CCMT2010大型齿轮加工设备

重庆机床(集团）有限责任公司技术中心 廖承渝

2010年中国数控机床展览会 (CCMT)于4月12-16日在南京国际博览中心举办，主题是：展示自主创新成果，推动产业振兴升级。700多家企业参展，中国机床工具行业领军企业悉数到场，还有近20个国家或地区的50多家展商参展，共展出数控机床主机及大型量仪近800台套，各种机床配套件及工具量仪数万件，成为CCMT规模最大的一届，展示的国产新品、精品、名品，代表中国数控机床及相应配套产品的最高水平。

笔者参观了南京机床展，觉得CCMT2010是机床行业高新技术产品的又一次全面展示。展品充分显现了现代先进制造技术，数控，特别是中高档数控是展品的主流，高速、高效、精密、复合、柔性、绿色制造是众多展品共有的技术特征，且其技术水平和技术内涵又有了新的提高。展品体现了我国机床行业的最新成果，展品基本上是最新或首次推出，许多展品是国民经济众多行业和部门进行产业和产品结构调整急需的装备，更多产品为用户提供了多种选择。此外，大型和重型机床竞相展示，特种加工机床和专用机床各显专业特长，柔性制造系统引领生产组织方式新变革以及数控系统、关键功能部件交相辉映，都是本次展会引人关注的热点。

2009年是中国机床工具行业连续8年高速发展后最为困难的一年，机床工具产品市场需求增长方式面临转变，市场增长规模幅度面临新一轮的调整。市场需求结构亦发生明显变化，由于国内主要用户行业，如军工、汽车、铁路等行业进行调整升级，对普通、低档机床需求大幅度萎缩，风电行业的快速发展，大重型和高档数控机床保持稳定增长。此外，用户对机床工具产品的性价比、可靠性、服务等提出更严格的要求，增加了国内企业的压力。

工程机械、风电的大型齿轮加工量很大，需要对大型内齿圈、圆柱直齿轮和斜齿轮等齿轮进行成批生产。主要加工设备为大型数控立式滚齿机、数控插齿机、数控磨齿机等。这些齿轮加工机床中，大规格数控齿轮机床普遍要求高效、重载、重切、刚性好的特点，要求加工设备稳定、可靠。主要依靠进口。其中大规格、大模数齿轮和齿圈采用数控铣齿机和数控成型磨齿机，数控成型铣齿机要求大切深、大进给、滚速高。数控成型磨齿机要求精度达到5级以上，自动化程度高、自动调心、自动测量、自动修形、稳定性高。

本次机床展有多家企业的大型数控立式滚齿机、数控铣齿机、数控插齿机、数控磨齿机参展，特别是共有6家企业携铣齿机参展，有重庆机床集团的的YKX39320N、宜昌长机科技的YK83350、南京工大数控科技的SKXC-4000/35；齐一的BVGM400×5/20FNC；南京二机的YN39250CNC以及新乡日升数控轴承装备股份有限公司YS39320。其参展机床规格、参数见表1。如果再加上如精诚等几家制造但未带铣齿机参展的企业，估计国内就有10家左右的企业可制造铣齿机，还有国外的优秀企业。因此如把铣齿机市场作为一个蛋糕，想要分食企业较多，竞争非常激烈。大型数控滚齿机参展的有有南京二机的YN31320CNC6六轴数控滚齿机、河北廊坊恩希机床有限公司的直驱式数控滚齿机YK3180CNC6Z。大型数控插齿机参展的有南京二机床的YS51250CNC数控插齿机、天津第一机床总厂的YK51160数控插齿机。大型数控磨齿机有齐重数控的三台YK73400L数控成形磨齿机。

1 大型数控滚齿机

(1）南京二机公司的YN31320CNC数控滚齿机

YN31320CNC6数控高速滚齿机最大加工直径3200mm；最大加工模数32mm；最大轴向行程1600mm；最大滚刀直径×长度450mm×500mm。为六轴四联动数控滚齿机，通过电子齿轮箱，用展成法加工各种直、斜齿轮、双联或多联齿轮、小锥度齿、鼓形齿，花键，蜗轮，链轮等。满足风电、能源、军工、船舶、航天航空等行业的需求。

