【正文】 式滾齒機布局結(jié)構(gòu)形式的比較，從機床結(jié)構(gòu)緊湊、提高機床剛性、提高機床高效切削能力、易于排屑的角度考慮，零傳動滾齒機的基本布局形式參照YKJ3610機床的布局形式，即工件主軸采用臥式布局，工件主軸固定，軸向、徑向進給拖板位于工件主軸后方，Z軸水平布置，采用類似立式滾齒機的高剛性滾刀架的整體布局方式。根據(jù)滾齒加工的展成切削原理、各部件運動分配的不同，立式和臥式又可分為多種。2）合理布置熱源，使機床達到熱平衡，以減小相對熱變形。⑤滾齒機自動化程度及生產(chǎn)效率高低的影響機床的布局應(yīng)適應(yīng)機床的自動化程度及生產(chǎn)效率的要求。這些工作方式?jīng)Q定機床的運動及布局。在滾齒動力特性中影響機床總體布局的最顯著的因素有三個方面：1）滾齒過程是一種斷續(xù)切削，在滾刀轉(zhuǎn)速越高時，切削力變化頻率越高；2）滾齒過程中滾切力大小是變化的，滾齒負荷具有很明顯的沖擊性質(zhì)；3）滾齒過程中滾切力方向是變化的。 工件主軸最高轉(zhuǎn)速的設(shè)計工件主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)與滾刀主軸轉(zhuǎn)速相匹配。在機床設(shè)計時，軸向進給速度、各直線坐標(biāo)(X、Y、Z軸)及滾刀角度旋轉(zhuǎn)調(diào)整軸(A軸)的快速運動速度設(shè)計應(yīng)綜合考慮下面幾個因素：機床剛性——各部件及整機結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出機床剛性，直線導(dǎo)軌的運用、合理的筋壁厚度及結(jié)構(gòu)布置使機床的剛性大大增強。 普通滾齒機床傳動鏈?zhǔn)疽鈭D 零傳動滾齒機的傳動系統(tǒng)滾刀主軸回轉(zhuǎn)運動和工件主軸回轉(zhuǎn)運動均去掉一般數(shù)控滾齒機中的高精度齒輪副或蝸輪副，采用內(nèi)置主軸電機(電主軸，用于滾刀主軸)、內(nèi)置力矩電機(DDR電機，用于工件主軸)分別驅(qū)動，這樣就消除了由于傳動裝置而產(chǎn)生的誤差，如反向間隙、嚙合誤差等，其傳動精度主要決定于反饋裝置的精度，由于直接驅(qū)動只有很少的運動部件，所以噪音很小，系統(tǒng)中唯一的磨損件是軸承，維護減少，如果軸承采用定期潤滑，整體電主軸裝置就能達到零維護。 傳統(tǒng)滾齒機床傳動鏈?zhǔn)疽鈭D這種機床調(diào)整既復(fù)雜又費時。展成分度鏈：從刀具旋轉(zhuǎn)到工作臺旋轉(zhuǎn)的傳動關(guān)系，用以嚴(yán)格保證加工過程中工件的分度運動，確保工件展成齒形的正確性。我們期望熱量主要由切屑迅速帶走，而傳導(dǎo)給刀具和工件的熱量盡量小。此機床可廣泛用于汽車、摩托車、儀器、儀表、玩具、電動工具、漁具等行業(yè)的各種不同精度的齒輪的大批量、高效率加工。為了打破國外的技術(shù)壟斷，盡快提高我國齒輪加工機床的設(shè)計/制造水平，本項目以傳動原理中最復(fù)雜的齒輪加工機床為對象，提出以“零傳動”功能部件為核心，通過對“零傳動”的關(guān)鍵科學(xué)問題進行深入系統(tǒng)的研究，建立起“零傳動”齒輪加工機床的多因素綜合設(shè)計模型。究其原因，主要還是基礎(chǔ)研究差、整體設(shè)計能力不足，由此導(dǎo)致新技術(shù)應(yīng)用慢和仿制比重較大，如零傳動技術(shù)、干切技術(shù)在齒輪加工機床中的應(yīng)用一直處于落后狀態(tài)?？傊?，DDR電機具有直接力傳動、高扭矩、高靜態(tài)和動態(tài)負載剛性、高定位精度、零維護等特點。這些機構(gòu)，都使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大，并且產(chǎn)生齒隙和空轉(zhuǎn)，致使控制精度降低，加工精度下降。當(dāng)前國內(nèi)外生產(chǎn)電主軸廠家多達幾十家?？傊娭鬏S結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小，響應(yīng)特性好，并可避免振動與噪聲，精度高，是高速主軸單元的理想結(jié)構(gòu)。經(jīng)檢索，有關(guān)零傳動滾齒機研究的文獻僅此而已。在回轉(zhuǎn)運動方面取消機械傳動副，不僅大幅度提高了機床的加工精度和加工速度，也可以完全解決機械傳動鏈中存在的磨損問題，可以長期保持機床的精度，此外，還極大地簡化了機床的機械結(jié)構(gòu)。現(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)、遠程調(diào)試、遠程診斷等功能得以實現(xiàn)。