多功能螺旋平面數(shù)控滾檢、剃齒機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)）題 目： 多功能螺旋平面齒輪數(shù)控滾檢、剃齒機(jī)設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 院：專 業(yè)：班 級(jí)：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：2019年03月20日1 緒論齒輪是機(jī)械產(chǎn)品的重要基礎(chǔ)零件，它以其恒功率輸出、承載能力大、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于機(jī)床、汽車、摩托車、農(nóng)機(jī)、建筑機(jī)械、工程機(jī)械、航空、兵器、工具等領(lǐng)域，其質(zhì)量、性能、壽命直接影響到各類機(jī)械的總成質(zhì)量。齒輪因其形狀復(fù)雜，技術(shù)問(wèn)題多，制造難度較大，也造成齒輪加工機(jī)床的高度復(fù)雜性，所以齒輪制造水平在較大程度上反映了一個(gè)國(guó)家機(jī)械工業(yè)的水平。近年來(lái)，隨著汽車、機(jī)械、航天等工業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，對(duì)齒輪提出了更高的要求：傳動(dòng)速度大、承載能力強(qiáng)、使用壽

2、命長(zhǎng)、運(yùn)行噪音小、制造成本低，相應(yīng)地對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)、加工、檢測(cè)等方面也提高了要求。在這種背景下，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、先進(jìn)制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及相關(guān)技術(shù)的交叉融合，使齒輪相關(guān)技術(shù)的研究進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。1.1 齒輪加工技術(shù)圓柱齒輪的加工方法很多，按齒廓形成原理，可以分為成形法和展成法兩大類。成形法是用刃部形狀與被切齒輪槽形狀相同的成形刀具來(lái)加工齒輪的，屬于成形法的齒輪加工方法有銑齒、拉齒、沖齒、成形磨齒、壓鑄等。展成法又稱滾切法，是加工時(shí)切削刀具與工件作相對(duì)展成運(yùn)動(dòng)，刀具和工件的瞬心線相互作純滾動(dòng)，兩者之間保持確定的速比關(guān)系，所獲得加工表面就是刀刃在這種運(yùn)動(dòng)中的包絡(luò)面?，F(xiàn)代齒輪生產(chǎn)中，主要是展成法。

3、屬于展成法的齒輪加工方法有剃齒、插齒、剃齒、珩齒、展成法磨齒、車齒等。剃齒加工剃齒是一種高效的、應(yīng)用最廣泛的一種齒廓加工方法，是依照交錯(cuò)軸斜齒輪嚙合原理進(jìn)行加工的。剃齒精度一般可達(dá)78級(jí)，當(dāng)采用高精度剃齒刀和高精度剃齒機(jī)時(shí)，可滾切5級(jí)精度的齒輪。目前剃齒加工的先進(jìn)技術(shù)有：1）多頭剃齒刀剃齒，可以大幅度提高生產(chǎn)效率，剃齒刀頭數(shù)最多可達(dá)7頭，但各頭之間的偏差影響齒輪的齒向精度。2）硬齒面剃齒技術(shù)，國(guó)外硬齒面剃齒精度達(dá)DIN6級(jí)，加工費(fèi)用僅為磨齒的1/3，效率較普通的磨齒高15倍，且無(wú)磨削燒傷或裂紋。3）剃齒機(jī)數(shù)控化，大幅度提高了機(jī)床的加工精度及工藝能力指數(shù)，增加了機(jī)床的可靠性并且擴(kuò)大了機(jī)床的加工范

4、圍。4）干切工藝。德國(guó)Liebherr公司的LC80系列剃齒機(jī)，美國(guó)Gleason一Pfauter公司的GP130系列剃齒機(jī)，日本三菱重工公司的GN10系列剃齒機(jī)等均可以采用高速干式切削加工。國(guó)內(nèi)齒輪機(jī)床制造廠家在齒輪加工干切技術(shù)方面，目前正處于研究的初級(jí)階段。在CIMT2005機(jī)床展上，日本三菱公司展出的GE15A剃齒機(jī)上，采用了表面涂有超級(jí)干切涂層的MACH7高速鋼剃齒刀，線速度達(dá)250 m/min；重慶機(jī)床廠展出的YKS3112剃齒機(jī)上，采用了表面涂有DUAL涂層的硬質(zhì)合金剃齒刀，線速度達(dá)181 m/min。干式滾削具有高的生產(chǎn)率、高精度和高的工件質(zhì)量，無(wú)切削液，工件不受油液污染，符合環(huán)

5、保要求，屬于無(wú)污染的綠色加工工藝。插齒加工插齒也是廣為采用的切齒方法，它是用形狀為齒輪或齒條的插齒刀具，與被加工齒輪按一定的速度作相嚙合運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，刀具沿齒長(zhǎng)方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)形成切削加工，特別適合于加工內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪。采用特殊刀具和附件后，還可加工棘輪、內(nèi)外花鍵、扇形齒輪、齒條、端面齒輪等。插削速度最高可達(dá)10002500次/min沖程數(shù)，加工精度達(dá)56級(jí)。插齒技術(shù)的研究重點(diǎn)有：1）插齒機(jī)的數(shù)控化，以便加工橢圓齒輪、非圓齒輪和特殊形狀的齒輪。2）提高插齒機(jī)的沖程次數(shù)，從而提高插齒效率。3）硬齒面齒輪的插削工藝的研究。4）數(shù)控插螺旋齒，以提高螺旋齒輪的加工精度。剃齒加工剃齒方法除了人們所熟知的平

6、行軸剃齒、對(duì)角剃齒外，徑向剃齒的發(fā)展近年來(lái)格外引人注目。徑向剃齒由于只作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)而省掉了軸向或?qū)沁M(jìn)給，因而效率大大提高。徑向剃齒時(shí)，齒輪的齒形和齒向修形均靠剃齒刀修形完成。剃齒刀齒面輪廓形狀和精度要求高，齒形要求中凹，齒向要反鼓，同時(shí)對(duì)剃齒刀刃口槽形位置、形狀（如刃口錯(cuò)位排列）、矩形槽都有很高要求，因此剃齒刀設(shè)計(jì)和制造上都有相當(dāng)?shù)碾y度。近年來(lái)由于徑向剃齒刀的研制成功，使徑向剃齒這一高效方法在越來(lái)越多的齒輪加工中得到應(yīng)用。國(guó)內(nèi)一些工具廠近年來(lái)成功地研制出徑向剃齒刀，同時(shí)不少齒輪制造廠引進(jìn)了相應(yīng)的剃齒刀修磨機(jī)床，因而徑向剃齒工藝在我國(guó)也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。由與徑向剃齒比平行剃齒或?qū)翘挲X

7、產(chǎn)生更大的徑向擠壓力，因此要求機(jī)床具有更高的剛性。重慶機(jī)床廠近年開(kāi)發(fā)的YA4232A剃齒機(jī)和YAT4232徑向剃齒機(jī)均具有很高的剛性，適合于汽車、摩托車和機(jī)床齒輪的剃齒加工。珩齒加工珩齒技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從自由珩到強(qiáng)迫珩，從最初的齒輪式外嚙合珩到蝸桿珩再到現(xiàn)在的內(nèi)嚙合珩等階段。最初的齒輪式外珩齒技術(shù)，采用的是自由珩技術(shù)，靠珩輪輪齒對(duì)工件齒輪表面進(jìn)行光整加工，可有效地改善齒面質(zhì)量。80年代，卡譜（Kapp）公司推出的VAC65型珩齒機(jī)，采用了稱為Coronieren的硬齒面精加工方法。其珩磨輪是一個(gè)有高精度內(nèi)齒輪的鋼環(huán)，內(nèi)齒輪齒面上電鍍單層CBN磨料。工具齒輪與工件齒輪間采用電子同步系統(tǒng)相聯(lián)系，運(yùn)

