2212YK3150滚刀主轴部件设计全解

1、YK3150滚刀主轴部件设计该论文己通过答辩.如需全套图纸请联系扣扣九七一九二零八零零口1绪论1.1 YK3150E数控滚齿机开发的背景和问题的提出自20世纪80年代后期以来，我国机床行业已朝着数控方面深入地发展，特别是进入九十年代后，机床的数控化标志着机床行业进入了一个新的时代。北京国际机床博览会统计数据表明，80年代末第一届北京机床展览的数控机床仅为 5% 比例，到2003年国际机床博览会上几乎除专用设备外全都为数控机床。作为齿轮加工机床的数控滚齿机。我国自八十时代开发以来，无论从品种的类型上还是功 能复合上都得到了长足的发展。特别是近十多年以来，以汽车工业为龙头的相关 支柱型产业更是把齿

2、轮加工机床数控化发展推向了一个新的高度。其中尤其对数控高效滚齿机的需求显得十分突出。重庆机床厂作为我国齿机机床生产的骨干企 业，在2000年，瞄准这一市场的需求潜力，为填补国内高效，高速、高刚性数控 滚齿机床的空白，组织人力物力，在国内汽车行业，军工行业，进行了深入细致 的调查，成功开发出了 YK3150E数控滚齿机。12数控滚齿机开发的意义和必要性随着载重汽车，工程机械，船开发，电梯及军工行业中对齿轮的加工精度、 质量和效率的要求不断提高，特别是在这些行业中经常遇见48模数的直齿、斜齿、花键、小锥度、鼓形齿轮等的加工问题，开发一档数控高效全新型滚齿机床， 更好地满足该行业对齿轮的精度和效率的

3、需求，为我国制齿行业提供坚实的基础 设备显得迫切而必要。其意义和必要性主要有如下几个方面：1、加速数控高效滚齿机床向产业化发展目前在国内齿轮行业中，以轻型，标准类型普通数控滚齿机的产品占绝大多 数，真正意义上的数控（稳定切削全面达到国标 7级精度）高效、强力，高刚性， 能实现一刀切削中等模数的数控高精度滚齿机尚为空白，这档机床的研制成功， 无疑会加速数控滚齿机的系列化， 标准化、 模块化的进一步发展， 从而推动数控 机床在制齿行业的产业化发展。2、提高企业的市场竞争能力和经济效益 率先将独有的数控高效滚齿机的产品推向市场， 不仅可以占有更大的市场份 额，提高竞争能力， 而且在此制造行业中带来巨

4、大的市场利润， 给后续的数控高 效的发展带动无尽的动力。3、进一步缩小设备与国外的差距 目前国内外齿轮加工机床行业目前已朝着高速、 高效、高精度、 全数控功能 复合，柔性，智能化，绿色环保制造网络化方面发展。以德国的利波海尔公司， 美国的格里森集团以及日三菱重工本等为代表世界著名的成套齿轮加工机床的 制造商，均能生产高档数控滚齿机床，且对直径 1500 320规格的数控高效滚 齿机床已形成批量化生产， 我厂此产品设计开发的成功不仅能缩小与国外滚齿设 备技术水平的差距， 而且也能打破国内制齿设备无数控高效机床的局面， 在一定 程度上对外出口创汇，形成国产数控高效制齿机床自主的核心技术。4、体现了

5、我国机床数控化发展的方向 现代先进制造技术的朝流是，数控化、信息化、高效和智能化，技术创新的 方法是机械技术与高新技术的融合创新。 对齿轮别制造技术装备来说， 表现为工 艺与装置一体化，加工与检测一体化，机械与控制一体化，软件与硬件一体化。 需用信息化带动工业化， 实现跨越式发展。 数控高效机床的发展， 不仅关系到我 国装备工业经济技术实力的增强， 更好满足制齿行业实际的需求， 打破国外技术 封锁的状态， 同时也关系到国家战略的安全， 担负着我国机床数控化发展的方向 的问题。因而对滚齿行业来说， 发展和开发数控高数滚齿设备是当前行业装备的 重要而迫切的任务之一。1.3 市场需求性国内机械行业对

6、中等模数以上（M4M8）直径小于400m的圆柱齿轮需求量很 大，而目前各行业的主要齿轮加设备只相当于国外 20 世纪 6070 年代的水平， 虽然少数企业也购买了进口机床， 但价格昂贵， 数量极其有限， 且使用的成本较 高，难以满足这些行业对产品变化的需求。 目前迫切需要性价比高的数控高效滚 齿机床，以解决这些行业日益发展的瓶颈问题。 据调查， 齿轮行业现在有些企业正在实施或计划进行技术改造，资金投入少则3000万元5000万元，多则1亿5 亿元，主要用于购置各类齿轮加工专用设备和通用设备。据预测，2010年前，齿轮行业需要添置滚齿机 3000 3500 台，磨齿机 400 500 台，热处理

