【正文】 由于計算機(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)量與加工過程智能控制。但是，這些廠家提供的機(jī)床價格卻非常昂貴，高達(dá)400萬元人民幣/臺。2005年日本三菱重工Michiaki Hashitani等進(jìn)行了直接驅(qū)動磨齒機(jī)的研究，用同步內(nèi)置電機(jī)分別驅(qū)動刀具軸和工件軸，刀具軸和工件軸速度分別可達(dá)4500rpm和1500rpm。設(shè)計電主軸時，除選擇適當(dāng)?shù)臒o外殼電機(jī)外，應(yīng)著重解決散熱與軸承選用兩個問題。在國外的廠家中，以德國GMN公司和瑞士Fischer公司名氣最大，德國Siemens和口本Fanuc公司也有相應(yīng)的產(chǎn)品。因此，為了減小齒隙的影響，有時在齒輪的嚙合部位施加預(yù)負(fù)荷，但由此又會產(chǎn)生振動、噪音及齒輪的異常磨損等，從而損害了工作臺原有的性能。最大力矩達(dá)數(shù)千Nm，最大速度達(dá)750rpm。機(jī)床設(shè)計/制造的先天不足，將極大地限制我國齒輪加工機(jī)床的設(shè)計/制造水平的提高并削弱其可持續(xù)發(fā)展?jié)摿?。在此模型指?dǎo)下，對機(jī)床設(shè)計/制造中關(guān)鍵的理論和技術(shù)進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究，以研究成果為指導(dǎo)，研制成功一臺基于零傳動功能部件的高速、高精度滾齒機(jī)原型，為我國機(jī)床行業(yè)趕超世界先進(jìn)水平打下堅實的基礎(chǔ)。 設(shè)計輸入——技術(shù)規(guī)格參數(shù)和性能參數(shù)最人加工直徑——————————————100mm最人加工模數(shù)——————————————最人軸向行程——————————————150mm加工齒數(shù)范圍——————————————4～100齒滾刀架可轉(zhuǎn)動范圍————————————50176。這樣，有利于延長刀具壽命，使工件的熱膨脹減少，而機(jī)床溫升盡快穩(wěn)定下來。工作臺的最終傳動副采用蝸桿——蝸輪副?？焖仝呥M(jìn)、工進(jìn)、快退的位置和距離都需精心調(diào)整或試切才能完成，且需要的輔件多?？梢钥闯?，使用零傳動技術(shù)，機(jī)床的結(jié)構(gòu)將會得到最大限度的簡化，它是機(jī)床設(shè)計和制造技術(shù)的一次重大革新。機(jī)電參數(shù)的匹配——合理的機(jī)電參數(shù)匹配設(shè)計既可解決部件低速運動及在MDA單步指令進(jìn)給運動中的誤差，又可解決部件在高速運動過程中的超調(diào)。目前用戶加工齒輪的齒數(shù)范圍在6～100齒以內(nèi)，如果選擇常見少齒數(shù)為8～10齒，當(dāng)滾刀主軸最高轉(zhuǎn)速為4000rpm，此時的工件主軸轉(zhuǎn)速為400～500rpm。上述三點滾齒的動力特性決定了對滾齒機(jī)動靜剛度有著特殊要求，為了避免在滾齒時出現(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。③滾齒機(jī)各部件運動分配的影響滾齒機(jī)除了滾刀和工作臺的旋轉(zhuǎn)完成展成運動之外，一般還必須具備軸向進(jìn)給運動，徑向進(jìn)給運動，切向進(jìn)給運動，這些運動的有無及分配不同，機(jī)床的布局也隨之變化。汽車齒輪加工等大批量生產(chǎn)的行業(yè)需要的高效、高速滾齒機(jī)，必須保證機(jī)床生產(chǎn)率較高，自動化程度高，以便于實現(xiàn)單機(jī)自動化或納入生產(chǎn)線自動化。3）合理選擇布局，使機(jī)床熱變形對機(jī)床精度影響減小到最小程度。 從機(jī)床的可操作性、家具的安裝盒調(diào)整、切屑處理、機(jī)床中心高等方面對立式和臥式滾齒機(jī)作了詳細(xì)的比較。 機(jī)床布局總圖 零傳動滾齒機(jī)床的傳動系統(tǒng)設(shè)計 零傳動滾齒機(jī)運動概述滾齒加工相當(dāng)于一對交錯軸斜齒圓柱齒輪的空間嚙合。聯(lián)動軸為：B，C，Y，Z或B，C，X，Z滾齒加工機(jī)床工作時是采用展成（范成）原理進(jìn)行連續(xù)切削加工的。、工件軸性能進(jìn)行了比較。因此，在絕大部分滾齒機(jī)中，采用蝸桿副傳動調(diào)整刀架角度?！钊麠U彎曲失穩(wěn)臨界壓縮力， NP——活塞桿縱向壓縮力，N——安全系數(shù)，通常=~6，取5。