【文章內(nèi)容簡介】 環(huán)境與資源約束，制造加工的綠色化越來越重要，而中國的資源、環(huán)境問題尤為突出。因此，近年來不用或少用冷卻液、實現(xiàn)干切削、半干切削節(jié)能環(huán)保的機床不斷出現(xiàn)，并在不斷發(fā)展當中。在 21 世紀，綠色制造的大趨勢將使各種節(jié)能環(huán)保機床加速發(fā)展，占領(lǐng)更多的世界市場。 12 多媒體技術(shù)的應(yīng)用 多媒體技術(shù)集計算機、聲像和通信技術(shù)于 一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力，因此也對用戶界面提出了圖形化的要求。合理的人性化的用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。除此以外，在倒角機床技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，應(yīng)用于實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等，因此有著重大的應(yīng)用價值。 14 3．我國倒角機床機床發(fā)展現(xiàn)狀及思考 我國倒角機床技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀五十年代，通過 “六五 ”期間引進倒角機床技術(shù)， “七五 ”期間組織消化吸收 “科技攻關(guān) ”，我國倒角機床技術(shù)和倒角機床產(chǎn)業(yè)取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國倒角機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速， 1998～ 2020 年國產(chǎn)倒角機床機床產(chǎn)量和消費量的年平均增長率分別為 %34.9%。盡管如此，進口機床的發(fā)展勢頭依然強勁，從 2020 年開始，中國連續(xù)三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國， 2020 年中國機床主機消費高達 億美元，但進出口逆差嚴重，國產(chǎn)機床市場占有率連年下 降， 1999 年是 %， 2020 年僅占 %。 1999 年機床進口額為 億美元（ 7624 臺），2020 年達 億美元（ 23320 臺），相當于同年國內(nèi)倒角機床機床產(chǎn)值的 倍。國內(nèi)倒角機床機床制造企業(yè)在中高檔與大型倒角機床機床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯， 70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產(chǎn)倒角機床機床特別是中高檔倒角機床機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產(chǎn)倒角機床機床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識與能力欠缺、倒角機床系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用 推廣不力及倒角機床人才缺乏等。 我們應(yīng)看清形勢，充分認識國產(chǎn)倒角機床機床的不足，努力發(fā)展先進技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達國家之間的差距。 （ 1）不斷加強技術(shù)創(chuàng)新是提高國產(chǎn)倒角機床機床水平的關(guān)鍵 國產(chǎn)倒角機床機床缺乏核心技術(shù)，從高性能倒角機床系統(tǒng)到關(guān)鍵功能部件基本都依賴進口，即使近幾年有些國內(nèi)制造商艱難地創(chuàng)出了自己的品牌，但其產(chǎn)品的功能、性能的可靠性仍然與國外產(chǎn)品有一定差距。