CCMT2010大型齒輪加工設(shè)備

重慶機床(集團）有限責(zé)任公司技術(shù)中心 廖承渝

2010年中國數(shù)控機床展覽會 (CCMT)于4月12-16日在南京國際博覽中心舉辦，主題是：展示自主創(chuàng)新成果，推動產(chǎn)業(yè)振興升級。700多家企業(yè)參展，中國機床工具行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)悉數(shù)到場，還有近20個國家或地區(qū)的50多家展商參展，共展出數(shù)控機床主機及大型量儀近800臺套，各種機床配套件及工具量儀數(shù)萬件，成為CCMT規(guī)模最大的一屆，展示的國產(chǎn)新品、精品、名品，代表中國數(shù)控機床及相應(yīng)配套產(chǎn)品的最高水平。

筆者參觀了南京機床展，覺得CCMT2010是機床行業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)品的又一次全面展示。展品充分顯現(xiàn)了現(xiàn)代先進制造技術(shù)，數(shù)控，特別是中高檔數(shù)控是展品的主流，高速、高效、精密、復(fù)合、柔性、綠色制造是眾多展品共有的技術(shù)特征，且其技術(shù)水平和技術(shù)內(nèi)涵又有了新的提高。展品體現(xiàn)了我國機床行業(yè)的最新成果，展品基本上是最新或首次推出，許多展品是國民經(jīng)濟眾多行業(yè)和部門進行產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整急需的裝備，更多產(chǎn)品為用戶提供了多種選擇。此外，大型和重型機床競相展示，特種加工機床和專用機床各顯專業(yè)特長，柔性制造系統(tǒng)引領(lǐng)生產(chǎn)組織方式新變革以及數(shù)控系統(tǒng)、關(guān)鍵功能部件交相輝映，都是本次展會引人關(guān)注的熱點。

2009年是中國機床工具行業(yè)連續(xù)8年高速發(fā)展后最為困難的一年，機床工具產(chǎn)品市場需求增長方式面臨轉(zhuǎn)變，市場增長規(guī)模幅度面臨新一輪的調(diào)整。市場需求結(jié)構(gòu)亦發(fā)生明顯變化，由于國內(nèi)主要用戶行業(yè)，如軍工、汽車、鐵路等行業(yè)進行調(diào)整升級，對普通、低檔機床需求大幅度萎縮，風(fēng)電行業(yè)的快速發(fā)展，大重型和高檔數(shù)控機床保持穩(wěn)定增長。此外，用戶對機床工具產(chǎn)品的性價比、可靠性、服務(wù)等提出更嚴(yán)格的要求，增加了國內(nèi)企業(yè)的壓力。

工程機械、風(fēng)電的大型齒輪加工量很大，需要對大型內(nèi)齒圈、圓柱直齒輪和斜齒輪等齒輪進行成批生產(chǎn)。主要加工設(shè)備為大型數(shù)控立式滾齒機、數(shù)控插齒機、數(shù)控磨齒機等。這些齒輪加工機床中，大規(guī)格數(shù)控齒輪機床普遍要求高效、重載、重切、剛性好的特點，要求加工設(shè)備穩(wěn)定、可靠。主要依靠進口。其中大規(guī)格、大模數(shù)齒輪和齒圈采用數(shù)控銑齒機和數(shù)控成型磨齒機，數(shù)控成型銑齒機要求大切深、大進給、滾速高。數(shù)控成型磨齒機要求精度達到5級以上，自動化程度高、自動調(diào)心、自動測量、自動修形、穩(wěn)定性高。

本次機床展有多家企業(yè)的大型數(shù)控立式滾齒機、數(shù)控銑齒機、數(shù)控插齒機、數(shù)控磨齒機參展，特別是共有6家企業(yè)攜銑齒機參展，有重慶機床集團的的YKX39320N、宜昌長機科技的YK83350、南京工大數(shù)控科技的SKXC-4000/35；齊一的BVGM400×5/20FNC；南京二機的YN39250CNC以及新鄉(xiāng)日升數(shù)控軸承裝備股份有限公司YS39320。其參展機床規(guī)格、參數(shù)見表1。如果再加上如精誠等幾家制造但未帶銑齒機參展的企業(yè)，估計國內(nèi)就有10家左右的企業(yè)可制造銑齒機，還有國外的優(yōu)秀企業(yè)。因此如把銑齒機市場作為一個蛋糕，想要分食企業(yè)較多，競爭非常激烈。大型數(shù)控滾齒機參展的有有南京二機的YN31320CNC6六軸數(shù)控滾齒機、河北廊坊恩希機床有限公司的直驅(qū)式數(shù)控滾齒機YK3180CNC6Z。大型數(shù)控插齒機參展的有南京二機床的YS51250CNC數(shù)控插齒機、天津第一機床總廠的YK51160數(shù)控插齒機。大型數(shù)控磨齒機有齊重數(shù)控的三臺YK73400L數(shù)控成形磨齒機。