材料選用S35號鋼，＝520N/mm,=310N/mm。5）缸筒頭部法蘭厚度計算 = =選取其厚度為10ｍｍ．F——法蘭在缸筒最大內(nèi)壓下，所承受的最大壓力，N——法蘭外圓半徑。D缸筒外徑。活塞與活塞桿之間設(shè)置靜密封?；钊麠U彎曲失穩(wěn)臨界壓縮力。本設(shè)計采用軸套式，其優(yōu)點是裝拆方便。根據(jù)薄壁孔的流量計算公式：得出＝＝A=,得出R=3mm根據(jù)液壓缸連接螺紋尺寸，M5M81M101M12M14M16M18M22M272M332M422M502選取螺紋連接尺寸為M101 尾座液壓控制原理圖的說明 尾座液壓控制原理圖１．液壓缸?。玻畣蜗蜷y?。常?jié)流閥?。矗凰耐〒Q向閥?。担缌鏖y６．液壓泵?。罚^濾器　８．油箱：當(dāng)A端通電時，電磁換向閥推向右方，由液壓泵5輸出的液壓油經(jīng)由換向閥左位，進(jìn)入液壓缸一的左腔，推動活塞右移，從而使頂尖頂緊工件。常用于液壓油缸、工程機(jī)械、閥門開啟等位移、位置、行程測量與控制領(lǐng)域。所以機(jī)床的總體布局的好壞在一定程度上決定了它能否占領(lǐng)市場，是決定機(jī)床實用性的一個重要因素．本設(shè)計通過滾齒機(jī)動力特性，滾持機(jī)滾齒工作方式，滾齒機(jī)各部件運動分配，滾齒機(jī)傳動形式，滾齒機(jī)自動化程度及生產(chǎn)效率高低，工件尺寸、形狀、重量和熱變形等因素對機(jī)床總體布局的影響進(jìn)行分析，通過比較分析選擇了臥式總體布局。傳感器輸出信號為絕對位移值，即使電源中斷、重接，數(shù)據(jù)也不會丟失，更無須重新歸零。基于上述的幾點素質(zhì)要求，今后自己要努力提升這些方面的素質(zhì)，使自己在設(shè)計方面的能力進(jìn)一步提高，實現(xiàn)自己的價值．參考文獻(xiàn)[1] :機(jī)械工業(yè)出版社，2003年4月[2] （第二版）.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006年3月[3] :機(jī)械工業(yè)出版社,1995年3月[4] :機(jī)械工業(yè)出版社,2006[5] ，2000年3月[6] ，重慶大學(xué)[7] 劉小鵬，張衛(wèi)國，華中理工大學(xué)學(xué)報，2000年5月[8] 趙陽，機(jī)械設(shè)計，1996年[9] 樓應(yīng)侯，一種新的機(jī)床模塊化設(shè)計編碼方法，寧波大學(xué)學(xué)報(理工版)，1998年3月[10] 劉潤愛,　現(xiàn)代制造工程[11] . Bouzakis. Gear Hobbing Cutting Process Simulation and Tool Wear Prediction Models[12] Vilmos Simon. The Influence of Gear Hobbing on Worm Gear Characteristics致謝我在畢業(yè)設(shè)計期間的工作自始至終都是在吳雁老師全面、具體、耐心的指導(dǎo)下進(jìn)行的。感謝所有給予設(shè)計和本文真誠意見和建議的朋友們。吳雁老師在指導(dǎo)我的設(shè)計中所表現(xiàn)的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，待人和氣，工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的品質(zhì)使我終身難忘。通過本次設(shè)計，我還認(rèn)識到，作為一個工程技術(shù)人員，特別是設(shè)計人員，必須具備以下基本的素質(zhì)：1．具備廣博的理論知識和生產(chǎn)實踐知識，這就要求我們不僅要加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)，掌握基礎(chǔ)的理論知識，同時還應(yīng)該積極動手，深入生產(chǎn)實踐的各個環(huán)節(jié)，克服“空想主義”，也克服追求理論上的完美而忽視具體實踐及操作等毛病。通過液壓部件可以方便的進(jìn)行頂尖的進(jìn)給，可以提高加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度。通過測量出發(fā)出的電脈沖與扭力波返回產(chǎn)生的感應(yīng)脈沖之間的時間差，就可以精確地計算出磁環(huán)的位置。為使頂尖運行平穩(wěn)，在回油路采用節(jié)流調(diào)速，它與溢流閥相配合，實現(xiàn)無級調(diào)速。