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第23章 甘肃省装备制造产业发展与研究(10)

同时,由于齿轮径向跳动而引起的齿侧间隙的变化,可能使无侧隙或小侧隙啮合的轮齿产生干涉,使噪声急剧上升。一般来说,侧隙过小或无侧隙啮合的齿轮有可能增大噪声,而侧隙增大时则对噪声的影响不明显,但必须指出的是,啮合侧隙增大对齿轮的传动精度有一定的影响。

2.5周节突变对噪声的影响

个别齿的周节突变,在齿轮运转中会发出非常讨厌的杂声,频率较低且无规则,这是由于啮合经过突变点时,便受到一次突然的撞击,发出噪声。

2.6其他因素对噪声的影响

公法线偏差、齿面粗糙度、齿向误差等均对齿轮噪声有一定的影响。但是,按目前理解都不是产生齿轮噪声的主要原因。

3结束语

综上所述,基节偏差是引起齿轮噪声的主要原因之一。如何改进齿轮加工工艺方法和检测手段,控制基节偏差使之有利于降低齿轮噪声,是解决齿轮噪声这一重大技术难题的突破口。

齿轮噪声的解决途径

曲显馥 刘强 孙乃华

(甘肃天水星火机床有限责任公司 天水 741024)

摘要:本文主要从控制基节偏差、从动轮修缘、控制齿轮径向跳动等措施入手,提出了解决齿轮噪音的有效途径。

关键词:控制基节偏差 从动轮修缘

齿轮噪声是老大难技术问题,严重制约生产进度,影响产品质量,增加生产成本。有效解决这一重大技术难题已是当务之急。针对前篇齿轮噪声的原因分析,从工艺学角度,提出解决齿轮噪声的途径。

1控制基节偏差对噪声的影响

2从动轮修缘

为了减少从动轮顶刃啮合产生的撞击,通常采取“修缘”的办法,即把从动轮的顶部切去一些。

3控制齿形误差

齿形误差的形式是多种多样的,从降低噪声的观点我们希望加工出中鼓形,即齿顶、齿根低的齿轮。

齿形误差的形式是工艺系统中各种误差的概率合成,比较复杂。但有一点必须指出,齿轮的基圆是决定渐开线齿形的唯一参数,如果在加工时基圆产生误差,齿形必然有误差。

磨削我们所希望的齿形,首件应本着:调形试磨一检验一调形磨一检验。直至达到要求才批量加工。

4控制齿轮径向跳动

齿轮径向跳动会引起低频噪声(冲击声)。也能引起齿侧间隙变化产生噪声。

齿轮径向跳动是齿轮加工必须保证的基本要求,要保证齿轮的加工精度,合理确定齿形加工定位基准和安装方式是十分重要的,故而提出如下几条原则供工作中参考。

(1)齿形加工的定位基准应该和齿轮的设计(装配)基准相重合。

(2)当工件以内孔和端面定位时,应尽可能减少轴与工件配合表面之间的间隙。

(3)加工时工件的定位端面应该与工件旋转轴轴心线保持垂直。

齿圈类零件极易因变形导致径向跳动,加工这类零件应该严格区分粗、半精、精加工工序,并且在半精加工工序后考虑增加人工时效处理,以保持精加工后零件的稳定性。

5避免周节突变

常见的齿轮周节突变是由两种情况所致。

(1)双联、三联、齿圈类齿轮因组装过程中定位键过紧导致个别齿局部凸起。

(2)生产过程中的野蛮操作,磕碰砸现象,使齿形局部变形。

6保持合理的啮合间隙

啮合侧隙是互相啮合的一对齿轮非工作齿面间的间隙。小侧隙或无侧隙啮合的齿轮加大噪声,保持合理的啮合侧隙是必要的。

在中心距固定的前提下,公法线长度误差影响齿轮啮合侧隙和齿面接触区域。

按照我公司多年的实践经验,齿轮公法线长度误差控制到按下差再减0~0.1mm范围有利于降低噪声。

7降低齿面粗糙度

齿面粗糙度也影响着齿轮的噪声,一般说来,齿面粗糙度低,齿面间的摩擦系数就小,齿轮噪声就低。

磨削齿轮的精度较高,但对噪声很敏感,齿面上的磨痕与啮合线所成的夹角与噪声有很大关系。磨后再经抛光,齿面粗糙度可进一步降低,噪声也相应得到改善,但这种加工方法很不经济。

珩齿切削过程,本质上是低速磨削,研磨和抛光的综合过程,对噪声的改善有效果,一般噪声轮可以考虑磨后珩齿工艺,从而达到降低齿面粗糙度降低噪声的目的。

8结束语

控制基节偏差和从动轮修缘技术,对于降低机床噪声有着十分显著的效果,从我公司解决机床噪声的实践活动可以得出结论。控制基节偏差和从动轮修缘技术的应用是机床行业降噪技术的一次革命。