机床滚刀主轴交流伺服电机直接安装在刀架上，经过高精度齿轮副传至滚刀主轴，滚刀主轴末端齿轮采用阻尼消隙机构。滚刀主轴支撑采用静压支撑。

机床工作台壳体独立安装并与床身对接，工作台采用采用大规格环形静压轴承支撑技术、双蜗轮传动与液压油缸控制蜗杆消隙技术。

X轴、Z轴床身导轨采用镶钢导轨与注塑滑动面以及无间隙滚动块导向方式相结合的组合导轨形式。两侧宽平面镶钢淬硬导轨采用预负荷压板机构，中间无间隙滚动块导轨导向结构，大立柱前端两侧导轨面采用了液压卸荷结构。

南京二机YN31320CNC6与重庆机床集团Y31320CNC6数控滚齿机主要参数表：

(2）恩希机床展出的YK3180CNC6Z直驱式数控滚齿机

恩希机床展出的直驱式数控滚齿机(YK3180CNC6Z）的机械传动链为 “零传动”主轴和工作台都由各自的电机转子直接驱动，分齿、差动由控制系统中的电子齿轮箱完成。这种结构优点在于能消除机械传动链的传动误差，如果配备高精度的滚刀，可以得到很高的加工精度。直驱式全数控滚齿机取消了滚刀轴和工作台的传动齿轮和蜗轮副，可以提高滚刀轴和工作台的速度，有利于加工提高效率。此机床还有一优点就是 “零编程”即无需编程，只需输入被加工零件参数、刀具参数、切削参数即可实现自动加工。机床顶部配备有油雾净化装置，滑板导轨为进口耐磨钢导轨，滚刀轴带有液压松刀装置。整体由主机、电箱、液压站、水冷机组、排屑器组成。

YK3180CNC6Z主要参数:

最大工件直径 800mm

最大模数 12mm

刀架最大回转角度 ±45°

滚刀轴最高转速 1500rpm

工作台最高转速 60rpm

窜刀行程 200mm

工作台直径 560mm

最大刀具尺寸 φ200×220

主电机功率 22KW

2 数控铣齿机

本次机床展共有6家企业携铣齿机参展，有重庆机床集团的的YKX39320N、宜昌长机科技的YK83350、南京工大数控科技的SKXC-4000/35；齐一的BVGM400×5/20F-NC；南京二机的YN39250CNC以及新乡日升数控轴承装备股份有限公司YS39320。下面以重庆机床集团展出的YKX39320大型五轴高效数控铣齿机为例说明大型数控铣齿机的主要特点。

(1）YKX39320大型五轴高效数控铣齿机由重庆机床(集团）有限责任公司展出。机床采用工作台固定，立柱移动布局方式，布局方式同立式滚齿机相同。最大加工外齿直径3200mm；加工齿数任意；最大模数30mm；最大螺旋角(要求保证最小半度分度）30°；工作台最大承重4000kg。加工精度8级(GB10095-2001);机床采用单分齿成形工作原理，为五轴三联动数控高速铣齿机，通过Z、C轴联动实现对斜齿轮的加工。适用于风电工业、工程机械、大型减速箱等行业对大直径圆柱直齿轮、斜齿轮(轴齿轮、盘齿轮、内齿轮）以及小锥度齿、鼓形齿等的高效加工。该公司同时展出的还有YKX39320N大型五轴高效数控内齿铣齿机。

(2）铣刀箱主轴的滚动轴承采用专用主轴轴承，能够承受高强度的切削负荷。采用双路传动，并采用轴向油缸消隙装置，消除传动间隙，以保证机床加工有足够的刚性、抗振动和精度的稳定性。采用交流主轴机驱动，并设置有主轴过载自动监测及报警装置。目前国内南京二机铣齿机的内齿铣刀架采用消隙机构。