D――缸筒內(nèi)徑。內(nèi)裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。 活塞桿的設(shè)計1）活塞桿的結(jié)構(gòu)：為了裝有位置傳感器，可采用空心管。用于精度高，直徑小，速度低的液壓缸?！菁y底徑。通常n＝5。因缸筒與端蓋焊接，所以選用S35號鋼，機(jī)械預(yù)加工后再調(diào)質(zhì)。（２） 容積效率，由各種密封件泄露造成，通常取：活塞密封為彈性材料時：＝１活塞密封為金屬環(huán)時：＝（３） 作用力效率,當(dāng)排油直接回油箱時：＝１（４） 液壓缸的總效率： ＝ ＝ 液壓缸的理論作用力的計算液壓缸的理論作用力P： P= =3920/() =7260N負(fù)載率，一般=～，?。?。③刀架調(diào)整角度用蝸桿傳動設(shè)計相對于兩垂直相錯軸間具有固定傳動比的回轉(zhuǎn)運動，蝸桿傳動是運用最廣的傳動方式。簡化滾齒機(jī)的傳動系統(tǒng)，不僅可以縮短傳動鏈，提高機(jī)床的傳動精度，增加了機(jī)床的動、靜剛性及熱平衡，便于機(jī)床的安裝及維修，而且傳動系統(tǒng)的簡化帶來了機(jī)床結(jié)構(gòu)的簡化，可以節(jié)約機(jī)床的用材，減少機(jī)床的機(jī)械加工，從而減少滾齒機(jī)制造過程中對環(huán)境的影響及節(jié)約能源。這種對滾的關(guān)系與一對蝸輪副相同，而齒廓是靠連續(xù)的展成切削來形成的。②工件主軸不進(jìn)給，由滾刀滑座兼作軸向和徑向進(jìn)給，根據(jù)滾刀主軸的位置又分兩種情況:1)滾刀主軸位于工件下方:不利于排屑，萬能性好，滾刀軸旋轉(zhuǎn)角可以在90范圍內(nèi)。這一點很大程度上是靠機(jī)床防護(hù)罩的設(shè)計來滿足機(jī)床整體效果的。對于中小型規(guī)格的工件(一般直徑在200～1250mm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，對于400mm規(guī)格以內(nèi)的機(jī)床，一般根據(jù)自動化程度采用工作臺固定，主柱移動的布局；而對于1250mm以上的大規(guī)格機(jī)床，一般采用工作臺固定，立柱移動的布局，并且對工作臺的承載(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。④滾齒機(jī)傳動型式的影響機(jī)械滾齒機(jī)的傳動鏈?zhǔn)怯蓹C(jī)械內(nèi)聯(lián)系傳動鏈來實現(xiàn)的，機(jī)床的主運動——滾刀旋轉(zhuǎn)運動及工作臺旋轉(zhuǎn)運動現(xiàn)在流行兩種方式:一種是由置于床身上的交流電機(jī)來實現(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)來實現(xiàn)。②滾齒機(jī)滾齒工作方式的影響滾齒機(jī)滾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、對角進(jìn)給加工。同時，總體布局的好壞也將決定機(jī)床整機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，對機(jī)床開發(fā)的成敗、機(jī)床的生存能力和市場競爭能力起著至關(guān)重要的作用。近幾年，不使用切削液的干切削已成為改善生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)清潔化生產(chǎn)的一條重要途徑，國內(nèi)外主要的齒輪加工機(jī)床廠家都在大力開發(fā)數(shù)控高速干切滾齒機(jī)。滾刀旋轉(zhuǎn)運動、工作臺旋轉(zhuǎn)運動的傳動方式，滾刀主軸的支承方式、工作臺主軸的支承方式——傳統(tǒng)的機(jī)械傳動式滾齒機(jī)受傳動鏈較長，又必須采用蝸桿傳動和傘齒輪傳動來滿足傳動路線、方向要求，以及滾刀主軸、工作臺主軸采用滑動軸承支承方式等限制，機(jī)床滾刀主軸轉(zhuǎn)速一般在5OOrpm以下，工作臺轉(zhuǎn)速一般在30rpm以下。這類數(shù)控系統(tǒng)的刀具主軸一般采用變頻裝置控制，工件主軸通過數(shù)控指令經(jīng)伺服電動機(jī)單獨驅(qū)動()。徑向進(jìn)給傳動鏈(Y3150E、YW3180等機(jī)型)實現(xiàn)工作臺的徑向進(jìn)給。