8、轉(zhuǎn)中通過(guò)進(jìn)給使工件齒輪的各項(xiàng)誤差逐漸得到修正，從而達(dá)到十分穩(wěn)定的精度。目前晰齒都用于中、小模數(shù)的齒輪。我國(guó)大連理工大學(xué)研究了可控電解珩磨工藝，解決大模數(shù)齒輪的珩齒，其特點(diǎn)是不受齒輪模數(shù)、齒數(shù)、尺寸及結(jié)構(gòu)形式限制，可在剃齒的基礎(chǔ)上，將齒形精度提高12級(jí)，表面粗糙度降低到Ra0.5m以下。磨齒加工磨齒是獲得高精度齒輪最有效和可靠的方法。由于現(xiàn)在多用硬齒面的齒輪，磨齒成為高精度齒輪的主要加工方法。目前碟形砂輪和大平面砂輪磨齒精度可達(dá)DIN 2級(jí)，蝸桿砂輪磨齒精度達(dá)DIN 34級(jí)，錐形砂輪磨齒精度達(dá)DIN 45級(jí)。磨齒的主要問(wèn)題是效率低、成本高，所以提高磨齒效率，降低費(fèi)用成為當(dāng)前主要研究方向。近年來(lái)出

9、現(xiàn)的新技術(shù)有：1）改進(jìn)磨削方法，Maag公司提出了“K磨削法和Niles公司提出了“雙面磨削法”，提高了磨齒效率。2）應(yīng)用立方氮化硼砂輪高效磨齒，比用單晶剛玉砂輪磨削效率提高5-10倍，被磨削表面不易發(fā)生燒傷和裂紋，疲勞強(qiáng)度高。3）采用數(shù)控技術(shù)，提高了效率和自動(dòng)化程度，獲得了穩(wěn)定和可靠的精度。4）開(kāi)拓新的磨削原理和磨齒工藝，瑞士賴斯豪爾公司新開(kāi)發(fā)的RZP200型磨齒機(jī)采用了環(huán)面蝸桿砂輪磨削的連續(xù)成形磨齒工藝，其效率是普通磨齒法的5倍。以上幾種圓柱齒輪工藝方法與加工精度的比較見(jiàn)表1.1表1.1 圓柱齒輪工藝加工方法和加工精度比較工藝方法工藝方法簡(jiǎn)圖加工精度加工特點(diǎn)剃齒59生產(chǎn)率高，通用性大，連續(xù)

10、分度剃齒，運(yùn)動(dòng)誤差易保證插齒58適用于中小模數(shù)齒輪加工，通用性好，廣泛用于內(nèi)齒輪、雙聯(lián)及多聯(lián)齒輪加工剃齒57主要用于齒輪的滾、插預(yù)加工后的精加工，和磨齒相比，具有效率高，成本低，齒面無(wú)燒傷和裂紋等優(yōu)點(diǎn)珩齒68效率高，成本低，表面質(zhì)量好，齒面無(wú)燒傷，尤其適用于作硬齒面滾、插后改善表面粗糙度的后續(xù)工序磨齒成型砂輪磨齒78生產(chǎn)率很高，砂輪是專用的，適用于較大批量生產(chǎn)齒輪蝶形砂輪磨齒47采用碟形砂輪的棱邊磨削不加冷卻液，生產(chǎn)率較低蝸桿砂輪磨齒57生產(chǎn)率很高，特別適用于成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)1.2 剃齒原理簡(jiǎn)介 剃齒機(jī)，是一種齒輪精加工用的金屬切削機(jī)床。以齒輪狀的剃齒刀作為刀具來(lái)精加工已經(jīng)加工出的齒輪齒面，

11、這種加工方法稱為“剃齒”。剃齒機(jī)按螺旋齒輪嚙合原理由刀具帶動(dòng)工件(或工件帶動(dòng)刀具)自由旋轉(zhuǎn)對(duì)圓柱齒輪進(jìn)行精加工，在齒面上剃下發(fā)絲狀的細(xì)屑，以修正齒形和提高表面光潔度。剃齒機(jī)適用于精加工未經(jīng)淬火的齒輪，通常用于對(duì)預(yù)先經(jīng)過(guò)剃齒或插齒的硬度不大于 HRC48的直齒或斜齒輪進(jìn)行剃齒，加附件后還可加工內(nèi)齒輪。被加工齒輪最大直徑可達(dá)5米但以500毫米以下的中等規(guī)格剃齒機(jī)使用最廣。剃齒精度為 76級(jí)(JB17983)表面粗糙度為0.630.32微米。剃齒機(jī)有臥式和立式兩種。臥式剃齒機(jī)有兩種結(jié)構(gòu)一種刀具位于工件上面，機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊占地面積小廣泛應(yīng)用于成批大量生產(chǎn)中小型齒輪的汽車拖拉機(jī)和機(jī)床等行業(yè)另一種刀具位于工

12、件后面工件裝卸方便主要用于加工大中型齒輪和軸齒輪。大型剃齒機(jī)多為立式主要用于機(jī)車礦山機(jī)械和船舶制造部門(mén)。在臥式剃齒機(jī)上剃齒刀安裝在主軸上由主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)作交替的正反向旋轉(zhuǎn)。工件安裝在心軸上并頂在工作臺(tái)的前后頂尖間與刀具呈交叉軸嚙合狀態(tài)由刀具帶動(dòng)工件自由旋轉(zhuǎn)。工件沿軸向或與軸線構(gòu)成一夾角方向往復(fù)移動(dòng)工件每次往復(fù)行程后作一次徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。剃鼓形齒時(shí)在工作臺(tái)往復(fù)軸向移動(dòng)的同時(shí)工件軸線反復(fù)擺動(dòng)一個(gè)很小的角度。大型剃齒機(jī)由工件帶動(dòng)剃齒刀旋轉(zhuǎn)刀具作軸向移動(dòng)。雙面剃齒時(shí)刀具作徑向進(jìn)給單面剃齒時(shí)須在刀具主軸上加一制動(dòng)扭矩。剃齒刀是經(jīng)過(guò)淬火磨削的齒輪形刀具，沿齒高方向有鋸齒刀槽。剃齒加工就是利用剃齒刀與齒輪工件的

13、嚙合傳動(dòng)，從齒輪工件的齒面切削去微小的加工余量，進(jìn)行剃削。齒輪工件與剃齒刀嚙合旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪軸與刀具軸并不平行，而是互相交錯(cuò)；齒輪工件和剃齒刀之間只有齒面嚙合，兩者的軸之間沒(méi)有機(jī)械的聯(lián)系，互相之間自由旋轉(zhuǎn)。這也是剃齒與其它齒輪精加工方法、切齒法的顯著區(qū)別所在。剃齒過(guò)程中，兩軸互相交錯(cuò)地嚙合著的齒輪和剃齒刀，由于一面在齒面上加壓力而一面旋轉(zhuǎn)，刀具和齒輪齒面在齒高方向和軸向產(chǎn)生相對(duì)滑移，刀具齒面上的很多齒刃槽的邊緣就成了切削刃。剃齒刀的鋸齒刀槽的頂部構(gòu)成刀具齒面，用齒輪磨床進(jìn)行齒形磨削，沒(méi)有齒面后角，不像其它刀具(例如插齒刀)有齒面后角。因此，即使是用鋸齒刃槽的刃背頂住齒輪工件的齒面，也不會(huì)過(guò)度切入

