【正文】 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。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。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。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。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。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)。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。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。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。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)?！菁y底徑。 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。D――缸筒內(nèi)徑。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。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。感謝所有給予設(shè)計和本文真誠意見和建議的朋友們。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。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。本設(shè)計采用軸套式，其優(yōu)點是裝拆方便。活塞與活塞桿之間設(shè)置靜密封。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?！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。、工件軸性能進(jìn)行了比較。 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。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。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。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?？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。工作臺的最終傳動副采用蝸桿——蝸輪副。 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。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?。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。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。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。Gleason公司的P60滾齒—磨齒復(fù)合機(jī)床，能完成先用銑刀加工雙頭蝸桿，再用CBN磨輪磨該蝸桿，并具有去除蝸桿端面毛刺的功能。但隨著近年來切削速度和切削功率的急劇提高，單位時間內(nèi)金屬切除量大量增加，切削液的用量也越來越大，并且在高速切削過程中，切削液產(chǎn)生飛濺、形成油霧，不僅提高了企業(yè)生產(chǎn)成本，還污染了生態(tài)環(huán)境，并損害了工人的身體健康。傳統(tǒng)機(jī)械滾齒機(jī)的滾刀主軸轉(zhuǎn)速最高為500 rpm，工作臺轉(zhuǎn)速最高為32 rpm。 3）提高齒輪加工的效率 完全排除了交換齒輪和行程擋塊的調(diào)整，縮短調(diào)整時間，而且可在一次安裝下不經(jīng)過任何調(diào)整就可加工多聯(lián)齒輪。傳動鏈中的傳動環(huán)節(jié)與傳動元件越多，傳動誤差的來源越多，傳動誤差也越大，傳動鏈的傳動誤差是影響齒輪加工精度的主要因素。目前碟形砂輪和大平面砂輪磨齒精度可達(dá)DIN 2級，蝸桿砂輪磨齒精度達(dá)DIN 3～4級，錐形砂輪磨齒精度達(dá)DIN 4～5級。徑向剃齒由于只作徑向進(jìn)給運動而省掉了軸向或?qū)沁M(jìn)給，因而效率大大提高。目前滾齒加工的先進(jìn)技術(shù)有：1）多頭滾刀滾齒，可以大幅度提高生產(chǎn)效率，滾刀頭數(shù)最多可達(dá)7頭，但各頭之間的偏差影響齒輪的齒向精度。 齒輪加工技術(shù)圓柱齒輪的加工方法很多，按齒廓形成原理，可以分為成形法和展成法兩大類。采用特殊刀具和附件后，還可加工棘輪、內(nèi)外花鍵、扇形齒輪、齒條、端面齒輪等。80年代，卡譜（Kapp）公司推出的VAC65型珩齒機(jī)，采用了稱為Coronieren的硬齒面精加工方法。