【正文】 供了強(qiáng)有力的支持。 本文重點介紹數(shù)控滾齒機(jī)的刀架滑板設(shè)計 。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 第 1 章 滾齒機(jī)概述 167。 滾齒機(jī)工作原理 圖 滾齒機(jī) 立式滾齒機(jī)工作時，滾刀裝在滾刀主軸上，由主電動機(jī)驅(qū)動作旋轉(zhuǎn)運動，刀架可沿立柱導(dǎo)軋垂直移動，還可繞水平軸線調(diào)整一個角度。工件裝在工作臺上，由分度蝸 輪副帶動旋轉(zhuǎn)，與滾刀的運動一起構(gòu)成展成運動。滾切斜齒時 ,差動機(jī)構(gòu)使工件作相應(yīng)的附加轉(zhuǎn)動。工作臺 (或立柱 )可沿床身導(dǎo)軌移動 ,以適應(yīng)不同工件直徑和作徑向進(jìn)給。 滾齒機(jī)的齒形加工原理為展成法。展成法是將齒輪嚙合副中的一個齒輪轉(zhuǎn)化為刀具，另一個齒輪轉(zhuǎn)化為工件，齒輪刀具做切削主運動的同時，以內(nèi)聯(lián)系傳動鏈強(qiáng)制刀具和工件做嚴(yán)格的嚙合運動，于是刀具切削刃就在工件上加工出所要求的齒形表面來。這種方法的加工精度和生產(chǎn)效率都很高。 滾齒機(jī)的立柱固定在床身上，刀架滑板可沿立柱上的導(dǎo)軌做軸向進(jìn)給運動。安裝滾刀的刀桿固定在刀架體的刀具 主軸上，刀架體能繞自身軸線傾斜一個角度，這個角度成為滾刀安裝角，其大小與滾刀螺旋升角大小及旋向有關(guān)。安裝工件用的心軸固定在工作臺上，工作臺與后立柱裝在床鞍上，可沿床身導(dǎo)軌做徑向進(jìn)給運動或調(diào)整徑向進(jìn)給位置支架用于支撐工件心軸上端，以提高心軸的剛度。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 該機(jī)床的傳動鏈有四條：主運動傳動鏈、展成運動傳動鏈、軸向進(jìn)給傳動鏈、差動運動傳動鏈。 1） 主運動傳動鏈： 電動機(jī)（ M） — 1— 2— vu — 3— 滾刀（ 1B ），是一條將運動源（電動機(jī)）與滾刀相聯(lián) 系的外聯(lián)系傳動鏈。 2） 展成運動傳動鏈： 滾刀（ 1B ） — 3— 4— 5 xu — 6— 工作臺（ 2B ），是一條內(nèi)聯(lián)系傳動鏈，實現(xiàn)漸開線齒廓的復(fù)合成形運動。 3） 軸 向 進(jìn) 給 運 動 傳 動 鏈 ： 工 作 臺 （ 2B ）— 6— 12— uf— 11— M1— 10— 8— 7— 刀架（ 2A ），是一條外聯(lián)系傳動鏈，實現(xiàn)齒廓方向直線齒形的運動。 4） 差動運動傳動鏈：刀 架 89101112uy1314 合u 5ux67工作臺。加工斜齒輪時的進(jìn)給運動是一個螺旋運動，是一個復(fù)合運動。 圖 12 滾切直齒圓柱齒輪的傳動原理圖 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 圖 13 滾切斜齒圓柱齒輪的傳動原理圖 普通滾齒機(jī)工作時，滾刀裝在主軸上，由主電動機(jī)驅(qū)動做旋轉(zhuǎn)運動，而數(shù)控滾齒機(jī)，對于刀架滑板結(jié)構(gòu)來說，主要是動力源變了，不在 由原來的主電動機(jī)驅(qū)動，而是由刀架內(nèi)的伺服電機(jī)經(jīng)過減速器直接驅(qū)動。 167。 國內(nèi)外同類滾齒機(jī)的發(fā)展概況綜述 古代齒輪用手工修銼成形。 1540 年， 意大利 托里 亞諾 制造鐘表時，制成一臺使用旋轉(zhuǎn)銼刀切齒裝置； 1783 年， 法國 勒內(nèi)制成了使用銑刀齒輪加工機(jī)床，并有切削齒條內(nèi)齒輪附件； 1820 年前后，英國懷特制造出第一臺既能加工圓柱齒輪又能加工圓錐齒輪機(jī)床。