14、，可以用0.020.05毫米的加工余量進(jìn)行齒面精加工。剃齒刀齒側(cè)面的切削刃槽通常是平行于刀具端面或垂直于刀具齒向，使兩側(cè)切削刃分別具有正、負(fù)前腳或零前角，剃齒刀切削工件時(shí)，它的齒側(cè)面和工件的加工表面相切，所以剃齒時(shí)的后角等于0，這將產(chǎn)生擠壓現(xiàn)象，因此剃齒是一個(gè)在滑移運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生切削與擠壓的加工過(guò)程。按剃削齒輪的移動(dòng)方向或按嚙合點(diǎn)移動(dòng)方式可以將剃齒法分為幾種，具有代表性的有軸向剃齒、切向剃齒、對(duì)角線剃齒及徑向剃齒法。軸向剃齒是通過(guò)刀具或齒輪沿齒輪軸向移動(dòng)來(lái)達(dá)到剃齒刀與齒輪嚙合點(diǎn)的移動(dòng)，可以遍及齒輪的齒寬；切向剃齒是刀具或齒輪垂直于齒輪軸移動(dòng)，所能加工到的齒寬限于刀具的齒寬覆蓋范圍內(nèi)，但移動(dòng)量?jī)H為普

15、通剃齒的幾分之一，所以加工時(shí)間顯著縮短；對(duì)角線剃齒介于上述兩者之間，刀具或齒輪在傾斜于軸的方向移動(dòng)，剃削得齒寬可以寬于刀具的齒寬，刀具或齒輪的移動(dòng)量介于兩者之間；徑向剃齒法在剃削過(guò)程中，剃齒刀與齒輪為線接觸，因此具有效率高、刀具耐用度高、齒形精度高和加工表面粗糙度值低，有強(qiáng)制性的齒向修正能力，且特別適合于加工多聯(lián)齒輪等優(yōu)點(diǎn)。另外，按切削所必需的壓力加在齒輪工件和刀具齒面上的方式，剃齒法可以分為過(guò)盈嚙合剃齒和制動(dòng)剃齒兩種。過(guò)盈嚙合剃齒是：使刀具和齒輪無(wú)側(cè)隙嚙合，再通過(guò)縮短中心距對(duì)齒面加以必需的切削壓力；制動(dòng)剃齒是：制動(dòng)被動(dòng)的刀具或齒輪的軸，將必需的壓力加于嚙合齒面，這種加工方法通常用于只需加工一

16、側(cè)齒面或剃齒刀和齒輪以任意嚙合角嚙合的情況，通常用于大型齒輪的齒向誤差矯正。1.2 傳統(tǒng)剃齒機(jī)分析傳統(tǒng)剃齒機(jī)典型機(jī)型Y3150E，傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖1.1所示。傳統(tǒng)的剃齒機(jī)傳動(dòng)采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用分流傳動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈嚴(yán)格的速度同步與行程同步關(guān)系是靠具有準(zhǔn)確傳動(dòng)比的傳動(dòng)元件（齒輪、蝸輪、蝸桿等）實(shí)現(xiàn)的，調(diào)整環(huán)節(jié)采用掛輪以保證足夠精度的傳動(dòng)比與調(diào)整范圍。傳動(dòng)系統(tǒng)有五條傳動(dòng)鏈：主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈、展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈、軸向進(jìn)給傳動(dòng)鏈、附加運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈、快速空行程傳動(dòng)鏈。這些傳動(dòng)使剃齒機(jī)只具有滾切圓柱齒輪、蝸輪的加工能力，其工作范圍不僅較窄，而且機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且傳動(dòng)鏈上的工作元件多。例如展成運(yùn)動(dòng)鏈和附

17、加運(yùn)動(dòng)鏈除了要必須經(jīng)過(guò)合成運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)外，從首端件到末端件還各自需要經(jīng)過(guò)9對(duì)齒輪、蝸桿蝸輪、以及10根左右軸的順序傳遞；軸向進(jìn)給傳動(dòng)鏈則需要經(jīng)過(guò)8對(duì)齒輪、蝸桿蝸輪、絲杠螺母、7根軸的順序傳遞。這些傳動(dòng)鏈不僅傳動(dòng)元件多，積累誤差大，而且誤差還交替?zhèn)鬟f，尤其是展成運(yùn)動(dòng)鏈和附加運(yùn)動(dòng)鏈有一部分重復(fù)使用，這樣就易形成誤差的交替?zhèn)鬟f，從而將附加運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)誤差，傳入到要求分度運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性很高的展成運(yùn)動(dòng)上。傳統(tǒng)機(jī)械剃齒機(jī)的剃齒刀主軸轉(zhuǎn)速最高為500rpm，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速最高為32rpm。傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)鏈剃齒機(jī)已經(jīng)不適合新型機(jī)床對(duì)傳動(dòng)精度與傳動(dòng)速度的要求。由于各傳動(dòng)元件的制造和安裝誤差，使得內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈?zhǔn)锥思湍┒思荒馨蠢?/p>

18、想的傳動(dòng)關(guān)系運(yùn)動(dòng)，存在傳動(dòng)誤差。剃齒機(jī)傳動(dòng)鏈精度是指按規(guī)定的工件齒數(shù)調(diào)整后，工件主軸相對(duì)于剃齒刀主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角誤差。傳動(dòng)鏈中的傳動(dòng)環(huán)節(jié)與傳動(dòng)元件越多，傳動(dòng)誤差的來(lái)源越多，傳動(dòng)誤差也越大，傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差是影響齒輪加工精度的主要因素。提高內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)精度一直是此類機(jī)床的研究重點(diǎn)。圖1.1 Y3150E剃齒機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)圖1.3 數(shù)控剃齒機(jī)分析二十世紀(jì)80年代以來(lái)，數(shù)控剃齒機(jī)進(jìn)入了實(shí)用階段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外剃齒機(jī)產(chǎn)品中，數(shù)控剃齒機(jī)已占主導(dǎo)作用，我國(guó)研制的數(shù)控剃齒機(jī)始于二十世紀(jì)80年代中期。數(shù)控剃齒機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，在很多方面繼承了傳統(tǒng)機(jī)械剃齒機(jī)的特點(diǎn)，但由于應(yīng)用了

19、數(shù)控技術(shù)所以在結(jié)構(gòu)上作了相應(yīng)的改進(jìn)，以充分發(fā)揮機(jī)電一體化的優(yōu)勢(shì)。 現(xiàn)代數(shù)控剃齒機(jī)，各個(gè)運(yùn)動(dòng)都由單獨(dú)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，交流主軸電機(jī)直接安裝在刀架上，經(jīng)過(guò)幾對(duì)高精度圓柱斜齒輪傳至剃齒刀主軸，區(qū)別于傳統(tǒng)剃齒機(jī)設(shè)計(jì)中主軸運(yùn)動(dòng)由普通或變頻電機(jī)通過(guò)較長(zhǎng)傳動(dòng)鏈傳至主軸，而此設(shè)計(jì)大大降低了傳動(dòng)誤差，提高了傳動(dòng)精度，并增強(qiáng)了相關(guān)的傳動(dòng)特性和傳動(dòng)剛性，轉(zhuǎn)速可達(dá)1500rpm。工作臺(tái)采用大直徑高精度圓柱斜齒輪傳動(dòng)，改變了傳統(tǒng)的工作臺(tái)由蝸輪、蝸桿傳動(dòng)的形式，提高了加工效率，采用高精度、高剛性滾動(dòng)軸承支承，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)150rpm，顯著提高了機(jī)床的加工精度。數(shù)控剃齒機(jī)采用全數(shù)字控制，并帶有EGB（Electronic G

