生产的影响降到最低。

随着汽车及零部件制造企业对产品加工精度的要求越来越高，其对设备的自动化程度要求也愈加提高，要求设备具备有较高的运行稳定性和精度的稳定性。

要达到整线稳定性要求，设备的设计和工艺安排不仅要合理，而且还要对生产线进行合理维护与调整。

曲轴自动生产线由于加工和零件的传送过程全部是自动运

行，因此，如果设计的铁屑处理方式不当，将会影响机床的加工稳定性，从而影响加工精度。

一、铁屑造成夹紧时压伤零件

在曲轴加工中，磨床之后，抛光之前，如果加工中的铁屑被夹具压到零件的主轴颈、连杆颈或油封外圆上，会直接造成零件报废。

二、铁屑堵住润滑油孔

当加工中有细小铁屑进行入到切齿机时，会造成中心支架滚轮抱死，致使中心支架损坏。

使用的是固定支架且其切削力很大，中心支架承受的力也较大，为了减少中心支架与零件之间的摩擦力，厂家在中心支架的夹紧块处设计有润滑油孔，对中心支架夹紧面进行润滑。

如果铁屑将润滑油孔堵死，失去润滑的中心支架与零件之间的摩擦力增大，会造成加工过程中零件变形走位，严重时造成零件中心支架夹紧表面严重划伤，致使零件报废。

为了避免此类问题发生，机床设计时在中心支架处增加了气嘴，在加工过程中清理中心支架上的铁屑，当然，仅靠气嘴还无法完全控制中心支架铁屑产生的问题，在实际生产中还要采取定期清理滚轮和油道的办法加以控制。

三、铁屑进入切刀具

加工时产生的铁屑进入到滚压刀具中，会造成刀具滚轮的磨损或卡死，机床在加工过程中产生刀具监控误报警；或滚轮被卡死后，滚压刀不转动，从而产生滚压质量问题。

四、铁屑被带入到抛光带中

当铁屑被带入到抛光带时，铁屑会被夹在抛光靴与抛光带中，由于抛光靴是活动的，发生位移后有一边因受到较大压力，会使磨去的余量增加，造成这边直径加工小，从而产生抛光直径超差或划伤零件表面等问题。

五、机床漏油，导致铁屑粘在中心孔上

解决此类问题通常采取的措施是，加大抛光机第一站抛光油流量，在抛光前将铁屑冲掉。

当然最有效的办法是上工序不产生铁屑，或上工序加工完成后将铁屑清理干净。

六、螺纹孔中出现铁屑影响精磨质量

七、铁屑对测量的影响

在需要测量及测量后自动补偿的机床上，如果前工序在测量面有铁屑，会对测量的精确度造成影响。

错误的测量信息会使机床进行错误的补偿，从而产生报废零件。

例如，OP70为车凸缘端及止推面工序，机床加工止推面的步骤为：

测量止推面，取止推面中心线进行左右余量平分－加工－测量加工后尺寸－系统根据测量尺寸对下件加工尺寸进行自动补偿。

由于OP70的前工序OP50为油孔加工工位，该工位采用的是MQL（微量润滑），微量润滑油会使铁粉粘在止推面上，造成加工问题。

经过改善，在OP70增加止推面喷气嘴，并将测头的测量点改到粘油少的点，问题得到解决。

所以在设计生产线时，在需要测量的工位，要充分考虑所测零件测量面的清洁。

八、机床漏油使铁屑粘在中心孔上

机床中心孔定位元件的顶尖的清洁对曲轴的加工质量至关重要，在目前的生产线中，顶尖的清洁主要依靠气嘴或切削液喷嘴来进行。

如果机床顶尖处漏油，会造成加工完成后零件中心孔中带油，这样很容易造成中心孔定位面上粘铁屑当零件加工下个工序时，产生铁屑压伤中心孔的质量问题。

利于排屑的工艺设计

第六章日式螺旋切削伞齿机的维护与改进

一、因铁屑造成夹紧时压伤零件，考虑在新设备上增加钻套

图为典型加工工艺流程，由于设计时未考虑夹具夹爪的清洗，造成加工时铁屑压伤零件表面，致使零件报废。

对此，我们进行了改进工作，增加了清洁喷嘴对夹具进行清洁，虽然压伤的几率大幅下降，但风险仍然存在。

在设计新生产线时，我们采取了增加钻套的方式，加工时铁屑不会到处飞溅，从而避免加工时铁屑进入夹紧面，得到了很好的效果.

二、更换旧式固定油嘴为活动油嘴

以上为旧式旧式固定油嘴活动油嘴

　为了解决该问题，机床本身设计有刀具自动清洗功能，可以设定每加工多少件后自动从刀具中喷出油气混合的滚压油对刀具进行清洁。

但在实际生产中，由于刀具内部结构的原因，机床自动清洁的功能并不能做到100%清洁。

因此，在此解决此问题时，一方面应采用定期人工清理刀具的措施；另一方面重点清理上道工序加工产生的铁屑，可以在机械手上增加吹铁屑的装置，以减少铁屑进入滚压机。

三、增加脚踏式开关离子喷嘴吹嘴，提高生产效率与减少铁屑

四、优化夹具的设计、采用机床夹具的排屑设计

夹具的设计未考虑到排屑会造成加工铁屑堆，当铁屑落到加工定位面上时，就会产生质量问题。

铁屑落到传感器上会造成设备误信号，产生误动作或误报警；铁屑长时间堆积在夹具的紧固螺栓中，会造成换型时拆装螺钉困难。

所以在设计生产线选用机床时，机床夹具的自排屑功能要进行严格审核。

一般来说，夹具体部分应设计成斜坡状，有利于排屑并用切削液或气嘴对夹具进行清洁。

此外，对不需要常拆装的螺栓头孔防护采取胶水堵死，对常需要拆装的螺栓头孔防护采取可拆装堵头。

由于螺栓头积有铁屑，换型前需要清理，如果清理不干净，易造成螺栓滑头。

结束语

铁屑在加工过程中非常常见，对加工质量具有较大影响，因此，我们需要从生产线的设计阶段开始考虑，并根据各种机床不同的特性选择适合的铁屑清理方案。

通过机床的结构设计、程序监控及生产现场的管理等将铁屑对生产的影响降到最低，最终达到一个稳定、高效的制造系统。

谢辞

在整个毕业设计中，我得到了指导老师的热心指导和帮助，在此致以崇高的谢意，希望佘老师今后生活愉快。

参考文献

[1]高大钊.土力学与基础工程[M]，北京：

中国建筑工业出版社，1998.9：

49-55.

[2]陈正汉.非饱和土的应力状态与应变状态变量.第七届土力学及基础工程学术会议论文集[C].北京：

中国建筑工业出版社，1994.9：

186-191.