這些傳動使?jié)L齒機(jī)只具有滾切圓柱齒輪、蝸輪的加工能力，其工作范圍不僅較窄，而且機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且傳動鏈上的工作元件多。 數(shù)控滾齒機(jī)傳動系統(tǒng)圖數(shù)控滾齒機(jī)由于傳動鏈大大縮短，減少了軸、軸承和齒輪等元件的制造誤差、間隙和裝配誤差的影響；另一方面由于剛度的提高和熱變形的減少保持了精度的穩(wěn)定性；第二是可以方便地對機(jī)械誤差進(jìn)行補(bǔ)償。直接驅(qū)動的實現(xiàn)是使用電主軸直接驅(qū)動滾刀主軸，用同步力矩伺服電機(jī)直接驅(qū)動工作臺。 mm。因此，干式切削降低了單件齒輪的加工成本。根據(jù)對工件在線檢測的結(jié)果和實時采集的機(jī)床狀態(tài)，預(yù)測工件的加工質(zhì)量，并及時調(diào)整加工過程的工藝參數(shù)，以保證機(jī)床的加工精度。為了減小負(fù)載周期波動的影響，運用前饋系統(tǒng)可以減小15％的周期誤差，極大地提高了機(jī)床的加工精度。國內(nèi)電主軸的生產(chǎn)以洛陽軸承研究所最為著名，廣東工業(yè)大學(xué)對電主軸的動靜態(tài)特性、熱態(tài)特性以及軸承的選用等關(guān)鍵技術(shù)的研究已比較深入。用DDR電機(jī)直接驅(qū)動滾齒機(jī)工作臺，能達(dá)到高速、高精度的性能要求。2 零傳動滾齒機(jī)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究 零傳動滾齒機(jī)概述滾齒機(jī)正朝著全數(shù)控化、高速高精度、零傳動、綠色環(huán)保的方向發(fā)展，我們研究的零傳動滾齒機(jī)正是在這個發(fā)展趨勢下應(yīng)運產(chǎn)生的。實現(xiàn)零傳動高速干式滾齒的前提條件①提供足夠高的切削速度和切削功率；②從保證工件質(zhì)量和延長滾刀壽命出發(fā)，處理好能量分配；③循環(huán)時間短；④熱敏性低。 普通數(shù)控滾齒機(jī)床傳動系統(tǒng)自從20世紀(jì)80年代初數(shù)控技術(shù)引入齒輪加工機(jī)床以來，齒輪加工機(jī)床的技術(shù)水平有了明顯的提高。傳動路線、傳動方式——得益于各軸獨立驅(qū)動的較短的傳動路線，使各直線坐標(biāo)的快速速度大大提高，減少了切削加工中的輔助時間，提高了加工效率。由于各種滾齒機(jī)生產(chǎn)效率、規(guī)格及刀具參數(shù)等的不同，對滾齒機(jī)動靜剛度的要求也不相同。為此，機(jī)床除必須有一定剛性外，為便于自動上、下料，工件軸線位置最好是固定的，即機(jī)床的工作臺最好是固定的，采用立柱移動來實現(xiàn)進(jìn)給運動。 立式滾齒機(jī)床 臥式滾齒機(jī)床 立式和臥式滾齒機(jī)的比較立式滾齒機(jī)的工件主軸垂直布置，這對于大、中型盤狀齒輪的安裝、夾持和調(diào)整操作都比較有利，多數(shù)大、中型滾齒機(jī)都是立式。滾齒機(jī)的各運動的函數(shù)運算關(guān)系是：分度運動：軸向差動進(jìn)給補(bǔ)償運動：切向差動進(jìn)給補(bǔ)償運動：軸向和切向同時差動進(jìn)給補(bǔ)償運動：式中 ——與齒輪的旋向、滾刀的旋向、Z軸或Y軸的運動方向有關(guān)； Z——工件齒數(shù)； K——滾刀頭數(shù)； ——滾刀主軸轉(zhuǎn)速，rpm； ——工作臺轉(zhuǎn)，rpm； ——工件螺旋角； ——刀架安裝角； ，——分別為Z軸、Y軸的移動速度，mm/min； ——工件法向模數(shù)，mm。蝸桿傳動的設(shè)計是極其成熟的技術(shù)，在此不再贅述。 ＝ ＝最高允許壓力：；——額定壓力，=4MPa缸筒材料的許用應(yīng)力＝＝104MPa。――焊縫底徑?！踩禂?shù)，~6K液壓缸安裝和導(dǎo)向系數(shù)，因為是前法蘭剛性固定，有導(dǎo)向。液壓缸右腔的油，則經(jīng)過節(jié)流閥，從換向閥左位回油箱。尾座的作用是安裝頂尖支撐工件，對工件起輔助支撐的作用。指導(dǎo)教師吳雁老師對科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)、求實精神、謙遜品格、教學(xué)育人的崇高風(fēng)范以及積極提倡和扶持開拓創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度是我深受教誨，并將終身受益。在設(shè)計中他對我們要求嚴(yán)格，并注重啟發(fā)我，培養(yǎng)我獨立思考問題、解決問題的能力。本液壓缸采用液壓控制部件和磁致式位移傳感器。液壓缸左腔的油，則經(jīng)過節(jié)流閥，從換向閥右位回油箱。 活塞桿的導(dǎo)向套和密封設(shè)計活塞桿導(dǎo)向套在液壓缸有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對活塞桿導(dǎo)向。 活塞的設(shè)計1）活塞結(jié)構(gòu)形式：采用整體活塞，迷宮型間隙密封。n——安全系數(shù)。 液壓缸的總效率的確定液壓缸的總效率有以下效率組成：（１） 機(jī)械效率，由活塞及活塞桿密封處的摩擦阻力所造成的摩擦損失，在額定壓力下,通?？扇。?=～。