【文章內容簡介】 內容的畫面中進行，而在程序目錄北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉換為內齒輪銑齒機床動力頭系統(tǒng)的設計 5 畫面下不能完成。以新建程序為例，其具體操作過程為：選擇編輯方式，按【程序】軟體鍵顯示程序，再通過按 鍵輸入程序號（如 Oxxxx），最后按【插入】鍵來完成此項操作。 這里需要特別注意是使用【插入】按鍵，而不用【輸入】按鍵，對于初學者，容易出現(xiàn)此類錯誤操作。 另外，對于 KND的程序編輯，有一個快速有效的程序字檢索功能。對于一般操作者習慣用按上、下光標箭的方法來定位，但是如果當前光標距離要修改的地方比較遠的話，那么要按好多次才能定位到指定位置，比較麻煩。對于 KND，可以利用程序字檢索功能，把想要修改的程序字輸入到緩沖區(qū)內，然后按向上或向下光標鍵來定位到我們想要的位置，這樣可以節(jié)省時間，提高手工編程效率。 KND使用的是 A類宏程序。 A類宏程序相比較 B類宏程序，由于需要記憶宏程序功能代碼，對于初學者不容易掌握；而 B類宏程序由于是基于計算機語言的基礎，更接近用戶的使用習慣，對于有一些計算機語言基礎的用戶來說，較為容易掌握。至于 A類宏程序的使用可參閱 KND用戶手冊。 目前普遍用的內齒輪加工的方法 之前研究了一些關于內齒輪加工方法的研究 [4]，加深了對內齒輪加工方法的認識。在齒輪類零件中，內齒輪零件雖較外齒輪零件應用范圍窄，但也是汽車、儀器、儀表等行業(yè)領域不可缺少的重要零件；在機械傳動中，特別是減速器的設計上，結 構的緊湊和重量的減輕是很重要的因素，內齒輪在這方面有絕對的優(yōu)越性，因此目前在減速器的傳動機構上，內齒輪的應用更為廣泛。由于內齒輪零件幾何形狀復雜、加工難度較大、材料利用率低、生產效率極低，因此在如何保證內齒輪強度和傳動性能的前提下著重提高內齒輪精度，實現(xiàn)內齒輪加工技術的突破性進步，一直是生產企業(yè)和科研人員非常關注的問題。 內嚙合齒輪常用的加工方法有插齒、拉削、片銑刀銑齒、擠齒、線切割切齒等。內齒輪由于其特殊結構和加工方式的局限性，插齒是內齒輪加工的主要方法，是加工有底內齒輪的唯一方法，多用于汽車變速箱多聯(lián)齒 輪的插齒 [5]。 內齒輪采用插齒加工時，存在很多不足之處：內齒輪插齒比外齒輪插齒容易引起干涉，因此可加工的內齒輪齒數(shù)范圍和插齒刀具設計方法都受到約束：若插齒刀不沿北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉換為內齒輪銑齒機床動力頭系統(tǒng)的設計 6 內齒輪中心方向退出時，返回行程中有時會產生根切，在刀具表面產生傷痕；插齒時齒輪圓周上容易出現(xiàn)誤差，特別是插齒刀和齒輪偏心的影響較大，使齒輪精度大大降低。 內齒輪加工有以下幾種方法： （ 1）插齒加工 插齒加工的齒輪齒面硬度不高，一般為 HB≤350。且由于插齒加工運動要求，將產生各種干涉（如展成頂切，切入頂切、讓刀頂切等），使被加工內斜齒輪的尺寸受到限 制，加工標準內齒輪時，不產生展成頂切的插齒刀最少齒數(shù)為 Zmin =34，加工變位齒輪時， Zmin =20。 （ 2）磨削加工 磨削加工可加工較高硬度的內斜齒面，加工精度也較高（可加工 7級精度的齒輪）。但磨削加工只能加工尺寸較大的內斜齒輪，而對于較小尺寸的內斜齒輪 （ d≤40mm） ，由于砂輪直徑的限制就無法加工。 （ 3）電火花加工 是一種非接觸式的直接利用電能進行加工的加工方法，其特點是加工時無切削力，對材料的硬度無要求，可加工高硬度的材 料。其三大特點：精密微細、仿形逼真，在加工各種復雜表面有突出的優(yōu)勢。因此，內斜齒輪電火花加工是一種理想的加工方法。 實現(xiàn)內齒輪的電火花成形加工，就必須要解決兩個難題。首先，由于電火花加工中工具電極所做的運動是進給、擊穿介質放電、抬刀、再進給的往復直線運動，每次抬刀的距離為 ～ ，而一般內斜齒輪的螺旋角都小于 20176。，由于步進電機是直接驅動工具電極，因此步距角就相當小（如果要求達到步進電機的脈沖當量，若內斜齒輪的螺旋角為 176。，則步距角為 176。）。這給步進電機及其驅動方 式的選擇提出了很高的要求。其次，要使工具電極的旋轉運動與主軸的直線運動相協(xié)調：即當電火花機床的主軸向下運動時，工具電極正轉，反之工具電極反轉；且兩種運動的速度必須精確匹配。 （ 4）擠齒加工 齒輪擠齒加工也稱齒輪冷精擠。它是擠輪與工件之間在一定壓力下按圓柱齒輪無側隙嚙合的自由對滾過程 , 屬于按展成原理的無切削加工。擠輪實質上是一個高精度北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉換為內齒輪銑齒機床動力頭系統(tǒng)的設計 7 的具有修形的漸開線齒形的圓柱齒輪 , 有時還有一定的變位量 , 擠輪與工件成平行軸旋轉。由于擠輪的寬度超過工件的寬度 , 所以在精擠過程中 , 擠輪與工件不需沿軸線相對移動 , 只需徑向 進給 , 直到要求尺寸。擠齒具有生產率高、經濟性好的特點 , 擠后齒輪精度高、表面粗糙度低。另外 , 擠齒由于齒面的均勻塑性變形 , 產生冷作硬化層 ,從而工件耐磨性、疲勞強度和使用壽命有明顯的提高。 （ 5）旋壓技術 旋壓是借助旋輪等工具的進給運動 ,加壓于待成形的金屬毛坯 , 使其產生連續(xù)的局部塑性變形而成為所需要空心零件的一種少無切削的先進制造工藝。旋壓是一種古老的無屑環(huán)形空心部件的成形技術 ,二戰(zhàn)以前只有普通旋壓技術。 普通旋壓是一種只改變毛坯的形狀、尺寸和性能 ,而毛坯厚度不變或有少許變化的成形方法。常用的有拉深旋壓 、縮頸旋壓、擴徑旋壓、翻邊旋壓、卷邊旋壓、切邊旋壓、壓筋旋壓及表面精整旋壓等。借助旋輪等工具的進給運動 , 加壓于待成形的金屬毛坯 ,使其產生連續(xù)的局部塑性變形而成為所需要空心零件的一種少無切削的先進制造工藝。在普通旋壓基礎上 ,后來發(fā)展了強力旋壓技術。強力旋壓是一種，不但改變毛胚的形狀、尺寸，和性能而且顯著改變工件壁厚 (減薄 )的成形方法。強力旋壓包括錐形件剪切旋壓和筒形件流動旋壓 , 按照變形金屬流動方向與旋輪進給運動方向是否一致 ,筒形件旋壓又分為正旋和反旋兩種。隨著數(shù)控技術的發(fā)展，旋壓技術水平逐步提高。與焊接或 切削等金屬加工方法相比 ,旋壓時毛坯受三向變形力的作用 ,使工件中的夾渣、夾層、裂縫、砂眼等缺陷暴露出來 ,起到自檢作用 ,變形區(qū)沿滑移錯移 ,得到連續(xù)完整的纖維組織 ,材料具有各向同性 ,工件的硬度、抗拉強度和屈服強度得到提高。帶芯模強力旋壓 ,由于工件厚度均一 ,內外尺寸準確度高 ,可得到較高精度和表面粗糙度。尺寸精度可達～ , Ra值達到 ～ 。 內齒旋壓成形技術屬于塑性無切削成形技術 ,制齒過程只涉及工件的材料流動 , 金屬流線不被切斷 , 成為沿著擠壓件輪廓連續(xù)分布的金屬流線。