圆锥过盈联结在机床进给传动中的应用

许蒲双，李晓娟，马庆丰

（上海三一精机有限公司，上海 201200）

圆锥过盈联结在机床进给传动中的应用

许蒲双，李晓娟，马庆丰

（上海三一精机有限公司，上海 201200）

介绍圆锥过盈联结在机床进给传动中的应用情形，校核过盈联接所需要的过盈量，最后对圆锥过盈联接的锥度、联接表面质量、装配和拆卸等进行说明，为圆锥过盈联接工程应用提供参考。

圆锥过盈联结；机床进给传动；过盈量；油压法

过盈联结结构简单，能够避免在结合件之间增加紧固件造成的横截面削弱，同时其具有定心精度高，能够传递大转矩和轴向力等优点，这些优点使其成为机械结构中一种非常重要的联结方式。相比于圆柱过盈联结，圆锥过盈联结因过盈量易控制和可用压力油多次装拆不损伤结合面而得到越来越多的应用。本文就圆锥过盈联接在机床进给传动中的应用进行研究，为过盈联接的其它各种工程应用提供参考。

1 进给传动中的应用情形

在长行程的机床的进给传动中，齿轮齿条传动应用广泛。在设计齿轮联结时，受结构尺寸限制，同时为使输出齿轮与减速器接口匹配，如图1所示的增加图示零件1①，其与齿轮②通过圆锥过盈联结传递转矩。为保证联结在弹性极限内传递所需的扭矩，需要对其进行计算校核，选择圆锥过盈配合公差，确定齿轮压装行程的范围。

图1 齿轮联接示意图

2 应用实例计算和校核

为保证联结在弹性极限内传递所需的扭矩，需要对其进行计算校核，选择圆锥过盈配合公差，确定齿轮压装行程的范围。

初步确定的计算条件有：进给驱动扭矩：M=1 200N·m；圆锥锥度：C=1:50；齿轮锥孔小端直径：d=55mm；包容件外径取齿根圆直径：da=129mm；被包容件和包容件材料均为45#，屈服极限取：σsi=σsa=608MPa；结合面粗糙度：Rai=0.8μm，Raa=1.6μm；被包容件和包容件材料泊松比：νi=νa=0.3；被包容件和包容件弹性模量：Ei=Ea=210 Gpa；结合面长度：lf=35mm；平均圆锥直径：dm=55.35mm；结合面无润滑摩擦系数：μ1=0.12；结合面有润滑摩擦系数：μ2=0.02；联结安全系数：K=1.5。

3 应用时应该注意的一些问题

在应用时应注意的问题有以下几种：

（1）圆锥过盈联结常用的锥度有1:20、1:30、1:50、1:80等，通常联结件越长时，选用较小的锥度。其中1:50锥度应用最广泛，其联结直径差小，容易拆装，强度接近圆柱过盈联结。当选用较大锥度（如1:20），用油压法拆卸时，若μ2

（2）圆锥过盈联结的两端是应力集中处，为防止其咬死造成拆卸困难，应在包容件或被包容件的两端采用卸荷槽或过渡圆弧等结构形式。当联结材料相同时，为防止联结表面的粘合或相互擦伤，常对被包容件表面淬火处理，使其与包容件表面具有不同硬度。

（3）锥角偏差、结合面粗糙度、离心力等因素都会影响圆锥过盈联结的强度。包容件和被包容件的结合表面都要求精磨，当Ra>0.32～0.63μm时，用涂色发检验接触率不要少于80%。接触不良的粗糙表面会降低联结强度，且在多次拆装后表面压光，减少了过盈量。故在过盈联结多次拆装后其压装行程应加大0.5～1mm，对于大尺寸的重型联结应采用中间锥套的结构，这样在多次拆装后只需更中间锥套即可。

（4）为避免油槽棱边压紧而加剧过盈联结中油压的逸出，或在释去油压后，同样因棱边与圆锥压紧，联结面的油不能通过进油孔排出来，油环槽的棱边必须仔细倒圆，且圆角半径R不小于0.5mm。油环槽的位置大约在包容件的重心处，离两端有足够密封距离。当结合面较长时，为迅速建立和释放油压，在包容件或被包容件结合面上应刻有排油槽，通常在被包容件轴向均布4～8条刻划线或在包容件刻螺旋状刻划线，刻线的深度和宽度尺寸必须严格控制且距两端一般要求大于20mm。

（5）在油压法压装和拆卸时，注入高压油后需要等待10min左右时间，确认整个结合面都有油流出方能进行后续操作。压装的速度不要超过5mm/s，压装后至少放置3 h待结合面压力油完全排出后才可承受载荷。对于特别重要的联结应试装一次，然后通过包容件和被包容件结合面的印迹来判断接触情况。

[1]许定奇，孙荣文.过盈联结的设计、计算与装拆[M].北京：中国计量出版社，1992.

[2]濮良贵，纪名刚.机械设计：第八版[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3]王爱玲，武文革.现代数控机床：第二版[M].北京：国防工业出版社，2009.

The App lication of Cone Interference Fit in the Feed Drive System ofMachine Tool

XU Pu-shuang，LIXiao-juan，MA Qing-feng
(Shanghaisanyiprecisionmachine Ltd.Shanghai201200，China)

This paper introduces the application case of cone interference fit in the feed drive ofmachine tool,checks amount of interference the interference connection required,and finally explains the cone interference fit’s taper、surface quality of the connection、assembly and disassembly and so on,providesa reference for the cone interference fit engineering applications.

cone interference fit；the feed drive ofmachine tool；amountof interference；hydraulicmethod

TG659

B

1672-545X（2013）05-0264-02

2013-02-07

许蒲双（1983—），男，四川人，工程师，本科学历，主要从事数控机床设计工作。