具有這一性能機(jī)床到19 世紀(jì)后半葉又有發(fā)展 。 1835 年，英國 惠特沃思 獲得蝸輪滾齒機(jī)專利； 1858 年， 席勒 取得圓柱齒輪滾齒機(jī)專利；以后經(jīng)多次改進(jìn)，至 1897 年 德國 普福特制成帶差動機(jī)構(gòu)滾齒機(jī)，才圓滿解決了加工斜齒輪問題。制成齒輪形插齒刀后，美國費洛斯于 1897 年 制成了插齒機(jī)。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 20 世紀(jì) 60 年代以后出現(xiàn)的高效滾齒機(jī)，主要采用硬質(zhì)合金滾刀作高速和大進(jìn)給量滾 齒，滾刀主軸常采用 液體靜壓軸承 ，能自動處理油霧和排屑。這種滾齒機(jī)適用于齒輪的大量生產(chǎn)。 滾齒機(jī)按布局分為立式和臥式兩類。大中型滾齒機(jī)多為立式，小型滾齒機(jī)和專用于加工長的軸齒輪的滾齒機(jī)皆為臥式。立式滾齒機(jī)又分為工作臺移動和立柱移動兩種。立式滾齒機(jī)工作時，滾刀裝在滾刀主軸上，由主電動機(jī) 驅(qū)動作旋轉(zhuǎn)運動，刀架可沿立柱導(dǎo)軋垂直移動，還可繞水平軸線調(diào)整一個角度。工件裝在工作臺上，由分度蝸輪副帶動旋轉(zhuǎn)，與滾刀的運動一起構(gòu)成展成運動。滾切斜齒時 ,差動機(jī)構(gòu)使工件作相應(yīng)的附加轉(zhuǎn)動。工作臺 (或立柱 )可沿床身導(dǎo)軋移動 ,以適應(yīng)不同工件直徑和作徑向進(jìn)給。有的滾齒機(jī)的刀架還可沿滾刀軸線方向移動，以便用切向進(jìn)給法加工蝸輪。大型滾齒機(jī)還設(shè)有單齒分度機(jī)構(gòu)、指形銑刀刀架和加工人字齒輪的差動換向機(jī)構(gòu)等。小型滾齒機(jī)用于加工儀表齒輪。手表齒輪滾齒機(jī)普遍使用硬質(zhì)合金滾刀加工鐘表擺線齒輪，循環(huán)節(jié)拍快，對機(jī)床可靠性要求高，每臺機(jī)床都 配備自動上下料裝置進(jìn)行單機(jī)自動加工。此外，尚有多種特殊用途的滾齒機(jī)，如加工高精度蝸輪的分度蝸輪滾齒機(jī)等。 由于傳統(tǒng)的機(jī)械式滾齒機(jī)存在許多的不足，因此在現(xiàn)在許多的場合以不能適應(yīng)生產(chǎn)的要求。而數(shù)控滾齒機(jī)具有傳統(tǒng)機(jī)械式機(jī)床不可比擬的優(yōu)點，它機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，加工效率高，加工將度高，自動化程度高，能在加工過程中減少人為干預(yù)。滾齒機(jī)采用數(shù)控后加工范圍擴(kuò)大，生產(chǎn)和生產(chǎn)準(zhǔn)備周期縮短，并且能減輕工人勞動強(qiáng)度，改善勞動條件。因此數(shù)控滾齒機(jī)的研究具有重大意義。隨著微處理機(jī)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已向機(jī)電一體化方向發(fā)展。歷經(jīng)幾代進(jìn)化，計算機(jī) 數(shù)控系統(tǒng)不僅比原來的數(shù)控系統(tǒng)使用范圍廣，功能全、精度高，而且還有相當(dāng)大的通用性，改善了對機(jī)床操作的控制，并開始向人工智能化發(fā)展。 167。 機(jī)床的使用范圍和主要規(guī)格 滾齒機(jī) (gear hobbing machine)是齒輪加工機(jī)床中應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)床，在 滾 齒機(jī)上可切削直齒、斜齒圓柱齒輪，還可加工蝸輪、鏈輪等。 用河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 滾刀按展成法加工直齒、斜齒和人字齒圓柱齒輪以及蝸輪的齒輪加工機(jī)床。