一种小型插齿机轴承工作台的设计

2020-08-12严文超

科技与创新 2020年15期

黄蓉，严文超

（1.湖北中南鹏力海洋探测系统工程有限公司，湖北宜昌443000；2.湖北三峡职业技术学院，湖北宜昌443000）

1 前言

传统插齿机的工作台结构主要采用的是锥孔定位的方式，即工作台主轴与工作台底座的定位孔为锥面，分别按照锥度1∶20 锥度加工后，在装配时进行配刮。此结构在工作台长期的负载旋转过程中容易引起锥孔的研损，导致工作台旋转运动的精度保持性不好。当工作台想满足大圆周小进给切削方式的时候，提高工作台的旋转速度，工作台主轴会出现润滑不足、摩擦加剧和油温升过高等问题，直接导致机床加工性能恶化，影响使用寿命。

针对现在汽车行业和齿轮制造业对加工设备的高速高效要求，轴承结构在小型高速插齿机工作台的使用已经越来越广泛。工作台的轴承结构主要是采用了主轴轴承对工作台主轴的上下两端进行定位，利用轴承精度保持性好、可满足高速运转和寿命长等优点，从而确保插齿机保持良好的整体性能。

2 小型插齿机轴承工作台设计

2.1 优化工作台底座和主轴的结构

工作台底座的定位孔采用直孔，减小了加工难度，便于保证加工精度。改孔的受力为端面受力，利于保持定位孔精度。工作台主轴上下两端采用主轴轴承，轴承的结构和工作原理保证了其运动摩擦系数较低，所受摩擦力较小，有较高的机械效率，在运转过程中能保持较低的功率消耗，且起动性能好。轴承有很好的精度和转速，由于其运行中受到的摩擦小、磨损低，因此使用寿命较长。而且轴承结构紧凑、体积小、质量轻、便于安装与拆卸。插齿机轴承工作台结构如图1 所示。

2.2 取消工作台底座下面的调整垫

从结构和工艺上对结构进行简化，减少了以往的配磨调整垫工序。蜗轮经粗滚滚完后安装于工作台主轴总成上进行半精滚、精滚，精滚时找正工作台台面及主轴安装下轴承安装外圆面在0.005，按标准中心高滚切。无需找正203 法兰盘定位安装面，就现场加工时找正复校在0.02～0.03 的情况来看，轴承本身具有一定的调整作用。

图1 插齿机轴承工作台结构

2.3 优化底座外观结构

增加工作台底座铸件表面的斜面的坡度，去掉前方挡边，使加工产生的铁屑不容易挂留在工作台上，在冷却液的作用下更利于回油和排屑。同时增大转角倒圆半径，使机床清洁更简单。

2.4 保持原有基型零件

蜗轮与蜗杆套、联轴器等结构沿用基型零件，便于零件的管理，也能适应模块化要求。工作台主轴轴承转速的试验表明，将工作台负载后运行打表测量蜗轮与蜗杆的间隙，连续3 d 得出的数据分析结论表明各个时间段上蜗轮蜗杆啮合间隙比较稳定，蜗轮在运行中没有磨损。插齿机轴承工作台应用如图2 所示。

图2 插齿机轴承工作台应用

3 工作台主轴轴承转速试验结果分析

3.1 试验设计

将某机床分厂现场一台机床进行接线开车；测量该机床蜗轮、蜗杆的间隙（四点），按表1 所示记录；机床工作台承载载荷100 kg，即在机床工作台上放置100 kg 实物；将工作台以3 r/min 和4 r/min 各运行24 h（每天8 h，共3 d，两种转速共6 d），每4 h 测量一次该机床蜗轮、蜗杆的间隙（四点），共测量6 次，两种共12 次，按表1 记录；将测量值记录表格中，分柝并存档。

试验记录如表1 所示。

表1 试验记录

3.2 试验结论分析

目前工作台采用材料为锡青铜ZQSn10-1，硬度高，耐磨性极好，不易产生咬死现象，有较好的铸造性能和切削加工性能，在大气和淡水中有良好的耐蚀性。用于在高负荷（20 MPa 以下）和高滑动速度（8 m/s）下工作的耐磨零件，如连杆、衬套、轴瓦、齿轮、蜗轮等。工作温度范围为280 ℃，滑动速度8 m/s=480 m/min。以现有工作台旋转4 r/min 来计算，蜗轮、蜗杆转动时啮合面产生相对滑移速度为3.141 6×0.06×4×80=60.4 m/min，其中蜗杆分度圆直径为60 mm，蜗轮齿数80，其实际工作滑移速度60.4 m/min 远低于理论滑动速度480 m/min，工作台快速旋转是可行的。从实际运行的结果来看，在各个时间段上蜗轮蜗杆啮合间隙均比较稳定，蜗轮在运行中没有磨损，工作台运行4 r/min 是可行的。