20、ear Box）電子齒輪箱，由它代替了傳統(tǒng)機(jī)械剃齒機(jī)各種交換齒輪的功能，所以機(jī)床各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)精度高，調(diào)整方便。機(jī)床的柔性好，切削循環(huán)可設(shè)置一次、二次方框循環(huán)，L循環(huán)等多種切削循環(huán)方式，除可加工圓柱直齒輪、斜齒輪、短花鍵軸、鏈輪、蝸輪等外，還可加工多種錐齒輪、鼓形齒等特殊齒形的齒輪。圖1.2 數(shù)控剃齒機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)圖數(shù)控剃齒機(jī)由于傳動(dòng)鏈大大縮短，減少了軸、軸承和齒輪等元件的制造誤差、間隙和裝配誤差的影響；另一方面由于剛度的提高和熱變形的減少保持了精度的穩(wěn)定性；第二是可以方便地對(duì)機(jī)械誤差進(jìn)行補(bǔ)償。所以相對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械剃齒機(jī)來(lái)說(shuō)，機(jī)械誤差對(duì)加工精度的影響能得到有效的控制。圖1.2是國(guó)內(nèi)目前最先進(jìn)的數(shù)控剃齒機(jī)傳動(dòng)

21、系統(tǒng)圖。1.4 剃齒加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)剃齒是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣的齒輪修正方法，一些國(guó)家剃齒機(jī)的擁有量約占所有齒輪機(jī)床總量的4550%。為適應(yīng)齒輪加工行業(yè)對(duì)制造精度、生產(chǎn)效率、提高質(zhì)量及清潔生產(chǎn)的要求，剃齒機(jī)及剃齒加工技術(shù)出現(xiàn)了以下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)： 全數(shù)控化所謂的全數(shù)控化，指不僅齒輪加工機(jī)床的各軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)控的，而且機(jī)床的展成運(yùn)動(dòng)和差動(dòng)運(yùn)動(dòng)也是數(shù)控的，即機(jī)床的各運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行CNC控制及軸間實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。 齒輪加工機(jī)床全數(shù)控化后具有如下特點(diǎn)： 1）機(jī)床結(jié)構(gòu)發(fā)生革命性的變化 齒輪加工機(jī)床全數(shù)控化使得機(jī)床傳動(dòng)鏈大大縮短，并且各軸間沒(méi)有機(jī)械傳動(dòng)的聯(lián)系，與傳統(tǒng)機(jī)床相比機(jī)床的結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，增強(qiáng)了機(jī)床的剛性。機(jī)床結(jié)構(gòu)的

22、簡(jiǎn)化，更有利于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的模塊化。 2）提高齒輪的加工精度 機(jī)械傳動(dòng)鏈縮短或完全被取代，刀具磨損的自動(dòng)補(bǔ)償，計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，新的智能控制算法的應(yīng)用，伺服系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量的進(jìn)一步減小，從而提高了機(jī)床的加工精度及工藝能力指數(shù)。 3）提高齒輪加工的效率 完全排除了交換齒輪和行程擋塊的調(diào)整，縮短調(diào)整時(shí)間，而且可在一次安裝下不經(jīng)過(guò)任何調(diào)整就可加工多聯(lián)齒輪。工件程序可以儲(chǔ)存供再次加工時(shí)調(diào)用，調(diào)整時(shí)間顯著縮短，一般調(diào)整時(shí)間僅是非數(shù)控系統(tǒng)的10%30%。 4）高精度快速地加工非圓齒輪、修形齒輪 由于數(shù)控技術(shù)的采用，可以方便調(diào)整、控制各軸間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，從而加工出橢圓齒輪等各種非圓齒輪和各種修形齒輪，且加工精度

23、遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的機(jī)械靠模加工方法。 5)高度自動(dòng)化和柔性化可實(shí)現(xiàn)任意工作循環(huán)，縮短調(diào)整時(shí)間，便于實(shí)現(xiàn)小批量多品種加工。同時(shí)機(jī)床本身柔性大為增加，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)床重組，易于組成柔性齒輪制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)齒輪制造的柔性自動(dòng)化過(guò)程。零傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用“零傳動(dòng)”即直接驅(qū)動(dòng)，由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)刀具、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)及直線進(jìn)給系統(tǒng)，完全取消所有機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力源對(duì)機(jī)床工作部件的直接傳動(dòng)傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度為“零”。一般數(shù)控剃齒機(jī)的剃齒刀主軸由變頻交流主電機(jī)通過(guò)一到兩對(duì)斜齒輪驅(qū)動(dòng)，直接驅(qū)動(dòng)工件主軸的分度副，一般采用高精度蝸輪副或特殊齒形的多頭雙蝸輪副以及大尺寸齒輪副，各進(jìn)給軸通過(guò)滾珠絲杠副實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)向直線運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。近幾年國(guó)

24、外的各齒輪制造廠家在小直徑（200mm）、小模數(shù)（m3mm）齒輪加工方面已推出剃齒刀軸和工件軸直接驅(qū)動(dòng)的機(jī)型。如GleasonPfauter公司制造的P60、 P100、P210、GP130，Liebherr公司制造的LC80、 LC120、 LC150、 LC180,Koepfer公司制造的Koepfer 160，Hurth公司制造的5160等。直接驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)是使用電主軸直接驅(qū)動(dòng)剃齒刀主軸，用同步力矩伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)。由于直接傳動(dòng)，去掉了高精密齒輪等關(guān)鍵零件，這樣就消除了由于傳動(dòng)裝置而產(chǎn)生的誤差，如反向間隙、嚙合誤差等。而各進(jìn)給軸仍通過(guò)滾珠絲杠副實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)向直線運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換，如果各進(jìn)給

25、軸采用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，將完全實(shí)現(xiàn)零傳動(dòng)。零傳動(dòng)齒輪加工機(jī)床不僅可以大幅度提高機(jī)床的加工精度和加工速度，也可以完全解決機(jī)械傳動(dòng)鏈中存在的磨損問(wèn)題，可以長(zhǎng)期保持機(jī)床的精度。此外，零傳動(dòng)方案還可極大地簡(jiǎn)化機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高機(jī)床的動(dòng)靜剛度，也有利于實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造。高速、高精度剃齒機(jī)的高速化，主要是指機(jī)床擁有高的刀具主軸轉(zhuǎn)速和高的工作臺(tái)轉(zhuǎn)速。它們是影響切削效率的主要指標(biāo)。傳統(tǒng)機(jī)械剃齒機(jī)的剃齒刀主軸轉(zhuǎn)速最高為500 rpm，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速最高為32 rpm。電主軸和大扭矩同步力矩伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用使刀具主軸和工作臺(tái)轉(zhuǎn)速得到提高。GleasonPfauter公司制造的P60臥式剃齒磨齒復(fù)合機(jī)床，刀

26、具主軸轉(zhuǎn)速達(dá)12000rpm，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速達(dá)3000rpm。德國(guó)Liebherr公司制造的LC80干式切削剃齒機(jī)，剃齒刀主軸轉(zhuǎn)速為9000rpm，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速為800 rpm。國(guó)外廠家在小直徑小模數(shù)方面均有刀具主軸轉(zhuǎn)速達(dá)3000rpm，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速達(dá)1000rpm的機(jī)型。在CIMT 2005機(jī)床展上，日本三菱公司展出的GE15A剃齒機(jī)上，采用了表面涂有超級(jí)干切涂層的MACH7高速鋼剃齒刀，線速度達(dá)250 m/min，滾切模數(shù)1.4mm，齒數(shù)34,螺旋角22.5的齒輪，切削時(shí)間為lOs，加上上下料等輔助時(shí)間，加工一個(gè)齒輪總循環(huán)時(shí)間僅為14.3s。提高加工精度的途徑可分為兩大類，一是提高機(jī)床本身的精度，