7、设备 500 台，齿轮测量中心 200 台。此外在 9 万台的齿轮机床中，约有 5 万台服役超 过 20 年，已经或将要报废；余下的 4万台普通齿轮机床其中一部分也将进行数 控化改造。本产品开发成功主要适宜的对象有：1 、机车及重型汽车变速箱齿轮加工行业用户2、工程及矿山机械行业中的齿轮加工用户3、船泊工业中的齿轮加工及维修用户4、高级电梯行业中的齿轮和蜗轮加工用户5、国防、军工企业的齿轮加工用户1.4 滚齿机国内外发展现状分析及发展趋势1.4.1 滚齿机国内发展现状 齿轮加工机床是一种技术含量高且结构复杂的机床系统， 由于齿轮使用的量 大面广，齿轮加工机床已成为汽车、 摩托车、工程机械、 船

8、舶等行业的关键设备。 特别是随着汽车工业的高速发展对齿轮的需求量日益增加，对齿轮加工的效率、 质量及加工成本的要求愈来愈高， 使齿轮加工机床在汽车、 摩托车等行业中占有 越来越重要的作用。 滚齿机是齿轮加工机床中的一种， 占齿轮加工机床拥有量的 40%，它主要用来加工圆柱齿轮和蜗轮等。我国生产滚齿机的历史始于 1953年，经过 30年的努力， 到80年代初已进入世 界滚齿机主要生产国家行列。 目前， 国产滚齿机以传统的机械传动式为主， 品种 系列齐全，传统滚齿机完全依靠机械内联传动实现滚刀与工件的同步运动和差动 运动，往往需要经过多级齿轮传动， 并且引入蜗杆蜗轮机构， 使得机械结构非常 复杂，

9、调整维护非常困难， 也降低了加工精度近几年， 我国在滚齿机设计技术方 面研究的主要经历了从传统机械式滚齿机通过数控改造发展。目前国内齿轮加工机床的最高水平如下： 在工作台直线移动方面， 采用数控 驱动系统代替普通滚齿机的各种交换挂轮， 采用交流伺服电机通过多对降速齿轮 副和一对滚珠丝杠副来驱动机床的运动部件， 在滚刀回转运动方面采用交流伺服 电机通过 2、3对降速齿轮副来实现。 在工作台回转运动方面， 绝大多数齿轮加工 机床仍然需要采用多对高精度齿轮副和一对高精度蜗轮蜗杆副实现。 但由于存在 着大量的机械传动元件， 对机床的加工精度产生极大的影响， 也使得机械结构变 得更为复杂，调整维修也极不

10、方便。1.4.2 滚齿机国外研究现状 国际上生产滚齿机的强国主要是美国、德国和日本，美国的 Gleason Pfauter 公司德国的Liebherr公司日本的三菱重工公司坚藤清和公司和意大利的 SU公司 是国外最具实力的滚齿机制造商。 这些公司目前生产的滚齿机均是全数控式滚齿 机，中小规格滚齿机都在朝着高速方向发展， 所有高效机床均采用了全密封护罩 加油雾分离器及磁力排屑器的方式部分地解决了环保问题。国外滚齿机研制的热点是干式切削滚齿机 Liebherr Gleason Pfaute。三菱重 工、SU、坚藤以及清和均开发了适用于高速干式切削的滚齿机产品。国外制造 商由于基础研究厚实积累了大量

11、的经验。 它们对滚齿机的研究已经达到比较高的 水准，将滚刀轴驱动， 工件轴驱动各直线运动轴的驱动控制以及控制软件的开发 等因素作为一体来考虑， 将多个因素结合在一起进行优化。 目前国外滚齿机研制 水平如下： 为了适应干式切削的需要， 床身设计了大角度的斜坡， 利于迅速将高温切 屑排出机床，同时在床身内部采用循环水冷却以保证热稳定性。 尾架采用电机驱动的方式来代替传统的液压方式，不用安装限位装置。 刀架和活动支承的轴承采用水冷，可以达到更高的速度和最大的热稳定 性。 标准的热补偿系统能够根据机床温度的变化自动调整零件的加工尺寸。 刀架采用机械方式锁紧，液压方式松开。 滚刀轴旋转由电主轴直接驱动，