1 大型數(shù)控滾齒機

(1）南京二機公司的YN31320CNC數(shù)控滾齒機

YN31320CNC6數(shù)控高速滾齒機最大加工直徑3200mm；最大加工模數(shù)32mm；最大軸向行程1600mm；最大滾刀直徑×長度450mm×500mm。為六軸四聯(lián)動數(shù)控滾齒機，通過電子齒輪箱，用展成法加工各種直、斜齒輪、雙聯(lián)或多聯(lián)齒輪、小錐度齒、鼓形齒，花鍵，蝸輪，鏈輪等。滿足風(fēng)電、能源、軍工、船舶、航天航空等行業(yè)的需求。

機床滾刀主軸交流伺服電機直接安裝在刀架上，經(jīng)過高精度齒輪副傳至滾刀主軸，滾刀主軸末端齒輪采用阻尼消隙機構(gòu)。滾刀主軸支撐采用靜壓支撐。

機床工作臺殼體獨立安裝并與床身對接，工作臺采用采用大規(guī)格環(huán)形靜壓軸承支撐技術(shù)、雙蝸輪傳動與液壓油缸控制蝸桿消隙技術(shù)。

X軸、Z軸床身導(dǎo)軌采用鑲鋼導(dǎo)軌與注塑滑動面以及無間隙滾動塊導(dǎo)向方式相結(jié)合的組合導(dǎo)軌形式。兩側(cè)寬平面鑲鋼淬硬導(dǎo)軌采用預(yù)負荷壓板機構(gòu)，中間無間隙滾動塊導(dǎo)軌導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，大立柱前端兩側(cè)導(dǎo)軌面采用了液壓卸荷結(jié)構(gòu)。

南京二機YN31320CNC6與重慶機床集團Y31320CNC6數(shù)控滾齒機主要參數(shù)表：

(2）恩希機床展出的YK3180CNC6Z直驅(qū)式數(shù)控滾齒機

恩希機床展出的直驅(qū)式數(shù)控滾齒機(YK3180CNC6Z）的機械傳動鏈為 “零傳動”主軸和工作臺都由各自的電機轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動，分齒、差動由控制系統(tǒng)中的電子齒輪箱完成。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點在于能消除機械傳動鏈的傳動誤差，如果配備高精度的滾刀，可以得到很高的加工精度。直驅(qū)式全數(shù)控滾齒機取消了滾刀軸和工作臺的傳動齒輪和蝸輪副，可以提高滾刀軸和工作臺的速度，有利于加工提高效率。此機床還有一優(yōu)點就是 “零編程”即無需編程，只需輸入被加工零件參數(shù)、刀具參數(shù)、切削參數(shù)即可實現(xiàn)自動加工。機床頂部配備有油霧凈化裝置，滑板導(dǎo)軌為進口耐磨鋼導(dǎo)軌，滾刀軸帶有液壓松刀裝置。整體由主機、電箱、液壓站、水冷機組、排屑器組成。

YK3180CNC6Z主要參數(shù):

最大工件直徑 800mm

最大模數(shù) 12mm

刀架最大回轉(zhuǎn)角度 ±45°

滾刀軸最高轉(zhuǎn)速 1500rpm

工作臺最高轉(zhuǎn)速 60rpm

竄刀行程 200mm

工作臺直徑 560mm

最大刀具尺寸 φ200×220

主電機功率 22KW

2 數(shù)控銑齒機

本次機床展共有6家企業(yè)攜銑齒機參展，有重慶機床集團的的YKX39320N、宜昌長機科技的YK83350、南京工大數(shù)控科技的SKXC-4000/35；齊一的BVGM400×5/20F-NC；南京二機的YN39250CNC以及新鄉(xiāng)日升數(shù)控軸承裝備股份有限公司YS39320。下面以重慶機床集團展出的YKX39320大型五軸高效數(shù)控銑齒機為例說明大型數(shù)控銑齒機的主要特點。

(1）YKX39320大型五軸高效數(shù)控銑齒機由重慶機床(集團）有限責(zé)任公司展出。機床采用工作臺固定，立柱移動布局方式，布局方式同立式滾齒機相同。最大加工外齒直徑3200mm；加工齒數(shù)任意；最大模數(shù)30mm；最大螺旋角(要求保證最小半度分度）30°；工作臺最大承重4000kg。加工精度8級(GB10095-2001);機床采用單分齒成形工作原理，為五軸三聯(lián)動數(shù)控高速銑齒機，通過Z、C軸聯(lián)動實現(xiàn)對斜齒輪的加工。適用于風(fēng)電工業(yè)、工程機械、大型減速箱等行業(yè)對大直徑圓柱直齒輪、斜齒輪(軸齒輪、盤齒輪、內(nèi)齒輪）以及小錐度齒、鼓形齒等的高效加工。該公司同時展出的還有YKX39320N大型五軸高效數(shù)控內(nèi)齒銑齒機。

(2）銑刀箱主軸的滾動軸承采用專用主軸軸承，能夠承受高強度的切削負荷。采用雙路傳動，并采用軸向油缸消隙裝置，消除傳動間隙，以保證機床加工有足夠的剛性、抗振動和精度的穩(wěn)定性。采用交流主軸機驅(qū)動，并設(shè)置有主軸過載自動監(jiān)測及報警裝置。目前國內(nèi)南京二機銑齒機的內(nèi)齒銑刀架采用消隙機構(gòu)。

