【正文】 短行程的沿工件軸向的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng))，且對(duì)加工對(duì)象、生產(chǎn)批量、性能價(jià)格比等因素進(jìn)行總體評(píng)估后，決定進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)均采用“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲桿副”的驅(qū)動(dòng)方式。并根據(jù)進(jìn)給傳動(dòng)鏈最短原則，伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的絲桿連接。原機(jī)床的軸向進(jìn)給是由主電機(jī)通過(guò)多級(jí)齒輪傳動(dòng)傳遞給驅(qū)動(dòng)溜板箱的滾珠絲桿軸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，出于數(shù)控化再制造的考慮，拆掉主電機(jī)與滾珠絲桿軸間的多級(jí)齒輪傳動(dòng)部分，盡量縮短傳動(dòng)鏈，通過(guò)聯(lián)軸器把伺服電機(jī)加在滾珠絲桿軸的軸端，直接驅(qū)動(dòng)溜板箱的運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)軸向進(jìn)給，滾珠絲杠仍安置在原絲杠的位置，以減小再設(shè)計(jì)的工作量。圖7所示為采用了“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲桿副”的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)方式再制造后的機(jī)床軸向(X軸)進(jìn)給傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖。在滾珠絲杠的支承中，靠近伺服電機(jī)端采用成對(duì)角接觸軸承，以承受徑向和雙向軸向載荷；另一端采用向心球軸承。滾珠絲杠副采用雙螺母預(yù)緊，其預(yù)緊力約為最大軸向負(fù)荷的三分之一左右。絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)、輕快、無(wú)阻滯現(xiàn)象。1—伺服電機(jī)；2—聯(lián)軸器；3—軸承；4—軸承；5—滾珠絲杠；6—溜板箱；7—軸承圖44再制造后的X軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖原機(jī)床的徑向進(jìn)給是通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的，為了摒棄凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所帶來(lái)的眾多缺陷(如振動(dòng)、噪聲)，在數(shù)控化再制造的過(guò)程中，拆掉凸輪機(jī)構(gòu)，同樣采用“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲桿副”的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)方式以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的徑向進(jìn)給，導(dǎo)軌副采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副。為了獲得高精度、高剛度的進(jìn)給系統(tǒng)，除了選用高精度、高剛度的滾珠絲桿副，還必須重視對(duì)滾珠絲杠支承方式的設(shè)計(jì)。滾珠絲桿副的支承，主要是約束絲杠的軸向竄動(dòng)，其次才是徑向約束。滾珠絲杠的支承方式主要有以下三種：一端軸向固定一端自由，此支承方式的特點(diǎn)是：軸向剛度較低，適用于低轉(zhuǎn)速的短絲杠及豎直的絲杠；一端軸向固定一端簡(jiǎn)支，此支承方式的特點(diǎn)是：適用于較長(zhǎng)的臥式安裝絲杠；兩端均軸向固定，此支承方式的特點(diǎn)是：適用于對(duì)剛度及位移精度要求較高的長(zhǎng)絲杠。本數(shù)控化再制造項(xiàng)目的應(yīng)用情況是屬于中等速度、中等載荷、行程范圍也不大的較長(zhǎng)臥式安裝絲杠，綜合考慮各種因素，決定滾珠絲杠采用一端軸向固定一端簡(jiǎn)支的支承方式。在靠近伺服電機(jī)的一端，滾珠絲杠采用兩個(gè)單向精密推力軸承分別承受兩個(gè)方向的軸向載荷，約束絲杠的軸向竄動(dòng)。另一端采用向心球軸承用以承受徑向載荷。在電機(jī)和滾珠絲杠之間采用聯(lián)軸器聯(lián)接[24]。