【文章內(nèi)容簡介】 主軸與工件最小中心距 30毫米 30毫米 最大安裝刀具直徑 120毫米 120毫米 電機總?cè)萘? 主電機容量 4千瓦 4千瓦 外形尺寸 ( 長 * 寬 *高 )2280*1100*1910mm (長 *寬 *高 )2280*1100*2260mm 重量 3400公斤 3600公斤 型滾齒機的傳動系統(tǒng) Y38 型滾齒機的傳動系統(tǒng)主要由四個傳動鏈組成 1 .滾刀的切削運動。傳動路線為主電動機 — 滾刀。 運動傳動鏈由主電動機 — 帶輪 Ф105/Ф222— 齒輪 Z32/Z48— 速度交換齒輪AB— 錐齒輪副 Z23/Z23錐齒輪副 Z23/Z23錐齒輪副 Z20Z/20— 斜齒輪Z13/Z64— 滾刀 n0（ r/min）。其運動方程式為 1430r/minx105/222x32/48XA/Bx23/2323/23x20/20x16/64=n0 化簡后得 i0=A/B=n0/113 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 12 頁 共 43 頁 圖 21Y38 型滾齒 38 機傳 動系統(tǒng)圖 在 Y38 型滾齒機上，變速交換齒輪 A 和 B 的中心距是固定的，兩交換齒輪的齒數(shù)是個常數(shù)， A+B=60。 Y38 型滾齒機變數(shù)交換齒輪共有八只，可搭配七種滾刀轉(zhuǎn)速，見下表。 交換齒輪速比i0=A/B 18/42 22/38 25/35 28/32 32/28 35/25 38/22 滾刀轉(zhuǎn)速n0（ rmin） 47 64 79 97 127 155 192 Y38 型滾齒機滾刀轉(zhuǎn)速交換齒輪表 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 13 頁 共 43 頁 2 工件的分齒運動。傳動路線為滾刀 — 工作臺（工件）。 分齒運動必須保證滾刀轉(zhuǎn)速 n0 和工件轉(zhuǎn)速 n之間滿足當滾刀轉(zhuǎn) 1r，則工 件轉(zhuǎn)過z0/z（ r）的傳動關(guān)系。運動由滾刀轉(zhuǎn) 1r— 斜齒輪 z64/z16— 錐齒輪副 Z20/Z20— 錐齒輪副 Z23/Z23— 錐齒輪副 Z23/Z23 齒輪 Z46/Z46— 差動機構(gòu) I 差 — 掛論 e/f— 分齒交換齒輪 a1xc1/b1xd1— 蝸桿副 Z1/Z96— 工作臺（工件） Z0/Z（ r）。其運動方程式為： 1x64/16 x 20/20 x 23/23 x 23/23 x 46/46 x I 差 x e/f x a1xc1/b1xd1 x 1/96=z0/z 化簡后得 e/f x a1xc1/b1xd1 =24 z0/z 式中， I 差 為差動機構(gòu)的傳動比，在分齒運動鏈上， I 差 =1。 為了使分齒交換齒輪的速比不至過大，在分齒運動鏈中設(shè)置跨輪 e 和 f，當工件齒數(shù)較多時，采用速度比 1:2 的跨輪。 Y38 型滾齒機分齒交換齒輪的計算式見下表 工件齒數(shù) 跨輪 分齒交換齒輪計算式 Z≦ 161 e/f=36/36 a1xc1/b1xd1 =24 z0/z Z≥ 161 e/f=24/48 a1xc1/b1xd1 =48 z0/z 表中 z為工件齒數(shù)； z0 為滾刀頭數(shù)。 3 滾刀的垂直進給運動。傳動路線為工作臺 — 刀架垂直進給絲杠。當工作臺轉(zhuǎn) 1r時，滾刀 的垂直進給量為 fa（ mm）以完成整個齒寬的加工。 