圓錐過盈聯結在機床進給傳動中的應用

許蒲雙，李曉娟，馬慶豐

（上海三一精機有限公司，上海 201200）

圓錐過盈聯結在機床進給傳動中的應用

許蒲雙，李曉娟，馬慶豐

（上海三一精機有限公司，上海 201200）

介紹圓錐過盈聯結在機床進給傳動中的應用情形，校核過盈聯接所需要的過盈量，最后對圓錐過盈聯接的錐度、聯接表面質量、裝配和拆卸等進行說明，為圓錐過盈聯接工程應用提供參考。

圓錐過盈聯結；機床進給傳動；過盈量；油壓法

過盈聯結結構簡單，能夠避免在結合件之間增加緊固件造成的橫截面削弱，同時其具有定心精度高，能夠傳遞大轉矩和軸向力等優點，這些優點使其成為機械結構中一種非常重要的聯結方式。相比于圓柱過盈聯結，圓錐過盈聯結因過盈量易控制和可用壓力油多次裝拆不損傷結合面而得到越來越多的應用。本文就圓錐過盈聯接在機床進給傳動中的應用進行研究，為過盈聯接的其它各種工程應用提供參考。

1 進給傳動中的應用情形

在長行程的機床的進給傳動中，齒輪齒條傳動應用廣泛。在設計齒輪聯結時，受結構尺寸限制，同時為使輸出齒輪與減速器接口匹配，如圖1所示的增加圖示零件1①，其與齒輪②通過圓錐過盈聯結傳遞轉矩。為保證聯結在彈性極限內傳遞所需的扭矩，需要對其進行計算校核，選擇圓錐過盈配合公差，確定齒輪壓裝行程的范圍。

圖1 齒輪聯接示意圖

2 應用實例計算和校核

為保證聯結在彈性極限內傳遞所需的扭矩，需要對其進行計算校核，選擇圓錐過盈配合公差，確定齒輪壓裝行程的范圍。

初步確定的計算條件有：進給驅動扭矩：M=1 200N·m；圓錐錐度：C=1:50；齒輪錐孔小端直徑：d=55mm；包容件外徑取齒根圓直徑：da=129mm；被包容件和包容件材料均為45#，屈服極限取：σsi=σsa=608MPa；結合面粗糙度：Rai=0.8μm，Raa=1.6μm；被包容件和包容件材料泊松比：νi=νa=0.3；被包容件和包容件彈性模量：Ei=Ea=210 Gpa；結合面長度：lf=35mm；平均圓錐直徑：dm=55.35mm；結合面無潤滑摩擦系數：μ1=0.12；結合面有潤滑摩擦系數：μ2=0.02；聯結安全系數：K=1.5。

3 應用時應該注意的一些問題

在應用時應注意的問題有以下幾種：

（1）圓錐過盈聯結常用的錐度有1:20、1:30、1:50、1:80等，通常聯結件越長時，選用較小的錐度。其中1:50錐度應用最廣泛，其聯結直徑差小，容易拆裝，強度接近圓柱過盈聯結。當選用較大錐度（如1:20），用油壓法拆卸時，若μ2

（2）圓錐過盈聯結的兩端是應力集中處，為防止其咬死造成拆卸困難，應在包容件或被包容件的兩端采用卸荷槽或過渡圓弧等結構形式。當聯結材料相同時，為防止聯結表面的粘合或相互擦傷，常對被包容件表面淬火處理，使其與包容件表面具有不同硬度。

（3）錐角偏差、結合面粗糙度、離心力等因素都會影響圓錐過盈聯結的強度。包容件和被包容件的結合表面都要求精磨，當Ra>0.32～0.63μm時，用涂色發檢驗接觸率不要少于80%。接觸不良的粗糙表面會降低聯結強度，且在多次拆裝后表面壓光，減少了過盈量。故在過盈聯結多次拆裝后其壓裝行程應加大0.5～1mm，對于大尺寸的重型聯結應采用中間錐套的結構，這樣在多次拆裝后只需更中間錐套即可。

（4）為避免油槽棱邊壓緊而加劇過盈聯結中油壓的逸出，或在釋去油壓后，同樣因棱邊與圓錐壓緊，聯結面的油不能通過進油孔排出來，油環槽的棱邊必須仔細倒圓，且圓角半徑R不小于0.5mm。油環槽的位置大約在包容件的重心處，離兩端有足夠密封距離。當結合面較長時，為迅速建立和釋放油壓，在包容件或被包容件結合面上應刻有排油槽，通常在被包容件軸向均布4～8條刻劃線或在包容件刻螺旋狀刻劃線，刻線的深度和寬度尺寸必須嚴格控制且距兩端一般要求大于20mm。

（5）在油壓法壓裝和拆卸時，注入高壓油后需要等待10min左右時間，確認整個結合面都有油流出方能進行后續操作。壓裝的速度不要超過5mm/s，壓裝后至少放置3 h待結合面壓力油完全排出后才可承受載荷。對于特別重要的聯結應試裝一次，然后通過包容件和被包容件結合面的印跡來判斷接觸情況。

[1]許定奇，孫榮文.過盈聯結的設計、計算與裝拆[M].北京：中國計量出版社，1992.

[2]濮良貴，紀名剛.機械設計：第八版[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3]王愛玲，武文革.現代數控機床：第二版[M].北京：國防工業出版社，2009.

The App lication of Cone Interference Fit in the Feed Drive System ofMachine Tool

XU Pu-shuang，LIXiao-juan，MA Qing-feng
(Shanghaisanyiprecisionmachine Ltd.Shanghai201200，China)

This paper introduces the application case of cone interference fit in the feed drive ofmachine tool,checks amount of interference the interference connection required,and finally explains the cone interference fit’s taper、surface quality of the connection、assembly and disassembly and so on,providesa reference for the cone interference fit engineering applications.

cone interference fit；the feed drive ofmachine tool；amountof interference；hydraulicmethod

TG659

B

1672-545X（2013）05-0264-02

2013-02-07

許蒲雙（1983—），男，四川人，工程師，本科學歷，主要從事數控機床設計工作。