【正文】 gear machine tool and indexing plate basic structure, working principle, milling gear machine relevant parts of the calculation and control the nc milling body roll of recent exhibition principle, processing straight diagonal cylindrical gears worm gear drum small taper gear and spline, this machine is suitable for heavy automobile manufacture lifting machinery manufacturing metallurgy mine ship elevator power generation equipment engineering machinery industry, etc Key words: Milling gear, numerical control, allinone PC, the frame, reducer 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄 5 目錄 任務(wù)書 本文介紹了數(shù)控銑齒機(jī)的刀架以及分度盤的基本結(jié)構(gòu)，工作原理，銑齒機(jī)有關(guān)部件的計算及控制。 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄 1 遼寧省高等教育自學(xué)考試 專業(yè) (本科段 ) 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 ) 設(shè)計題目 : 數(shù)控銑床外齒銑刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計 助學(xué)單位 東北大學(xué) 姓 名 焦鑫 準(zhǔn)考證號 011311300310 指導(dǎo)教師 苗君明 2022 年 03 月 10 日 The CNC milling machine milling cutter tooth frame structure design By Jiao Xin Supervisor:MiaoJunMing Northeastern University 2022 March 10, 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄 3 數(shù)控銑床外齒銑刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計 摘要 : 銑齒是一種常用的機(jī)械加工方法，普通銑齒不僅生產(chǎn)效率低、加工質(zhì)量不穩(wěn)定，而且齒尺寸變化的適應(yīng)性差，加工成本較高。為了解決這些問題，使加工過程自動化，設(shè)計一種專用的數(shù)控機(jī)床 —— 數(shù)控滾銑一體機(jī)。該數(shù)控滾銑一體機(jī)利用展成法原理，加工直、斜圓柱齒輪、蝸輪、小錐度齒輪、鼓形齒輪、及花鍵 ,該機(jī)床適用于重型汽車制造、起重機(jī)械、礦山、船舶制造、電梯、冶金、發(fā)電設(shè)備、工程 機(jī)械行業(yè)等。ii ABSTRACT47 結(jié)束語 1 第 1 章 緒論 引言 大模數(shù)齒輪在大型工程車輛，工程機(jī)械以及礦山煤礦的傳送有著廣泛的作用。在數(shù)控機(jī)床上加工大模數(shù)齒輪的前提是數(shù)控系統(tǒng)具有漸開線 軌跡的加工功能。實際應(yīng)運(yùn)中，使用經(jīng)濟(jì)數(shù)控系統(tǒng)，在普通銑床上采用特殊結(jié)構(gòu)的數(shù)控改造，可以使用指狀銑刀采用展成法來直接加工齒輪的漸開線齒形，并且加工精度遠(yuǎn)超出規(guī)定要求，使得我國機(jī)械加工水平無論在加工質(zhì)量方面還是在加工效率方面都有提高。當(dāng)進(jìn)行滾削加工時，機(jī)床大立柱上安裝滾齒刀架，這時候相當(dāng)于一個數(shù)控滾齒機(jī)。 該機(jī)床是采用成型齒輪銑刀對圓柱內(nèi)、外齒輪的齒型進(jìn)行銑削加工的機(jī)床，該機(jī)床可以加工圓柱直齒內(nèi)、外齒輪，也可以加工圓柱斜齒內(nèi)、外齒輪。 畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)期間所學(xué)知識的一次總的檢驗和鞏固，是一次很好的理論聯(lián)系實際的鍛煉，相比以前的幾次課程設(shè)計，畢業(yè)設(shè)計對所學(xué)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的涉及面更加廣泛，是知識與實踐的有機(jī)結(jié)合。 設(shè)計任務(wù)及參數(shù) : 1. 設(shè)計參數(shù)如表 11。由于加工時間比較長，刀具磨損嚴(yán)重，要求能在不停機(jī)狀態(tài)下完成，滾刀的自動竄刀（ 100mm）。 根據(jù)設(shè)計要求查閱相關(guān)資料，掌握機(jī)械設(shè)計中減速器和分度盤有關(guān)知識，了解各個零件的作用和工藝，在設(shè)計中合理運(yùn)用了解的專業(yè)知識，繪制裝配圖、零件圖及剖視圖，使所畫圖紙能清晰的表達(dá)設(shè)計者思想。 第 2 章 設(shè)計方案計算說明書 (1) 設(shè)計 任何一項設(shè)計，在設(shè)計 前都要經(jīng)過充分的論證才能確定最優(yōu)設(shè)計方案。 初步討論， 有３種方案可供參考： 1：刀架 銑內(nèi)齒和銑外齒的設(shè)計成一個刀架 分度盤 選用液壓齒條式的液壓缸來驅(qū)動 3 2：刀架 銑內(nèi)齒和銑外齒設(shè)計成兩個刀架 分度盤 選用步進(jìn)電機(jī)串聯(lián)一個減速器 3：刀架 銑內(nèi)齒和銑外齒的設(shè)計成兩個刀架 分度盤 選用 液壓齒條式的液壓缸來驅(qū)動 (2) 設(shè)計方案分析 第一種方案刀架銑內(nèi)外齒用同一個 刀架，這樣設(shè)計的優(yōu)點是自動化程度高，節(jié)省了一定的人力物力，但是這樣設(shè)計結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，會給后期的工作帶來不小的麻煩。 第二種方案刀架銑內(nèi)外齒用兩個刀架，這樣設(shè)計會使結(jié)構(gòu)簡單，只需要機(jī)械傳動達(dá)到要求即可，但是這樣會浪費一定的材料，而且換取刀架需要人力來幫助完成。 