那么零傳動滾齒機(jī)的設(shè)計和研究就不能完全等同于普通數(shù)控滾齒機(jī)，既要實現(xiàn)零傳動，又要滿足干式切削。此外零傳動數(shù)控滾齒機(jī)還可極大地簡化機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高機(jī)床的動靜剛度，也有利于實現(xiàn)可重構(gòu)機(jī)床的設(shè)計和制造。 機(jī)床用途及產(chǎn)品適用范圍滾齒機(jī)是使用最廣泛的齒輪加工機(jī)床，數(shù)控滾齒機(jī)同機(jī)械式傳動滾齒機(jī)在切削原理方面是一樣的，即：一方面，利用一對齒輪互相嚙合傳動時其兩輪的齒廓互為包絡(luò)的原理——展成原理來加工的，也就是只要滾刀與工件齒形共軛，就可以采用展成法加工；另一方面，由于全數(shù)控滾齒機(jī)的各軸均為獨立伺服驅(qū)動并帶檢測反饋功能，這樣對于圓柱體上的等分與不等分槽(或齒)，其也可以完成加工；同時，由于數(shù)控滾齒機(jī)的各軸為獨立伺服驅(qū)動，對于徑向進(jìn)給和軸向進(jìn)給可很容易實現(xiàn)插補(bǔ)運算控制，從而使機(jī)床可完成小錐度齒輪、鼓形齒輪的加工。如：Gleason—Pfauter公司研制的P60、P100、 P2GP130滾齒機(jī)；Liebherr公司制造的LC80、LC1LC150、LC180滾齒機(jī)；Koepfer公司制造的Koepfer160滾齒機(jī)，Hurth公司制造的S160滾齒機(jī)等，這些機(jī)床都部分應(yīng)用了零傳動技術(shù)及其它相關(guān)新技術(shù)(結(jié)構(gòu)特性、熱特性、刀具磨損、誤差補(bǔ)償?shù)?，使得齒輪加工機(jī)床的性能達(dá)到了一個新的高度，如前述的LC80干式切削滾齒機(jī)，滾刀主軸最高轉(zhuǎn)速為9000rpm，工作臺轉(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，工作臺轉(zhuǎn)速達(dá)3000rpm。在這些機(jī)床中，很大部分是六、七十年代的產(chǎn)品，急需更新?lián)Q代。其精度主要決定于反饋裝置的精度，但DDR電機(jī)反饋裝置的精度是非常精確的。通常，單個伺服電機(jī)輸出扭矩小，在低速旋轉(zhuǎn)時，效率不高。因為一般機(jī)床中用電主軸速度都大于10000轉(zhuǎn)，絕大多數(shù)都采用陶瓷滾動軸承，這種軸承的結(jié)構(gòu)和尺寸系列與普通鋼質(zhì)滾動軸承完全相同，只是將滾動體材料換成氮化硅陶瓷，故又稱混合軸承。由十直接傳動，減少了高精密齒輪等關(guān)鍵零件，消除了齒輪的傳動誤差。因此目前為止國內(nèi)在零傳動齒輪機(jī)床方面還是一個空白。 零傳動滾齒機(jī)及其關(guān)鍵技術(shù)的研究進(jìn)展 零傳動滾齒機(jī)國內(nèi)外研究進(jìn)展目前為止，國際上著名的齒輪加工機(jī)床生產(chǎn)廠家：美國Gleason—Pfauter、德國Liebherr、日本的三菱重工等企業(yè)都投入大量的人力、物力和財力研究零傳動技術(shù)在齒輪加工機(jī)床中的應(yīng)用，這些廠家在小直徑（200mm）、小模數(shù)(m3mm)齒輪加工方面推出的最新產(chǎn)品都部分應(yīng)用了零傳動技術(shù)及其它相關(guān)新技術(shù)，使得齒輪加工機(jī)床的性能達(dá)到了一個新的高度。⑥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)。國內(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階段。國內(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)品開發(fā)的一項首要的任務(wù)來抓。由于計算機(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。國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，工作臺轉(zhuǎn)速達(dá)1000rpm的機(jī)型。零傳動齒輪加工機(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)械傳動鏈中存在的磨損問題，可以長期保持機(jī)床的精度。同時機(jī)床本身柔性大為增加，易于實現(xiàn)機(jī)床重組，易于組成柔性齒輪制造系統(tǒng)，實現(xiàn)齒輪制造的柔性自動化過程