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螺旋锥齿轮加工关键技术与成套装备

编辑:宁波市镇海斯杰机械制造有限公司  时间:2018-06-06

齿轮加工是机械装备不可或缺的关键基础件。螺旋锥齿轮齿面为局部共轭空间曲面, 具有弧线和摆线两种齿制, 是最复杂的齿轮。该类齿轮适用于非平行轴传动, 广泛应用于车辆、舰船、坦克、飞机、石油钻机等装备。螺旋锥齿轮加工原理与机床结构复杂, 国际上仅美国格里森和德国克林贝格拥有螺旋锥齿轮数控加工成套技术。我国螺旋锥齿轮加工机床数控化程度低, 大型重载与高精度机床完全依赖进口。因此, 突破螺旋锥齿轮数控加工关键技术, 开发成套装备, 对提升我国高端装备制造技术水平, 满足国家需求具有重大意义。本项目在国家与地方科技计划支持下, 取得如下创新成果:


1、构建螺旋锥齿轮局部共轭齿面数字化模型,突破弧线和摆线两种齿制数控加工技术。针对螺旋锥齿轮数控加工,提出面向指定接触区中心点啮合参数的局部共轭齿面构建方法,建立具有可控接触区与啮合特性的齿面几何模型及数控加工模型,实现齿面接触区的精确控制;构建弧线与摆线两种齿制数控加工运动模型,解决了螺旋锥齿轮两种齿制同机加工难题。


2、优化螺旋锥齿轮机床构型与结构,实现机床高精度、高刚性、轻量化设计。针对大型重载、高精度螺旋锥齿轮量产高效加工,提出机床主动精度设计方法,采用模块化设计,实现了满足不同工艺需求的数控机床构型与精度设计;应用动态设计技术,优化机床结构总体性能,实现机床高精度、高刚性、轻量化设计,满足干/湿切削工艺,可实现以刮代磨,齿轮最大加工直径达到2000mm。


3、提出齿面综合检测方法,实现螺旋锥齿轮精确修形。针对传统螺旋锥齿轮多次试切、反复修正等加工问题,提出齿形偏差测量与齿面啮合质量综合检验方法,建立多体系统通用误差补偿模型,开发综合检测与误差补偿软件,实现齿形自动检测与精确修形,最高加工精度可达国家标准4级,突破了螺旋锥齿轮高精高效加工技术瓶颈。


4、开发系列化数控齿轮机床,形成螺旋锥齿轮成套加工装备。面向螺旋锥齿轮铣齿、磨齿、研齿、检测、热处理等制造工艺要求,开发成功铣齿机、磨齿机、研齿机、倒棱机、刃磨机、滚动检查机等系列主机与辅机及其数控加工软件,加工范围Φ3~2000mm;形成螺旋锥齿轮设计与制造、软件与装备、主机与辅机、加工与检测成套技术。


本项目制定国家和行业技术标准13项,授权发明专利8项、实用新型专利25项、软件著作权8项,发表论文31篇;产品获中国名牌和中国驰名商标,国内市场占有率90%以上;获得欧盟CE认证,出口德国、韩国、日本、巴西等21个国家和地区;2010~2012年度新增销售收入6.7亿元、利税1.42亿元;项目成果创新性显著,总体技术达到国际先进水平,先后获天津市科技进步一等奖(2007)、中国机械工业科学技术一等奖(2012)和国家科学技术进步二等奖(2013)。本项目扭转了我国螺旋锥齿轮数控加工与成套装备受制于人的局面,满足了重型车辆、大型舰船、万米石油钻机、航天发射架、军工产品等国家重大需求,极大推进了高端制造装备的技术进步。


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