【正文】 動(dòng)力傳遞性好。內(nèi)凸輪廓線(xiàn)光滑連續(xù)且具 周行性，理論廓線(xiàn)方程通式以顯函數(shù)的形式給出，易于數(shù)控加工編程。 2．振動(dòng)擠壓技術(shù) 采用振動(dòng)切削，振動(dòng)切削不同于常規(guī)的切削加工――刀具擠壓工件，使工件產(chǎn)生塑性變形，振動(dòng)切削在一個(gè)周期內(nèi)切削長(zhǎng)度小，刀具切削工件的瞬時(shí)速度較高，切削時(shí)間短，刀具與工件間斷分離，切削液能進(jìn)入切削區(qū)，切削溫度降低，破壞了積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，即便產(chǎn)生積屑瘤也難以附在刀具上。大大提高了被加工件的尺寸精度和表明質(zhì)量，同時(shí)也提高了絲錐的使用壽命。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是在 我的導(dǎo)師 張杰教授的精心指導(dǎo)下完成的， 導(dǎo)師的 嚴(yán)謹(jǐn) 治學(xué)的態(tài)度 、淵博的知識(shí)、無(wú)私的奉獻(xiàn)精神 使我深受啟迪。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅 學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了 許多 做人的道理。在此我要向我的導(dǎo)師致以最 衷 心的感謝和深深的敬意 ！ 在多年的學(xué)習(xí)生活中，還得到了許多學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)、系領(lǐng)導(dǎo)和老師的熱情關(guān)心和幫助，在此表示由衷的謝意！ 限于設(shè)計(jì)者水平和時(shí)間的倉(cāng)促，設(shè)計(jì)中缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，懇請(qǐng)廣大讀者不吝批評(píng) 指正。 設(shè)計(jì)者：胡秀美 20xx 年 6月于南京 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 5 目 錄 緒論 1 引言 2本設(shè)計(jì)研究的對(duì)象及內(nèi)容 3 振動(dòng)切削本質(zhì)與機(jī)理的研究 4 振動(dòng)切削加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 第一章 螺孔振動(dòng)攻絲方案及其運(yùn)動(dòng)關(guān)系分析 第二章 內(nèi)凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)的原理與尺度綜合 第 三 章 內(nèi)凸輪廓形 的設(shè)計(jì)與計(jì)算 、連桿的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 第 四 章 齒輪及其連桿的相關(guān)設(shè)計(jì)與計(jì)算 第 五 章 機(jī)械式周向振動(dòng)主軸激振驅(qū)動(dòng)器的原理與結(jié)構(gòu) 第 六 章 內(nèi)凸輪齒輪式主軸激振器的原理與機(jī)構(gòu) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 6 第 七 章 同步帶的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第八章 結(jié)論 主要參考文獻(xiàn) 附錄 1 標(biāo)準(zhǔn)件目錄表 附錄 2 非標(biāo)準(zhǔn)件目錄表 附錄 3 英文資料 附錄 4 英文資料翻譯 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 7 ，絲錐既回轉(zhuǎn)又振動(dòng)； ，絲錐振動(dòng)； ，絲錐回轉(zhuǎn)； ，絲錐不動(dòng) 圖 1 振動(dòng)攻絲的 4 種形式 Four kinds of form of vibration tapping 緒 論 1 引言 隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，機(jī)械產(chǎn)品對(duì)質(zhì)量的要求越來(lái)越高，相應(yīng)地對(duì)螺紋也提出更高的要求 .同時(shí)新材料不斷涌現(xiàn)， 也使傳 統(tǒng)的螺紋加工方法很難滿(mǎn)足要求 .這就產(chǎn)生了新型的螺紋加工方法即振動(dòng)攻絲 .振動(dòng)切削作為新興的特種加工技術(shù) ,引起國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者的廣泛興趣和極大關(guān)注并積極開(kāi)展研究 .