如Hurth公司的WF3500滾齒機，將插齒、滾齒（包括滾內(nèi)齒輪）、磨齒和齒輪檢測集于一體，工件一次裝夾只需更換切削頭，就可實現(xiàn)相應(yīng)的齒輪加工功能，同時還可以對加工過程中的齒輪進行檢測，以決定加工用量。采用硬質(zhì)合金涂層刀具進行干切削，盡管第一次購刀價格比濕式刀具價格高，但因切削效率高且刀具壽命長，還節(jié)省了切削液及噴淋過濾裝置的費用，從而單件齒輪的加工成本反而有所降低，同時又符合環(huán)保無污染的要求。④環(huán)?；娝苤饘偾邢髦械那邢饕壕哂欣鋮s、潤滑和排屑等作用，可獲得良好的加工質(zhì)量，并提高刀具耐用度和生產(chǎn)率。由于采用了高精度、具有預(yù)加負荷的高剛性直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠、滾動軸承、電主軸、大扭矩同步力矩伺服電動機，使齒輪加工機床在高速加工的條件下精度得到保證并有所提高。它們是影響切削效率的主要指標(biāo)。近幾年國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滾刀軸和工件軸直接驅(qū)動的機型。 2）提高齒輪的加工精度 機械傳動鏈縮短或完全被取代，刀具磨損的自動補償，計算機技術(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)量的進一步減小，從而提高了機床的加工精度及工藝能力指數(shù)。數(shù)控滾齒機采用全數(shù)字控制，并帶有EGB（Electronic Gear Box）電子齒輪箱，由它代替了傳統(tǒng)機械滾齒機各種交換齒輪的功能，所以機床各項運動精度高，調(diào)整方便。滾齒機傳動鏈精度是指按規(guī)定的工件齒數(shù)調(diào)整后，工件主軸相對于滾刀主軸回轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)角誤差。傳統(tǒng)的滾齒機傳動采用單電機驅(qū)動，用分流傳動方式驅(qū)動多個執(zhí)行機構(gòu)，內(nèi)聯(lián)傳動鏈嚴(yán)格的速度同步與行程同步關(guān)系是靠具有準(zhǔn)確傳動比的傳動元件（齒輪、蝸輪、蝸桿等）實現(xiàn)的，調(diào)整環(huán)節(jié)采用掛輪以保證足夠精度的傳動比與調(diào)整范圍。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。④珩齒加工珩齒技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從自由珩到強迫珩，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。③剃齒加工剃齒方法除了人們所熟知的平行軸剃齒、對角剃齒外，徑向剃齒的發(fā)展近年來格外引人注目。干式滾削具有高的生產(chǎn)率、高精度和高的工件質(zhì)量，無切削液，工件不受油液污染，符合環(huán)保要求，屬于無污染的綠色加工工藝。滾齒精度一般可達7~8級，當(dāng)采用高精度滾刀和高精度滾齒機時，可滾切5級精度的齒輪。近年來，隨著汽車、機械、航天等工業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，對齒輪提出了更高的要求：傳動速度大、承載能力強、使用壽命長、運行噪音小、制造成本低，相應(yīng)地對齒輪的設(shè)計、加工、檢測等方面也提高了要求。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。3）滾齒機數(shù)控化，大幅度提高了機床的加工精度及工藝能力指數(shù)，增加了機床的可靠性并且擴大了機床的加工范圍。插削速度最高可達1000～2500次/min沖程數(shù)，加工精度達5～6級。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，同時對剃齒刀刃口槽形位置、形狀（如刃口錯位排列）、矩形槽都有很高要求，因此剃齒刀設(shè)計和制造上都有相當(dāng)?shù)碾y度。其珩磨輪是一個有高精度內(nèi)齒輪的鋼環(huán)，內(nèi)齒輪齒面上電鍍單層CBN磨料。近年來出現(xiàn)的新技術(shù)有：1）改進磨削方法，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。