27、二是通過(guò)誤差補(bǔ)償來(lái)減少加工誤差。由于采用了高精度、具有預(yù)加負(fù)荷的高剛性直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠、滾動(dòng)軸承、電主軸、大扭矩同步力矩伺服電動(dòng)機(jī)，使齒輪加工機(jī)床在高速加工的條件下精度得到保證并有所提高。電主軸精度一般為徑向振擺0.002mm，軸向跳動(dòng)0.001mm；大扭矩同步力矩伺服電動(dòng)機(jī)定位精度達(dá)0.5，重復(fù)定位精度達(dá)0.01。直線運(yùn)動(dòng)軸的定位精度小于0.008 mm，重復(fù)定位精度小于O.OO5mm。影響齒輪加工精度的因素很多，除了電氣方面的以外，還有如機(jī)床結(jié)構(gòu)特性與熱特性、刀具磨損、機(jī)床主軸運(yùn)動(dòng)誤差、各種靜態(tài)載荷，以及工件裝火和機(jī)床振動(dòng)等因素。所有這些因素都可以通過(guò)建模（如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模）來(lái)加以補(bǔ)償。由

28、于計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和插補(bǔ)算法的不斷改進(jìn)，數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和曲線擬合精度可以達(dá)到很高。采用多種智能控制方式，可以改善伺服系統(tǒng)的跟蹤響應(yīng)特性，也可以提高加工精度。剃齒盡管一般用于粗加工，但在高速切削的條件下仍能達(dá)到DIN 67級(jí)精度，為其后的精加工工序獲得高精度提供了保證。環(huán)?；娝苤饘偾邢髦械那邢饕壕哂欣鋮s、潤(rùn)滑和排屑等作用，可獲得良好的加工質(zhì)量，并提高刀具耐用度和生產(chǎn)率。但隨著近年來(lái)切削速度和切削功率的急劇提高，單位時(shí)間內(nèi)金屬切除量大量增加，切削液的用量也越來(lái)越大，并且在高速切削過(guò)程中，切削液產(chǎn)生飛濺、形成油霧，不僅提高了企業(yè)生產(chǎn)成本，還污染了生態(tài)環(huán)境，并損害了工人的身體健康。為此

29、，通常將加工區(qū)用保護(hù)罩封閉起來(lái)，安裝上油霧分離器，使排出的只是不含油的霧，而切削油則重新流回機(jī)床內(nèi)循環(huán)利用。但這并不能從根本上解決環(huán)保問(wèn)題，因?yàn)樽冑|(zhì)切削液的更換排放會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。因此，不使用切削液的干切削就成為改善生態(tài)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本的有效措施，也是實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn)的一條重要途徑。國(guó)內(nèi)外著名的齒輪加工機(jī)床制造商及齒輪刀具制造商，均把研制滿足環(huán)保要求的干式切削機(jī)床和刀具作為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)首要的任務(wù)來(lái)抓。有的機(jī)床甚至不采用液壓油及循環(huán)潤(rùn)滑油，實(shí)現(xiàn)綠色制造及清潔加工。干式切削要解決的問(wèn)題是刀具壽命問(wèn)題、刀具價(jià)格問(wèn)題和切屑的安全迅速地排走問(wèn)題。采用硬質(zhì)合金涂層刀具進(jìn)行干切削，盡管第一次購(gòu)刀價(jià)格比濕式

30、刀具價(jià)格高，但因切削效率高且刀具壽命長(zhǎng)，還節(jié)省了切削液及噴淋過(guò)濾裝置的費(fèi)用，從而單件齒輪的加工成本反而有所降低，同時(shí)又符合環(huán)保無(wú)污染的要求。據(jù)日本三菱重工資料報(bào)道，采用高速干式切削刀具的使用壽命是濕式切削的3倍，刀具費(fèi)用降低47，加工效率提高2倍，單件齒輪加工成本（刀具費(fèi)、設(shè)備費(fèi)、切削油費(fèi)、人員費(fèi)）降低40。因此，干式切削降低了單件齒輪的加工成本。目前，國(guó)外主要的齒輪加工機(jī)床廠家都在大力開(kāi)發(fā)數(shù)控高速干切剃齒機(jī)。例如:德國(guó)Liebherr公司的LC80系列剃齒機(jī)，美國(guó)GleasonPfauter公司的GP130系列剃齒機(jī)，日本三菱重工公司的GN10系列剃齒機(jī)等均可以采用高速干式切削加工。國(guó)內(nèi)齒輪

31、機(jī)床制造廠家在齒輪加工干切技術(shù)方面，目前正處于研究的初級(jí)階段。在CIMT2005機(jī)床展上，日本三菱公司展出的GE15A剃齒機(jī)上，采用了表面涂有超級(jí)干切涂層的MACH7高速鋼剃齒刀，線速度達(dá)250m/min；重慶機(jī)床廠展出的YKS3112剃齒機(jī)上，采用了表面涂有DUAL涂層的硬質(zhì)合金剃齒刀，線速度達(dá)181m/min。復(fù)合化齒輪機(jī)床（特別是大型齒輪機(jī)床）有集多種工藝于一體的趨勢(shì)。如Hurth公司的WF3500剃齒機(jī)，將插齒、剃齒（包括滾內(nèi)齒輪）、磨齒和齒輪檢測(cè)集于一體，工件一次裝夾只需更換切削頭，就可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的齒輪加工功能，同時(shí)還可以對(duì)加工過(guò)程中的齒輪進(jìn)行檢測(cè)，以決定加工用量。Gleason公司的

32、P60剃齒磨齒復(fù)合機(jī)床，能完成先用銑刀加工雙頭蝸桿，再用CBN磨輪磨該蝸桿，并具有去除蝸桿端面毛刺的功能。同時(shí)該機(jī)床還配有自動(dòng)對(duì)齒機(jī)構(gòu)和工件自動(dòng)上下料機(jī)械手及料倉(cāng)。Liebherr公司的LC80型剃齒機(jī)，機(jī)床采用模塊化設(shè)計(jì)，只要更換切削頭，就可組合成剃齒、單分度銑齒或插齒。重慶機(jī)床廠的YKS3120系列六軸數(shù)控高速剃齒機(jī)，能在一次安裝中加工不同模數(shù)、不同齒數(shù)、不同螺旋角及不同螺旋方向的雙聯(lián)齒輪及單分度銑槽，并可配備自動(dòng)對(duì)齒機(jī)構(gòu)、去除齒輪端面毛刺及工件自動(dòng)上下料裝置，在該系列機(jī)床上還可進(jìn)行硬齒面剃齒。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控系統(tǒng)的通訊聯(lián)網(wǎng)功能不斷加強(qiáng)。開(kāi)放式的CNC系統(tǒng)已成為數(shù)控行業(yè)不可抵擋的趨勢(shì)，開(kāi)放性的C

33、NC系統(tǒng)可以方便地進(jìn)入各級(jí)通用網(wǎng)絡(luò)，從而可以柔性地實(shí)現(xiàn)DNC、 FMS、CIMS和FA（自動(dòng)化工廠）。NC技術(shù)使FMS和CIMS成為可能；FMS和CIMS的發(fā)展反過(guò)來(lái)要求CNC系統(tǒng)應(yīng)具有通訊和聯(lián)網(wǎng)功能，以便實(shí)現(xiàn)CIM環(huán)境中的信息集成和系統(tǒng)管理?，F(xiàn)代CNC系統(tǒng)一般都具有用于通訊的串行口和DNC接口，高檔數(shù)控系統(tǒng)充分利用Internet/Intranet的功能，使網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)、遠(yuǎn)程調(diào)試、遠(yuǎn)程診斷等功能得以實(shí)現(xiàn)。智能化由于計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)控技術(shù)的發(fā)展智能技術(shù)也逐漸用于高性能數(shù)控齒輪機(jī)床中，具體表現(xiàn)在：1）完成加工質(zhì)量與加工過(guò)程智能控制。根據(jù)對(duì)工件在線檢測(cè)的結(jié)果和實(shí)時(shí)采集的機(jī)床狀態(tài)，預(yù)測(cè)工件的加工質(zhì)量，并

