作者：伏宇璐等

（中車(chē)戚墅堰機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝研究所有限公司）

設(shè)備，滾齒機(jī)主要由傳動(dòng)箱、工作臺(tái)、刀架、尾座等重要部分組成。長(zhǎng)期在高負(fù)載下加工齒輪，造成傳動(dòng)箱中傳動(dòng)軸急劇磨損，每隔一段時(shí)間就要重新修配軸與掛輪的連接鍵或直接更換傳動(dòng)軸。本文對(duì)Y31160滾齒機(jī)傳動(dòng)軸急劇磨損問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的分析，包括原理解答、故障原因和分析。通過(guò)本文，維修人員能夠按圖索驥，同時(shí)也能夠舉一反三，在修理改進(jìn)其他設(shè)備的傳動(dòng)軸時(shí)，作為參考。

01　設(shè)備簡(jiǎn)介

YA31160滾齒機(jī)是重慶機(jī)床廠生產(chǎn)的具有較高精度的大型滾齒加工機(jī)械，機(jī)床主要采用液壓機(jī)構(gòu)，通過(guò)蝸輪、蝸桿以及傳動(dòng)箱來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)，其傳動(dòng)精度要求較高。受長(zhǎng)期高負(fù)載加工影響，其傳動(dòng)軸與掛輪的磨損需要維修經(jīng)驗(yàn)豐富且有較高技能的維修鉗工來(lái)解決。通過(guò)平時(shí)的工作積累和維修滾齒機(jī)積累的經(jīng)驗(yàn)，我們就傳動(dòng)軸與掛輪的磨損主要進(jìn)行了兩個(gè)方面的研究分析工作：

♦對(duì)傳動(dòng)箱的傳動(dòng)原理進(jìn)行分析，對(duì)YA31160滾齒機(jī)的傳動(dòng)箱II軸III軸故障進(jìn)行分析，結(jié)合傳動(dòng)箱原理和故障分析，制定對(duì)傳動(dòng)軸改進(jìn)的方法。

♦總結(jié)傳動(dòng)軸改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)。

02　傳動(dòng)箱工作原理

滾齒機(jī)的傳動(dòng)可分為主運(yùn)動(dòng)、分度運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和差動(dòng)運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)也稱(chēng)為切削運(yùn)動(dòng)，由電機(jī)以1730r/min的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)，傳至滾刀。在傳動(dòng)齒輪箱內(nèi)有傳動(dòng)合成機(jī)構(gòu)，需要差動(dòng)時(shí)，搭上交換齒輪，由圖1可以看出傳動(dòng)箱的原理是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)皮帶輪，由皮帶輪傳給傳動(dòng)軸，通過(guò)傳動(dòng)軸間的齒輪嚙合傳給主花鍵軸，再由花鍵軸傳給刀架帶動(dòng)滾刀完成滾削動(dòng)作，而滾刀滾削的速度由兩個(gè)傳動(dòng)軸上的掛輪來(lái)決定，因此傳動(dòng)軸與掛輪間的配合要準(zhǔn)確。

圖1 傳動(dòng)箱整體剖視圖

03　故障分析

傳動(dòng)箱II軸、III軸傳遞的是機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)，承受的載荷相對(duì)較大，因此傳動(dòng)箱傳動(dòng)軸對(duì)此要有較好的耐磨性，足夠的硬度和強(qiáng)度。下面就對(duì)滾齒機(jī)傳動(dòng)箱傳動(dòng)II軸和III軸的故障進(jìn)行總體分析。由II軸、III軸常引發(fā)的故障點(diǎn)主要有：機(jī)床刀架無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)；工作時(shí)傳動(dòng)箱有異聲，機(jī)床振動(dòng)；掛輪與軸之間打滑；II軸、III軸的傳動(dòng)間隙過(guò)大。

機(jī)床刀架無(wú)法旋轉(zhuǎn)是由于傳到刀架的傳動(dòng)中斷導(dǎo)致，主要中斷點(diǎn)出現(xiàn)在傳動(dòng)箱，即II軸和III軸的掛輪是相互嚙合傳動(dòng)的，掛輪打壞之后，傳動(dòng)隨即中斷，導(dǎo)致刀架無(wú)法正常轉(zhuǎn)動(dòng)工作，同時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)的皮帶輪脫落也導(dǎo)致刀架無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。