近幾年國產(chǎn)倒角機床機床制造商通過技術(shù)引進、海內(nèi)外并購重組以及國外采購等獲得了一些先進倒角機床技術(shù)，但缺乏對機床結(jié)構(gòu)與精度、可靠性、人性化設(shè)計等基礎(chǔ)性技術(shù)的研究，忽視了自主開發(fā)能力的培育，國產(chǎn)倒角機床機床的技術(shù)水平、性能和質(zhì)量與國外還有較大差距，同樣難以得到大多數(shù)用戶的認可。 （ 2）制造水平與管理手段依然落后 一些國產(chǎn)倒角機床機床制造商不夠重視整體工藝與制造水平的提高，加工手段基本以普通機床與低效刀具為主，裝配調(diào)試完全靠手工，加工質(zhì)量在生產(chǎn)進度 15 的緊逼下不能得到穩(wěn)定與提高。另外很多國產(chǎn)倒角機床機床制造商的生產(chǎn)管理依然沿用原始的手工臺賬管理方式，工藝水平和管理效率低下使得企業(yè)無法形成足夠生 產(chǎn)規(guī)模。如國外機床制造商能做到每周裝調(diào)出產(chǎn)品，而國內(nèi)的生產(chǎn)周期過長且很難控制。因此我們在引進技術(shù)的同時應(yīng)注意加強自身工藝技術(shù)改造和管理水平的提升。 （ 3）服務(wù)水平與能力欠缺也是影響國產(chǎn)倒角機床機床占有率的一個重要因素 由于倒角機床機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，一部分企業(yè)不顧長遠利益，對提高自身的綜合服務(wù)水平不夠重視，甚至對服務(wù)缺乏真正的理解，只注重推銷而不注重售前與售后服務(wù)。有些企業(yè)派出的人員對生產(chǎn)的倒角機床機床缺乏足夠了解，不會使用或使用不好倒角機床機床，更不能指導用戶使用好機床；有的對先進高效刀具缺 乏基本了解，不能提供較好的工藝解決方案，用戶自然對制造商缺乏信心。制造商的服務(wù)應(yīng)從研究用戶的加工產(chǎn)品、工藝、生產(chǎn)類型、質(zhì)量要求入手，幫助用戶進行設(shè)備選型，推薦先進工藝與工輔具，配備專業(yè)的培訓人員和良好的培訓環(huán)境，幫助用戶發(fā)揮機床的最大效益、加工出高質(zhì)量的最終產(chǎn)品，這樣才能逐步得到用戶的認同，提高國產(chǎn)倒角機床機床的市場占有率。 （ 4）加大倒角機床專業(yè)人才的培養(yǎng)力度 從我國倒角機床機床的發(fā)展形式來看需要三種層次的倒角機床技術(shù)人才：第一種是熟悉倒角機床機床的操作及加工工藝、懂得簡單的機床維護、能夠 進行手工或自動編程的車間技術(shù)操作人員；第二種是熟悉倒角機床機床機械結(jié)構(gòu)及倒角機床系統(tǒng)軟硬件知識的中級人才，要掌握復(fù)雜模具的設(shè)計和制造知識，能夠熟練應(yīng)用 UG、 PRO/E 等 CAD/CAM 軟件，同時有扎實的專業(yè)理論知識、較高的英語水平并積累了大量的實踐經(jīng)驗；第三種是精通倒角機床機床結(jié)構(gòu)設(shè)計以及倒角機床系統(tǒng)電氣設(shè)計、能夠進行倒角機床機床產(chǎn)品開發(fā)及技術(shù)創(chuàng)新的倒角機床技術(shù)高級人才。我國應(yīng)根據(jù)需要有目標的加大人才培養(yǎng)力度，為我國的倒角機床機床產(chǎn)業(yè)提供強大的技術(shù)人才支撐。 目前，倒角機床機床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化 、復(fù)合化、智能化、開放化、并聯(lián)驅(qū)動化、網(wǎng)絡(luò)化、極端化、綠色化已成為倒角機床機床發(fā)展的趨勢和方向。 