梳齿机交换齿轮修复和过载保护改进

石家庄煤矿机械有限责任公司 （河北 050031） 贾巍超

SH100/140梳齿机承担曲轴齿轮齿面淬火后的刮削齿面工序。在加工过程中，经常出现机床交换齿轮齿面折断的故障，严重影响了公司的正常生产。

1.存在的问题

曲轴齿轮的基本参数m=10，z=108， β=13°18′，工件和胎具总重量1.2t（机床最大承重3t）。当工作台做快速展成运动旋转换向的瞬间，分齿机构中齿数最少的交换齿轮经常发生齿面折断故障，而在传动系统中，位于带轮上的安全销并未折断。在正常刮齿时未发生齿面折断故障。交换齿轮材质为HT300，工作台展成运动85r/m in。主电动机功率P=8.82kW， n=1420r/min。

2.问题的分析

（1）交换齿轮的修复 交换齿轮的测绘（注：下列数值为五次测绘数值平均值，部分计算略）。

基本条件：z=49，h=5.95m m（注：以内孔为基准，测量齿顶和齿根差值即得齿全高），Wk=5=34.83mm。机床背景：该机床于1972年从瑞士马格公司（Maag Group）购进。

法向节距pb=πmcosα=7.57mm；m=h/（2ha⋆+c⋆）

根据机床背景，参考1950～1970年的国外相应的齿形制造标准（见附表）。

齿形制造标准表

经验证，m=2.5，α=15°或p=2.54m m，α=14.5°最为接近。我们选择了瑞士Maag制m=2.5，α=15°，ha⋆=1， c⋆=0.4，没有变位。

交换齿轮的加工：由于Maag制切齿刀具少见，若专门为此购买Ma a g制刀具不经济，而且制造刀具时间也来不及，故采用具有展成法的磨齿机M7131加工 Maag齿形，即先用标准齿轮滚刀滚切齿轮，再用磨齿机磨出Ma a g制齿形。①计算所修配齿轮的法向节距pb=πm cosα。选用适当的标准滚齿刀，尽量使滚刀的法向节距pb与修配的齿轮法向节距相近，减少磨齿余量。②计算磨齿时，修配齿轮的滚动直径d滚=d cos α/ cos α砂。③计算出磨齿机的滚动交换齿轮比i滚=k/d滚=0.47465，即可磨出齿形（注：α砂为砂轮齿形角，k为磨齿机的机床定数，M7131的 k=59.7686，对于精度更高的修配齿轮可以修整砂轮齿形角，保证滚轮比更为精确）。齿轮如图1所示。

图1

（2）传动链的分析 当工作台快速展成换向时，齿轮受力面换向接触，由齿侧系数、加工误差和安装交换齿轮引起的间隙消除，工作台带动工件旋转产生力矩，而铸铁抗弯疲劳强度差，受到的力矩来不及传递到安全销卸荷，就已经齿面折断，所以安全销未折断，没有起到保护作用。

3.问题的解决

改进如图2所示，增加了多片式摩擦离合器。交换齿轮输出轴与机床箱体固连。改造后的交换齿轮内装有一组摩擦片组，它的外摩擦片凸齿插入交换齿轮的纵向凹槽内，随交换齿轮一起转动，其内孔不与任何零件接触。交换齿轮上内摩擦片的外缘不与任何零件接触，而内孔内十字槽装入交换齿轮输出轴上的纵向凸起十字键上，这样，就有两组形状不同的摩擦片交错相间叠合。通过双背母M36×1.5mm将端盖I、II和摩擦片组压紧在交换齿轮输出轴的台阶面上，调节预紧力，保证交换齿轮过载卸荷，也避免了二次对刀找正，同时将工件和胎具的重量降到了0.9t。

图2

4.机床安全操作

要求操作者根据机床卸荷系数合理选择齿数交换齿轮和齿距交换齿轮，合理安排吃刀量，在加工外齿轮时，注意合理操作控制手柄，避免换向卡死。