34、及時(shí)調(diào)整加工過(guò)程的工藝參數(shù)，以保證機(jī)床的加工精度。2）智能診斷。故障診斷的智能化表現(xiàn)在兩方面：一方面是機(jī)床會(huì)對(duì)曾經(jīng)產(chǎn)生的故障作記錄，當(dāng)下次碰到該故障時(shí)，它會(huì)首先提示可能的原因；另一方面，現(xiàn)場(chǎng)信息經(jīng)過(guò)壓縮，存貯在機(jī)床的“黑匣子”中，一旦機(jī)床發(fā)生的故障超出其自身的診斷能力，就可以通過(guò)Internet從網(wǎng)上專家系統(tǒng)獲得支持，進(jìn)行交互式的遠(yuǎn)程協(xié)同診斷。關(guān)鍵詞: 齒輪加工 剃齒機(jī) 數(shù)控化 Abstractmechanical systems is a common mechanical components of the overall role of parts service goals. The

35、design and modifications from the analysis of mechanical systems design tasks and goals, and design and modifications on the various components, between the various components of the configuration, selection and design of the structure matching, and the overall design modifications and what issues s

36、hould be considered. The aim is to design diversity. Design innovation and the ability of the overall design. Gear Honing is a low-speed grinding, mechanical manufacturing cylinder aperturestop finishing the commonly used techniques. Gear Honing in recent years developed a gear finishing method. The

37、 design is the main gear honing machine modifications and design, including its main spindle box, honing head, and other parts of the spindle design. In the paper first gear honing machine introduced briefly, then gear-honing-machine component parts of the size and design verification. The design re

38、presents the gear honing machine conversion and the general design process. Heng Machine as a complex production tools, the most fundamental thing is processing technology and modified and design the structure and layout. The machine for the conversion of existing structures, the use of machine tech

39、nology and equipment for the process of innovation, not blindly pursue advanced, and the conversion program should strive reasonable, simple structure clever and good economic results. Keywords : Heng shaping machines, modified 第一章 數(shù)控剃齒機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.1數(shù)控剃齒機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)玻璃片自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要用途：本貼標(biāo)機(jī)適用玻璃片等或類

40、似物體的貼標(biāo)。該機(jī)能自動(dòng)完成分玻璃片、送標(biāo)帶、同步分離標(biāo)簽，標(biāo)貼?，F(xiàn)有的貼標(biāo)機(jī)主要通過(guò)改變回卷紙筒的角速度，使回卷紙筒的直徑逐漸增大的過(guò)程中，保持簽紙的線速度前后一致。這往往需要采用伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、力矩電機(jī)或其它可控制角速度做及相應(yīng)復(fù)雜的控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因而使貼標(biāo)機(jī)的復(fù)雜程度和制作成本較高。本玻璃片貼標(biāo)機(jī)包括輸送裝置和送標(biāo)器；輸送裝置包括主動(dòng)輪、輸送帶、從動(dòng)輪、玻片和玻片倉(cāng)；主動(dòng)輪和從動(dòng)輪以及輸送帶構(gòu)成帶傳動(dòng)，輸送帶的帶面上設(shè)計(jì)有等距離的橫向帶齒，玻片倉(cāng)位于傳送帶上端，用于存放玻片，多個(gè)玻片由下而上層疊在一起； 所述送標(biāo)器包括標(biāo)簽卷紙、分離板、齒輪和回卷紙筒；簽卷紙上的載簽紙與回卷紙筒連接

41、，載簽紙上貼有標(biāo)簽，在輸送帶上端設(shè)有標(biāo)簽分離板，位于連接簽卷紙與回卷紙筒的載簽紙后端，用于將標(biāo)簽與載簽紙的分離；所述載簽紙為兩邊設(shè)有孔，載簽紙的移動(dòng)由主動(dòng)齒輪帶動(dòng)，主動(dòng)齒輪為兩個(gè)，分別安裝在載簽紙兩邊的孔位置，主動(dòng)齒輪與載簽紙兩邊的孔嚙合。所述簽卷紙與分離板之間設(shè)有張緊輪，用于張緊簽卷紙與分離板之間的載簽紙。因此具有成本低，低速扭矩大，速度穩(wěn)定，工作電壓穩(wěn)定，抗干攏能力強(qiáng)等技術(shù)特性。技術(shù)參數(shù)：長(zhǎng)方形玻璃片，大小為76*26*3 mm， 生產(chǎn)能力：50-100片/分 標(biāo)簽規(guī)格：標(biāo)簽卷筒芯內(nèi)徑：76mm， 標(biāo)簽寬度：50-100mm 標(biāo)簽卷最大外徑：30mm， 標(biāo)簽長(zhǎng)度：30-200mm 電源：

42、220V 50Hz 功率： 250W 外形尺寸m 1.2 數(shù)控剃齒機(jī)的工作過(guò)程圖1為貼標(biāo)機(jī)的組成原理框圖，整機(jī)結(jié)構(gòu)由五大部分組成：貼標(biāo)頭、履帶式傳送帶、玻璃片分離機(jī)構(gòu)、底座支架。貼標(biāo)頭主要用于安裝調(diào)速電機(jī)、送紙機(jī)構(gòu)、回紙機(jī)構(gòu)、張緊機(jī)構(gòu)、壓標(biāo)裝置、出標(biāo)裝置、檢測(cè)裝置，完成標(biāo)帶的輸送與控制。第二章 數(shù)控剃齒機(jī)的總體設(shè)計(jì)2.1 總體方案及工作流程分析2.1.1 設(shè)計(jì)輸入技術(shù)規(guī)格參數(shù)和性能參數(shù)1.技術(shù)規(guī)格參數(shù)機(jī)床的重復(fù)定位精度不大于2微米，剃齒后螺旋平面齒輪精度為 6級(jí)，工件最大直徑480mm, 表面粗糙度為0.32微米，20分鐘/件，工件材料鋅合金。2.1.2 影響總體布局

43、設(shè)計(jì)的主要因素分析影響剃齒機(jī)總體布局的因素很多，主要有以下幾個(gè)方面:剃齒機(jī)動(dòng)力特性的影響剃齒在切削原理方面采用展成逼近的切削原理，帶切削槽及螺旋升角的剃齒刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形成假想齒條的直線運(yùn)動(dòng)，工件根據(jù)剃齒刀的螺旋升角、旋轉(zhuǎn)方向也按相應(yīng)的方向作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于切削原理、刀具參數(shù)及刀具結(jié)構(gòu)型式，使剃齒切削過(guò)程的機(jī)理遠(yuǎn)比車、磨、銑、刨等工藝方法的機(jī)理復(fù)雜得多。在剃齒動(dòng)力特性中影響機(jī)床總體布局的最顯著的因素有三個(gè)方面：1）剃齒過(guò)程是一種斷續(xù)切削，在剃齒刀轉(zhuǎn)速越高時(shí)，切削力變化頻率越高；2）剃齒過(guò)程中滾切力大小是變化的，剃齒負(fù)荷具有很明顯的沖擊性質(zhì)；3）剃齒過(guò)程中滾切力方向是變化的。上述三點(diǎn)剃齒的動(dòng)力特性決