中國作為一個制造大國，主要還是依靠勞動力、價格、資源等方面的比較優(yōu)勢，而在產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新與自主開發(fā)方面與國外同行的差距還很大。中國的倒角 16 機床產(chǎn)業(yè)不能安于現(xiàn)狀，應(yīng)該抓住機會不斷發(fā)展，努力發(fā)展自己的先進技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與人才培訓力度，提高企業(yè)綜合服務(wù)能力，努力縮短與發(fā)達國家之間的差距。力爭早日實現(xiàn)倒角機床機床產(chǎn)品從低端到高端、從初級產(chǎn)品加工到高精尖產(chǎn)品制造的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)從中國制造到中國創(chuàng)造、從制造大國到制造 強國的轉(zhuǎn)變。 第二章 總體方案的設(shè)計要求 17 總體方案 機床主要由多維調(diào)節(jié)砂輪支架、多維調(diào)節(jié)主軸箱、床身、全封閉上罩以 及配電、配氣系統(tǒng)組成。并配備有除 塵裝置。加工產(chǎn)品時的機床調(diào)節(jié)主要是調(diào)節(jié)主軸箱和砂輪支架，以求得到工作的最佳狀態(tài)。 (圖一 ) 工作原理 本機床的切削運動是由主軸帶動工件的轉(zhuǎn)動、砂輪的旋轉(zhuǎn)、磨頭的重力 P以及砂輪磨削工件的切削反力等幾個力的結(jié)合。在磨削過程中，當砂輪從齒頂走向 齒根時，在重力 P2 的作用下，砂輪始終貼緊工件，在等高和下滑狀態(tài)下磨削。在從齒根經(jīng)漸開線齒形上升到齒頂這區(qū)間時，需要一個向上的推力，這個力是兩 18 方面獲得的。砂輪切削時的切削反力 PQ 會有一個向上的分力 P3，當 P3 P2 時，砂輪就會被推向上方。另一方面砂輪是從偏置于工件中心位置切入工件的，在保證下滑磨削的一側(cè)的齒形完成倒角的前提下，可以加大砂輪對工件中心的偏置量，也就是使砂輪在磨削到漸開線齒形時向上爬 行的坡度減緩，加上工件的轉(zhuǎn)動，這個變緩的坡度也會給砂輪一個向上的分 力。由此可知：切削反力和工件推動砂輪的力使砂 輪被斥向上，重力和工件的轉(zhuǎn)動仍使砂輪緊貼工件磨削到上一個點。這一切都是在瞬間完成的，直觀看到的只是砂輪從齒根沿漸開線齒形向齒頂平穩(wěn)地進行磨削。 在實際操作中， P1 除了磨頭后部的重力外還包含進氣管帶來的力， P2 則是包括磨頭前部、砂輪的重力，以及彈力加力器的附加力。調(diào)整彈力加力器作用在磨頭上的附加力，即可得到 P2P1。 （圖五）工作原理 工件的工作角度也 19 就是在機床上的 安裝 角度。如圖六所示， 在三維空間里偏轉(zhuǎn)了 兩個角度，在 XOZ平 面抬起一個 r角， rθ （工件齒根角）。在 xoy平面旋轉(zhuǎn)一個ψ角 ψ≤β m（工件中點螺 旋角）。 旋轉(zhuǎn) r角和ψ角的 目的在于磨削時避免傷 及齒面。工件是安裝在 主軸箱主軸上的，調(diào)整 主軸箱很容易獲得所需 （圖六）工件安裝角度 的工作角度。 設(shè)計的技術(shù)要求 1．加工范圍： 齒輪直徑 Φ 35mmΦ 500mm 齒輪模數(shù) 圓 柱齒輪 弧齒錐齒輪 314 最大螺旋角 55176。 工件最大重量 40kg 2．磨頭轉(zhuǎn)速 12700r/min 2．氣源 分離壓縮空氣 壓力 耗氣量 179。/min179。 2 4．選用砂輪 高強低耗平行砂輪 外徑Φ 35Φ 12內(nèi)徑Φ Φ 1Φ 22 20 厚度 14mm 5．外形尺寸（長179。寬179。高） 1350179。 1100179。 1530 第三章 主軸箱的設(shè)計 21 主軸箱的箱體 主軸箱中有主軸、變速機構(gòu)，操縱機構(gòu)和潤滑系統(tǒng)等。