因此 , 齒輪旋壓工藝不但提高了金屬的綜合性能 ,而且齒面磨損均勻 ,精度高 ,工件耐磨性、 疲勞強度和使用壽命都顯著提高。 其他齒輪加工方法：對于 6級精度以上的齒輪或者淬火后的硬齒面加工 [6], 往往要在滾齒或插齒后進行熱處理 ,再進行齒面的精加工 ,有剃齒、珩齒和磨齒等方法。剃齒一般用于未淬火圓柱齒輪的精加工 ,生產率很高 ,有很強的誤差糾正能力 ,是軟齒面精加工最常用的加工方法之一。磨齒加工適用于淬硬齒輪的精加工。磨齒加工工藝成北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉換為內齒輪銑齒機床動力頭系統(tǒng)的設計 8 本高 ,加工效率較低 ,機床結構復雜。珩齒是齒輪光整加工工藝中應用最廣泛的方法。一般主要用來減少齒輪熱 處理后表面粗糙度值。 北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉換為內齒輪銑齒機床動力頭系統(tǒng)的設計 9 2 初擬設計方案 設計思路的擬定： 若使 KND立式銑床完成內齒輪的加工，必須使主軸方向改變，在所有的機械零件中，唯一能實現(xiàn)這一功能的只有錐齒輪，根據(jù)機床的主軸轉速范圍確定錐齒輪的參數(shù) [7]。 由于課題要求重點討論在銑床上銑削內齒輪，在銑床上銑齒時，工件要完成如下運動： （ 1）隨工作臺縱向進給作勻速直線運動； （ 2）裝夾在分度卡盤內作勻速旋轉； （ 3）銑完一個齒后要作分度分齒； 因此，機床縱向工作臺和分度頭的傳動系統(tǒng)要作相應的調整，使縱 向進給絲杠帶動縱向工作臺移動的同時。又經掛輪帶動分度頭使工件作勻速旋轉。以實現(xiàn)刀具與工件的相對螺旋運動，最終在工件上加工出斜齒。為此．工件的轉動與移動就要協(xié)調進行，以得到準確的斜齒導程，即工件在繞自已的軸線轉一圈的同時，必須相對于銑刀移動一個導程，而這一點正是通過分度頭側軸與銑床縱向進給絲杠之間適當?shù)膾燧唩肀ＷC的。 用圓柱立銑刀在數(shù)控銑床上銑齒：使用數(shù)控銑床加工內齒輪的方法，毫無疑問，它較之前兩種方法更為合理，但應指出。此時立銑刀直徑大可不必等于活齒傳動的滾子直徑，應選擇盡可能大的立銑刀，只要銑刀半徑小于或 等于內齒輪齒形曲線的最小曲率半徑。就可銑出完全正確的齒形，銑刀直徑加大后。有利于提高生產率和加工精度 [8]。 數(shù)控內齒輪銑齒機有電氣控制部分和機械裝置部分。機械裝置由銑削動力頭、平行于齒輪軸線運動的數(shù)控滑臺和數(shù)控分度盤、垂直于齒輪回轉軸線的工作臺和機械式移動滑臺組成。銑削頭安裝在滑臺上，由三速交流異步電動機驅動，通過一對準雙曲面齒輪使銑刀平行齒輪軸線高速回轉，銑刀靠垂直于自身回轉軸線的端面 “ 成形 ” 銑削齒面。此種傳動轉速高，扭矩大，抗震動能力強?；_平行于齒輪軸線運動，使整個齒寬得到銑削。在銑床的工作臺上安裝 一數(shù)控分度盤，銑刀盤每銑削齒輪的一個齒，北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉換為內齒輪銑齒機床動力頭系統(tǒng)的設計 10 離開齒面時，分度盤實時分度帶動齒輪，輪轉過一齒，直到全部齒銑削完成，分度盤的分度精度足以保證齒距誤差。銑刀柄工裝的調整可以控制齒厚和齒形角。移動滑臺可以控制齒的銑削高度（即齒槽深度）。銑削不同的齒輪時，只需要更換銑刀和刀柄工裝即可，齒輪裝在分度盤上，由計算機數(shù)控系統(tǒng)控制分度盤旋轉，直到銑削完全部齒 [9]。 