(3）刀具主軸采用交流水冷主軸機驅(qū)動，伺服軸采用交流伺服電機驅(qū)動，并設(shè)置有主軸過載自動監(jiān)測及報警裝置。銑刀主軸速度范圍能適應(yīng)采用大小直徑銑刀進行高速、高效銑齒加工。銑刀采用液壓螺母鎖緊。

(4）工作臺采用大規(guī)格靜壓軸承，高精度雙蝸桿蝸輪副傳動，蝸桿也通過靜壓軸承支承，實現(xiàn)工作臺高精度無隙傳動。工作臺直徑達2550mm，工作臺承重達40t。

(5）X軸、Z軸床身導(dǎo)軌采用鑲鋼導(dǎo)軌與注塑滑動面以及無間隙滾動塊導(dǎo)向方式相結(jié)合的組合導(dǎo)軌形式。兩側(cè)寬平面鑲鋼淬硬導(dǎo)軌采用預(yù)負荷壓板機構(gòu)，中間無間隙滾動塊導(dǎo)軌導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，大立柱前端兩側(cè)導(dǎo)軌面采用了液壓卸荷結(jié)構(gòu)。

3 大型數(shù)控插齒機

本次展覽會有天津第一機床總廠的YK51160、南京二機床展出的YS51250CNC數(shù)控插齒機展出。

(1）天津第一機床總廠的YK51160數(shù)控插齒機

機床主要適用于大、中型減速機，風(fēng)力發(fā)電部件、拖拉機、工程機械、礦山及冶金機械、機床、航空、紡織機械等行業(yè)。本機床主要用于加工內(nèi)、外齒直齒圓柱齒輪及各種形狀的直齒非圓柱齒輪和平板凸輪。采用螺旋導(dǎo)軌和帶有螺旋齒的插齒刀，可加工斜齒圓柱齒輪，采用特殊刀具可加工多種齒形的結(jié)合子和漸開線花鍵。

機床為縱向布局，刀架擺動讓刀，工作臺在三條矩形導(dǎo)軌上實現(xiàn)徑向進給。床身、立柱、刀架、工作臺均有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)和傳動剛性。機床三個數(shù)控聯(lián)動軸為插齒刀回轉(zhuǎn)、工作臺回轉(zhuǎn)、工作臺徑向進給。

機床主運動采用變頻電機驅(qū)動，實現(xiàn)無級調(diào)速和自動轉(zhuǎn)換。刀軸具有自動上停、自動下停功能。

刀具主軸的運動采用切削全程均力的刀軸本體為零度大直徑蝸桿，扇形零度蝸輪傳動裝置，保證了刀具主軸有充裕的切削力。

機床采用新型雙滾子凸輪讓刀結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、低噪音的讓刀運動。具有斜向讓刀功能，可防止切齒干涉現(xiàn)象。

(2）南京二機床展出的YS51250CNC數(shù)控插齒機

該機床是以刀架擺動實現(xiàn)讓刀運動、立柱移動徑向進給、立柱部件左右偏移實現(xiàn)斜向讓刀的縱向布局五軸三聯(lián)動數(shù)控插齒機。該機床采用SIEMENS 840D控制系統(tǒng)，主運動(Z）采用伺服油缸實現(xiàn)無級變速；刀具圓周運動(C1）、工件圓周運動(C2）、讓刀運動(B）和徑向進給(X）采用四個伺服電機分別控制。

機床刀架采用靜壓軸承和靜壓導(dǎo)軌，徑向進給采用支撐力大、抗震性好的鑲鋼導(dǎo)軌，并采用滾動滑塊導(dǎo)軌導(dǎo)向、兩邊導(dǎo)軌承載的三導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)形式。

讓刀運動為雙凸輪形式，主運動采用伺服油缸驅(qū)動，該主運動形式不但能滿足沖程長度長的主運動特點，而且能實現(xiàn)慢速切削、快速返回的運動方式，以節(jié)約時間。

參展大型數(shù)控插齒機主要規(guī)格參數(shù)表

4 大型數(shù)控成形磨齒機

齊重數(shù)控裝備股份有限公司展出YK73400L數(shù)控成型磨齒機，最大加工直徑達4m，最大工件模數(shù)40mm，最大砂輪直徑500mm，最大齒形深度100mm，最大螺旋角40°，精度國標(biāo)5級。本機床主要用于漸開線直齒輪和斜齒輪的高精度磨削及齒形、齒向的特殊修形。

機床采用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)，六軸三聯(lián)動，工作臺采用水冷式力矩電機直接驅(qū)動，圓光柵反饋；磨削主軸采用德國進口水冷式45kw電主軸磨頭，并帶有自動平衡系統(tǒng)，磨削主軸端、徑跳動≤0.002mm；在砂輪兩側(cè)配有兩個獨立金剛石砂輪，修砂輪的齒形高度不受限制；主軸轉(zhuǎn)速3130r/min,工作臺轉(zhuǎn)速可達67r/min。□