（1）砂輪數(shù)控修整器工作原理為了提高砂輪修整的精度和效率，將原滾刀鏟齒車床的手工金剛筆修整法再設(shè)計(jì)為在線數(shù)控(CNC)修整法。圖8所示是根據(jù)砂輪修整原理設(shè)計(jì)的砂輪數(shù)控修整器工作原理圖。圖45砂輪數(shù)控修整器工作原理示意圖砂輪修整器是由進(jìn)給機(jī)構(gòu)、金剛石修整輪和金剛石修整輪動(dòng)力源三部分組成的。進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用UW工作臺(tái)，主要包括修整器CNC系統(tǒng)、U方向的伺服驅(qū)動(dòng)及定位組件、W方向的伺服驅(qū)動(dòng)及定位組件。由U方向的驅(qū)動(dòng)及定位組件、W方向的驅(qū)動(dòng)及定位組件、修整器數(shù)控系統(tǒng)其它組件、金剛石修整輪及修整輪動(dòng)力源所組成的砂輪修整器安裝在中拖板的支架上。砂輪修整器在修整時(shí)是通過(guò)金剛石修整輪與砂輪反向或同向旋轉(zhuǎn)(一般采用同向旋轉(zhuǎn)，因?yàn)榉聪蛐D(zhuǎn)使金剛石修整輪磨損更快，使用壽命不如同向旋轉(zhuǎn))，引起金剛石顆粒和砂輪磨粒撞擊而使磨粒碎裂、脫落，形成新的磨粒切削刃，來(lái)達(dá)到修整目的。該砂輪修整器的工作原理是CNC系統(tǒng)用設(shè)計(jì)的母線截面NC程序控制U方向的伺服驅(qū)動(dòng)及定位組件和W方向的伺服驅(qū)動(dòng)及定位組件聯(lián)動(dòng)，并將此聯(lián)動(dòng)作為高速旋轉(zhuǎn)的金剛石修整輪的修整運(yùn)動(dòng)軌跡將成型砂輪的母線截面修整成所需的形狀。U方向和W方向的定位組件分別獲得U坐標(biāo)和W坐標(biāo)并反饋到CNC系統(tǒng)，修正U向和W向的位置誤差。（2）砂輪數(shù)控修整器機(jī)械本體設(shè)計(jì)本砂輪修整器機(jī)械本體的總體思路是采用“十字工作臺(tái)”形式，各軸進(jìn)給均采用“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲桿副”的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副進(jìn)給驅(qū)動(dòng)方式，滾珠絲杠采用一端軸向固定一端簡(jiǎn)支的支承方式。其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖與Z軸類似。UW十字工作臺(tái)由底座、U向運(yùn)動(dòng)的下拖板、W向運(yùn)動(dòng)的上拖板、分別帶動(dòng)上下拖板運(yùn)動(dòng)的U向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和W向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、分別安裝在上拖板、下拖板之間和下拖板與底座之間的雙滑塊滾動(dòng)導(dǎo)軌組成。為了獲得高旋轉(zhuǎn)線速度，提高砂輪的修整精度，金剛石修整輪動(dòng)力源采用的是電主軸，金剛石修整輪直接安裝在電主軸的軸端，電主軸通過(guò)電主軸座安裝在UW十字工作臺(tái)W向運(yùn)動(dòng)的上拖板上，使得機(jī)械本體的結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行更加平穩(wěn)，減少了振動(dòng)。砂輪修整器機(jī)械本體的總體結(jié)構(gòu)如圖46所示。圖46砂輪修整器結(jié)構(gòu)示意圖為了更好的適應(yīng)再制造后新系統(tǒng)的加工要求，需要對(duì)磨頭的結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行改造。再制造后車床的磨頭采用了滾刀鏟齒車床原有的磨頭結(jié)構(gòu)形式，即砂輪軸的前后端各用兩個(gè)C級(jí)精度的角接觸軸承，采用背對(duì)背支承結(jié)構(gòu)。為提高負(fù)載承受能力，將磨頭軸徑由原來(lái)的50 mm改為70 mm。在對(duì)磨頭的驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行改造設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到使用同步齒形帶可自由調(diào)節(jié)傳動(dòng)比，且沒(méi)有傳動(dòng)間隙，工作中沒(méi)有沖擊，傳動(dòng)零件的制造精度相對(duì)來(lái)說(shuō)可低一些[25]，故選擇同步齒形帶對(duì)磨頭的驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。改換掉磨頭由置于后支架上的砂輪三相交流異步電機(jī)通過(guò)平皮帶驅(qū)動(dòng)的方式，由伺服電機(jī)通過(guò)同步齒形帶傳遞動(dòng)力。