這種機(jī)床使用特制的滾刀時也能加工花鍵和鏈輪等各種特殊齒形的工件。普通滾齒機(jī)的加工精度為 7～ 6 級 (JB17983),高精度滾齒機(jī) 為 4～ 3 級。最大加工直徑達(dá) 15 米 。 一般滾齒機(jī)有以下特點： （ 1）適用于成批，小批及單件生產(chǎn)圓柱斜齒輪和蝸輪，尚可滾切一定參數(shù)范圍的花健軸 . （ 2）調(diào)整方便，具有自動停車機(jī)構(gòu) （ 3）具有可靠的安全裝置以及自動潤滑系統(tǒng) 該機(jī)床的主要規(guī)格 加工圓柱形直齒輪時最大直徑 有外支架 450 毫米 無外支架 800 毫米 加工圓柱形斜齒輪時最大直徑 螺旋角為 ?30 時 500 毫米 螺旋角為 ?60 時 190 毫米 最大加工模數(shù) 鋼材 6 毫米，鑄鐵 8 毫米 最大加工長度 240 毫米 刀具最大垂直行程 270 毫米 由臺面到刀具主軸中心線最小距離 205 毫米 刀具的最大直徑 120 毫米 裝刀具的可換心軸直徑 2 2 32 毫米 工作臺孔的直徑 80 毫米 分度蝸輪的節(jié)徑 624 毫米 刀具轉(zhuǎn)速范圍 轉(zhuǎn) /分 工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)刀具的垂直進(jìn)給量 毫米 /轉(zhuǎn) 工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)刀具的徑向進(jìn)給量 毫米 /轉(zhuǎn) 主電動機(jī)功率 千瓦 主電動機(jī)轉(zhuǎn)速 4500 轉(zhuǎn) /分 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 第 2 章 刀架滑板結(jié)構(gòu)介紹 該機(jī)床的刀架體由三個框形結(jié)構(gòu)組成，見圖 刀架體其剛性好。滾刀主軸由兩個推力球軸承和內(nèi)錐外圓滑動軸承，支撐在前軸承座內(nèi)。軸承磨損后可以修磨墊片，經(jīng)調(diào)整后就可恢復(fù)主軸的回轉(zhuǎn)精度。滾刀主軸由大的斜齒輪帶動，而大齒輪是支撐在刀架體上，這樣在主軸傳動過程中只受扭矩作用而不受彎矩作用。主軸右端有一套筒和主軸外圓配合定心，支撐主軸在大 齒輪上。另外轉(zhuǎn)動方頭手柄，可通過螺紋傳動，使主軸帶動滾刀一起做軸向移動。 刀架與滑板通過 T 型槽和螺栓聯(lián)接，滑板后聯(lián)接立柱，通過雙 V 軌道實現(xiàn)沿立柱導(dǎo)軌的上下直線運動。刀架體裝有三根軸，動力從伺服電機(jī)傳出，通過斜齒輪軸傳遞到主軸，這兩根軸實現(xiàn)動力傳動；蝸桿蝸輪軸通過一對內(nèi)嚙合的直齒輪實現(xiàn)分度功能，切削斜齒輪。其中在主軸上安裝滾刀，滾刀通過錐度主軸孔和拉桿定位，通過輔助軸承的滑動實現(xiàn)對刀。 刀架主軸前軸承的調(diào)隙：為了消除軸承的間隙，必須取下端蓋，用開口螺帽扳手使軸承轉(zhuǎn)動，使外錐的軸承套軸向移動來達(dá)到消除間隙，保證 主軸精密的運轉(zhuǎn)。 刀架部位利用主軸前支撐、末級齒輪等兩級油池進(jìn)行飛濺潤滑。這樣保證刀架扳轉(zhuǎn)角后仍得到充分的潤滑。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 圖 刀架體 圖 刀架滑板裝配圖 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 第 3 章 伺服電機(jī)與減速器的選擇 167。 