【正文】 最后感謝我同窗四年的學(xué)友和朋友們，謝謝他們四年對(duì)我的關(guān)心和幫助，對(duì)我的鼓勵(lì)和支持。4．要有不斷創(chuàng)新和改革的氣質(zhì)和意愿，養(yǎng)成勤于觀察和思考的習(xí)慣，努力尋求突破與創(chuàng)新，如敢于積極應(yīng)用新的技術(shù)原理，采用合理的新結(jié)構(gòu)和工藝等。由于作為確定位置的活動(dòng)磁環(huán)和敏感元件并無直接接觸，因此傳感器可應(yīng)用在極惡劣的工業(yè)環(huán)境中，不易受油漬、溶液、塵?；蚱渌廴镜挠绊?。在滾齒機(jī)設(shè)計(jì)中，機(jī)床的總體布局的好壞直接影響到機(jī)床給定加工工藝的適應(yīng)程度，機(jī)床的精度，動(dòng)靜剛度，抗震性，可靠性，制造工藝性，操作宜人性，維修方便性，占地面積，結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和外觀等。具有測(cè)量精度高、穩(wěn)定可靠、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)精巧、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。液壓缸的進(jìn)出油口可布置在端蓋或缸筒上。以防止活塞桿在后退時(shí)把雜質(zhì)，灰塵等帶到密封裝置處，損壞密封裝置。3）活塞桿的計(jì)算：a：活塞桿的直徑計(jì)算。與缸筒的配合公差等級(jí)，形位公差等級(jí)要求高，表面粗糙度參數(shù)值小，一般需配研?！菁y連接的摩擦系數(shù)。3）缸筒壁厚驗(yàn)算：a：缸筒工作的極限壓力為：缸筒的額定工作壓力Pn＝4MPa≤b:缸筒完全塑性變形時(shí)的壓力：缸筒的額定工作壓力Pn＝4MPa≤101MPaC：缸筒的徑向變形：Pr——缸筒耐壓實(shí)驗(yàn)壓力：Pr＝=6MPaE——缸筒材料彈性模數(shù)：E=MPa——缸筒材料的泊松系數(shù)，d：缸筒的爆炸壓力：Pr＝總上，缸筒的壁厚滿足要求?！g余量。當(dāng)活塞密封為彈性密封材料時(shí)：＝1 活塞行程的確定活塞的最大允許行程=320 =320 =782mm＞65mm。這些特點(diǎn)使蝸桿傳動(dòng)在機(jī)床中得以廣泛應(yīng)用，特別是對(duì)于需要傳遞較大功率（扭矩）及改變傳遞運(yùn)動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng)軸中。該圖中的蝸輪蝸桿傳動(dòng)副，與傳統(tǒng)機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)相同，實(shí)現(xiàn)刀架轉(zhuǎn)位。機(jī)床各運(yùn)動(dòng)軸均由獨(dú)立的交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以電子齒輪箱完成切齒時(shí)的分度運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、差動(dòng)補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)。根據(jù)Z軸布置形式可分兩種情況：1. Z軸水平布置滾刀架穩(wěn)定性好；2. Z軸垂直布置，其排屑性更優(yōu)，滾刀架穩(wěn)定性稍差。 滾齒機(jī)總體布局方案比較分析，滾齒機(jī)按工件主軸的空間布置方式分為立式()和臥式()兩大類。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)床尤為重要。數(shù)控滾齒機(jī)的傳動(dòng)是靠CNC（Computer Numeric Control）系統(tǒng)以電子齒輪箱（EGB——Electronic 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。對(duì)于數(shù)控滾齒機(jī)而言，前三種進(jìn)給加工方式均應(yīng)具備。由于切削原理、刀具參數(shù)及刀具結(jié)構(gòu)型式，使?jié)L齒切削過程的機(jī)理遠(yuǎn)比車、磨、銑、刨等工藝方法的機(jī)理復(fù)雜得多。 滾刀主軸最低轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)考慮到采用常規(guī)的硬質(zhì)合金滾刀進(jìn)行高效加工時(shí)，通常使用的滾刀線速度在80m/min～100m/min，同時(shí)為加強(qiáng)滾刀的剛性需要使用大直徑滾刀，按國(guó)內(nèi)常用的模數(shù)1mm、直徑為40mm的滾刀考慮，切削4齒時(shí)的速度為： （）考慮到用戶可根據(jù)切削零件的具體情況對(duì)滾刀轉(zhuǎn)速進(jìn)行微量調(diào)整，增加10%的速度調(diào)整余量，因此滾刀主軸最低轉(zhuǎn)速確定為550rpm。