12、 工件轴旋转由力矩电机直接驱动， 极大提 升了加工速度。1.4.3 滚齿机研制技术的发展趋势目前国内外数控高效滚齿机的发展趋势是：高速 （滚刀主轴8000r/min以上， 工作台转速800转/r），高精度（可滚齿56级齿轮），全数控（六轴五联动以上）， 模块系列化（直径 200规格机型向 120350双向覆盖），绿色制造（干式滚切 和冷风滚切 ），网络化 （多台滚齿机联网 ）。因此，齿轮加工机床制造商正不断地为 满齿轮加工行业的新需求，提供高效率、高精度、环保，低成本和高可靠性和稳 定性的精良齿轮加工装备方向推进。1.5 本章小结 本章论述了国内外数控机床的发展现状，以及数控滚齿机国内的发展水

13、平， 指出开发设计数控滚齿机不仅是齿轮加工行业发展的的一种需求， 而且也是数控 技术和机电一体化技术相结合的必然产物， 是制齿机床行业发展的一个方向， 具 有广阔的技术发展前景和市场拓展空间。2 总体设计2.1 总体设计要求为了使YK3150数控高效滚齿机适合汽车尤其是重型汽车，工程机械，船舶工业等齿轮行业的需要 ,以满足 48 模数，一刀全齿深切削，稳定达到GB100952001 的7级精度要求， YK3150E 数控机床主轴的各项性能指标必须 达到下列设计要求：1 、滚刀主轴速度范围能适应采用单、 双头或多头滚刀进行高速、 高效滚齿加工。2、为了达到高速、高效的滚齿要求，滚刀刀杆采用自动夹

14、紧，自动放松，以及 快卸螺母锁紧滚刀的刀架结构。3、刀架主轴的轴承结构需采用高刚性，高精度方式，其主轴轴承采用高精度滚 动轴承，主运动采用二级齿轮传动， 未端应采用消除齿轮副间隙结构的传动， 以 保证切削刚性。2.2数控滚齿机加工原理方案设计2.2.1 普通滚齿机加工原理-H线运动B-旋转运动 O -传刚比换賈器符号滚切直齿圆柱齿轮的加工原理图普通滚齿机加工原理可用上图表示。根据展成法加工原理，滚刀转一转，工 件必须严格地转 K/Z转。其中Z为被加工齿轮的齿数，k为滚刀的头数。从 图3.1中可以看出，必须保证 Bi和B2之间的严格传动比关系，这条传动链简称 滚齿的内链。在图中该内链的传动路线为

15、：Bi 45ix67 B2（工件）。而形成直线导线的运动则是滚刀架沿工件轴线方向的垂直进给运动，即：工件 7 8 is 910刀架升降丝杆一刀架。此外滚刀的旋转及调速由主传动链电 机一1 2iv34 Bi提供。因而要进行加工圆柱齿轮所需传动链至少有三个 链，即一个展成运动内链，两个执行简单运动的外链。222数控滚齿机加工原理伺眼电机*宜线运动11徒转运动数控滚齿机的加工原理图数控滚齿机的加工原理方案如图所示，其内链 B1 与 B2 传动比关系仍然 遵循展成法加工原理， 但数控滚齿机严格传动比关系不是通过调整机械传动比来 实现，而是通过数控技术的 电子齿轮箱”来严格保证，实现展成运动。“A”“1

16、”、“B运动分别用单独的伺服电机进行控制， 它们之间没有任何机械的联系，而由 数控系统进行计算控制来实现滚齿展成加工。2.3 主要性能参数的确定要设计和开发具有高效性能数控滚齿机 ,必须对数控滚机的主要性能参数进 行适当选取和科学的制定，这些参数包括：主轴最高转速、工作台最高转速、加 工最大模数、 快速进给速度等。 合理选择和确定主要性能参数是决定数控高效滚 齿机先进的技术水平重要指标， 为此，必须对目前滚齿行业齿轮加工工艺进行必 要的调研和科学的分析，并加以合理的确定。根据调查，目前国内，以一汽大众，二汽东风神龙，大同齿轮厂，哈尔滨变 速箱厂，杭州前进齿轮箱厂为代表的汽车制造厂家， 因种种原

17、因在齿轮加工工艺 上仍较为落后，通常切齿速度大都在 60m/min 以下，个别企业的仅能达到 7080m/min内，且轴向进给量最大均在 2mm/工作台转左右。难以满足因产品种 数多，产品增加的需求， 而且滚齿加工的单向精度和综合精度也仅能达到 78 级 （GB10095 88精度标准），随着这些龙头企业产品不断升级，以及载重汽车和客 车的需求量不断增加，以直径在 2000 350mm模数为48的齿轮需求量越 来越多，齿轮加工的精度要求稳定在 67 级需求越来越多。 且工程能力指数大 于 1.33 的要求成为机床验收的重要指标， 为此对机床的可靠性也提出更高的要 求，国内现有的滚齿机难以达到这