電機(jī)的選擇 a x kkkzvAfmM ?? (31) (32) (33) (34) 式中： m— 被加工齒輪的法向模數(shù)； f— 軸向進(jìn)給量 mm/min； A— 切削深度，為切削深度 a 和齒高的比值，即 m? V— 切削速度 m/min； Z— 被加工齒輪的齒數(shù)； 1k — 工件材料的修正系數(shù)； 2k — 齒輪螺旋角修正系數(shù)； 3k — 工件硬度修正系數(shù)； maxF — 最大切削力； zF — 垂直切削力； 1P — 滾刀軸的滾率； 2P — 斜齒輪軸的功率。 根據(jù)斜齒輪軸功率 kwP ? ，滾刀轉(zhuǎn)速 m in/ rv ?? ，可選擇電機(jī)型號為 1FT61028ABT,其額定功率為 P=,合適，輸出扭矩為 T= 167。 減速器的選擇 由所選電 機(jī)型號 可知，電 機(jī)額定 功 率 P =, 額定輸 出扭矩 為T= ，而滾刀轉(zhuǎn)速 m in/ rv ?? ，可選減速器型號為 PS115,減速比為 6:1，額定輸出扭矩為 ,5515.100,25,2,1,121m a xm a x321??????????????????????????????????取kwPPkwsmvFPNFFNRMFmNMzVfAkkkzz河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 第 4 章 刀架滑板結(jié)構(gòu)設(shè)計 167。 各軸轉(zhuǎn)矩的計算 圖 刀架主軸箱簡圖 由刀具最小轉(zhuǎn)速為 轉(zhuǎn) /分，伺服電機(jī)的功率為 ，進(jìn)行以下計算（忽略各級傳遞功率損耗） 1 軸： min/ rn ? mmNnpT ???????? 55151 (41) 2 軸： min/ 2 rinn ??? mmNn pT ???????? 55252 (42) 167。 傳動軸上斜齒輪的設(shè)計計算 167。. 齒輪傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則 (1).失效形式 齒輪傳動就裝置形式來說，有開式、半開式及閉式之分；就使用情況來說，有低速、高速及輕載、重載之別；就齒輪材料性能及 熱處理工藝的不同，齒輪有較脆（如經(jīng)整體淬火、齒面硬度很高的鋼齒輪或鑄鐵齒輪）或較韌（如經(jīng)調(diào)質(zhì)、常化的優(yōu)質(zhì)碳鋼及合金鋼齒輪），齒面有較硬（輪齒工作面的硬度大于 350HBS 或 38HRC，并稱為硬齒面齒輪）或較軟（輪齒工作面的硬度小河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 于或等于 350HBS 或 38HRC，并稱為軟齒面齒輪）的差別等。由于上述條件的不同，齒輪傳動也就出現(xiàn)了不同的失效形式。一般來說，齒輪的失效主要是輪齒的失效，而輪齒的失效形式有常見的以下幾種：輪齒折彎和工作面磨損、點蝕、膠合劑塑性變形等。 (2)設(shè)計準(zhǔn)則 由上述分析可知，所設(shè)計的齒輪傳動在 具體的工作情況下，必須具有足夠的、相應(yīng)的工作能力，以保證在整個工作壽命期間不致失效。因此，針對上述各種工作情況及失效形式，都應(yīng)分別確立相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則。但是對于齒面磨損、塑性變形等，通常只按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則進(jìn)行計算。對于高速大功率的齒輪傳動，還要按保證齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進(jìn)行計算。 167。. 齒輪的材料及其選擇原則 由齒輪的失效形式可知，設(shè)計齒輪傳動時，應(yīng)使齒面具有較高的抗磨損、抗點蝕、抗膠合及抗塑性變形的能力，而齒根要有較高的抗折斷能力。因此，對齒輪材料性能的基本要求為 齒面要硬，齒心要韌。 (1).常用的齒輪材