44、定了對(duì)剃齒機(jī)動(dòng)靜剛度有著特殊要求，為了避免在剃齒時(shí)出現(xiàn)共振，機(jī)床的固有頻率應(yīng)遠(yuǎn)離切削力變化頻率，亦即在機(jī)床工作區(qū)間內(nèi)，機(jī)床的固有頻率不應(yīng)與切削力變化頻率的頻帶重疊。由于各種剃齒機(jī)生產(chǎn)效率、規(guī)格及刀具參數(shù)等的不同，對(duì)剃齒機(jī)動(dòng)靜剛度的要求也不相同。對(duì)于采用優(yōu)質(zhì)高速鋼或硬質(zhì)合金鋼剃齒刀進(jìn)行高速切齒的機(jī)床，顯然要求其應(yīng)比普通機(jī)床的動(dòng)靜剛度高得多。對(duì)于大規(guī)格的機(jī)床而言，由于切削模數(shù)大，切削力及切削力矩變化更大，因而要求機(jī)床的剛度更高。剃齒機(jī)剃齒工作方式的影響剃齒機(jī)剃齒工作方式分為軸向進(jìn)給加工、徑向進(jìn)給加工、切向進(jìn)給加工、對(duì)角進(jìn)給加工。一般而言，目前對(duì)角進(jìn)給加工方式應(yīng)用較少，前三種進(jìn)給加工方式應(yīng)用較多。對(duì)

45、于數(shù)控剃齒機(jī)而言，前三種進(jìn)給加工方式均應(yīng)具備。這些工作方式?jīng)Q定機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及布局。剃齒機(jī)各部件運(yùn)動(dòng)分配的影響剃齒機(jī)除了剃齒刀和工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)完成展成運(yùn)動(dòng)之外，一般還必須具備軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，切向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)的有無(wú)及分配不同，機(jī)床的布局也隨之變化。徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以由立柱運(yùn)動(dòng)來(lái)完成，也可以由工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成。運(yùn)動(dòng)的分配則要根據(jù)工件的參數(shù)、加工精度要求、對(duì)機(jī)床的生產(chǎn)率要求及剛性要求而定。機(jī)床總體布局的選擇應(yīng)保證機(jī)床各種運(yùn)動(dòng)分配的實(shí)現(xiàn)。剃齒機(jī)傳動(dòng)型式的影響機(jī)械剃齒機(jī)的傳動(dòng)鏈?zhǔn)怯蓹C(jī)械內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)的，機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)剃齒刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)在流行兩種方式:一種是由置于床身上的交流電機(jī)

46、來(lái)實(shí)現(xiàn)，另一種是置于大立柱內(nèi)的交流電機(jī)或變頻調(diào)速電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也可以根據(jù)與主運(yùn)動(dòng)的鏈接點(diǎn)不同而各異。數(shù)控剃齒機(jī)的傳動(dòng)是靠CNC（Computer Numeric Control）系統(tǒng)以電子齒輪箱（EGBElectronic Gear Box）的形式實(shí)現(xiàn)的，各運(yùn)動(dòng)是由獨(dú)立的伺服電機(jī)或交流主軸電機(jī)傳動(dòng)的，根據(jù)數(shù)控軸的數(shù)量和機(jī)床規(guī)格的不同，機(jī)床的總體布局也是有較大差異的。剃齒機(jī)自動(dòng)化程度及生產(chǎn)效率高低的影響機(jī)床的布局應(yīng)適應(yīng)機(jī)床的自動(dòng)化程度及生產(chǎn)效率的要求。汽車齒輪加工等大批量生產(chǎn)的行業(yè)需要的高效、高速剃齒機(jī)，必須保證機(jī)床生產(chǎn)率較高，自動(dòng)化程度高，以便于實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化或納入生產(chǎn)線自動(dòng)化。為

47、此，機(jī)床除必須有一定剛性外，為便于自動(dòng)上、下料，工件軸線位置最好是固定的，即機(jī)床的工作臺(tái)最好是固定的，采用立柱移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，大量切屑的排除，大流量冷卻系統(tǒng)的防護(hù)、切削過(guò)程中油霧的收集等，對(duì)機(jī)床總體布局也有較大影響。工件尺寸、形狀、重量對(duì)機(jī)床布局的影響對(duì)于小規(guī)格的工件(一般直徑在125mm以下)，為了便于工件裝夾、上下料及自動(dòng)化要求，一般采用臥式布局，由滑板的平穩(wěn)進(jìn)給進(jìn)行加工，這樣，有利于提高齒輪加工精度和降低齒面粗糙度;對(duì)于中小型規(guī)格的工件(一般直徑在2001250mm以內(nèi))，這種規(guī)格的機(jī)床一般采用立式布局，在這種規(guī)格中，對(duì)于400mm規(guī)格以內(nèi)的機(jī)床，一般根據(jù)自動(dòng)化程度采用工作臺(tái)固

48、定，主柱移動(dòng)的布局；而對(duì)于1250mm以上的大規(guī)格機(jī)床，一般采用工作臺(tái)固定，立柱移動(dòng)的布局，并且對(duì)工作臺(tái)的承載(重量)能力也有嚴(yán)格要求，結(jié)構(gòu)上也必須采用一定措施加以解決。機(jī)床的總體布局應(yīng)有利于減少熱變形及其影響機(jī)床工作時(shí)，所消耗能量的相當(dāng)部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，使機(jī)床各部分的溫度不一致而出現(xiàn)熱變形，這對(duì)機(jī)床的幾何精度、工作精度有較大影響，特別是對(duì)批量生產(chǎn)的高效機(jī)床影響更大，它是決定機(jī)床加工工序能力大小的一個(gè)重要因素。所以，總體布局采取對(duì)應(yīng)措施，減小熱變形及其影響，提高機(jī)床的熱穩(wěn)定性，在機(jī)床布局時(shí)，一般采取措施有：1）隔離熱源將液壓油箱、冷卻油箱、電氣控制箱、主電機(jī)等熱源置于機(jī)床外，這一點(diǎn)對(duì)精密機(jī)床尤為

49、重要。2）合理布置熱源，使機(jī)床達(dá)到熱平衡，以減小相對(duì)熱變形。3）合理選擇布局，使機(jī)床熱變形對(duì)機(jī)床精度影響減小到最小程度。例如，立式布局中的工作臺(tái)固定、立柱移動(dòng)布置方式中，將后立柱布置在工作臺(tái)上與布置在床身上的兩種方式中，后一種結(jié)構(gòu)可以消除工作臺(tái)分度副發(fā)熱對(duì)后立柱外支架支承軸承孔中心線與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸線的同軸度的影響。機(jī)床的總體布局應(yīng)使機(jī)床操作、調(diào)整方便，并使機(jī)床具有良好的加工工藝性、裝配工藝性及維修方便性。機(jī)床的總體布局應(yīng)使機(jī)床外形美觀、大方、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)。這一點(diǎn)很大程度上是靠機(jī)床防護(hù)罩的設(shè)計(jì)來(lái)滿足機(jī)床整體效果的。機(jī)床的油漆色澤(彩)也要滿足人機(jī)工程學(xué)的要求。3.1.2 剃齒機(jī)總體布局方案比較分析

