作者：伏宇璐等

（中車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司）

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

01　設(shè)備簡介

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)，通過蝸輪、蝸桿以及傳動箱來傳遞運(yùn)動，其傳動精度要求較高。受長期高負(fù)載加工影響，其傳動軸與掛輪的磨損需要維修經(jīng)驗豐富且有較高技能的維修鉗工來解決。通過平時的工作積累和維修滾齒機(jī)積累的經(jīng)驗，我們就傳動軸與掛輪的磨損主要進(jìn)行了兩個方面的研究分析工作：

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

♦總結(jié)傳動軸改進(jìn)后的優(yōu)點。

02　傳動箱工作原理

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

圖1 傳動箱整體剖視圖

03　故障分析

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

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

II軸、III軸的掛輪之間的配合至關(guān)重要，掛輪松動后就會導(dǎo)致配合間的間隙增大，Z后導(dǎo)致掛輪打壞報廢。因為掛輪與II軸、III軸是靠單鍵來連接的（見圖1），在長時間的大載荷之下，使軸和鍵出現(xiàn)磨損、松動，機(jī)床出現(xiàn)異聲、振動，掛輪在軸上打滑等現(xiàn)象，從而影響機(jī)床的傳動精度，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、振動或打滑時，及時查看鍵與軸的配合，及時修復(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　傳動軸的改進(jìn)技術(shù)探索

♦改進(jìn)前的存在的問題分析

圖2 改進(jìn)前的軸和齒輪

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

因為軸與掛輪的配合是單鍵連接配合，故掛輪在傳動軸上的定位性在長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。

♦實施改進(jìn)辦法及安裝調(diào)整步驟

通過對傳動II軸III軸的故障分析，結(jié)合傳動原理制定實施改進(jìn)方法。首先，考慮在不改變原來軸的情況下進(jìn)行改進(jìn)，方法是：在原來的軸上采用雙鍵定位，初步實施；試驗，通?試驗分析發(fā)現(xiàn)即使使用雙鍵定位，在長時間的高負(fù)荷下工作，鍵還是會出現(xiàn)磨損，只是采用雙鍵定位相對于單鍵定位使用時間長，并沒有從根本解決此問題。

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，那么它的定位無非就是靠鍵或字頭螺絲來定位，這些定位在長時間大載荷下并不能持久工作，所以要解決這個問題，就要從新選擇軸，從根本解決問題。通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，在軸的定位上，花鍵軸的定位是比較好的，檢測花鍵軸和單鍵軸技術(shù)參數(shù)進(jìn)行對比，選擇矩形花鍵軸進(jìn)行試驗，根據(jù)光桿的尺寸和結(jié)構(gòu)定制花鍵軸。

拆裝步驟：拆下傳動箱之后（見圖3），先拆下III軸對面右端的皮帶輪；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軸齒輪和對面的齒輪，再從右端敲出III軸；接著在敲出II軸，對齒輪方向做好記號并取出隔圈。

圖3 傳動箱II軸、III軸剖視圖

拆下后要對齒輪和安裝的軸孔進(jìn)行清洗，安裝時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軸時先裝里面的軸承再敲入III軸，接著裝上隔圈，敲入對面的軸；Z后裝上端蓋和皮帶輪。

安裝時，要調(diào)整隔圈的厚度，來調(diào)整軸的軸向竄動，允許的軸向竄動量是0.02mm，如圖3所示，軸向竄動由圖中紅圈所示的隔圈來調(diào)節(jié)，根據(jù)安裝后軸的松緊度來調(diào)節(jié)隔圈的厚度，必要的時候可以在端蓋的表面墊上相應(yīng)的密封紙墊，以此來達(dá)到軸向竄動的精度要求。如果軸向竄動量大會導(dǎo)致產(chǎn)生振動，軸承易損壞，齒輪容易打壞報廢，所以軸向竄動量要調(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量軸的軸向竄動看是否達(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，對中性導(dǎo)向性好，受載時齒上有徑向力能起自動定心作用，使各齒受力均勻，強(qiáng)度高、壽命長，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。由于所購花鍵軸尺寸與原結(jié)構(gòu)有差別，通過反復(fù)試驗，調(diào)配傳動間隙，達(dá)到了預(yù)期效果，從而消除原故障點，避免了工件的報廢，降低了設(shè)備停機(jī)時間，提高了設(shè)備使用效率。今后可以在研究所同類機(jī)床上進(jìn)行改進(jìn)。

05　改進(jìn)前后綜合比較

改進(jìn)后的傳動軸主要采用花鍵配合，原來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，檢測對比見下表。

此傳動箱傳動軸在2010年5月開始逐步改進(jìn)后，在隨后的一年生產(chǎn)實際中說明，通過以上的改進(jìn)措施，由原來的1個月修理一次到現(xiàn)在的2年以及更長時間修理一次，說明確實提高了軸和掛輪的使用率，避免了一直出現(xiàn)掛輪打壞報廢甚至工件報廢現(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

傳動箱是滾齒機(jī)正常運(yùn)行的重要部件，本文針對傳動箱傳動軸的改裝，并以YA31160滾齒機(jī)為實例，詳細(xì)說明了滾齒機(jī)的傳動箱傳動原理，傳動箱II軸、III軸的故障分析，通過上述分析對傳動軸實施了改進(jìn)，取得如下結(jié)論：

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

♦對傳動軸設(shè)計進(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)時間，有效的改善了故障率。提高了傳動軸和掛輪的配合精度。

♦通過這次切身體會的改進(jìn)實例，為以后的設(shè)備常見故障的重點改進(jìn)提供了好的依據(jù)。