[01150452]轴孔配合的再制造结构与加工技术

本课题是在焦作市重点科技发展计划项目的基础上进行研究的。 本项目的研究成果,可用来代替花键或平键联接、轴孔的过盈配合,以传递动力和运动。等距型面是机械零件的一种基础结构,能够作为矿山生产设备机械传动系统中相配合的轴和孔的工作表面,可以方便地进行再制造。 课题组应用解析几何理论,研究等距型面的成形原理,指出等距曲线是直线族的包络线,等距型面是直母线沿等距曲线运动一周形成的光滑柱面,容易进行再制造。进而分析了等距型面的成形原理和几何特点,提出了在刀具切削刃为直线时,使刀具相对转动的工件作谐波运动来加工等距型面轴的单坐标加工法,以及在刀具切削刃为一个点时,需要使刀具相对转动的工件在相互垂直的两个方向作谐波运动才能加工等距型面的双坐标加工法。后者既可加工距型面轴也可用来加工等距型面孔。从而为研究轴孔配合的再制造结构与加工技术奠定了基础。 加工试验和应用表明,采用本项目的加工技术,等距型面尺寸精度达到IT8以上,表面粗糙度达到Ra 6.3μm以下,实现了课题规定的有关指标。 在国外如德国、美国和俄罗斯等工业发达国家,曾对等距型面的加工技术进行过研究。德国制造的普通车床的挂轮组、进给系统的滑移齿轮组等采用了等距型面联接。美国的一些制造商研制专用工装,能够将过度磨损的花键轴磨削成等距型面轴继续使用。俄罗斯工程技术人员也研究过等距型面的制造工艺。但未见将包络理论与数控技术相结合方面的研究成果。 本项目采用曲柄机构构成谐波发生器,使工件在低速转动的同时,完成协调运动,工件转动与协调运动的传动比关系通过数控系统进行控制,简化了机械传动系统,并按双坐标加工法的原理成功研制数控磨削附件,不仅能够加工等距型面轴,也能加工等距型面孔。基于包络理论推导了等距型面孔插刀的刀刃曲线及运动规律,研制了等距型面孔插刀。在分析等距曲线等误差直线逼近方法的基础上,采用等误差步长估计的方法推导出节点坐标的递推公式,并以此为基础,提出自动计算节点坐标数据的方法,利用XH 714B三轴立式加工中心加工等距型面轴和孔,表面质量及精度均满足图纸要求。从查新结果看,目前国内还没有相近研究成果的报道。 等距型面孔和轴进行配合代替花键或平键联接,具有自动对中,以间隙配合装配、以过盈配合工作,轴和孔均无尖角,易于进行再制造,疲劳强度高等许多优点,可以减少或避免机械零件因过度磨损报废造成的回炉冶炼,从而节约能源和减少污染。应用中已节约了数百万元的维护和加工费用。因此在矿山机械的制造中推广轴孔配合表面的再制造结构和加工技术,对于保护环境,节约能源和减少材料消耗,具有长远意义和推广应用价值。 为推进机械工业可持续发展,使等距型面无键联接能够在一定范围内代替花键或平键联接并尽快推广应用,今后还需要进一步扩大试用范围,研究和解决推广应用中可能遇到的问题。