18、一切齿要求。 因而设计开发数控高效滚齿机的 参数，必须满足这一国内机床新的要求。介于本设计只对主轴部分进行设计,所以只对主轴最高转速进行确定。2.3.1 主轴最高转速的确定根据滚齿原理，滚刀主轴转速可按下式计算：71000vn 二二 D式中， n滚刀的转速 （r/min）v切削速度（m/min）D滚刀的外径 （mm）故主轴最高转速nmax为lOOOVmaxnmaxDmin根据前述分析，且结合目前齿轮滚刀湿式加工的最高切削速度范围80120m/min，取Vmax = 120m/min。关于Dmin的选取，根据国标6083 85标准齿轮滚刀的基本型式和尺寸，以及德国DIN3968标准齿轮滚刀的尺寸

19、中（见表），综合实际的加工考虑。我们取 Dmin =70mm。将 Dmin =70mm，Vmax -120m/min带入公式得:nmax 二 1000Vmax 二 547.6r /minEmin取滚刀主轴最高转速nmax =500r/min 为安全值。国标GB.6083 85标准齿轮滚刀尺寸参数模数tn1盘|II型dmLD迪minZkdmLD1 2k1636327416503222斗12L2540L5L75717132636327280SO514871225712.52+759090408033+253.5100100SO90323.7590斗4.5112112100德国DIN标准滚刀尺寸参数

20、uIK IEialiJKJMb训tIS创i?SStandard HobI?nBixeWaHub Dh狀W弗BefirvigFN,T3412勒3+1?5A39H$歸14anaa159Q曲開168641&ih?0出；Q421K2Q7b2Deo鮒汕H12蔔W21鮒他昶1i-ll曲2S1h5角棚！9I朝dt 7Mb20t*iw帕T刑W1KJ萸4fl删和曲S10970set)J*M知斟25GSTSH55232模数确定数控高效滚齿机必须确定它的极限，以便能确定机床的加工能力，此参数的 确定和适应的加工范围，为了一刀切齿直径在 200血00,模数在48mm,稳 定达到全面7级精度要求，该机床的最大加工模数可

21、根据数控滚齿机技术条件， 以及相应数控滚齿机的精度标准中规定，由对机床的最终工作精度进行重切和精 切的切削规范所决定。即精切试坯参数:pi式中:d最大加工直径m最大加工模数 d pi 试件的分度圆直径mpi 试件的加工模数重切试坯的加工模数一般取最大加工模数的4/5:mp2由上述分析综合确定，1012模数为此数控机床的最大加工模数，考虑到 m=10以上的模数在重型汽车和重型机械及相关行业的传动箱中已较少见，最大 模数取最高线值，还会增加主电机功率以及加大安装最大模数的装齿刀尺寸，因而实际最大加工模数取为10mm。滚齿机各大厂家参数对照表规準Kffl.4CXN3HP400LC3S2GIMOWHK

22、A400KL450YKX44W*永加匸aftmm40045J41)03H04004554004504U0&大模数mm121278s52加匸齿数24-iouo10N-2U0最大轴向mm4006UUJ50 /600350400230-350iOQ4(1(1牲向存程mm275切向疔程mm恥210顽丨勵1艦2202*0300工作台挝 髙转速rpm30G齿轮制2 DO 悔轮剧350齿轮BM30)肉轮Ml150曲f&涮54) 郴副35輾轮制JO 咽转副滚7JS大 设迅角4543454545454545刀SMt转 角.度210+45M2045A5滚刀速度范闱ipm10卜】011030-300(SO-SO01

23、20-750KlkMKI50-6677S-3C0100500锻刀ae/氏度num160 /24iS240 /400152.-17S15Q11M)125/1502DU 24()ft小/ a 大滚刀与 匸件中心距nun35 /31G34O5D2S.4-30534X-33O50035-3)0续上表加小/ & 大工作台 面到尾架 距离mm20132U29th MJ32W5OD 1100最大密刀打程mm15215010a工作台亶mmno2054204504J0直径nini30(411；Hi40,50,M)匸件主轴 迷度Rpm1-75(51-50轴向进绘 速度Mmmm600ULGOO栓向进締 速度1000