運動由工作臺 — 蝸桿副 Z96/Z1— 蝸桿副 Z1/Z30— 垂直進給交換齒 a2xc2/b2xd2齒輪 Z45/Z36— 錐齒輪副 Z17/17— 錐齒輪副 Z17/17— 蝸桿副 Z4/Z20— 蝸桿副Z5Z30 — 刀架垂直進給絲杠（ t=10）。其運動方程式為 工作臺 1x96/1 x 1/30 x a2xc2/b2xd2 x 43/36 x 17/17 x 17/17 x 4/20 x 5/30 x 10=fa 化簡后得 a2xc2/b2xd2=3/4 fa 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 14 頁 共 43 頁 4 .工件的附加運動（ 差動運動）。傳動路線為刀架垂直進給絲杠 — 工作臺。滾切斜齒圓柱齒輪時，當滾刀沿工件軸線進給一個工件導程 Pz時，工件必須附加轉(zhuǎn)動 1r。 運動由刀架垂直進給絲杠（ t=10） — 蝸桿副 Z30/Z5— 蝸桿副 Z20/Z4— 錐齒輪副 Z17/17— 錐齒輪副 Z17/17— 齒輪 Z36/Z45— a3xc3/b3xd3— 蝸桿副 Z1/Z30— i差 — 跨輪 e/f— a1xc1/b1xd1— 工作臺蝸桿副 Z1/Z96。其運動方程式為 Pz/10 x 30/5 x 20/4 x 17/17 x 17/17 x 36/45 x a3xc3/b3xd3 x1/30 x i 差 x e/f x a1xc1/b1xd1 x 1/96=1 上式中 i 差 是差動機構(gòu)的傳動比，在差動鏈上 i 差 =2 導程 Pz的計算公式為 Pz=Π mnz/sinβ 將 i 差 及 Pz帶入運動運動方程式，化簡后得 a3xc3/b3xd3= sinβ/mnz0 式中 mn— 工件法向模數(shù) β — 工件分度圓上的螺旋角 z0— 滾刀頭數(shù) 。傳動路線為快速行程電動機 — 刀架垂直進給絲杠，刀架垂直方向的快速運動由快程電動機驅(qū)動。 運動由快速行程電動機 — 螺旋齒輪 Z16/Z42— 齒輪 Z45/Z36— 錐齒輪副 Z17/17—錐齒輪副 Z17/17— 蝸桿副 Z4/Z20— 蝸桿副 Z5/Z30— 刀架垂直進給絲杠（ t=10）。其運動方程式為 1430r/min x 16/42 x 45/36 x 17/17 x 17/17 x 4/20 x 5/30 x10 =f’a 化簡后得 f’a= 約等與 4 式中， f’a 為刀架快速垂向移動量。 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 15 頁 共 43 頁 3. 少齒數(shù)齒輪加工工藝 少齒數(shù)齒輪加工的關(guān)鍵是齒面加工工藝，在滾齒機上直接加工少齒數(shù)齒輪時，會出現(xiàn)機床無法起動的自鎖現(xiàn)象。通過對機床傳動系統(tǒng)進行分析計算 發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是機床傳動鏈較長，傳動系統(tǒng)效率太低，可以通過降低機床傳動系統(tǒng)的起動速度來解決這個問題。 少齒數(shù)齒輪材料的選擇 在少齒數(shù)齒輪傳動中，由于少齒數(shù)齒輪齒數(shù)很少，在嚙合傳動中每個齒的工作頻率很高，少齒數(shù)齒輪傳動比普通斜齒輪傳動在同樣使用條件下磨損嚴重，齒輪的耐磨性是一個非常關(guān)鍵的性能要求，而少齒數(shù)齒輪又不能進行磨齒加工，所以少齒數(shù)齒輪需做成硬齒面，否則，壽命太短就不能適應(yīng)工程的需要。