等距型面数控磨削过程的分析

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1、1引言1引言1.1论文课题的来源本课题源于:河南省科技攻关项目机械无键联接异形截面轴加工机床的研制项目编号为92110113科学基金项目煤矿机械传动中等距型面无键联接的研究项目编号为92机10818焦作市重点科技攻关项目,轴孔配合的再制造结构与加工技术项目编号为02-12前两项课题已分别于1994年和1996年通过了河南省科学技术委员会鉴定和前煤炭工业部自然基金委员会验收1.2论文课题的提出及其意义目前的汽车机床农业机械煤矿机械等的机械传动中齿轮与轴皮带轮与轴之间的联接大都采用键或花键联接尽管键和花键相配合的表面制造技术比[1-8]如键联接存在尖角易引起应力集中降低较

2、成熟但仍存在着许多缺点轴的疲劳强度花键加工过程复杂要求精度高如果配合不当过紧则装配不便过松会造成早期磨损降低寿命在更换传动件如齿轮皮带轮等时也常常因为联接表面过紧引起装拆困难或破坏造成不必要的经济损失等距型面无键联接与平键联接花键联接相比等距型面的轴与毂孔加工困难但其突出的优点是[6]井下煤矿机械采用异形截面廓形可简化配合截面形状装拆方便疲劳强度比键或花键高3―5倍而且承受负荷能力在间隙配合时高1.2―1.3倍过盈配合时高2倍异形截面的轴孔配合在保持相同的负荷能力时由于减少了在载荷作用下的侧面摩擦在传递相同扭矩的情况下能源消耗少因而具有比键或花键联接更高的效率矿山机械

3、动力功率较大使用无键联接效益更加明显在保持相同负荷能力时异形截面廓形由于减少横截面面积转动惯量减少从而减少轴的宽度和箱体的尺寸进而减少了整个机器的尺寸和重量如绞车减速器曲边三角形截面轴孔配合代替键联接时整体尺寸可减少1/3―1/5成1河南理工大学硕士学位论文本降低20%―30%噪声可降低3―5dB廓形曲线没有锐边没有凹处与键或花键相比消除了应力集中现象增长了轴轮毂的寿命另外奇数边的异形截面在传递截荷时具有自动定心的性能甚至在很小的截荷时也能使齿轮在轴上自动定心因而无键联接的定心精度在大截荷作用下高过花键3级提高了整个机器的传动精度[6]与键联接相比型面联接件的制造工艺

4、有以下优越性制造无键联接的轴孔省去了花键铣床磨床因而与制造花键相比成本减少30%―70%等距型面轴比花键轴便宜50%以上因而减少了金属切削设备数量和占地面积大大减少机床品种和人员数量无键联接轴孔廓形结构简单轴孔不存在尖角因此工艺上可采用强化工艺淬火滚压挤压以及在后续工序中在廓形面喷涂耐磨材料这样大大提高了表面质量使表层产生残余压应力延长了机器寿命由于廓形横截面可以用一个直径Dm来代表因而可采用通用工具控制廓形横截面形状便于测量非柱状轴孔消除了测量花键联接时的困难正因如此国内外工程技术人员在不断地研究代替键或花键联接的好方法[1-10]20世纪中期奥地利工程师科拉乌兹提

5、出了三凸边摆线廓形的几何形状并研究了其制造工艺设计了专用廓形机床使无键联接的研究与应用向前推进了一大步接着奥地利工程师莫尤西梁又研制出新的廓形和制造工艺20世纪40年代至50年代苏联的巴罗威奇提出了等距型面联接并研究了等距曲线和等距型面的几何特性和成形原理60年代中叶德国人BinderH.J.用光弹试验研究了等距型面无键联接在接触区内剪应力的分布规律70年代以来世界各国的工程技术人员对等距型面的加工工艺进行过深入研究提出了许多有效的加工方法1948年联邦德国曾研制出双轴机床既可以加工廓形轴又可以加工廓形孔并在瑞士和日本取得了专利同一时期美国研制的Fortuna机械采用

6、正弦机构合成器可以磨削廓形孔轴并研究过等距型面无键联接的实用设计方法英国设计的AFD630―250P型机床既可加工截面为柱状型面无键联接轴孔又可以加工锥状型面无键联接轴孔此外前苏联还对IK62型机床和6P815Г型机床进行了改装用于加工型面无键联接的轴孔这些加工设备的研制成功为推广无键联接的应用创造了条件我国在这方面的研究起步较晚在70年代曾研究过等距型面的加工原理北京第六机床厂等单位曾试制了M8910万能多面型磨床除了能21引言磨削椭圆轴外还能磨削三棱等距型面轴它是利用砂轮中心作椭圆轨迹运动来磨削椭圆或多面轴孔轮廓的但因对等距型面的成形原理研究不够深入加工精度和效率

7、不够理想未能推广应用进入90年代清华大学等部分高校科研人员对非圆柱面的应用与车削加工等问题进行了研究80年代末焦作工学院有关课题组的科研人员深入研究了等距型面无键联接的应用及制造工艺先后承担了河南省科技攻关项目机械无键联接异形截面轴加工机床研究编号92110113煤炭自然科学基金项目煤矿机械传动中等距型面无键联接的研究编号92机10818和焦作市重点科技攻关项目轴孔配合的再制造结构与加工技术(编号02-12)等研究课题前两项课题已分别于1996年和1997年通过了河南省科学技术委员会鉴定和原煤炭工业部自然科学基金委员会验收1998年出版了等距型面无键