最早對(duì)振動(dòng)切削進(jìn)行比較系統(tǒng)研究、可以稱(chēng)為振動(dòng)切削理論與應(yīng)用技術(shù)奠基人的當(dāng)屬日本學(xué)者隈 部淳 .伊郎 .他在 5060 年代發(fā)表了許多振動(dòng)切削研究論文 ,系統(tǒng)地提出了振動(dòng)切削理論 ,并且成功地實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)車(chē)削、磨削、光整加工以及振動(dòng)拉管等均已達(dá)到實(shí)用階段 .前蘇聯(lián)、德國(guó)和英國(guó)在此期間也先后開(kāi)展了振動(dòng)切削研究 ,發(fā)表了一系列研究成果 ,并積極在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用 . 我國(guó)的振動(dòng)切削研究起步 稍晚 ,繼我國(guó)第一臺(tái) ” CZQ250A 型超聲波振動(dòng)切削系統(tǒng) ” 問(wèn)世之后 ,許多大專(zhuān)院校、科研院所和工廠都開(kāi)展了對(duì)振動(dòng)切削的研究 ,取得了許多重要成果 ,研究的內(nèi)容從振動(dòng)切削實(shí)驗(yàn)研究 ,到實(shí)際工藝運(yùn)用研究 。從振動(dòng)切削實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)到對(duì)振動(dòng)切削機(jī)理與本 質(zhì)的研究都達(dá)到了比較廣泛和比較深入的程度 . 2 本設(shè)計(jì)研究的對(duì)象及內(nèi)容 （本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)任務(wù)是設(shè)計(jì)鉆床主軸箱內(nèi)的激振器部件）。 隨著制造業(yè)水平的不斷提高 ,振動(dòng)切削越來(lái)越顯示出其優(yōu)越性 .周向振動(dòng)切削加工理論應(yīng)用于孔加工時(shí) ,如何使主軸實(shí)現(xiàn))s in (0 atA??? ?? 輸出運(yùn)動(dòng)規(guī)律就成了周向振動(dòng)孔加工設(shè)備設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵 ,國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)家做了大量的研究工作 .現(xiàn)有的研究成果表明 ,關(guān)于 )s in (0 atA??? ?? 切削運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)現(xiàn)的基本思路是 :在刀具與工件之間實(shí)現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)分量 0? 與擺振分量 )sin(atA? 的合成 . 本設(shè)計(jì)中的 振動(dòng)攻絲是在普通攻絲的基礎(chǔ)上，疊加上一個(gè)沿螺旋方向振動(dòng)的切削方法 .它把連續(xù)的切削運(yùn)動(dòng)變成斷續(xù)的切削運(yùn)動(dòng)，將有限的能量集中為脈沖形式釋放出來(lái)，從而改善了攻絲的切削性能 .按照振動(dòng)與切削主運(yùn)動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式的不同，振動(dòng)攻絲可分為 4種形式 (圖 1). 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 8 方案分析 在上述 4種形式中， b、 c 和 d工件都有運(yùn)動(dòng)，這就使得整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，故不宜采用 .而對(duì)于 a只有絲錐運(yùn)動(dòng)，因而可通過(guò)簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)予以實(shí)現(xiàn) . 故本 設(shè)計(jì)采用 a方案 . 本設(shè)計(jì)的內(nèi)凸輪齒輪式主軸激振器的切削主運(yùn)動(dòng)為刀具轉(zhuǎn)動(dòng)刀具擺振 .采用內(nèi)凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)為傳動(dòng)原理 ,設(shè)計(jì)出來(lái)的回轉(zhuǎn)振動(dòng)擠壓攻絲機(jī) ,能實(shí)現(xiàn)對(duì)塑性較好的材料進(jìn)行振動(dòng)擠壓攻絲 . 3 振動(dòng)切削本質(zhì)與機(jī)理的研究 振動(dòng) 切削不同于常規(guī)的切削加工 ,其工藝效果與常規(guī)切削加工亦有顯著不同 .