跟隨數(shù)控系統(tǒng)一起發(fā)展與成熟的內(nèi)置主軸電機(jī)和DDR力矩電機(jī)技術(shù)，這也使數(shù)控滾齒機(jī)的滾刀主軸的最高轉(zhuǎn)速、工作臺(tái)的最高轉(zhuǎn)速都大大提高得以可行。近幾年國(guó)內(nèi)外各主要齒輪加工機(jī)床生產(chǎn)廠家都將主要精力放在縮短機(jī)床的傳動(dòng)鏈方面，但仍然無法完全取消滾珠絲杠副、蝸輪蝸桿副和高精度齒輪副等機(jī)械傳動(dòng)元件，使得機(jī)床的加工精度、速度和可靠性等指標(biāo)無法得到根本性的改善。差動(dòng)交換掛輪：在差動(dòng)傳動(dòng)鏈中，為了適應(yīng)工件的螺旋角、齒數(shù)和模數(shù)的變化，設(shè)計(jì)了交換掛輪，以保證加工的正確性。主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈：聯(lián)系電機(jī)和滾刀主軸之間的傳動(dòng)鏈，由它決定滾刀的切削速度，是“外聯(lián)系”傳動(dòng)鏈。在干態(tài)高速滾齒時(shí)，切削能量大約需要8～18kW，絕大部分會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能。通過閉環(huán)的X軸控制可進(jìn)行高精度小錐度齒輪、鼓形齒輪的加工。這些技術(shù)參數(shù)對(duì)于傳統(tǒng)齒輪加工機(jī)床根本是不可能的，而我國(guó)機(jī)床制造行業(yè)也沒有可能獲得其設(shè)計(jì)/制造技術(shù)。在設(shè)計(jì)制造方面，重慶機(jī)床廠生產(chǎn)的YKS3120和YKS3112數(shù)控高速滾齒機(jī)和南京第二機(jī)床廠生產(chǎn)的YS3112CNC六軸控制高速滾齒機(jī)代表了我國(guó)現(xiàn)代滾齒機(jī)生產(chǎn)的最高水平，但與發(fā)達(dá)國(guó)家同類產(chǎn)品相比仍然存在著不少差距。系統(tǒng)中唯一的磨損件是軸承，維護(hù)減少，如果軸承能定期潤(rùn)滑，裝置就能達(dá)到零維護(hù)。一般滾齒機(jī)直接驅(qū)動(dòng)工件主軸的分度副采用高精度蝸輪副或是特殊齒形的多頭雙蝸輪副以及大尺寸齒輪副。用這種材料做滾動(dòng)體，可得到低溫升、高剛度和長(zhǎng)壽命的高速滾動(dòng)軸承，很好地保證主軸的精度。同時(shí)，集成式主軸也簡(jiǎn)化了機(jī)床設(shè)計(jì)中的一些關(guān)鍵性的工作，如簡(jiǎn)化了機(jī)床外型設(shè)計(jì)，易于實(shí)現(xiàn)主軸定位。、直徑57mm, JIS2級(jí)精度（相當(dāng)于GB/T6級(jí)）的齒輪。LC80干式切削滾齒機(jī)，滾刀主軸最高轉(zhuǎn)速為9000rpm，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速為800rpm；P60臥式滾齒——磨齒復(fù)合機(jī)床，刀具主軸轉(zhuǎn)速達(dá)12000rpm，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速達(dá)3000rpm。NC技術(shù)使FMS和CIMS成為可能；FMS和CIMS的發(fā)展反過來要求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。⑤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)。干式切削要解決的問題是刀具壽命問題、刀具價(jià)格問題和切屑的安全迅速地排走問題。滾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 6～7級(jí)精度，為其后的精加工工序獲得高精度提供了保證。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，二是通過誤差補(bǔ)償來減少加工誤差。③高速、高精度滾齒機(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。一般數(shù)控滾齒機(jī)的滾刀主軸由變頻交流主電機(jī)通過一到兩對(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。機(jī)床結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，更有利于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的模塊化。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。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荒馨蠢硐氲膫鲃?dòng)關(guān)系運(yùn)動(dòng)，存在傳動(dòng)誤差。 