圓錐過(guò)盈聯(lián)結(jié)在機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)中的應(yīng)用

許蒲雙，李曉娟，馬慶豐

（上海三一精機(jī)有限公司，上海 201200）

圓錐過(guò)盈聯(lián)結(jié)在機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)中的應(yīng)用

許蒲雙，李曉娟，馬慶豐

（上海三一精機(jī)有限公司，上海 201200）

介紹圓錐過(guò)盈聯(lián)結(jié)在機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)中的應(yīng)用情形，校核過(guò)盈聯(lián)接所需要的過(guò)盈量，最后對(duì)圓錐過(guò)盈聯(lián)接的錐度、聯(lián)接表面質(zhì)量、裝配和拆卸等進(jìn)行說(shuō)明，為圓錐過(guò)盈聯(lián)接工程應(yīng)用提供參考。

圓錐過(guò)盈聯(lián)結(jié)；機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)；過(guò)盈量；油壓法

過(guò)盈聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠避免在結(jié)合件之間增加緊固件造成的橫截面削弱，同時(shí)其具有定心精度高，能夠傳遞大轉(zhuǎn)矩和軸向力等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使其成為機(jī)械結(jié)構(gòu)中一種非常重要的聯(lián)結(jié)方式。相比于圓柱過(guò)盈聯(lián)結(jié)，圓錐過(guò)盈聯(lián)結(jié)因過(guò)盈量易控制和可用壓力油多次裝拆不損傷結(jié)合面而得到越來(lái)越多的應(yīng)用。本文就圓錐過(guò)盈聯(lián)接在機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，為過(guò)盈聯(lián)接的其它各種工程應(yīng)用提供參考。

1 進(jìn)給傳動(dòng)中的應(yīng)用情形

在長(zhǎng)行程的機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)中，齒輪齒條傳動(dòng)應(yīng)用廣泛。在設(shè)計(jì)齒輪聯(lián)結(jié)時(shí)，受結(jié)構(gòu)尺寸限制，同時(shí)為使輸出齒輪與減速器接口匹配，如圖1所示的增加圖示零件1①，其與齒輪②通過(guò)圓錐過(guò)盈聯(lián)結(jié)傳遞轉(zhuǎn)矩。為保證聯(lián)結(jié)在彈性極限內(nèi)傳遞所需的扭矩，需要對(duì)其進(jìn)行計(jì)算校核，選擇圓錐過(guò)盈配合公差，確定齒輪壓裝行程的范圍。

圖1 齒輪聯(lián)接示意圖

2 應(yīng)用實(shí)例計(jì)算和校核

為保證聯(lián)結(jié)在彈性極限內(nèi)傳遞所需的扭矩，需要對(duì)其進(jìn)行計(jì)算校核，選擇圓錐過(guò)盈配合公差，確定齒輪壓裝行程的范圍。

初步確定的計(jì)算條件有：進(jìn)給驅(qū)動(dòng)扭矩：M=1 200N·m；圓錐錐度：C=1:50；齒輪錐孔小端直徑：d=55mm；包容件外徑取齒根圓直徑：da=129mm；被包容件和包容件材料均為45#，屈服極限?。害襰i=σsa=608MPa；結(jié)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；被包容件和包容件彈性模量：Ei=Ea=210 Gpa；結(jié)合面長(zhǎng)度：lf=35mm；平均圓錐直徑：dm=55.35mm；結(jié)合面無(wú)潤(rùn)滑摩擦系數(shù)：μ1=0.12；結(jié)合面有潤(rùn)滑摩擦系數(shù)：μ2=0.02；聯(lián)結(jié)安全系數(shù)：K=1.5。

3 應(yīng)用時(shí)應(yīng)該注意的一些問(wèn)題

在應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題有以下幾種：

（1）圓錐過(guò)盈聯(lián)結(jié)常用的錐度有1:20、1:30、1:50、1:80等，通常聯(lián)結(jié)件越長(zhǎng)時(shí)，選用較小的錐度。其中1:50錐度應(yīng)用最廣泛，其聯(lián)結(jié)直徑差小，容易拆裝，強(qiáng)度接近圓柱過(guò)盈聯(lián)結(jié)。當(dāng)選用較大錐度（如1:20），用油壓法拆卸時(shí)，若μ2

（2）圓錐過(guò)盈聯(lián)結(jié)的兩端是應(yīng)力集中處，為防止其咬死造成拆卸困難，應(yīng)在包容件或被包容件的兩端采用卸荷槽或過(guò)渡圓弧等結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)聯(lián)結(jié)材料相同時(shí)，為防止聯(lián)結(jié)表面的粘合或相互擦傷，常對(duì)被包容件表面淬火處理，使其與包容件表面具有不同硬度。

（3）錐角偏差、結(jié)合面粗糙度、離心力等因素都會(huì)影響圓錐過(guò)盈聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度。包容件和被包容件的結(jié)合表面都要求精磨，當(dāng)Ra>0.32～0.63μm時(shí)，用涂色發(fā)檢驗(yàn)接觸率不要少于80%。接觸不良的粗糙表面會(huì)降低聯(lián)結(jié)強(qiáng)度，且在多次拆裝后表面壓光，減少了過(guò)盈量。故在過(guò)盈聯(lián)結(jié)多次拆裝后其壓裝行程應(yīng)加大0.5～1mm，對(duì)于大尺寸的重型聯(lián)結(jié)應(yīng)采用中間錐套的結(jié)構(gòu)，這樣在多次拆裝后只需更中間錐套即可。

（4）為避免油槽棱邊壓緊而加劇過(guò)盈聯(lián)結(jié)中油壓的逸出，或在釋去油壓后，同樣因棱邊與圓錐壓緊，聯(lián)結(jié)面的油不能通過(guò)進(jìn)油孔排出來(lái)，油環(huán)槽的棱邊必須仔細(xì)倒圓，且圓角半徑R不小于0.5mm。油環(huán)槽的位置大約在包容件的重心處，離兩端有足夠密封距離。當(dāng)結(jié)合面較長(zhǎng)時(shí)，為迅速建立和釋放油壓，在包容件或被包容件結(jié)合面上應(yīng)刻有排油槽，通常在被包容件軸向均布4～8條刻劃線(xiàn)或在包容件刻螺旋狀刻劃線(xiàn)，刻線(xiàn)的深度和寬度尺寸必須嚴(yán)格控制且距兩端一般要求大于20mm。

（5）在油壓法壓裝和拆卸時(shí)，注入高壓油后需要等待10min左右時(shí)間，確認(rèn)整個(gè)結(jié)合面都有油流出方能進(jìn)行后續(xù)操作。壓裝的速度不要超過(guò)5mm/s，壓裝后至少放置3 h待結(jié)合面壓力油完全排出后才可承受載荷。對(duì)于特別重要的聯(lián)結(jié)應(yīng)試裝一次，然后通過(guò)包容件和被包容件結(jié)合面的印跡來(lái)判斷接觸情況。

[1]許定奇，孫榮文.過(guò)盈聯(lián)結(jié)的設(shè)計(jì)、計(jì)算與裝拆[M].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1992.

[2]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)：第八版[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3]王愛(ài)玲，武文革.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床：第二版[M].北京：國(guó)防工業(yè)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

許蒲雙（1983—），男，四川人，工程師，本科學(xué)歷，主要從事數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)工作。