例如展成運動鏈和附加運動鏈除了要必須經(jīng)過合成運動機構(gòu)外，從首端件到末端件還各自需要經(jīng)過9對齒輪、蝸桿蝸輪、以及10根左右軸的順序傳遞；軸向進給傳動鏈則需要經(jīng)過8對齒輪、蝸桿蝸輪、絲杠螺母、7根軸的順序傳遞。 Y3150E滾齒機傳動系統(tǒng)圖 數(shù)控滾齒機分析二十世紀(jì)80年代以來，數(shù)控滾齒機進入了實用階段。所以相對傳統(tǒng)機械滾齒機來說，機械誤差對加工精度的影響能得到有效的控制。 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、控制各軸間的運動關(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，且加工精度遠高于傳統(tǒng)的機械靠模加工方法。由于直接傳動，去掉了高精密齒輪等關(guān)鍵零件，這樣就消除了由于傳動裝置而產(chǎn)生的誤差，如反向間隙、嚙合誤差等。Gleason—Pfauter公司制造的P60臥式滾齒——磨齒復(fù)合機床，刀具主軸轉(zhuǎn)速達12000rpm，工作臺轉(zhuǎn)速達3000rpm。影響齒輪加工精度的因素很多，除了電氣方面的以外，還有如機床結(jié)構(gòu)特性與熱特性、刀具磨損、機床主軸運動誤差、各種靜態(tài)載荷，以及工件裝火和機床振動等因素。但這并不能從根本上解決環(huán)保問題，因為變質(zhì)切削液的更換排放會嚴(yán)重污染環(huán)境。目前，國外主要的齒輪加工機床廠家都在大力開發(fā)數(shù)控高速干切滾齒機。Liebherr公司的LC80型滾齒機，機床采用模塊化設(shè)計，只要更換切削頭，就可組合成滾齒、單分度銑齒或插齒。2）智能診斷。由于存在著大量的機械傳動元件，對機床的加工精度產(chǎn)生極大的影響，也使得機械結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜，調(diào)整維修也極不方便。 ZE15A　直接驅(qū)動磨齒機主軸和工作臺軸結(jié)構(gòu)圖 電主軸在高速運轉(zhuǎn)條件下，傳統(tǒng)的齒輪變速系統(tǒng)已不能適應(yīng)要求，代之以寬調(diào)速交流變頻系統(tǒng)實現(xiàn)機床主軸的變速。通常在定子繞組的外部設(shè)計冷卻系統(tǒng)，用循環(huán)冷卻液體吸收和帶走定子散發(fā)的熱量，保持主軸單元殼體均勻的溫度分布。電主軸目前多用于加工中心、磨床、銑床、鉆床等數(shù)控機床。力矩電機也叫做DDR（Direct Drive Rotary)電機，是近幾年出現(xiàn)的一種新型電機，是一種低速大扭矩電機。DDR電機較為成熟的生產(chǎn)廠家是美國的Kollmorgen公司和德國的Bosch Rexroth公司，德國Siemens和口本Fanuc公司也有相應(yīng)的產(chǎn)品，多用在磨床的回轉(zhuǎn)工作臺、機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動、飛行轉(zhuǎn)臺、天文望遠鏡等低速大扭矩的情況。但對傳動原理異常復(fù)雜，“內(nèi)聯(lián)”傳動精度要求非常高的齒輪加工機床而言，由于缺乏理論作指導(dǎo)，在20世紀(jì)90年代以前國內(nèi)外一直沒有見到“零傳動”技術(shù)在齒輪加工機床中成功應(yīng)用的先例，齒輪加工機床一直沿用傳統(tǒng)的傳動方式，造成機床的傳動結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜、傳動效率低、傳動精度差、磨損嚴(yán)重、切削速度低。零傳動滾齒機實現(xiàn)了全數(shù)控、高速高精度、干式切削，是滾齒機朝著全數(shù)控化——數(shù)控高速化后更進一步發(fā)展的結(jié)果，它的實現(xiàn)還得益于滾刀制造技術(shù)的提高和數(shù)控技術(shù)、電主軸及力矩電機等技術(shù)的發(fā)展。伺服系統(tǒng)：采用Siemens 840D數(shù)字控制系統(tǒng)2） 精度指標(biāo)機床幾何精度按照JB/《數(shù)控滾齒機 精度》檢驗出廠機床直線坐標(biāo)位置精度按照GB/T806499《數(shù)控滾齒機 精度》檢驗出廠機床工作精度按照JB/《數(shù)控滾齒機 精度》檢驗出廠機床加工566級(GB1009588）機床加工工藝能力： 零傳動滾齒機需要研究的關(guān)鍵技術(shù)從機床的主要技術(shù)規(guī)格參數(shù)和性能參數(shù)可以看出，項目所研制的滾齒機的加工速度和加工精度要明顯高于我國目前最先進的數(shù)控滾齒機的性能參數(shù)，達到國際同類產(chǎn)品的性能指標(biāo)。