2.4.2 主轴箱传动方案初定

主运动传动由初电机经过两级齿轮传动至主轴，其在刀架体上的安装模式及传动方案可用下图表示：

2.5 本章小结

本章提出了设计数控YK3150E型滚齿机滚刀主轴部件的总体要求，以及进行了普通滚齿机与数控滚齿机加工原理的比较分析，确定了主轴最高转速及工件加工最大直径和模数等重要参数，并对主运动传动方案进行了初步确定。

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3 YK3150E数控滚齿机滚刀主轴组件结构设计

数控高效滚齿机的设计不仅要求在参数的选择、计算上应科学合理的，更主要的还应合理地设计出各主要部件的结构功能，以最优的机械结构实现各部件的功能。因而作为最重要的主轴主件的设计，必须在结构上有创新的特点，以满足数控高效滚齿机的切齿要求。下面将对YK3150E数控高效滚齿机的主轴部件设计进行分析说明。

3.1 结构方案设计

对于滚齿机来讲，刀架部件为滚齿机的关键的部件之一，从滚齿机的出厂检验标准来说(普通或数控滚齿机)共有12~16个检验项目，而刀架部件就占了1/3的内容，从滚齿机的工作精度来讲，刀架这个部件对机床的精度的影响很大，直接对加工齿轮的精度第1公差组和第2公差组及齿面粗糙度产生作用。例如：刀架主轴的轴向串动，影响被加齿轮的相邻齿距误差；刀架主轴的径向跳动，影响着被加工齿轮的齿圈径向跳动误差；刀架的主轴高速切齿的振动(刀架整体刚性的强弱)影响着被加工齿轮的表面粗糙度。因而在进行刀架结构设计时，必须充分考虑数控高效滚齿机的切齿特点，以便从结构上最大限度地保证切齿的综合性能要求。

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1—成组轴承 2—拉杆 3—主轴 4—传动轴 5—高精度斜齿轮 6—专用旋转油缸 7—油缸活塞

数控滚齿机利用锥孔为 7﹕24的 BT—50 标准铣削刀杆接口模式，有利于滚刀杆自动夹紧与放松，缩短了滚齿机辅助调整时间，通常普通滚齿机采用莫氏5号锥度的孔径定心，且为手动的夹紧与放松方式，该锥度的标准的孔位(大端)为Φ 47.75mm，不能为滚刀提供更大的刀杆尺寸。在YKX3140 数控高效滚齿机的刀杆设计中，为了确保刀架整体刚性，最小刀杆直径为Φ40mm，同时为了满足高效强力切齿，对自动夹紧系统的设计夹紧力最低不少于20000N，以充分保证刀杆切齿的刚性要求，而一般自动夹紧刀杆系统通常在15000N左右(普通数控滚齿机或小规格数控滚齿机)。刀杆的自动夹紧与放松过程为：油缸往右前推拉杆压缩碟形弹簧时，由拉杆推动夹爪向前移动并张开，此时为松开刀杆；当油缸往后移动时，拉杆在缩碟形弹簧恢复力作用下带动夹爪向后移动，由夹爪夹住并拉紧刀杆。显然，刀杆的拉紧力为碟形弹簧提供的纯机械拉力，油缸的推力仅起着放松刀杆的作用。刀杆的拉紧力不受油压及电压波动的影响。此种刀杆拉紧方式，能更好地适应高效滚齿机的切齿特点。

传动系统中充分利用传动链误差分析理论提出的未端元件高精度原理，以提高传动链精度。即在刀架的末端传动元件的大小斜齿轮，其齿轮的精度达到 3 级精度，不但减少传动链的总误差，而且可有效降低高速切制的噪音。

在刀架箱体内采用大流量循环润滑的冷却系统，有效地保证了高速、重载的切齿时刀架体的热平衡，从而保证了机床刀架主轴冷态和热态精度的一致性；而普通滚齿机在刀架箱体中，多采用油池润滑方式，切齿时刀架箱体高速旋转传动件产生的热量无法带走，机床的主轴冷态和热态精度变化较大。

3.2 主轴设计相关问题分析

主轴系统是滚齿机的核心，它在很大程度上影响着齿轮的加工精度。主轴部件的精度主要体现在主轴的回转精度和刚度的提高，而回转精度与刚度又决定于主轴的形式及装配形式。

数控滚齿机最高加工速度相对于普通数控滚齿机有成倍的提高，达到500转/

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分，要达到这样高的转速，轴承的合理选择，精度、调整、润滑和轴系的平衡、阻尼特性等都对此有影响。滚刀轴轴系如何在这样的高速下保证精度，在设计的过程中必须对下面几个方面的内容进行研究：

3.2.1 主轴回转精度分析

1.回转精度的定义

轴件作回转运动时，线速度为零的点的连线称为轴件的回转中心线，轴件回转中心线相对于某一固定参考系统的空间位置，在理想情况下是不应随时间变化的。但实际上由于轴承的误差，轴件的挠曲和振动等原因，轴件的回转中心线的空间位置在每一瞬时都是变化的，这时瞬时回转中心线空间位置的平均中心线称为理想回转中心线，瞬时回转中心线相对于理想回转中心线在空间的位置偏离就是回转轴件的瞬时误差，这些瞬时误差的范围就是轴件回转精度。

轴件误差分为三种基本形式：轴向漂移、径向漂移、角向漂移。 2.影响滚刀轴回转精度的主要因素

1)轴颈的圆度误差，主要引发主轴周期性的径向误差。

2)轴承误差，如滚道的圆度，滚动体直径及圆度的不一致性引发径向误差。 3)轴承端面对轴颈的垂直度及推力轴承的滚道与滚动体误差引发轴向误差。 4)前后轴承的同轴度及其径向跳动大小和方向的不一致会引发摆动误差。 5)滚刀轴的不平衡及其支撑刚度的变化会引发径向误差和摆角误差。 6)滚刀轴的振动会引发径向误差。

3.提高零传动滚齿机滚刀轴部件回转精度的措施

1)装配时采用定向选配，定向选配的目的是使误差相互抵消，注意拆卸时必须在轴承内圈和主轴轴颈间，轴承外圈与箱体孔间画线为记，重新装配时按记号、装配，才能保证精度。

2)装配后精加工，将主轴部件装配好后，以主轴的安装基面和定位基面互为基准进行精磨。

3)提高精度要求 选用高精度的轴承，提高轴承配合面比如轴颈和箱体孔的精度要求。

4)对轴承适当预紧，减小间隙，保持适当过盈，提高刚度。

5)提高抗振性，一般说来，提高抗振性的措施除了提高刚度外，还可以采用

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