静压技术在重型卧式车床中的应用

姚伟

(天水星火机床有限责任公司技术中心 天水 741024)

摘要:静压技术在现代机械设备尤其是大型、重型设备中的应用愈来愈广泛,特别是在低速、重负载的条件下,更具有优越性。采用静压技术,通过油膜把上、下两个导轨面隔开,使摩擦副的静摩擦为纯液体摩擦,从而可以提高机械效率,降低温升,减小磨损,延长导轨的工作寿命。油膜承载能力大,刚度高,吸振性好,导轨运动平稳。重型卧式车床的纵、横向进给中采用静压导轨,不仅可提高进给部件的运动精度,而且也极大地降低了驱动电机的功率和扭矩,节约了能源,降低了成本,又提高了机床精度。

关键词:重型卧式车床 静压技术 油膜

1概述

液压传动具有容量大,反应快,易控制,输出力(或力矩)大等诸多优点,在现代机械设备中被广泛采用,在金属切削机床中,液压技术的应用范围也逐渐增加。

液压技术在轻型卧式车床中的应用比较简单,一般只用于主轴箱内主轴的变速、刹车和齿轮、轴承的润滑。但是随着机床的承重和回转直径的不断增大。在一些原来用机械结构能实现要求的部件现在已无法达到使用要求了,液压技术便逐渐应用在车床的其他部件上。如我公司研发的承重120t,回转直径6300mm的重型卧式车床中,不但对主轴箱内润滑有较高的要求,而且由于移动部件床鞍,刀架和尾座部分的重量、体积较大,采用传统的在导轨面上粘贴软带或导轨板的滑动摩擦方式已达不到合理使用的要求,因此,在设计过程中,决定在刀架与床鞍、床鞍与床身,尾座与床身的导轨上采用液体静压导轨的技术。

2静压导轨的工作原理及特点

液体静压导轨是在两个相对运动的导轨面间,输入具有一定压力的液压油,进入导轨面间相应的各油腔内,产生承载力,将移动件浮起,在导轨间形成一层具有一定刚度的油膜,将移动件和床身分开。油腔内的液压油,通过间隙从四周封油面流出。工作过程中,导轨面上油腔中的油压能随着外载荷的变化自动调节,以平衡外载荷,保证导轨面间始终处于纯液体摩擦状态。

液体静压导轨通常将移动件的导轨面分成若干段,每一段相当于一个独立的油垫支承,每个支承由油腔和封油面组成。来自油泵并经过滤的油液,经过节流器节流后进入导轨油腔。当导轨面上有足够的总压力平衡移动件的重量时,支承即被浮起,此时油液通过上、下支承的间隙h流出,压力降为零。

当浮起量大于支承上、下两个平面的表面不平度时,即形成纯液体摩擦。

当作用在上支承的载荷F增大时,则上支承有下沉的趋势,油膜被压缩,导轨面间的油液外流的液阻增大,由于节流器的调压作用,使油腔压力Pr随之增大(在承载能力范围内),以平衡外载荷。

液体静压导轨有以下优点:

(1)由于导轨面间是纯液体摩擦,其摩擦系数极小(约为0.0005左右),故驱动功率可大大降低:

(2)因系纯液体摩擦,故导轨不会磨损,寿命长,能长期保持制造精度,减少了维修工作量;

(3)油膜厚度几乎不受速度的影响,即使在极低速时,也不会产生爬行;

(4)油膜承载能力大,刚度高,吸振性良好,导轨运动平稳;

(5)油膜具有误差均化作用,可提高导轨运动精度。

缺点:需要一套具有良好过滤效果的液压装置。

结合我公司所研发重型卧式车床的结构形式:最大回转直径Ф6300mm,机床中心高3180mm,机床承重120t,机床床身导轨宽420mm,床身宽2050mm。刀架进给速度最小1mm/min。因此运动部件刀架、床鞍、尾座重量大,单件重均超过30T,进给速度慢。采用在导轨面间粘贴软带或导轨板的方式,切削进程中,刀架和床鞍的移动不但会在导轨面间有较大的摩擦力,易使床鞍、刀架的移动低速时产生振动和爬行现象,而且加快导轨面的磨损,影响机床精度,同时进给电机功率、扭矩都要选择较大规格。采用静压导轨,不但避免导轨面的磨损,提高导轨运动精度,而且电机驱动功率也大大降低。

3静压导轨结构确定

针对床鞍、刀架运动精度要求高的特点。采用恒流静压控制方式,刀架和床鞍的运动直接影响着机床精度,选择闭式静压结构,尾座的移动不影响机床工作精度选择开式静压结构。均由多头泵供油。