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)滾齒5～9生產(chǎn)率高，通用性大，連續(xù)分度滾齒，運(yùn)動(dòng)誤差易保證插齒5～8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5～7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，齒面無燒傷和裂紋等優(yōu)點(diǎn)珩齒6～8效率高，成本低，表面質(zhì)量好，齒面無燒傷，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7～8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4～7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5～7生產(chǎn)率很高，特別適用于成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn) 傳統(tǒng)滾齒機(jī)分析傳統(tǒng)滾齒機(jī)典型機(jī)型Y3150E。⑤磨齒加工磨齒是獲得高精度齒輪最有效和可靠的方法。重慶機(jī)床廠近年開發(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。4）數(shù)控插螺旋齒，以提高螺旋齒輪的加工精度。在CIMT2005機(jī)床展上，日本三菱公司展出的GE15A滾齒機(jī)上，采用了表面涂有超級(jí)干切涂層的MACH7高速鋼滾刀，線速度達(dá)250 m/min；重慶機(jī)床廠展出的YKS3112滾齒機(jī)上，采用了表面涂有DUAL涂層的硬質(zhì)合金滾刀，線速度達(dá)181 m/min。①滾齒加工滾齒是一種高效的、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。齒輪因其形狀復(fù)雜，技術(shù)問題多，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。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。4）干切工藝。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。近年來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越多的齒輪加工中得到應(yīng)用。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)轉(zhuǎn)中通過進(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。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510倍，被磨削表面不易發(fā)生燒傷和裂紋，疲勞強(qiáng)度高。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。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)外滾齒機(jī)產(chǎn)品中，數(shù)控滾齒機(jī)已占主導(dǎo)作用，我國(guó)研制的數(shù)控滾齒機(jī)始于二十世紀(jì)80年代中期。 滾齒加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)滾齒是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣的切齒方法，一些國(guó)家滾齒機(jī)的擁有量約占所有齒輪機(jī)床總量的45～50%。 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。而各進(jìn)給軸仍通過滾珠絲杠副實(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)。德國(guó)Liebherr公司制造的LC80干式切削滾齒機(jī)，滾刀主軸轉(zhuǎn)速為9000rpm，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速為800 rpm。所有這些因素都可以通過建模（如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模）來加以補(bǔ)償。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。例如:德國(guó)Liebherr公司的LC80系列滾齒機(jī)，美國(guó)Gleason—Pfauter公司的GP130系列滾齒機(jī)，日本三菱重工公司的GN10系列滾齒機(jī)等均可以采用高速干式切削加工。重慶機(jī)床廠的YKS3120系列六軸數(shù)控高速滾齒機(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)行硬齒面滾齒。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。