并借鑒原磨頭底座的結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)一個(gè)改制的新磨頭底座將磨頭直接固定在中拖板上用于調(diào)整螺旋角的支架板上，大大提高了它的支承剛度，也使得整個(gè)結(jié)構(gòu)顯得緊湊，節(jié)省了機(jī)構(gòu)空間。在裝夾磨頭的時(shí)候，先松開(kāi)磨頭底座中的調(diào)整螺釘，然后將磨頭裝入磨頭底座，并通過(guò)調(diào)節(jié)磨頭底座上的調(diào)整螺釘，讓磨頭底座中的調(diào)整環(huán)將磨頭牢牢的固定在磨頭底座中。其結(jié)構(gòu)如圖47所示。圖47磨頭部分結(jié)構(gòu)圖通過(guò)車床零部件的再設(shè)計(jì)，使得整個(gè)結(jié)構(gòu)滿足了數(shù)控化再制造的功能要求。砂輪磨頭組件及砂輪修整組件固定于車床中拖板立柱上的組合組件結(jié)構(gòu)示意圖如圖48所示，將該組合組件安置于中拖板之上，配合機(jī)床的中拖板、大拖板及主軸旋轉(zhuǎn)即可以完成所需要的功能。圖48組合組件結(jié)構(gòu)示意圖結(jié) 論針對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有機(jī)械式滾刀鏟齒車床加工精度和加工效率低，無(wú)法進(jìn)行高精度復(fù)雜截形滾刀加工等問(wèn)題，提出了滾刀鏟齒車床的數(shù)控化再制造思路。論文以循環(huán)利用現(xiàn)有滾刀鏟齒車床為出發(fā)點(diǎn)，以解決高精度復(fù)雜截形滾刀的高效加工問(wèn)題為目標(biāo)，進(jìn)行了滾刀鏟齒車床的數(shù)控化再制造技術(shù)研究。論文主要研究結(jié)論如下：(1) 提出了采用金剛滾輪替代金剛筆的砂輪兩軸聯(lián)動(dòng)滾刀鏟齒車床在線數(shù)控修整方案，進(jìn)行了鏟齒車床零部件的再設(shè)計(jì)，具體包括機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的再制造設(shè)計(jì)(主軸及工作臺(tái)橫縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì))、砂輪修整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、磨頭的結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)等。(2) 采用PC+NC型開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的模式，提出了基于PMAC的數(shù)控化再制造專用數(shù)控系統(tǒng)硬件(3) 在分析普通滾刀鏟齒車床工作原理的基礎(chǔ)上，給出了滾刀鏟齒車床數(shù)控化再制造的功能要求，建立了技術(shù)指標(biāo)體系，設(shè)計(jì)了數(shù)控化再制造的總體方案，確定了機(jī)床的總體布局及控制系統(tǒng)總體方案。致 謝在濱海大學(xué)四年的大學(xué)學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束之際，我由衷地向教過(guò)我的所有老師表示感謝，本文的研究工作是在我的馬淑芳老師的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的，在我的學(xué)業(yè)和論文的研究工作中無(wú)不傾注著老師辛勤的汗水和心血。老師們的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、無(wú)私的奉獻(xiàn)精神使我深受的啟迪。從尊敬的老師們身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理。也感謝老師們?cè)谖疑钌蠠o(wú)私的幫助，在此我要向我的老師們致以最衷心的感謝和深深的敬意。同時(shí)也衷心感謝濱海大學(xué)四年來(lái)給我提供的良好學(xué)習(xí)和科研環(huán)境，使我得到了很好的參與課題鍛煉機(jī)會(huì)，并順利地完成本科學(xué)位的攻讀。同時(shí)，我要特別深深感謝我的家人，正是他們一如既往的殷切期望和無(wú)私的愛(ài)，給予我無(wú)盡的鼓舞和動(dòng)力，才使我順利地完成學(xué)業(yè)。衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位專家、教授。參考文獻(xiàn)[1][J] .制造技術(shù)與機(jī)床,1999, (6)：6～9.[2][J] 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