這四個必要條件對機床提出了巨大的挑戰(zhàn)。差動傳動鏈：當(dāng)加工斜齒輪時，或?qū)菨L齒滾刀作切向進給時，隨著工件的軸向運動或切向運動，工件應(yīng)有附加轉(zhuǎn)動，這種運動關(guān)系就是通過差動傳動鏈來實現(xiàn)。近年來，由于計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展和高精度、高速響應(yīng)伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，全功能數(shù)控齒輪加工機床已成為國際市場上的主流產(chǎn)品。在機床設(shè)計時，滾刀主軸的最高轉(zhuǎn)速設(shè)計、工作臺的最高轉(zhuǎn)速設(shè)計應(yīng)綜合考慮下面幾個因素：滾刀所能承受的切削速度——隨著新型刀具材料、新的涂層方法的不斷出現(xiàn)和走向?qū)嵱茫缬操|(zhì)合金刀具、陶瓷刀具切削速度可達250m/min以上、高速鋼加TiN或TiAlN等涂層刀具也能達120m/min以上，對于中等模數(shù)齒輪采用這些刀具加工時，滾刀的轉(zhuǎn)速一般在5OOrpm左右。 滾刀主軸最高轉(zhuǎn)速的設(shè)計滾刀主軸和工件主軸轉(zhuǎn)速的高低是衡量滾齒機性能的一個重要指標(biāo)。 （） 工件主軸最低轉(zhuǎn)速的設(shè)計按加工齒輪齒數(shù)為100，使用標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金滾刀加工，滾刀轉(zhuǎn)速為1000～1200rpm，此時的工件主軸轉(zhuǎn)速為10～12rpm，考慮到各種其它因素，選擇工件主軸最低轉(zhuǎn)速為5rpm。對于采用優(yōu)質(zhì)高速鋼或硬質(zhì)合金鋼滾刀進行高速切齒的機床，顯然要求其應(yīng)比普通機床的動靜剛度高得多。運動的分配則要根據(jù)工件的參數(shù)、加工精度要求、對機床的生產(chǎn)率要求及剛性要求而定。同時，大量切屑的排除，大流量冷卻系統(tǒng)的防護、切削過程中油霧的收集等，對機床總體布局也有較大影響。⑧機床的總體布局應(yīng)使機床操作、調(diào)整方便，并使機床具有良好的加工工藝性、裝配工藝性及維修方便性。臥式滾齒機的工件主軸水平布置，加工長軸齒輪和小模數(shù)齒輪的滾齒機多為臥式。由這種蝸桿組成的滾刀，沿平行于軸線方向或垂直于螺旋線方向開一些容屑槽，刀齒后面經(jīng)過鏟磨加工。 零傳動滾齒機三維模型 零傳動滾齒機各運動軸的傳動設(shè)計要實現(xiàn)高速干式滾齒，滾齒機刀具主軸與工作臺主軸的高速及高精度同步回轉(zhuǎn)是先決條件。滾珠螺旋傳動具有傳動效率高、運動平穩(wěn)、傳動可逆和不自鎖、定位精度高、同步性高等特點。 滾刀主軸和工件主軸結(jié)構(gòu)圖4 尾座部件設(shè)計 液壓缸主要技術(shù)性能參數(shù)的計算 液壓缸工作壓力的確定根據(jù)各類液壓設(shè)備常用壓力表設(shè)備類型機 床磨 床組合機床車床、銑床、鏜床等拉床、龍門刨床工作壓力/MPa≤2≤2～4≤10由液壓缸的公稱壓力系列（GB7938——87），MPa141016202540選定設(shè)計的液壓缸的工作壓力=4MPa。 液壓缸主要零部件設(shè)計 液壓缸缸筒的設(shè)計（1） 缸筒結(jié)構(gòu)：根據(jù)缸筒的額定工作壓力，用途和使用環(huán)境，缸筒采用內(nèi)螺紋連接，此種連接方法具有重量較輕，外徑較小的優(yōu)點?！淄膊牧系目估瓘姸?。D——缸筒內(nèi)徑?！附有?。5）活塞的尺寸及加工公差。I――活塞桿橫截面慣性矩。3）導(dǎo)向套長度的確定 導(dǎo)向套的主要尺寸是支撐長度，通常按照活塞桿直徑，導(dǎo)向套的形式，導(dǎo)向套材料的承壓能力，可能遇到的最大側(cè)向負載等因素來考慮。當(dāng)B端通電時，電磁換向閥推向左方，由液壓泵輸出的液壓油經(jīng)換向閥右位進入液壓缸的右位，從而推動活塞左移，頂尖松開工件。傳感器由電子信號單元、不銹鋼測量管（內(nèi)置波導(dǎo)絲）和磁環(huán)（永磁鐵）三部分組成。通過活塞部件推動頂尖移動，頂緊部件?？梢跃_的測量活塞在缸筒中的位置通過這次畢業(yè)設(shè)計的學(xué)習(xí)，使我對大學(xué)四年學(xué)習(xí)的知識有了全面的認識，鞏固了以前所學(xué)的知識內(nèi)容，還讓自己增加了好多新的東西。吳雁老師指導(dǎo)學(xué)生認真負責(zé)，誨人不倦