II軸、III軸的掛輪之間的配合至關(guān)重要，掛輪松動(dòng)后就會(huì)導(dǎo)致配合間的間隙增大，Z后導(dǎo)致掛輪打壞報(bào)廢。因?yàn)閽燧喤cII軸、III軸是靠單鍵來(lái)連接的（見(jiàn)圖1），在長(zhǎng)時(shí)間的大載荷之下，使軸和鍵出現(xiàn)磨損、松動(dòng)，機(jī)床出現(xiàn)異聲、振動(dòng)，掛輪在軸上打滑等現(xiàn)象，從而影響機(jī)床的傳動(dòng)精度，如何消除這些不良現(xiàn)象呢？這就要求II軸、III軸與掛輪的配合要準(zhǔn)確、恰當(dāng)，所謂恰當(dāng)就是把配合間隙控制在可控范圍之內(nèi)，允許的范圍之內(nèi)，這就要求當(dāng)出現(xiàn)異聲、振動(dòng)或打滑時(shí)，及時(shí)查看鍵與軸的配合，及時(shí)修復(fù)鍵與軸存在的配合間隙，因此保證鍵與軸的完好配合是機(jī)床正常運(yùn)行的根本所在。

04　傳動(dòng)軸的改進(jìn)技術(shù)探索

♦改進(jìn)前的存在的問(wèn)題分析

圖2 改進(jìn)前的軸和齒輪

如圖2所示，改進(jìn)前兩根主要傳動(dòng)軸采用的是光桿軸，掛輪和軸之間的配合是靠單鍵來(lái)定位的，滾齒機(jī)在加工時(shí)要分兩次才能完成一個(gè)齒輪的滾削工作。刀滾削量在2～3mm之間，這也是傳動(dòng)軸急劇磨損的時(shí)間；第二刀滾削量在0.1～0.3mm之間，是慢性磨損時(shí)間。由于掛輪是靠鍵來(lái)與傳動(dòng)軸連接配合的，光軸與掛輪的定位性不是那么準(zhǔn)確，因此掛輪與傳動(dòng)軸之間存在配合間隙，在長(zhǎng)時(shí)間的大切削量下，傳動(dòng)軸與掛輪連接的鍵就會(huì)出現(xiàn)磨損、松動(dòng)，傳動(dòng)軸也會(huì)出現(xiàn)磨損，Z后致使掛輪打壞報(bào)廢，更嚴(yán)重會(huì)產(chǎn)生工件報(bào)廢，滾刀打壞飛出傷害到操作人員的安全。

因?yàn)檩S與掛輪的配合是單鍵連接配合，故掛輪在傳動(dòng)軸上的定位性在長(zhǎng)期使用中受到了損害，受大切削力后易使掛輪打壞，因此一直要修復(fù)鍵和軸，使設(shè)備故障率增高。

♦實(shí)施改進(jìn)辦法及安裝調(diào)整步驟

通過(guò)對(duì)傳動(dòng)II軸III軸的故障分析，結(jié)合傳動(dòng)原理制定實(shí)施改進(jìn)方法。首先，考慮在不改變?cè)瓉?lái)軸的情況下進(jìn)行改進(jìn)，方法是：在原來(lái)的軸上采用雙鍵定位，初步實(shí)施；試驗(yàn)，通?試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)即使使用雙鍵定位，在長(zhǎng)時(shí)間的高負(fù)荷下工作，鍵還是會(huì)出現(xiàn)磨損，只是采用雙鍵定位相對(duì)于單鍵定位使用時(shí)間長(zhǎng)，并沒(méi)有從根本解決此問(wèn)題。

從新分析討論更好的改進(jìn)方法，發(fā)現(xiàn)如果一直使用光桿軸，那么它的定位無(wú)非就是靠鍵或字頭螺絲來(lái)定位，這些定位在長(zhǎng)時(shí)間大載荷下并不能持久工作，所以要解決這個(gè)問(wèn)題，就要從新選擇軸，從根本解決問(wèn)題。通過(guò)查閱資料發(fā)現(xiàn)，在軸的定位上，花鍵軸的定位是比較好的，檢測(cè)花鍵軸和單鍵軸技術(shù)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，選擇矩形花鍵軸進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)光桿的尺寸和結(jié)構(gòu)定制花鍵軸。

拆裝步驟：拆下傳動(dòng)箱之后（見(jiàn)圖3），先拆下III軸對(duì)面右端的皮帶輪；然后把II軸和III軸兩端的端蓋拆掉；從左端先敲III軸，取下III軸齒輪和對(duì)面的齒輪，再?gòu)挠叶饲贸鯥II軸；接著在敲出II軸，對(duì)齒輪方向做好記號(hào)并取出隔圈。

圖3 傳動(dòng)箱II軸、III軸剖視圖

拆下后要對(duì)齒輪和安裝的軸孔進(jìn)行清洗，安裝時(shí)要先去除花鍵軸上的毛刺和翻邊，并進(jìn)行試裝。具體安裝步驟如下：安裝時(shí)先裝II軸，先敲入一端軸承，裝入II軸后在敲入另一端；然后裝III軸，安裝III軸時(shí)先裝里面的軸承再敲入III軸，接著裝上隔圈，敲入對(duì)面的軸；Z后裝上端蓋和皮帶輪。