24、01500切肉进蜡 速度iivuL500刀懿电机功率KW324515机床心jmJU xM32.754x2,365x2.M4)2 J 50x1.450x1. t65J.2x2,4x2J5机床祗披Kg16.000900U43OUKg15002.4主传动总体结构设计2.4.1主轴箱外形方案初定与传统普通滚齿机主轴传动不同，数控滚齿机主轴采用主电机独立驱动，在 主电机与主轴通过齿轮传动联接，全部装置安装在刀架体上。图为刀架体外形三 维图：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

25、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。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

26、滚齿机的出厂检 验标准来说（普通或数控滚齿机）共有1216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。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

27、活塞数控滚齿机利用锥孔为 7 : 24的BT50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40mm,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

28、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

29、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/ 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

30、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。

31、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

32、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，还可以采用增加阻尼，采用弹性传动件，采取隔振措施等方法。对于数控滚齿机滚刀轴来说，为了保证精度，主要采取提高主轴和支撑部件刚性以及装配好后进行动平衡 的措施。6）保证正确润滑，为轴承选择正确的润滑方式和润滑材料。3.1.2主轴静刚度主轴的静刚度又称主轴刚度，是机床主轴系统的重要性能指标，它反映主轴 单元抵抗静态外力的能力，与负荷能力及

33、抗振性密切相关。主轴单元最重要的静 刚度指标是弯曲刚度和轴向刚度。弯曲刚度Kr的定义是：为使主轴前端产生单位径向位移吊寸所需施加的力Fr，即Kr主轴单元的轴向刚度Ka，定义为使主轴轴向产生单位位移时，在轴向所需 施加的力。一般情况下，弯曲刚度比轴向刚度要重要的多， 是衡量主轴单元刚度 的重要指标，通常用来代指主轴的刚度，它与主轴单元的悬伸量、跨距、几何尺 寸、金属的物理性能及轴承刚度有关。1. 静刚度近似估算对滚齿机滚刀主轴轴系进行简化将变截面的主轴，简化为单一等效截面的等效主轴，设其截面抗弯惯性距为I，将前后轴承组简化为前后两个刚度系 数为Ki、K2的弹簧支承，确定支反力的合理位置。如图所示

34、：图2.2攘刀轴轴杲简化图主轴本身的弯曲变形引起的轴端位移ys为ys =_F L +1 i（ mrh3EI 2 丿式中F 静载荷（N）a县伸量（mrj）E弹性模量，钢的弹性模量为2.1* 105 （N/ mm5）L支承跨距（mr） 前后支承的支反力为:前后支承的变形为:RaK1RbK2由于轴承变形引起的主轴轴端位移 yB为:- AL BaL主轴轴端总位移y为:Fa32. 悬伸量和跨距对主轴刚度的影响由式可知，前悬伸越长，伸出端挠度越大，对主轴组件的综合刚度影响越大，应该尽量缩短。在实际设计中，考虑到轴承的安装位置及密封等因素，前悬伸量 基本上是没有优化余地的，能够优化的是前后轴承组之间的跨距

35、由式可求得主轴柔度为K F 3EI aK, K 250(r/min)时,(4.1e)0.66 0.175 , n 、0.5= 0.056n vi ()250当主轴转速 nv 250(r/min)时,二 0.056n0.66 0.175Vi(4.1f)式中,Vj -二Dj n(m/mi n)Di 分度蜗轮节圆直径(mm)Z分度蜗轮齿数4.1.2.4切削功率隔的计算FzV60000(KW)(4.1g)式中， Fz最大切削力V切削速度由于滚齿机的切削力计算是较为复杂，主切削Fm与切削的模数，切削速度, 垂直进给量，齿轮材料螺旋角，吃刀深度，滚刀头数和齿形修正系数等因素都有 关。主切削力计算公式都是经

36、过长期的试验研究总结归纳而得，其中德国普发特公司提出的主切削力经验公式较具有代表性和完整性。F max2000M0.950.8 0.15 0.0121.：-n Sa t eC g严8严A0.6e0.65 Z0_0.35Cw(kgf)(4.1h)式中，M法向模数Sa轴向进给量(mm/(mrh转)T吃刀深度=切削深度X 100%/2.25X法向模数滚切深度T=t/2.25 MV 切削速度(m/mi n)I滚刀沟槽数Cw工件材料系数A滚刀系数二滚刀半径/法向模数齿形修正系数滚刀头数叫=10 =2zo = 4系数q =1+0.120C$ =0*2 FC 黑=03 + 0.12Cr = 0.4 + 0%Z工件齿数Zo滚刀齿数B旋角Cg滚刀头系数(度)滚刀头数系数表另外重庆机床厂总结的滚刀最大力矩公式如下:1.750.650.810.260.37(4.1i)最大切削力 Fmax2Mmax，取最大静载力max静2F