傳統(tǒng)滾齒機(jī)是通過展成傳動鏈將這兩個運動連在一起的，滾刀主軸采用滑動軸承，工作臺采用蝸輪副分度和滑動軸承支承，這就使得這兩個運動的轉(zhuǎn)速都不高，通常滾刀主軸實際能使用的轉(zhuǎn)速在350rpm以內(nèi)，工作臺的轉(zhuǎn)速在25rpm以下，在這種轉(zhuǎn)速下要實現(xiàn)高速、高精度、干式切削是不可能的。根據(jù)機(jī)床的加工范圍和綜合因素分析，零傳動滾齒機(jī)選擇臥式布局，下面分析比較常見的幾種臥式布局形式：①工件主軸進(jìn)給，運動中產(chǎn)生的間隙、振動會影響零件的加工精度。⑥工件尺寸、形狀、重量對機(jī)床布局的影響對于小規(guī)格的工件(一般直徑在125mm以下)，為了便于工件裝夾、上下料及自動化要求，一般采用臥式布局，由滑板的平穩(wěn)進(jìn)給進(jìn)行加工，這樣，有利于提高齒輪加工精度和降低齒面粗糙度。對于大規(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。從市場調(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，價格在不斷下降，同時滾刀的切削轉(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。全功能數(shù)控指不僅齒輪機(jī)床的各軸進(jìn)給運動是數(shù)控的，而且機(jī)床的展成運動和差動運動也是數(shù)控的。零傳動高速干式滾齒機(jī)突破了傳統(tǒng)齒輪加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，研究和開發(fā)高速、高精度零傳動滾齒機(jī)是齒輪機(jī)床的重大變革。為此，我們研制了一臺基于零傳動原理的滾齒機(jī)床。 課題的研究意義在我國，全國的齒輪加工機(jī)床擁有量高達(dá)九萬余臺。 力矩電機(jī)一般滾齒機(jī)工作臺的回轉(zhuǎn)傳動系統(tǒng)采用伺服電機(jī)。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)床的主傳動鏈的長度縮短為零，故可稱之為“零傳動”。故障診斷的智能化表現(xiàn)在兩方面：一方面是機(jī)床會對曾經(jīng)產(chǎn)生的故障作記錄，當(dāng)下次碰到該故障時，它會首先提示可能的原因；另一方面，現(xiàn)場信息經(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:德國Liebherr公司的LC80系列滾齒機(jī)，美國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。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。而各進(jìn)給軸仍通過滾珠絲杠副實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動向直線運動的轉(zhuǎn)換，如果各進(jìn)給軸采用直線電機(jī)直接驅(qū)動，將完全實現(xiàn)零傳動。 滾齒加工技術(shù)的發(fā)展趨勢滾齒是國內(nèi)外應(yīng)用最廣的切齒方法，一些國家滾齒機(jī)的擁有量約占所有齒輪機(jī)床總量的45～50%。這些傳動鏈不僅傳動元件多，積累誤差大，而且誤差還交替?zhèn)鬟f，尤其是展成運動鏈和附加運動鏈有一部分重復(fù)使用，這樣就易形成誤差的交替?zhèn)鬟f，從而將附加運動的傳動誤差，傳入到要求分度運動準(zhǔn)確性很高的展成運動上。工具齒輪與工件齒輪間采用電子同步系統(tǒng)相聯(lián)系，運轉(zhuǎn)中通過進(jìn)給使工件齒輪的各項誤差逐漸得到修正，從而達(dá)到十分穩(wěn)定的精度。插齒技術(shù)的研究重點有：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。展成法又稱滾切法，是加工時切削刀具與工件作相對展成運動，刀具和工件的瞬心線相互作純滾動，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動中的包絡(luò)面。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，是依照交錯軸斜齒輪嚙合原理進(jìn)行加工的。4）數(shù)控插螺旋齒，以提高螺旋齒輪的加工精度。⑤磨齒加工磨齒是獲得高精度齒輪最有效和可靠的方法。由于各傳動元件的制造和安裝誤差，使得內(nèi)聯(lián)傳動鏈?zhǔn)锥思湍┒思荒馨蠢硐氲膫鲃雨P(guān)系運動，存在傳動誤差。機(jī)床結(jié)構(gòu)的簡化，更有利于實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的模塊化。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)速和高的工作臺轉(zhuǎn)速。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級精度，為其后的精加工工序獲得高精度提供了保證。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。LC80干式切削滾齒機(jī)，