因此，在少齒數(shù)齒輪的設(shè)計與制造過程中，要考慮材料的性能能夠適應(yīng)零件的工作條件需要，使零件經(jīng)久耐用，如果 齒輪材料選擇不當，則會出現(xiàn)零件的過早磨損，甚至失效，合理選擇和使用齒輪材料十分重要。少齒數(shù)齒輪材料的選擇可以參考普通圓柱齒輪的選擇原則進行，材料的選擇要同時滿足齒輪的機械性能，切削工藝性能和經(jīng)濟性要求。 在少齒數(shù)齒輪傳動中，由于采用較大的螺旋角，齒面各點都有較大的相對滑動，因而會加劇磨損速度。因此，齒輪毛坯對材料要求有高的接觸疲勞強度和抗彎曲疲勞強度，齒面要有足夠的硬度和耐磨性，芯部也要有足夠的強度和韌性。 由于小齒輪受載荷次數(shù)比大齒輪多，且小齒輪齒根較薄，強度低于大齒輪，為使兩齒輪的輪齒接近等強度，小齒輪 的齒面要比大齒輪的齒面硬一些。因此，在確定大小齒輪硬度時應(yīng)注意使小齒輪的齒面硬度比大齒輪的齒面硬度高。 根據(jù)材料的使用性能確定了材料牌號后，要明確材料的機械性能或材料硬度，然后可通過不同的熱處理工藝達到所要求的硬度范圍，從而賦予材料不同的機械性能，主要要提高小齒輪的齒面的耐磨性。 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 16 頁 共 43 頁 齒輪要經(jīng)過鍛造、切削加工和熱處理等幾種加工，因此選材時要對材料的工藝性能加以分析。一般來說，碳鋼的鍛造、切削加工等工藝性能較好，其機械性能可以滿足一般工作條件的要求。但強度不夠高，淬透性較差。而合金鋼淬透性好、強度高，但鍛造、切削 加工性能較差。我們可以通過改變工藝規(guī)程、熱處理方法等來改善材料的工藝性能。 在滿足使用性能的前提下，選用齒輪材料還應(yīng)注意盡量降低零件的總成本。我們可以從以下幾方面考慮： 從材料本身價格來考慮。碳鋼和鑄鐵的價格是比較低廉的，因此在滿足零件機械性能的前提下選用碳鋼和鑄鐵，不僅具有較好的加工工藝性能，而且可降低成本。從金屬資源和供應(yīng)情況來看，應(yīng)盡可能減少材料的進口量及價格昂貴材料的使用量。 從齒輪生產(chǎn)過程的耗費來考慮。首先，采用不同的熱處理方法相對加工費用也不一樣，如 12CrNi3A 鋼滲碳表白悴火的費用要比氮化處 理的費用少得多，而碳氮共滲又具有生產(chǎn)周期短和成本低的特點。其次 ,通過改進熱處理工藝也可以降低成本。如某齒輪工作時在高速。中載且承受中等沖擊條件下，原選用中合金高級滲碳鋼 18crZNi4 認人材料，其經(jīng)過 910— 940℃ 滲碳， 850℃ 淬火 ,180— 200℃回火后機械性能的抗拉強度 ≥ 1177Mpa、屈服強度 ≥ 834Mpa、延伸率 ≥ 10%、斷面收縮率全 45%，沖擊韌性全 98OkJ/m2，硬度為 58— 62HRC。雖能滿足齒輪的使用性能和工藝性能，但零件的價格高。現(xiàn)選用價格相對便宜的低碳中合金、中淬透性滲碳鋼 20CrMnTi。經(jīng)過 910— 940℃ 滲碳， 870e 淬火 ,180— 200℃ 回火后機械 性能的抗拉強度 ≥ 100MPa、屈服強度 ≥ 850MPa、延伸率 ≥ 10%、斷面收縮率 ≥ 45%，沖擊韌性 ≥ 680，硬度為 58 一 62HRC。僅此一項改進 ,材料費用不僅大大降低，而且滿足了其使用性能和工藝性能。第三，所選鋼種應(yīng)盡量少而集中，以便采購和管理。