中大創遠：CY15C小模數螺旋錐齒輪干切機
2023-5-17 來源：機床協會 作者：-
2023年3月28日，中國機床工具工業協會公布了“關于2022年度中國機床工具工業協會先進會員（十佳）的表彰決定”，對10家“自主創新十佳”和10家“產品質量十佳”企業進行了表彰，并于CIMT2023展會開幕首日給獲獎企業頒發了獎牌。為了更好地宣傳這些先進會員企業，協會傳媒部針對十佳企業及其產品組織了系列專題報道，以協會行業發展部提供的資料為素材整理成宣傳稿，經與相關企業確認后，在協會主辦的全媒體平臺陸續公開發布（排名不分先后），供業界同仁參考，以期共同進步。
協會傳媒部
1. 產品亮點
湖南中大創遠數控裝備有限公司研發的CY15C小模數螺旋錐齒輪干切機，是六軸六聯動干切全功能型機床，可高剛度、高精度、高效率加工延伸外擺線等高齒和圓弧收縮齒的各種螺旋錐齒輪和準雙曲面齒輪。
在機床正常加工條件下，銑齒精度達到GB/T11365-1989錐齒輪和準雙曲面齒輪精度標準規定的5級精度，齒面粗糙度達到Ra1.6。
2. 產品結構及技術特點
為達到小模數螺旋錐齒輪的高速干式切削要求，實現高精密復合型六軸六聯動技術，完成端面銑削、端面滾削、精加工等全功能加工，對機床的總體設計及布局都提出了多方面的要求，機床除要具有高性能的靜剛度、動剛度、熱剛度、隔熱性能，要具有良好的排屑系統和吸塵系統外，還要具有高性能的運動精度和響應速度。
該產品是一種高穩定性的臥式錐齒輪切齒機，圍繞產品研發了帶熱變形動態補償功能的大扭矩精密電主軸及多自由度精密靜壓回轉機構；對機床進行熱隔離設計，開發了鐵屑快速排出系統；發展了多軸電子齒輪箱技術。可用于加工圓弧齒螺旋錐齒輪和擺線齒螺旋錐齒輪，解決了干切機床復雜曲面快速切削成形及齒面質量精確控制等難題，其加工精度、效率及機床可靠性等指標處于國際領先行列。
客戶驗證使用認為，機床性能參數及加工效率可以媲美國外同類產品。主要技術參數：銑刀盤規格Φ（1-4）＂，R（18-51）mm；最大傳動比99：1；最大端面模數4mm；齒數1-200；最大直徑150mm；刀具主軸刀盤定心圓錐 大端直徑及錐度Φ25.4mm / 1：12；主機外形尺寸（含防護）（L×W×H）3000×2780×2460mm；機床總功率36kW；凈重約9900kg。
3. 圍繞該產品所開展的技術創新工作
為完成小模數螺旋錐齒輪機床的設計、制造及加工，掌握數控小模數螺旋錐齒輪銑齒機主機系統、關鍵功能部件、加工工藝、專用加工軟件包等核心設計及制造技術，開展了以下研究工作。
復合型六軸六聯動控制系統的理論研究：擺線齒錐齒輪及準雙曲面齒輪加工是一種復雜曲面的成形，需要對擺線齒錐齒輪及準雙曲面齒輪理論深度研究，對空間六個自由度的復合運動進行了深入研究，該項理論研究是干切應用的首要關鍵技術。
小模數螺旋錐齒輪干切機床研究：在高速干式切削加工中，由于切削過程缺少切削液的潤滑、冷卻、排屑等作用，切削速度大大高于濕切狀態。但機床需具有良好排屑性能也是干切應用的關鍵技術之一。高速干式切削加工，常用連續滾切法，刀具線速度高，進給快，對機床動態性能、主軸精度、剛度、密封性能等都有較高的要求。在產品設計開發過程中，以切削力、熱、運動特征參量為基礎，研究小模數螺旋錐齒輪機床運動功能方案，創成機床布局形態方案及結構；模塊化機床結構并基于靜、動態力特性、熱特性進行局域優化；在整體幾何與物理建模的基礎上，研究機床幾何、物理參量影響砂輪、工件主軸力熱動態特性的相關規律，并全局優化機床力熱動態特性；虛擬仿真機床的裝配過程，優化設計裝配工藝和路徑。研究開發了小模數螺旋錐齒輪干切及刮齒數控機床小模數螺旋錐齒輪加工控制軟件：研究小模數螺旋錐齒輪數控加工齒面創成原理，推導加工計算方法；提出新的六軸控制數學模型及專用控制軟件，能保證全齒面的重合，且可實現對弧齒錐齒輪的端面銑削和擺線齒錐齒輪端面滾切加工，發明了CY15C全數控六軸六聯動螺旋錐齒輪干切機床加工軟件。并根據齒輪副的相對安裝位置，進行齒面接觸分析，計算齒輪副的傳動誤差，分析齒輪副對安裝誤差的敏感性；開發出小模數螺旋錐齒輪加工計算、接觸分析相應的軟件模塊。
小模數螺旋錐齒輪加工方法研究：針對現有小模數螺旋錐齒輪技術的現狀，提出小模數螺旋錐齒輪加工以全工序為主、等高齒為輔的技術路線，開辟高端小模數螺旋錐齒輪技術路線。研究開發大數比螺旋錐齒輪，解決大數比螺旋錐齒輪暫時不能加工的問題。
小模數螺旋錐齒輪干切工藝研究：研究小模數螺旋錐齒輪熱前干切工藝，以模數1.53的產品為例，等高齒大輪效率34s，等高齒小輪效率29s，收縮齒大輪效率51s，收縮齒小輪效率45s，進行批量切削驗證時，產品精度穩定DIN5級，加工效率和精度均達到甚至超過國外同等機床水平。研究熱后刮削工藝，熱后通過刮削來代替磨削，避開磨齒所帶來的精度不穩定問題。
4. 產品應用效果及產業化前景
目前，CY15C螺旋錐齒輪小模數干切機主要應用于小型減速機、電動工具、無人機等相關領域。某用戶用該設備加工小模數準雙齒輪，認為加工效率較開齒較高，解決了現在開齒效率低、成本高、切深難以控制的問題。隨著國家節能減排、綠色制造產業政策的深入推進，以及未來產品電動化、智能化的發展趨勢，小模數高精高效齒輪將會應用到更多行業，如紡織機械、印刷機械等，具有廣闊前景。
（素材來源：協會行業發展部及相關企業 摘編整理：張芳麗）
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