(3）刀具主轴采用交流水冷主轴机驱动，伺服轴采用交流伺服电机驱动，并设置有主轴过载自动监测及报警装置。铣刀主轴速度范围能适应采用大小直径铣刀进行高速、高效铣齿加工。铣刀采用液压螺母锁紧。

(4）工作台采用大规格静压轴承，高精度双蜗杆蜗轮副传动，蜗杆也通过静压轴承支承，实现工作台高精度无隙传动。工作台直径达2550mm，工作台承重达40t。

(5）X轴、Z轴床身导轨采用镶钢导轨与注塑滑动面以及无间隙滚动块导向方式相结合的组合导轨形式。两侧宽平面镶钢淬硬导轨采用预负荷压板机构，中间无间隙滚动块导轨导向结构，大立柱前端两侧导轨面采用了液压卸荷结构。

3 大型数控插齿机

本次展览会有天津第一机床总厂的YK51160、南京二机床展出的YS51250CNC数控插齿机展出。

(1）天津第一机床总厂的YK51160数控插齿机

机床主要适用于大、中型减速机，风力发电部件、拖拉机、工程机械、矿山及冶金机械、机床、航空、纺织机械等行业。本机床主要用于加工内、外齿直齿圆柱齿轮及各种形状的直齿非圆柱齿轮和平板凸轮。采用螺旋导轨和带有螺旋齿的插齿刀，可加工斜齿圆柱齿轮，采用特殊刀具可加工多种齿形的结合子和渐开线花键。

机床为纵向布局，刀架摆动让刀，工作台在三条矩形导轨上实现径向进给。床身、立柱、刀架、工作台均有优良的结构和传动刚性。机床三个数控联动轴为插齿刀回转、工作台回转、工作台径向进给。

机床主运动采用变频电机驱动，实现无级调速和自动转换。刀轴具有自动上停、自动下停功能。

刀具主轴的运动采用切削全程均力的刀轴本体为零度大直径蜗杆，扇形零度蜗轮传动装置，保证了刀具主轴有充裕的切削力。

机床采用新型双滚子凸轮让刀结构，可实现准确、稳定、低噪音的让刀运动。具有斜向让刀功能，可防止切齿干涉现象。

(2）南京二机床展出的YS51250CNC数控插齿机

该机床是以刀架摆动实现让刀运动、立柱移动径向进给、立柱部件左右偏移实现斜向让刀的纵向布局五轴三联动数控插齿机。该机床采用SIEMENS 840D控制系统，主运动(Z）采用伺服油缸实现无级变速；刀具圆周运动(C1）、工件圆周运动(C2）、让刀运动(B）和径向进给(X）采用四个伺服电机分别控制。

机床刀架采用静压轴承和静压导轨，径向进给采用支撑力大、抗震性好的镶钢导轨，并采用滚动滑块导轨导向、两边导轨承载的三导轨结构形式。

让刀运动为双凸轮形式，主运动采用伺服油缸驱动，该主运动形式不但能满足冲程长度长的主运动特点，而且能实现慢速切削、快速返回的运动方式，以节约时间。

参展大型数控插齿机主要规格参数表

4 大型数控成形磨齿机

齐重数控装备股份有限公司展出YK73400L数控成型磨齿机，最大加工直径达4m，最大工件模数40mm，最大砂轮直径500mm，最大齿形深度100mm，最大螺旋角40°，精度国标5级。本机床主要用于渐开线直齿轮和斜齿轮的高精度磨削及齿形、齿向的特殊修形。

机床采用西门子840D数控系统，六轴三联动，工作台采用水冷式力矩电机直接驱动，圆光栅反馈；磨削主轴采用德国进口水冷式45kw电主轴磨头，并带有自动平衡系统，磨削主轴端、径跳动≤0.002mm；在砂轮两侧配有两个独立金刚石砂轮，修砂轮的齿形高度不受限制；主轴转速3130r/min,工作台转速可达67r/min。□