第三種方案 刀架 銑內(nèi)齒和銑外齒的設(shè)計成兩個刀架， 分度盤 選用液壓齒條 式的液壓缸來驅(qū)動，這樣結(jié)合了前兩種方案的優(yōu)點，可以考慮選取第三種方案來設(shè)計。 （ 1）刀架部分：用一個步進(jìn)電機(jī)來帶動銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 ,傳動部分可以用一個減速器來實現(xiàn)，初擬傳動圖如下： 4 圖 21 初擬傳動圖 （ 2）分度盤部分：用液壓缸來帶動齒條，齒條的帶動一個齒輪，通過軸來連接分度盤，是分度盤能夠旋轉(zhuǎn)任意角度。通過電磁換向閥 A來控制分度盤的鎖緊。新一代的伺服電機(jī)大都采用了新型的位置編碼器，這種位置編碼器的信號線數(shù)量從 9 根減少到 5 根，并支持增量型和絕對值型兩種類型，通信速率達(dá)4M/s，通信周期為 ，數(shù)據(jù)長度為 12 位，編碼器分辨率為 20bit/rev，即每轉(zhuǎn)生成 100 萬個脈沖，最高轉(zhuǎn)速達(dá) 6000r/min，編碼器電源電流僅為 16μA。超小容量型的功率范圍為 10W 到 20W，小容量型的功率范圍為 30W～ 750W，中容量型的功率范圍為300W～ 15KW，大容量型的功率范圍為 22KW～ 55KW。 伺服電動機(jī)又稱執(zhí)行電動機(jī)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元 件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度 [3]。籠型 轉(zhuǎn)子交流伺服電動機(jī)具有勵磁電流較小，體積較小，機(jī)械強(qiáng)度搞等特點 ?？招谋娃D(zhuǎn)子交流伺服電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，轉(zhuǎn)動慣量小，運(yùn)行平滑，噪聲小，沒有無線電干擾，無抖動等現(xiàn)象；但是勵磁電流較大，體積也較大，轉(zhuǎn)子易變形，性能上不及直流伺服電動機(jī)。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。分為直流和交流伺服電動機(jī)兩大類，其主要特點是，當(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降， 20 世紀(jì) 80 年代以來，隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動機(jī)和伺服驅(qū)動器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。 90 年代以后，世界各國已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動機(jī)伺服驅(qū)動。永磁交流伺服電動機(jī)同直流伺服電動機(jī)比較，主要優(yōu)點有： 6 ⑴ 無電刷和換向器，因此工作可靠，對維護(hù)和保養(yǎng)要求低。 ⑶ 慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。 ⑸ 同功率下有較小的體積和重量。 1． 1 . 1 0 . 8 0 . 9 1 . 1 0 . 1024 52 * * * * * *p f eF a a a z d n??? （ 21） ?。?02. 25 , 0. 25 , 30 , 50 0 , 15p f ea m a a d n? ? ? ? ? 141F KN? * 5 0 0 * 1 5* 1 4 1 * 5 56 0 * 1 0 0 0P F v K W?? ? ? （ 22） 銑刀主軸直徑 33m i n 55= 1 2 0 * 1 2 0 * 1 8 4 . 915pd m mn ?? 校驗： 力學(xué)模型 力 學(xué) 模 型 F aAF tBF b 圖 21 力學(xué)模型 彎矩圖 7 141tF KN? 1 7 0 .52R A R B tF F F K N? ? ? 以 A 為原點， *sM F x? ，其中 sF 為剪應(yīng)力值等于 RAF ， x 為距離原點的距離 得： m a x1*217 0 .5 * * 3 0 0210575000 *RA ABM F lK N mmN mm??? （ 23） 彎矩圖： A彎 矩 圖MB 圖 22 彎矩圖 做出扭矩圖 ? ? ? ?? ?*/ m in9 5 4 9 *559 5 4 9 * *16 *KWe NmrpTMnNmN m m???? （ 24） 扭 矩 圖A B 圖 23 扭矩圖 8 校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)第三強(qiáng)度理論得 224( )ca? ? ???? （ 25） 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈沖循環(huán)變應(yīng)力取 ?? ，直徑為 d 的軸，彎曲應(yīng)力 MW?? ，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 2TTWW?? ??，代入上式得軸的彎矩合成強(qiáng)度條件為 ? ?22221()( ) 4 ( )2ca MTMTW W W ???? ??? ? ? ? (26) 軸的抗彎截面系數(shù) 3 330 . 1 5 8 3 2 0 032dW d m m?? ? ? 代入計算得： ? ?221( 10 57 50 00 ( * 32 82 46 87 .5 )58320038 .33 04 7 60ca?? ???? ? ? (27) 考慮到傳遞效率和空載功率初選電機(jī)的功率 65kw，主軸直徑 180mm。 連接方式為三角形連接 ,中心角 132，額定轉(zhuǎn)速為 2235 min/r ,額定轉(zhuǎn)矩為257 mN? ,額定功率為 ,最大轉(zhuǎn)矩為 1100 mN? ，功率因數(shù) ?n? ,最高轉(zhuǎn)速為 4500 min/r ，質(zhì)量為 kg170 。 9 錐齒輪傳動時，利用閉式齒輪傳動，傳動比 i 的推薦值選 23。 最終選定三角圓錐 圓柱齒輪減速器。 kwPd ? kwPP d 4 9 ???? ? （ 29） kwPP ????? ?? kwPP ????? ?? kwPP ????? ?? 3．各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 mNnpTmdd ????? （ 210） mNnpT ????? III mNnpT ????? IIIIII mNnpT ????? 5095 50 I I II I II I I mNnpT ????? 0955 0 IVIVIV 伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計步驟及計算 中間級齒輪傳動的