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1、河南科技大学毕业设计（论文）数控滚齿机刀架设计摘要滚齿机是齿轮滚刀加工齿轮的专用机床，在齿轮加工中应用最广泛。在滚齿机上可切削直齿、斜齿圆柱齿轮。这种机床使用特制的滚刀时也能加工蜗轮、花键和链轮等各种特殊齿形的工件。本滚齿机由床身、立柱、刀架及滑板、工作台组成。滚齿机工作时，滚刀装在滚刀主轴上，由伺服电机驱动作旋转运动，刀架可沿立柱导轨垂直移动，还可绕水平轴线调整一个角度。工件装在工作台上，由分度蜗轮副带动旋转，与滚刀的运动一起构成展成运动。立柱可沿床身导轨移动,以适应不同工件直径和作径向进给。刀架与滑板通过T型槽和螺栓联接，滑板后联接立柱，通过双V轨道实现沿立柱导轨的上下直线运动。刀架体装有
2、三根轴，动力从伺服电机传出，经过减速器，通过斜齿轮轴传递到主轴，这两根轴实现动力传动；蜗杆蜗轮轴通过一对内啮合的直齿轮实现分度功能，切削斜齿轮。其中在主轴上安装滚刀，滚刀通过锥度主轴孔和拉杆定位，通过辅助轴承的滑动实现对刀。刀架滑板的设计：计算出主轴的转矩，然后进行主要零部件如轴、蜗轮蜗杆、斜齿轮、直齿轮的设计计算及轴承、键选择校核。关 键 词：滚齿机，刀架滑板，轴，齿轮GEAR HOBBING MACHINE TOOL REST AND SLIDER DESIGNINGABSTRACTGear hobbing machine is special purpose machine tools
3、for cutting gear with gear hob and it is widely used. It can be used for machining spur cylindrical gears, helical cylindrical gears. With special hobbing cutter , it could machine worm gears multiple spline and sprocket wheels whose tooth profile are special. This gear hobbing machine is composed o
4、f bed, column, tool rest, slider, and machine table. When machining, the hobbing cutter is installed in the spindle and rotating with the drive of motor. The tool rest makes vertical motion along the column guide rail. Whats more, it can form a angle between tool rest and horizontal axis. The workpi
5、ece is set up on the machine table and is moved by worm gear pair with which generate the motion of gear hobbing. For hobbing helical gears, the differential structure makes the workpiece to do an additional motion. Column can glide along the bed in order to make an radial movement or to adapt diffe
6、rent shaft diameter.The tool rest is linked to the slider with T groove and bolts. It is column behind the slider. Along the double v guide rail, it can achieve up and down straight motion. There are three shafts in the body of tool rest. Two of them are used to transmit power and the others are to
7、obtain the function index so as to cut helical gears. The gear hobbing cutter is mounted in the spindle and it is located with taper hole of the shaft and pull rod, while presenting with the auxiliary sliding bearing.Designing of tool rest and slider: figure out torque of the spindle, then design th
8、e main parts like shafts, worm gear, gears and check.KEY WORDS: gear hobbing machine, tool rest, slider, shaft, gear1目 录前言1第1章 滚齿机概述21.1 滚齿机工作原理21.2 国内外同类滚齿机的发展概况综述41.3 机床的使用范围和主要规格5第2章 刀架滑板结构介绍7第3章 伺服电机与减速器的选择93.1 电机的选择93.2 减速器的选择9第4章 刀架滑板结构设计104.1 各轴转矩的计算104.2 传动轴上斜齿轮的设计计算104.2.1. 齿轮传动的失效形式及设计准则10