隨著齒輪形狀、尺寸和材料向著多品種、多系列和個性化的方向發(fā)展 ,尤其是在型號多、產(chǎn)量小時，在齒輪鍛造、機加工和熱處理等生產(chǎn)工藝方面，存在著設(shè)計量大，生產(chǎn)周期長、效率低、成本高、能耗大、管理難和 質(zhì)量不易保證等不利狀況，因此在齒輪選材時、精選、優(yōu)選和壓縮材料牌號和規(guī)格有利于提高選材通用化、系列化和標準化程度，提高材料的利用率，提高材料采購 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 17 頁 共 43 頁 的計劃性，以減少庫存積壓 !加快資金流動，方便儲存和保管以及降低材料的成本消耗。最后，我們還可以通過改進工藝來提高經(jīng)濟效益。如模鍛件生產(chǎn)的模鍛工藝己突破傳統(tǒng)工藝的要求 ,在提供成型毛坯時 ,可利用少無切削工藝 ,模鍛與機械精加工相結(jié)合，部分或全部取代切削加工直接生產(chǎn)零件，或在生產(chǎn)中采用成組技術(shù)與工藝，也可提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和降低成本。 綜上所述，在選擇齒輪材料時，必須結(jié) 合我國資源和生產(chǎn)條件，從實際出發(fā)，全面考慮機械性能、工藝性能和經(jīng)濟性等方面的問題，只有合理選材才能保證齒輪質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本，從而提高市場競爭力。根據(jù)使用要求和工作條件選取合適的材料，普通傳動齒輪選用中碳鋼和中碳合金鋼，如 4 50、 4OMnB、4OCr、 45Cr、 42SIMn、 35SIMn2MoV、 38MnMoAI 等；要求高的齒輪可選取ZOMnZB、 18CrMnTi、 3OCrMnTi、 20Cr 等低碳合金鋼；對于低速輕載的開式傳動可選取 ZG4O、 ZG45 等鑄鋼材料或灰口鑄鐵。由于少齒數(shù)齒輪嚙合頻繁，其耐磨性和耐疲勞性能要求較高，可選用 40Cr、軸承鋼 GCrlSSiMn 和彈簧鋼 65Mn等合金鋼材料。這類材料經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，有較高的綜合力學性能。通過調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，使它們具有更高耐磨性和耐疲勞性能。但是，以上材料機械加工后均需進行淬火熱處理再磨齒的加工工藝。 由于少齒數(shù)齒輪不能用磨齒機磨削，現(xiàn)有的硬齒面生產(chǎn)工藝不能用于少齒數(shù)齒輪的加工。為了檢驗少齒數(shù)齒輪傳遞的性能，對于高轉(zhuǎn)速 !重載荷等條件下工作的少齒數(shù)齒輪，可選用 20CrMnTi、 20MnZB、 20Cr 等低碳含金鋼或 38CrMoAI氮化鋼，該 類型的材料機械加工后不需要磨削，只需氮化熱處理即可獲得硬齒面，而且熱處理后具有很高的表面硬度、抗沖擊韌性和心部強度，齒輪變形也很小。本文在實驗加工時選擇的齒輪材料為 38CrMOAI 氮化鋼，可滾出 7— 8 級齒輪，能滿足一般精度傳動的要求。 少齒數(shù)齒輪毛坯加工工藝 少齒數(shù)齒輪傳動追求的目標主要是減速器體積的最小化，少齒數(shù)齒輪齒數(shù)較小，因此，設(shè)計的齒輪整體尺寸都比較小，為了使齒輪傳動結(jié)構(gòu)更加緊湊和可靠，提高傳動系統(tǒng)整體剛性，通常都采用齒輪軸的結(jié)構(gòu)形式，因此，其加工工藝可以參考齒輪