齒輪的支撐部分用軸和軸承來固定，接著就是解決這些部件怎么連接在機器上的問題，考慮到銑刀在機床的固定方法，把固定豎直的齒輪的那個軸的上端部加工成銑刀頭部的形狀，用裝夾 銑刀的方法把這些部件連接到機器主軸上，再用一個套筒將這些零件固定，兩根拉桿將這部分連接在機器上，使這個部件可以隨著機器升降，達到銑削內齒輪的目的。 北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉換為內齒輪銑齒機床動力頭系統(tǒng)的設計 11 3 齒輪傳動方案的設計 錐齒輪主要參數(shù)的選擇 由于設計對尺寸的要求較高，在滿足使用條件下盡量使用較小尺寸的齒輪 [10]，所以選擇了 1 模 20 齒的傘狀齒輪，用 GearTrax20xx 計算生成的錐齒輪，具體尺寸如下圖所示： 表 31 齒輪參數(shù) 節(jié)距 其它數(shù)據(jù) 齒輪數(shù)據(jù) 模數(shù) 輪轂表面 中徑 模 節(jié)錐頂至安裝端面 外徑 模數(shù) 腹板厚度 附錄 齒根高 螺旋方向 右旋 相交角度 90176。 壓力角 176。 齒高 K 系數(shù) 齒距 齒數(shù) 圓角半徑 小齒輪 齒輪 齒數(shù) 20 齒厚 齒面寬度 20 20 齒輪 面角 齒數(shù)比為 根角 數(shù)據(jù)來源：《機械設計》 20xx 年，機械工業(yè)出版社。 北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉換為內齒輪銑齒機床動力頭系統(tǒng)的設計 12 配合尺寸： 圖 31 齒輪各部分參數(shù) 錐齒輪的受力分析 直齒錐齒輪齒面上所受的法向載荷 Fn 通常都視為集中作用在平均分度圓上，即在齒寬中作用在平均分度圓上，即在齒寬中點的法向截面 NN 內（如圖 32 所示）[11]，將法向載荷 Fn分解為切于分度圓錐面的軸向分力 Ft及垂直于分度圓錐母線的分力 F1，再將力 F1 分解為徑向分力 Fa1 及軸向分力 Fr1，齒輪的受力方向如圖 32所示： 北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉換為內齒輪銑齒機床動力頭系統(tǒng)的設計 13 Fa1Fr1NFt1FnFbbc1ca1a PFa1Fr1Fne法向截面32 直齒錐齒輪的輪齒受力 112tmTF d? 1 1 2ta n c osr t aF F F???? 1 1 2ta n sina t rF F F???? （ 31） costn FF ?? 式中， Fr1 與 Fa2 及 Fr2 與 Fa1 大小相等，方向相反。 直齒錐齒輪的校核 直齒錐齒輪傳動是以大端參數(shù)為標準值的 [12]。在強度計算時，則以齒寬中點處的當量齒輪作為計算的依據(jù)。對 軸交角∑ =90176。的直齒錐齒輪傳動，其齒數(shù)比 u、錐距 R、分度圓直徑 1d 、 2d 、平均分度圓直徑 1md 、 2md 、當量齒輪的分度圓直徑 1vd 、北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉換為內齒輪銑齒機床動力頭系統(tǒng)的設計 14 2vd 之間的關系分別為： 212121 t a nc ot ?????? ddzzu (32) 2 121 ?? udR