主軸箱除應(yīng)保證運動參數(shù)外，還應(yīng)具有較高的傳動效率，傳動件具有足夠的強度或剛度，噪聲較低，振動要小，操作方便，具有良好的工藝性，便于檢修，成本較低，防塵、防漏、外形美觀等。 箱體材料以中等強度的灰鑄鐵 HT150 及 HT200為最廣泛 ,本設(shè)計選用材料為 (長179。寬179。高 ),按下表選取 . 長179。寬179。高 ( 3mm ) 壁厚 (mm) 500 179。 500 179。 300 812 500 179。 500 179。 300800 179。 500 179。 500 1015 800 179。 800 179。 500 1220 由于箱體軸承孔的影響將使扭轉(zhuǎn)剛度下降 10%20%，彎曲剛度下降更多，為彌補開口削弱的剛度，常用凸臺和加強筋；并根據(jù)結(jié)構(gòu)需要適當增加壁厚。如中型車床的前支承壁一般取 25mm 左右，后支承壁取 22mm 左右，軸承孔處的凸臺應(yīng)滿足安裝調(diào)整軸承的需求。 箱體在主軸箱中起支承和定 位的作用。主軸箱中共有 3 根軸，軸的定位要靠箱體上安裝空的位置來保證，因此，箱體上安裝空的位置的確定很重要。本設(shè)計中各軸安裝孔的位置的確定主要考慮了齒輪之間的嚙合及相互干涉的問題，根據(jù)各對配合齒輪的中心距及變位系數(shù)，并參考有關(guān)資料，箱體上軸安裝空的位置確定如下： 中心距 (a)=1/2（ d1+d2） +ym （式中 y 是中心距變動系數(shù)） 中心距Ⅰ Ⅱ =（ 56+38） /2179。 = 中心距Ⅰ Ⅶ =（ 50+34） /2179。 = 中心距Ⅱ Ⅶ =（ 30+34） /2179。 =72mm 中心距Ⅱ Ⅲ =（ 39+41） /2179。 =90mm 22 傳動軸 I 的設(shè)計計算 主軸箱由減速電機驅(qū)動，電機的輸出軸以 53∶ 49 的齒數(shù)傳動比驅(qū)動主軸箱（切勿倒置）。主軸的工作轉(zhuǎn)速，也就是本設(shè)備的生產(chǎn)節(jié)拍，是由變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)輸出頻率實現(xiàn)的。為了盡可能的方便簡化操作，避免因不正確操作造成故障，本設(shè)備配置的變頻器，采用外部操作模式，并且出廠設(shè)定了： 15s/r、 20s/r、 25s/r、35s/r、 45s/r、 55s/r、 65s/r、 75s/r、 90s/r、 110s/r、 140s/r、 180s/r 十二種轉(zhuǎn)速（秒 /轉(zhuǎn)）。操作者只需按照面板上表格中所列的對應(yīng)碼號改變編碼器的碼號，即可得到所需的轉(zhuǎn)速。 箱體是安裝在 8左右支架上。松開 7徑向鎖緊手柄和 2軸向鎖緊手柄，箱體可沿 BB軸線回轉(zhuǎn) 0176。 90176。松開鎖緊手柄 5，主軸箱可以沿 AA 軸線旋轉(zhuǎn)177。 45176。主軸箱在墊板 6上，前后左右可以隨意移動，同時可 以在 0176。、 90176。、 180176。、 270176。四個不同方向在墊板 T型槽內(nèi)安裝主軸箱。 由此，主軸可以在一個半球面的空間調(diào)節(jié)到任一個點位。 在調(diào)節(jié)箱體沿 BB軸線回轉(zhuǎn)傾斜時，為了防止因重量失衡 滑落，在左回 轉(zhuǎn)支架 3上設(shè) 置有防滑滾輪、 方頭調(diào)節(jié)螺釘 （見圖一 21） 是調(diào)節(jié)防滑滾 輪摩擦力的， 應(yīng)調(diào)節(jié)到軸向 和徑向鎖緊手 柄都松開時， 不致因重力而 滑落，而且保 證調(diào)整角度時 轉(zhuǎn)動靈活。摩 擦力調(diào)至上述 要求后，用裝 在調(diào)節(jié)螺釘上的鎖緊螺母鎖緊固定。 23 主軸頭部設(shè)置有：內(nèi)孔 Φ 7 M95179。 3 螺紋，端面設(shè)