50、根據(jù)論文第2.4.1節(jié)的綜合分析，剃齒機(jī)按工件主軸的空間布置方式分為立式(見(jiàn)圖2.5)和臥式(見(jiàn)圖2.6)兩大類。根據(jù)剃齒加工的展成切削原理、各部件運(yùn)動(dòng)分配的不同，立式和臥式又可分為多種。表2.1 從機(jī)床的可操作性、家具的安裝盒調(diào)整、切屑處理、機(jī)床中心高等方面對(duì)立式和臥式剃齒機(jī)作了詳細(xì)的比較。 圖2.5 立式剃齒機(jī)床 圖2.6 臥式剃齒機(jī)床表2.1 立式和臥式剃齒機(jī)的比較立式剃齒機(jī)的工件主軸垂直布置，這對(duì)于大、中型盤(pán)狀齒輪的安裝、夾持和調(diào)整操作都比較有利，多數(shù)大、中型剃齒機(jī)都是立式。臥式剃齒機(jī)的工件主軸水平布置，加工長(zhǎng)軸齒輪和小模數(shù)齒輪的剃齒機(jī)多為臥式。根據(jù)機(jī)床的加工范圍和綜合因素分析，零傳動(dòng)

51、剃齒機(jī)選擇臥式布局，下面分析比較常見(jiàn)的幾種臥式布局形式：工件主軸進(jìn)給，運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的間隙、振動(dòng)會(huì)影響零件的加工精度。工件主軸不進(jìn)給，由剃齒刀滑座兼作軸向和徑向進(jìn)給，根據(jù)剃齒刀主軸的位置又分兩種情況:1)剃齒刀主軸位于工件下方:不利于排屑，萬(wàn)能性好，剃齒刀軸旋轉(zhuǎn)角可以在90范圍內(nèi)。2)剃齒刀主軸位于工件后方:利于排屑，容易實(shí)現(xiàn)工件裝卸料的自動(dòng)化，剃齒刀軸旋轉(zhuǎn)角受到限制，達(dá)不到90范圍。根據(jù)Z軸布置形式可分兩種情況：1. Z軸水平布置剃齒刀架穩(wěn)定性好；2. Z軸垂直布置，其排屑性更優(yōu)，剃齒刀架穩(wěn)定性稍差。經(jīng)過(guò)以上幾種臥式剃齒機(jī)布局結(jié)構(gòu)形式的比較，從機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊、提高機(jī)床剛性、提高機(jī)床高效切削能力、易

52、于排屑的角度考慮，零傳動(dòng)剃齒機(jī)的基本布局形式參照YKJ3610機(jī)床的布局形式，即工件主軸采用臥式布局，工件主軸固定，軸向、徑向進(jìn)給拖板位于工件主軸后方，Z軸水平布置，采用類似立式剃齒機(jī)的高剛性剃齒刀架的整體布局方式。圖2.7為機(jī)床布局總圖。圖2.7 機(jī)床布局總圖第三章 數(shù)控剃齒機(jī)關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1主電動(dòng)機(jī)的選擇本次設(shè)計(jì)的數(shù)控剃齒機(jī)傳動(dòng)主體結(jié)構(gòu)為：z軸升降臺(tái)，電主軸，剃齒刀輪X軸頂尖。Z軸升降臺(tái)主要完成電主軸剃齒時(shí)徑向偏擺運(yùn)動(dòng)。剃齒刀的驅(qū)動(dòng)是伺服電機(jī)帶動(dòng)同步帶驅(qū)動(dòng)電主軸然后驅(qū)動(dòng)剃齒刀。3.1.1車床電主軸的工作原理電主軸作為加工中心的核心部件，它將機(jī)床主軸與交流伺服電機(jī)軸合二為一，即將主

53、軸電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子直接裝入主軸組件的內(nèi)部，并經(jīng)過(guò)精確的動(dòng)平衡校正，具有良好的回轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性，形成一個(gè)完美的高速主軸單元，也被稱為內(nèi)裝式電主軸，其間不再使用皮帶齒輪傳動(dòng)副，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸系統(tǒng)的“零傳動(dòng)”， 通電后轉(zhuǎn)子直接帶動(dòng)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)。3.1.2 數(shù)控剃齒機(jī)電主軸的特征（1）高回轉(zhuǎn)精度車削中心的主軸是裝夾工件的基準(zhǔn)，并將運(yùn)動(dòng)傳遞給工件，因此主軸的回轉(zhuǎn)精度直接影響加工精度。為保證電主軸在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的回轉(zhuǎn)精度，其關(guān)鍵零件必須進(jìn)行精加工和超精加工，選用尺寸和精度等級(jí)合適的軸承，采用合理的裝配方案；（2）高剛度主軸剛度反映主軸單元抵抗外載荷的能力。尤其，進(jìn)行車削粗加工時(shí)，切削量較大，主軸要承受很大的徑

54、向力。為了保證加工精度、避免振動(dòng)，要求電主軸具備較高的剛度，特別是徑向剛度；（3）抗振性強(qiáng)機(jī)床工作時(shí)，主軸部件不僅受靜態(tài)力的作用，同時(shí)還受其他沖擊力和交變干擾力的作用而產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)是主軸動(dòng)態(tài)性能的重要指標(biāo)，振動(dòng)將會(huì)產(chǎn)生噪聲，并直接影響工件的表面加工質(zhì)量，振動(dòng)嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生崩刃和打刀現(xiàn)象。因此，電主軸的抗振性要強(qiáng)；（4）電機(jī)特性優(yōu)良車削中心要求有較廣的加工范圍，這 就要求電主軸既要有優(yōu)良的低速加工性能，又要有好的高速加工性能。在起步及低速段采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，保證低速時(shí)有較大的輸出轉(zhuǎn)矩，滿足低速大進(jìn)給的切削要求；而高速段采用恒功率調(diào)速，可滿足小切削量的高轉(zhuǎn)速要求。對(duì)一些低速要求高的電主軸，應(yīng)采用高性

55、能的矢量變頻器控制；（5）熱特性穩(wěn)定由于電主軸是將高速電機(jī)置于機(jī)床主軸部件內(nèi)部，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子、定子和軸承的的發(fā)熱量很大，并引起熱變形，直接影響機(jī)床的工作性能和加工精度，因此要求電主軸的熱態(tài)性能穩(wěn)定 2 。3.1.3 車床電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 電主軸結(jié)構(gòu)圖1主軸箱體 2主軸前軸承 3主軸 4冷卻液進(jìn)口 5主軸前軸承座 6前軸承冷卻套 7定子 8轉(zhuǎn)子 9定子冷卻套 10冷卻液出口 11主軸后軸承圖 3.1 車削中心電主軸結(jié)構(gòu)示意圖電主軸由主軸及主軸箱本體、輔助裝置、檢測(cè)裝置組成。電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用壓配方法與主軸做成一體，主軸則由前后軸承支撐。轉(zhuǎn)子定子通過(guò)冷卻套安裝于主軸單元的殼體中。主軸的變速由主軸驅(qū)動(dòng)模塊控制，而主軸單元內(nèi)的溫升由冷卻裝置控制。在主軸的后面裝有松刀油缸、旋轉(zhuǎn)接頭；前端的內(nèi)錐孔和端面用于安裝刀具、刀具夾爪；中間有刀具拉桿、刀具夾緊彈簧。3.1.4 主切削力的估算及電動(dòng)機(jī)的選擇剃齒切削的最大扭矩（用鋅鐵合金計(jì)算） （2-1） （2-2）式中：切削深度系數(shù)是切削深度a和齒高的比值，；Z所要加工齒輪的齒數(shù)；工件材料修正系數(shù)；齒輪螺距角修正系數(shù)；為硬度修正系數(shù)。其中，模數(shù)m=8mm，進(jìn)給量取，切削深度取270mm，所以，切削速度，查得，代入式(2-1)可得： 根據(jù)， ，取滾刀直徑，有 機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率取效率，選電動(dòng)機(jī)功率可選擇電機(jī)型號(hào)為1FT6102-