為了認(rèn)識(shí)和掌握振動(dòng)切削本質(zhì) ,更好地運(yùn)用振動(dòng)切削規(guī)律 ,人們對(duì)振動(dòng)切削的機(jī)理進(jìn)行了一系列探索和研究 . 山東工業(yè)大學(xué)張勤河等人通過(guò)對(duì) 超聲振動(dòng)鉆削加工陶瓷的研究 ,認(rèn)為是靜態(tài)負(fù)載的接觸力與沖擊力同時(shí)作用在工件上 .他們?cè)谠囼?yàn)研究中用 掃描電鏡觀察陶瓷的加工表面 ,得出金剛石刀具顆粒如同一個(gè)個(gè)小壓頭 ,在作用于工件表面瞬間產(chǎn)生裂紋與裂紋的擴(kuò)展 .從無(wú)螺紋表面質(zhì)量的主要因素 ,振動(dòng)切削不同于常規(guī)切削 — 刀具擠壓工件 ,使工件產(chǎn)生塑性變形 ,振動(dòng)切削在一個(gè)周期內(nèi)切削長(zhǎng)度小 ,刀具切削工件的瞬時(shí)速度較高 ,切削時(shí)間短 ,刀具與工件間斷分離 ,切削液能進(jìn)入切削區(qū) ,切削溫度降低 ,破壞了積 屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生 ,即便產(chǎn)生積屑瘤也難以附在刀具上 .刀具與切屑的分離作用是振動(dòng)切削最根本的特點(diǎn) ,正是這一特點(diǎn)才使得刀尖每次能以極大的加速度沖擊工件進(jìn)行切削 . 南京理工大學(xué)芮小健等人從切削過(guò) 程分析著手 ,研究了振動(dòng)切削過(guò)程中刀具與被切削工件之間的力學(xué)作用規(guī)律 ,得出如下結(jié)論 :1)刀具以沖擊載荷作用于被切材料 ,其動(dòng)態(tài)應(yīng)力波作用是改善切削效果的一個(gè)主要因素 。2)振動(dòng)切削中摩擦力降低是前刀面和剪切面的內(nèi)摩擦 向外摩擦轉(zhuǎn)換所致 。3)振動(dòng)切削中 ,前刀面正應(yīng)力減小 ,對(duì)材料破壞的斷裂抑制作用減弱 ,利于切削 。4)振動(dòng)切削中 ,材料破壞過(guò)程與普通切削的擠壓滑移過(guò)程有區(qū)別 ,它由每次沖擊都產(chǎn)生微細(xì)破壞而完成切削 . 4 振動(dòng)切削加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著傳統(tǒng)加工技術(shù)和高新技術(shù)的發(fā)展 ,振動(dòng)切削技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛 ,振動(dòng)切削研究日趨 深入 ,主要有一下幾個(gè)方面 : 研制和采用新的刀具材料 在現(xiàn)代產(chǎn)品中 ,鈦合金、純鎢、鎳基高溫合金等難加工材料所占的比例越來(lái)越大 ,對(duì)機(jī)械零件加工質(zhì)量的要求越來(lái)越高 .為了更好地發(fā)揮刀具的效能 ,除了選用合適的刀南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 9 具幾何參數(shù)外 ,在振動(dòng)切削中 ,人們將更多的注意力轉(zhuǎn)為對(duì)刀具材料的開(kāi)發(fā)與使用上 ,其中突然金剛石、人造金剛石和超細(xì)晶粒的硬質(zhì)合金材料的研究和應(yīng)用為主要方向 . 拓寬振動(dòng)切削加技術(shù)的應(yīng)用范圍 振動(dòng)切削技術(shù)將主要應(yīng)用于 : 難加工金屬材料 。 非金屬材料 。 表面質(zhì)量要求高 ,特別是對(duì)粗糙度要求嚴(yán)格的零件 . 另外 ,在加工工藝方面 ,將從振動(dòng)車(chē)削、振動(dòng)鉆削、攻絲等擴(kuò)展到 珩 磨、拋光、刨削、拉削和研磨等 . 研制和采用高效的振動(dòng)切削系統(tǒng) 現(xiàn)有的試驗(yàn)及實(shí)用振動(dòng)切削加工系統(tǒng)在輸出功率上尚不夠大 ,因能耗高仍不是很理想 .因此 ,實(shí)用的大功率振動(dòng)切削系統(tǒng)期待能早日問(wèn)世 .到目前為止 ,輸出能量為 4KW的振動(dòng)切削系統(tǒng)已經(jīng)研制出來(lái)并投產(chǎn)使用 .在日本 ,超聲振動(dòng)切削裝置通?？奢敵?1KW,切削深度為 . 高頻振動(dòng)切削 超聲振動(dòng)切削在今后一個(gè)時(shí)期內(nèi)將繼續(xù)成為振動(dòng)切削的研究重點(diǎn) .近期的研究表明 ,用超聲波修整的砂輪能夠降低磨 削燒蝕的可能性 ,進(jìn)而提高砂輪的使用壽命 ,顯著提高工件的表明質(zhì)量 .近幾年來(lái)日本在現(xiàn)代加工中心和組合機(jī)床上配置了振動(dòng)切削系統(tǒng) ,不僅實(shí)現(xiàn)切削刀具的振動(dòng) ,也實(shí)現(xiàn)工件的振動(dòng) ,從而形成了兩個(gè)方向的超聲振動(dòng)加工 .