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大规格数控成形砂轮磨齿机技术及产品

获奖分类: 陕西省科学技术进步奖

获奖名称: 大规格数控成形砂轮磨齿机技术及产品

获奖年份: 2014

获奖级别: 一等奖

主要完成单位: 陕西秦川机械发展股份有限公司、西安理工大学、西安交通大学

主要完成人: 樊利军、方荣、彭宁、王红旭、高峰、朱宏明、庞亮、王东锋、谢斌、毛世民、陶毅

成果简介:

1.所属科学技术领域:该技术和产品属于光机电一体化领域。大规格数控成形砂轮磨齿机是一种高效、精密齿轮磨削机床。主要用于海洋工程、舰船、机车、风电、核电、石油、化工、冶金、矿山、军工等重型机械传动行业高速、重载硬齿面齿轮精密磨削加工。

2.主要科技内容:大型硬齿面精密齿轮首选成形法磨削。与传统锥面砂轮磨齿机展成磨削比较,效率提高4~5倍,精度提高1~3级。关键是成形法磨削能很好解决高强度齿轮齿形精确修形和齿根过渡曲线加工问题,这对高速、重载齿轮尤其重要。大规格成形磨齿技术及产品具有很高难度。主要有以下几个难点:1)成形磨齿过程中,砂轮与工件表面为线接触,接触线长,磨削力大,需要机床具有很高的刚性和精度;2)由于磨削功率大,发热量大,热变形对加工精度有很大影响,要求机床有很好的热稳定性,并采取有效的热平衡控制技术;3)成形磨齿时,磨削区域大,磨削液不易进入,磨削热量难以排出,易产生磨削烧伤、裂纹等表面损伤,必须开发一套完整的磨削工艺解决方案。项目开展前,只有德国拥有该技术和产品,对我国技术封锁,价格垄断,严重制约了我国装备制造业发展。公司从2003年成立课题组进行技术攻关,攻克了成形磨齿技术的系列难题,掌握了大规格数控磨齿机设计制造技术,开发了YK7380、YK7380A、YK73125、YK73125A、YK73200等大规格成形砂轮磨齿机系列产品,产品涵盖直径800mm-2500mm齿轮磨削加工,磨削精度达到国标3级。主要创新点有:1)开发了大规格磨齿机高刚性、高精度、高可靠性的模块化、系列化设计技术;2)开发了拥有自主知识产权的成形砂轮磨齿机专家系统。包括基于工作状态下啮合的齿廓修形方法;高强度齿根过渡曲线实现方法;齿面扭曲控制技术;工件表面质量控制、磨削状态智能监控等,有效避免磨削烧伤、裂纹、硬度降低,提高磨削效率;3)开发了大规格磨齿机在机测量与综合误差补偿技术;4)开发了机床无附加传感器监测与故障诊断技术,对磨削状态实时监控,对机床早期故障进行诊断;5)开发了软件定位技术,节约大型齿轮安装找正时间,提高机床加工精度和效率。

3.技术经济指标:型号YK7380/AYK73125/AYK73200;最大顶圆直径(mm)φ800φ1500φ2500;最小根圆直径(mm)φ100φ200φ300;加工模数(max)20/3525/3535;规格螺旋角±45°±35°±35°;加工工件的最大齿宽5007001000;工件重量(kg)2000700020000;加工精度3~4级GB/T10095.1-2008。

4.促进行业科技进步作用:研制大规格数控成形磨齿机提升了大型、高速、重载硬齿面齿轮磨削效率和精度,磨齿精度提高到3级以上。促进了硬齿面齿轮在重型机械传动行业的应用,极大提高了整机负载能力和使用寿命,实现高速、重载、平稳、高寿命传动,推动了行业转型升级。对提升我国高端装备制造业水平,满足国家战略和国防需求具有重大意义。

5.应用推广情况:项目已形成YK7380、YK7380A、YK73125、YK73125A、YK73200等系列产品,全面替代了进口,累计销售120余台,实现销售收入28422万元,实现利润1573万元。产品广泛服务于我国海洋工程、舰船、机车、风电、核电、石油、化工、冶金、矿山、军工等重型机械传动行业,并出口韩国。项目产品市场需求巨大,推广应用前景十分广阔。


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