例如，我國(guó)最大的齒輪加工機(jī)床生產(chǎn)廠——重慶機(jī)床廠于2000年通過鑒定的YKS3120六軸四聯(lián)動(dòng)數(shù)控高速滾齒機(jī)曾被列入“國(guó)家重大技術(shù)裝備創(chuàng)新項(xiàng)目”，被稱為是國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控滾齒機(jī)的里程碑，但該機(jī)床仍然采用了滾珠絲杠副和齒輪傳動(dòng)鏈。一般高速加工采用電主軸作為機(jī)床的主軸形式，電主軸將轉(zhuǎn)子和機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)部件做成一體，把機(jī)床的主傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度縮短為零，故可稱之為“零傳動(dòng)”。另外，約有1/3的發(fā)熱量是由電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的，轉(zhuǎn)子散熱條件差，又直接安裝在主軸上，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減小電機(jī)徑向的傳熱熱阻，使轉(zhuǎn)子的發(fā)熱量盡可能多地通過氣隙傳到定子和殼體中去，并由冷卻液帶走。 力矩電機(jī)一般滾齒機(jī)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)采用伺服電機(jī)。DDR電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子及反饋裝置組成，負(fù)載直接與轉(zhuǎn)子剛性連接，也就是說轉(zhuǎn)子與滾齒機(jī)工作臺(tái)直接連接，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。 課題的研究意義在我國(guó)，全國(guó)的齒輪加工機(jī)床擁有量高達(dá)九萬余臺(tái)。一直到進(jìn)入二十一世紀(jì)，“干切削”、“高速切削”、“高精度切削”、“硬齒面切削”等現(xiàn)代加工工藝進(jìn)入齒輪加工領(lǐng)域，基于傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)鏈的機(jī)床難于滿足這些需求，因此國(guó)外的部分廠家才開始研制“零傳動(dòng)”齒輪加工機(jī)床，但機(jī)床的售價(jià)很高(是一般數(shù)控機(jī)床的2～3倍)，設(shè)計(jì)原理和技術(shù)資料嚴(yán)格保密，形成了技術(shù)壟斷的局面。為此，我們研制了一臺(tái)基于零傳動(dòng)原理的滾齒機(jī)床。項(xiàng)目所研制的零傳動(dòng)滾齒機(jī)在工件主軸與滾刀主軸的傳動(dòng)原理上完全取消機(jī)械傳動(dòng)副，不僅可以大幅度提高機(jī)床加工齒輪零件的精度，也可以解決機(jī)械傳動(dòng)鏈中由于磨損造成的機(jī)床精度不穩(wěn)定問題。零傳動(dòng)高速干式滾齒機(jī)突破了傳統(tǒng)齒輪加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，研究和開發(fā)高速、高精度零傳動(dòng)滾齒機(jī)是齒輪機(jī)床的重大變革。進(jìn)給傳動(dòng)鏈：工件的軸向、切向、徑向進(jìn)給。全功能數(shù)控指不僅齒輪機(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。然而對(duì)于汽車轉(zhuǎn)向器行業(yè)的齒輪，由于直徑小，要求的滾刀直徑也小(否則會(huì)傷及工件定位面)，在采用淬硬加工時(shí)，滾刀的轉(zhuǎn)速要達(dá)800～1OOOrpm。從市場(chǎng)調(diào)研及用戶提供的信息來看，目前很多用戶已開始使用硬質(zhì)合金滾刀加工零件，主要的原因是硬質(zhì)合金的耐磨性高，滾刀的生產(chǎn)工藝已經(jīng)成熟，價(jià)格在不斷下降，同時(shí)滾刀的切削轉(zhuǎn)速高，可大大提高生產(chǎn)效率，因此高效滾齒機(jī)的主軸最高轉(zhuǎn)速應(yīng)以能滿足硬質(zhì)合金滾刀的切削速度為參考。 （）3 零傳動(dòng)滾齒機(jī)床的總體布局 零傳動(dòng)滾齒機(jī)床的總體布局研究在滾齒機(jī)設(shè)計(jì)中，機(jī)床總體布局的好壞直接影響機(jī)床滿足給定加工工藝的適應(yīng)程度、機(jī)床的精度、動(dòng)靜剛度、抗振性、可靠性、制造工藝性、操作宜人性、維修方便性、占地面積、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度及外觀等。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。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)。⑥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125m