用超聲振動(dòng)可成功地加工高硬、低塑性材料如陶瓷、玻璃等 ,用傳統(tǒng)方式攻螺紋 ,易造成加工表面裂紋 ,若用超聲振動(dòng)切削 ,不僅提高表面質(zhì)量而且提高硬質(zhì)合金的使用壽命 ,而其它切削條件仍保持不變 . 用于精密超精密切削加工 采用低頻振動(dòng)切削可使工件的尺寸精度提高 12 級(jí) ,幾何形狀精度提高 23級(jí) ,并在一定程度上提高耐磨性和 抗腐蝕性 。而目前只有高頻振動(dòng)切削如超聲振動(dòng)切削才能實(shí)現(xiàn)超精密切削 .在振動(dòng)珩加工中被加工工件的表面粗糙度可達(dá) 振動(dòng)擠壓工藝將比傳統(tǒng)的擠壓加工提高表面質(zhì)量 12級(jí) 。而超聲振動(dòng)研究 .振幅為微米 ,頻率在千赫以上 ,不僅可以保證超精密加工的質(zhì)量 ,而且可用更大的切削用量 ,可獲得較高的生產(chǎn)率 . 對(duì)振動(dòng)切削機(jī)理的深入研究 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 10 當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期對(duì)振動(dòng)切削機(jī)理的研究將主要集中在振動(dòng)切削狀態(tài)下工件上多余金屬是如何與工件相分離并形成屑的 ,與傳統(tǒng)切削方法有所不同 。振動(dòng)切削中刀具與工件相互作用的力學(xué)分 析 。振動(dòng)切削機(jī)理的微觀研究及數(shù)學(xué)描述 。效率更高的試驗(yàn)及實(shí)用振動(dòng)切削系統(tǒng) . 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 11 ，絲錐既回轉(zhuǎn)又振動(dòng)； ，絲錐振動(dòng)； ，絲錐回轉(zhuǎn)； ，絲錐不動(dòng) 圖 1 振動(dòng)攻絲的 4 種形式 Four kinds of form of vibration tapping 第一章 螺孔振動(dòng)攻絲的方案及其運(yùn)動(dòng)分析 隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，機(jī)械產(chǎn)品對(duì)質(zhì)量的要求越來(lái)越高，相應(yīng)地對(duì)螺紋也提出更高的要求 .同時(shí)新材料不斷涌現(xiàn)，也使傳統(tǒng)的螺紋加工方法很難滿(mǎn)足要求 .這就產(chǎn)生了新型的螺紋加工方法即振動(dòng)攻絲 . 振動(dòng)攻絲是在普通攻絲的基礎(chǔ)上，疊加上一個(gè)沿螺旋方向振動(dòng)的切削方法 .它把連續(xù)的切削 運(yùn)動(dòng)變成斷續(xù)的切削運(yùn)動(dòng)，將有限的能量集中為脈沖形式釋放出來(lái)，從而改善了攻絲的切削性能 .按照振動(dòng)與切削主運(yùn)動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式的不同，振動(dòng)攻絲可分為4種形式 (圖 1). 上述 4 種形式中， a和 d只有絲錐或工件運(yùn)動(dòng)，因此不存在所謂的振動(dòng)攻絲臨界切削速度（振動(dòng)攻絲臨界切削速度 v=2πaf ， a— 振幅， f— 振動(dòng)頻率）問(wèn)題（隈部淳－郎，1979） .而 b和 c因絲錐和工件二者均有運(yùn)動(dòng)，故存在臨界切削速度 . 在上述 4 種形式中， b、 c 和 d工件都有運(yùn)動(dòng)，這就使得整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，故不宜采用 .而對(duì)于 a只有絲錐運(yùn)動(dòng)，因而可通 過(guò)簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)予以實(shí)現(xiàn) . 方案的類(lèi)型 切削主動(dòng)力源和振源合一 本方案只以 1 個(gè)步進(jìn)電機(jī)為動(dòng)力源 ,通過(guò)控制微機(jī)輸出有規(guī)律的脈沖序列，經(jīng)功率驅(qū)動(dòng)后輸入電機(jī)，使其做進(jìn)多退少的運(yùn)動(dòng) ,再通過(guò)絲桿— 螺母副（下文簡(jiǎn)稱(chēng)靠模）的作用，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成螺旋運(yùn)動(dòng)，并把沿圓周方向振動(dòng)轉(zhuǎn)化為沿螺旋方向振動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)振動(dòng)攻絲（姜大志， 1998） .此方案以功率步進(jìn)電機(jī)為