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16米数控成形磨齿机静压转台的发展与分析

摘要：随着社会和科学技术的不断发展，齿轮制造不断向高效、高速、数控和复合方向快速发展，人们对齿轮的精度要求也越来越高。磨齿法是齿轮精加工最有效的手段之一，磨齿工艺的研究对齿轮的发展有重要意义。而普通的磨齿机床早已无法满足现代化的需求，大型数控成形磨齿机已成为发展的主流。其中关于静压转台的发展与研发更显得尤为重要。

关键词：数控成形、磨齿机、静压转台

一．引言

磨齿机，是一种齿轮精加工用的金属切削机床。它用砂轮作为刀具来磨削已经加工出的齿轮齿面，用以提高齿轮精度和表面光洁度，这种加工方法称为磨齿。适用于精加工淬火后硬度较高的钢料齿轮。磨齿机采用展成法，使用一个大平面砂轮或两个特形砂轮；或采用成形法，使用成形砂轮磨削齿轮齿面的齿轮加工机床。

液体静压转台是采用液体静压轴承作为支承，将转台主轴功能与电动机功能从结构上融为一体的功能部件，它集成了液体静压轴承技术、冷却密封控制技术和变频电动机技术等，其功能是带动工件实现精密b超精密旋转( 定位) 和精密加工。液体静压转台采用压力油膜作为工作介质，具有高承载刚度特性，摩擦副间无磨损，可克服爬行现象，运转灵敏平稳。同时，承载油膜的误差均化作用又使得静压转台具有极高的回转精度和定位精度，静压转台因此在超精密机床和仪器行业获得了广泛应用"。

也正是由于这些突出的优点，静压转台的研发在磨齿机床数控成形的发展历程中占有具足轻重的地位。

二.磨齿机床的发展进程

目前齿轮的加工手段主要有滚齿、插齿、铣齿、剃齿、珩齿、磨齿等，其中磨齿法是齿轮精密加工的一种主要手段，它在保证加工效率的前提下能得到较高的加工精度。按照加工原理可把渐开线齿廓齿轮的磨削加工分为展成法和成形法两种。展成法在磨齿时其砂轮与工件的啮合运动状态可类比于齿条和齿轮的啮合，其特点是对砂轮形状及砂轮修整的精度要求不高、机床运动过程比较复杂，通常锥形砂轮磨齿机、碟形砂轮磨齿机、蜗杆砂轮磨齿机、大平面砂轮磨齿机等采用的是展成加工方法。成形法磨齿加工是将砂轮修整成与被加工齿轮齿槽相同的形状，其特点是砂轮与工件的齿面接触面大，磨削力在单位面积上较小；磨削冲程慢，磨削量大；砂轮与工件磨削的空间接触线和啮合线不重合，传动平稳，噪声低。和展成法相比，成形法磨削机床的结构简单、磨削效率高、通用性强。展成法在磨齿历史上有很重要的地位，直到近年来才逐渐被成形法磨削取代。大的优势，得到了越来越广泛的应用。传统成形磨齿机的代表产品有：德国Kapp/ Niles集团的控成形砂轮磨齿机ZE800，可磨削圆柱齿轮和内啮合齿，最大加工直径达800mm，适于单品种、小批量及有特定修形要求的高精度齿轮的精密加工；德国霍夫曼公司的RAPID3000数控成形砂轮磨齿机，可加工3m以下、模数1～50mm的齿轮。

现代齿轮制造技术在其发展的一百多年中，最先用来精密齿轮磨削加工的是大平面砂轮磨齿机。随着机械制造行业的发展，欧美一些发达国家率先推出了锥形砂轮磨齿机和成形砂轮磨齿机等设备，如瑞士的马格公司在1914年开发成功了双碟形砂轮磨齿机。此后，在30年代开发出来的蜗杆砂轮磨齿机极大提高了磨削效率，在70年代后出现了数控齿轮加工工艺，高效数控CBN砂轮技术等得到了较快发展，机床传动误差不断减小，成形磨削的精度得到了很大提高，其应用也越来越广泛。成形磨齿机早期的代表性产品是欧宝（Opal）磨齿机，它能加工渐开线圆柱齿轮（直/斜）、非标准齿形和内啮合齿轮等工件，但其采用了机械式的砂轮修整器，有一定的工艺缺陷。在配备数控砂轮修整器及其相应的辅助软件后，成形磨齿机能满足各类工件的齿形修形、齿顶倒角、齿根过渡曲线和花键等需求，此外它的操作简单，在磨削过程中方便调整，砂轮修整器的运动轨迹可随着砂轮的变化而自动改变，故它有较大的加工范围、适应性好。

由于成形磨齿具有一系列的优点，自上世纪末以来该类机床在西方发达国家得到了迅速发展。19世纪末，为了磨削插齿刀，在美国创制了大平面砂轮磨齿机。20世纪初，随着汽车工业的发展，德国研制出锥面砂轮磨齿机，美国采用成形砂轮磨削汽车齿轮。1914年，为了提高齿轮精度，瑞士制造出碟形砂轮磨齿机，采取了补偿砂轮磨损等措施。30年代后期，瑞士又研制出蜗杆砂轮磨齿机，提高了效率。