4油腔结构形式

考虑到车床车削过程中导轨面需承受偏载力矩,要方便的调整油膜厚度,采用有横向回油槽的油腔结构形式,确定油槽宽度和数量,保证油腔有足够的初始托举力,同时控制导轨接触面积的比压,保护导轨。

5油腔的布置和数量

由于移动部件均为直线运动,因此将油腔分别开在床鞍,刀架底座,尾座下体的导轨面上,参照同类型产品,导轨的运动精度要求及所设计的导轨的长度,计算油槽宽度和数量。

6油膜厚度的确定

参考所加工的刀架、床鞍、尾座导轨面内的几何精度总误差及导轨油膜的刚度要求,设计中将油膜厚度h0定为0.03~0.04mm,导轨面刮研。并由此计算出所需油泵的总流量Q,作为选择油泵的一个参数。

7设计计算

根据本机床移动部件低速、重载的特点,选择由多头泵定量供油,恒流静压,其承载能力、油膜刚度完全由油泵的流量及压力控制。由于床鞍和刀架导轨设计为闭式静压导轨,根据床身导轨的结构,油腔采用上下导轨面不等面积的对置静压油垫。

8静压导轨的调整

8.1移动部件的浮起

当供油系统的油泵启动后,多头泵各油口分别等量供油,当导轨油腔压力达到设计要求时,刀架、床鞍、尾座等移动部件即浮起。如果不能浮起,则主要有下列几方面的原因:

a.进油路堵塞,液压油无法进入导轨油腔;

b.滤油器很脏或已损坏不能正常工作;

c.导轨材料有疏松、砂眼等缺陷,液压油在油腔内泄漏太大;

d.导轨精度太差,导轨的某些部分有金属接触,未能形成纯液体润滑。

e.多头泵故障,无法等量供油。

上述种种现象,可用压力表观察出来。一旦故障排除,油腔建立了正常压力后,移动部件便能浮起。

8.2导轨间隙的调整

移动部件浮起后,导轨间隙(油膜厚度)往往是不均匀的,这是由于受到下列原因的影响:

a.导轨加工精度误差的影响;

b.受导轨弹性变形影响;

c.各油垫支承上所承受的载荷不均匀分布;

d.油压不稳定。

为了保证各油腔处的浮起量均匀,在油腔建立压力后,用千分表在移动部件的四个边角测量工作台的浮起量。如果各处浮起量不同,应调整节流长度改变各油腔处的间隙。对于间隙小的油腔,要减少节流阻力;对于间隙大的油腔,要增加节流阻力,通过节流阻力的改变,使工作台的浮起量符合设计要求的间隙值。

经过上述调整后,如果工作台浮起量仍不符合设计要求,说明导轨的几何精度太差,或导轨的弹性变形大,此时应检查导轨精度并重新加工(或)调整导轨面。

根据以上分析和计算,便可按尺寸在导轨面上加工出油腔,选择多头泵。调整好导轨间隙,使机床正常工作。在重型卧式车床的纵横向进给中采用静压导轨。不仅可提高进给部件的运动精度,而且也极大地降低了驱动电机的功率和扭矩,节约了能源,降低了成本,又提高了机床精度和效率。

作者简介:

姚伟,男,生于1968年10月。1990年9月毕业于陕西工学院。现工作单位:天水星火机床有限责任公司技术中心,铸机所所长,工程师。主要科技成果:1.J458低压铸造机,被评为甘肃省机械工业科学进步三等奖;2.CKJ6185/18m超长型数控车床,被评为中国机械联合会三等奖;3.CKW61100超长型特种无缝钢管加工设备,被评为天水市科技进步一等奖。主要研究方向:1.液压技术的应用;2.金属热成型设备。通讯地址:甘肃省天水市麦积区社棠东路41号天水星火机床有限责任公司技术中心;邮编:741024;电话:0938—4911030;E—mail:xhyw2006@163.com。

精密轧辊磨削中存在的问题及处理办法

梁文勇

(天水星火机床有限责任公司技术中心 天水 741024)

摘要:在实验中,针对精密轧辊磨削中存在的问题,产生的原因进行研究。通过对轧辊磨床结构细节的分析调整。同时在磨削过程中,改变磨削工艺参数等方法,分析研究各因素对精度的影响程度,从达到精密轧辊磨削的要求。

关键词:精密轧辊磨削工艺精磨

目前,铝箔轧辊的精度是各类轧辊要求最高的。磨削铝箔轧辊是对精密轧辊磨床性能、磨工技能、磨削工艺、机床环境的综合性能的验证。针对公司生产的MK8480精密数控轧辊磨床,在磨削铝箔轧辊的过程中,具体出现的问题,查找产生问题的原因、提出解决办法。在反复多次调试、磨削、再调试的过程中,对轧辊磨床、磨工技能、磨削工艺有了更进一步的理解。在多年轧辊磨床调试过程中所处理的问题进行研究总结。

1机床结构细节的调整