安裝時(shí)，要調(diào)整隔圈的厚度，來(lái)調(diào)整軸的軸向竄動(dòng)，允許的軸向竄動(dòng)量是0.02mm，如圖3所示，軸向竄動(dòng)由圖中紅圈所示的隔圈來(lái)調(diào)節(jié)，根據(jù)安裝后軸的松緊度來(lái)調(diào)節(jié)隔圈的厚度，必要的時(shí)候可以在端蓋的表面墊上相應(yīng)的密封紙墊，以此來(lái)達(dá)到軸向竄動(dòng)的精度要求。如果軸向竄動(dòng)量大會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生振動(dòng)，軸承易損壞，齒輪容易打壞報(bào)廢，所以軸向竄動(dòng)量要調(diào)整到要求范圍內(nèi)。全部調(diào)整好后，用百分表在軸的頂端測(cè)量軸的軸向竄動(dòng)看是否達(dá)到要求，達(dá)到要求后，全部安裝好，即安裝調(diào)試完畢。

♦改進(jìn)后效果

改進(jìn)后由原來(lái)的光軸更換成花鍵軸，并且把掛輪更換成相配的花鍵掛輪，花鍵軸有較好的定位作用，與花鍵掛輪配合緊湊，花鍵連接為多齒工作，承載能力高，對(duì)中性導(dǎo)向性好，受載時(shí)齒上有徑向力能起自動(dòng)定心作用，使各齒受力均勻，強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)，如圖4所示。

圖4 改進(jìn)后的軸結(jié)構(gòu)圖

這次改造采用花鍵軸結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)安全牢靠，可承受更大的切削負(fù)載力，不易磨損變形，使用壽命長(zhǎng)。由于所購(gòu)花鍵軸尺寸與原結(jié)構(gòu)有差別，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，調(diào)配傳動(dòng)間隙，達(dá)到了預(yù)期效果，從而消除原故障點(diǎn)，避免了工件的報(bào)廢，降低了設(shè)備停機(jī)時(shí)間，提高了設(shè)備使用效率。今后可以在研究所同類(lèi)機(jī)床上進(jìn)行改進(jìn)。

05　改進(jìn)前后綜合比較

改進(jìn)后的傳動(dòng)軸主要采用花鍵配合，原來(lái)的掛輪也改為花鍵槽掛輪，花鍵比光軸更能夠承受大的載荷，并且提高了傳動(dòng)軸與掛輪的定位精度，把配合間隙消除到Z小，使軸更加耐用，檢測(cè)對(duì)比見(jiàn)下表。

此傳動(dòng)箱傳動(dòng)軸在2010年5月開(kāi)始逐步改進(jìn)后，在隨后的一年生產(chǎn)實(shí)際中說(shuō)明，通過(guò)以上的改進(jìn)措施，由原來(lái)的1個(gè)月修理一次到現(xiàn)在的2年以及更長(zhǎng)時(shí)間修理一次，說(shuō)明確實(shí)提高了軸和掛輪的使用率，避免了一直出現(xiàn)掛輪打壞報(bào)廢甚至工件報(bào)廢現(xiàn)象，以及由此現(xiàn)象導(dǎo)致的故障和設(shè)備停機(jī)，實(shí)現(xiàn)了降低設(shè)備故障率的設(shè)備改進(jìn)理念，有效保證了滾齒機(jī)的順利有效運(yùn)行。

06　結(jié)論

傳動(dòng)箱是滾齒機(jī)正常運(yùn)行的重要部件，本文針對(duì)傳動(dòng)箱傳動(dòng)軸的改裝，并以YA31160滾齒機(jī)為實(shí)例，詳細(xì)說(shuō)明了滾齒機(jī)的傳動(dòng)箱傳動(dòng)原理，傳動(dòng)箱II軸、III軸的故障分析，通過(guò)上述分析對(duì)傳動(dòng)軸實(shí)施了改進(jìn)，取得如下結(jié)論：

♦認(rèn)真分析了傳動(dòng)箱的結(jié)構(gòu)和原理，以及對(duì)傳動(dòng)箱II、III軸的分析，為實(shí)施改進(jìn)指明了方向。

♦對(duì)傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，該改進(jìn)取得了顯著的效果，大大減少了機(jī)床的停機(jī)時(shí)間，有效的改善了故障率。提高了傳動(dòng)軸和掛輪的配合精度。

♦通過(guò)這次切身體會(huì)的改進(jìn)實(shí)例，為以后的設(shè)備常見(jiàn)故障的重點(diǎn)改進(jìn)提供了好的依據(jù)。