9、4.2.2. 齿轮的材料及其选择原则114.2.3. 轮齿传动的计算载荷124.2.4. 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算124.2.5. 本机构中齿轮传动设计与校核134.3 轴的设计计算174.3.1轴的设计概述174.3.2 主轴的设计及校核204.4第二根轴的强度校核214.5 键的校核24结论25参考文献26致 谢2828前言 齿轮被广泛地应用于机械设备的传动系统中，滚齿是应用最广的切齿方法1，传统的机械滚齿机床机械结构非常复杂，一台主电机不仅要驱动展成分度传动链，还要驱动差动和进给传动链，各传动链中的每一个传动元件本身的加工误差都会影响被加工齿轮的加工精度，同时为加工不同齿轮，还需要
10、更换各种挂轮调整起来复杂费时2，大大降低了劳动生产率。 以德国西门子、日本发那科公司数控系统为主流的数控滚齿机的出现，大大提高了齿轮加工能力和加工效率。我国目前真正能够生产数控滚齿机的只有个厂家，且使用的多是德国西门子数控系统，加工中模数齿轮，没有自主产权的核心技术，缺少国际竞争力。随着微处理机的发展，数控机床已向机电一体化方向发展。历经几代进化，计算机数控系统不仅比原来的数控系统使用范围广，功能全、精度高，而且还有相当大的通用性，改善了对机床操作的控制，并开始向人工智能化发展现代数控系统的发展新趋势：(1) 采用交流数字伺服系统；（2）实现多轴控制；（3）CNC的智能化；（4）有很强的通讯功
11、能；（5）可靠性大大提高。现代数控系统的发展为滚齿机的数控化提供了强有力的支持。本文重点介绍数控滚齿机的刀架滑板设计。 第1章 滚齿机概述1.1 滚齿机工作原理图1.1滚齿机立式滚齿机工作时，滚刀装在滚刀主轴上，由主电动机驱动作旋转运动，刀架可沿立柱导轧垂直移动，还可绕水平轴线调整一个角度。工件装在工作台上，由分度蜗轮副带动旋转，与滚刀的运动一起构成展成运动。滚切斜齿时,差动机构使工件作相应的附加转动。工作台(或立柱)可沿床身导轨移动,以适应不同工件直径和作径向进给。滚齿机的齿形加工原理为展成法。展成法是将齿轮啮合副中的一个齿轮转化为刀具，另一个齿轮转化为工件，齿轮刀具做切削主运动的同时，以内
12、联系传动链强制刀具和工件做严格的啮合运动，于是刀具切削刃就在工件上加工出所要求的齿形表面来。这种方法的加工精度和生产效率都很高。滚齿机的立柱固定在床身上，刀架滑板可沿立柱上的导轨做轴向进给运动。安装滚刀的刀杆固定在刀架体的刀具主轴上，刀架体能绕自身轴线倾斜一个角度，这个角度成为滚刀安装角，其大小与滚刀螺旋升角大小及旋向有关。安装工件用的心轴固定在工作台上，工作台与后立柱装在床鞍上，可沿床身导轨做径向进给运动或调整径向进给位置支架用于支撑工件心轴上端，以提高心轴的刚度。该机床的传动链有四条：主运动传动链、展成运动传动链、轴向进给传动链、差动运动传动链。1） 主运动传动链：电动机（M）123滚刀（
13、），是一条将运动源（电动机）与滚刀相联系的外联系传动链。2） 展成运动传动链：滚刀（）345-6工作台（），是一条内联系传动链，实现渐开线齿廓的复合成形运动。3） 轴向进给运动传动链：工作台（）612uf11M11087刀架（），是一条外联系传动链，实现齿廓方向直线齿形的运动。4） 差动运动传动链：刀架-8-9-10-11-12-uy-13-14-5-ux-6-7-工作台。加工斜齿轮时的进给运动是一个螺旋运动，是一个复合运动。图1-2 滚切直齿圆柱齿轮的传动原理图 图1-3 滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图普通滚齿机工作时，滚刀装在主轴上，由主电动机驱动做旋转运动，而数控滚齿机，对于刀架滑板结构来
14、说，主要是动力源变了，不在由原来的主电动机驱动，而是由刀架内的伺服电机经过减速器直接驱动。1.2 国内外同类滚齿机的发展概况综述古代齿轮用手工修锉成形。1540年，意大利托里亚诺制造钟表时，制成一台使用旋转锉刀切齿装置；1783年，法国勒内制成了使用铣刀齿轮加工机床，并有切削齿条内齿轮附件；1820年前后，英国怀特制造出第一台既能加工圆柱齿轮又能加工圆锥齿轮机床。具有这一性能机床到19世纪后半叶又有发展。1835年，英国惠特沃思获得蜗轮滚齿机专利；1858年，席勒取得圆柱齿轮滚齿机专利；以后经多次改进，至1897年德国普福特制成带差动机构滚齿机，才圆满解决了加工斜齿轮问题。制成齿轮形插齿刀后，
15、美国费洛斯于1897年制成了插齿机。20世纪60年代以后出现的高效滚齿机，主要采用硬质合金滚刀作高速和大进给量滚 齿，滚刀主轴常采用液体静压轴承，能自动处理油雾和排屑。这种滚齿机适用于齿轮的大量生产。滚齿机按布局分为立式和卧式两类。大中型滚齿机多为立式，小型滚齿机和专用于加工长的轴齿轮的滚齿机皆为卧式。立式滚齿机又分为工作台移动和立柱移动两种。立式滚齿机工作时，滚刀装在滚刀主轴上，由主电动机驱动作旋转运动，刀架可沿立柱导轧垂直移动，还可绕水平轴线调整一个角度。工件装在工作台上，由分度蜗轮副带动旋转，与滚刀的运动一起构成展成运动。滚切斜齿时,差动机构使工件作相应的附加转动。工作台(或立柱)可沿床身导轧移动,以适应不同工件直径和作径向进给。有的滚齿机的刀架还可沿滚刀轴线方向移动，以便用切向进给法加工蜗轮。大型滚齿机还设有单齿分度机构、指形铣刀刀架和加工人字齿轮的差动换向机构等。小型滚齿机用于加工仪表齿轮。手表齿轮滚齿机普遍使用硬质合金滚刀加工钟表摆线齿轮，循环节拍快，对机床可靠性要求高，每台机床都配备自动上下料装置进行单机自动加工。此外，尚有多种特殊用途的滚齿机，如加工高精度蜗轮的分度蜗轮滚齿机等。由于传统的机械式滚齿机存在许多的不足，因此在现在许多的场合以不能适应生产的要求。而
