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1、 弧齿锥齿轮数控铣齿机刀轴箱的设计摘要弧齿锥齿轮以其良好的动态性能，在机械行业中占有相当重要的地位，在航空、航海、汽车和各种精密机床等行业应用广泛。弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮具有重迭系数大，承载能力高，传动平稳，噪音低，对安装误差敏感性低等优点，被广泛应用于飞机、车辆、机床和各种机械产品中。而准双曲面齿轮普遍应用于汽车的驱动桥主减速传动。因而弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮的设计与制造在机械行业中占有相当重要的地位。但是弧齿锥齿轮的设计加工相当复杂，而且当前拥有该技术的Gleason 公司等搞技术垄断，促使许多国家对该项技术进行研究和探讨，因而对弧齿锥齿轮传动的设计、制造和检测技术的研究一直是齿轮制造中
2、非常活跃的领域。尽管国内有多家企业研制开发了不同系列的弧齿锥齿轮数控加工机床，但是其控制系统都是采用SIEMENS、FANUC 等国外高档数控系统，使得国内在弧齿锥齿轮设计、加工等方面仍然受制于国外少数垄断企业，严重制约着我国制造业水平的提高。本文通过对弧齿锥齿轮的齿面特征的研究，结合国内外可以了解的铣齿机的机构特征，通过对现有机床的钻研和齿面加工方法的探究，按照齿轮啮合的原理，完成了弧齿锥齿轮铣齿机刀轴箱部分的运动简化设计，以及对传统的数控弧齿锥齿轮铣齿机机构作出了一些改进。关 键 词：弧齿锥齿轮,铣齿机,滚珠丝杠,刀轴箱 THE DESIGN OF CUTTER SPINDLE CASE
3、OF SPIRAL BEVEL GEAR CNC MILLING MACHINE-TOOLABSTRACTBecause of the excellent dynamic performances, spiral bevel gears play a very important role in machinery industry, and are primarily applied to aviation, marine,automobile, precision machine tools and other projects. Spiral bevel and hypoid gears
4、 have many advantages in transmission as high contact ration and load capacity, smooth transmitting, lower sensitivity to errors of installation, low-noisy and so on; they are widely used in airplanes, automotive vehicles,machine tools and a lot of kinds of machines. Also hypoid gears are used in th
5、e trunk transmission of automobiles. As a result, the design and manufacturing of spiral bevel and hypoid gears occupy an important position in the machinery manufacturing area.The processing design of spiral bevel gears is comparatively complicated, and meanwhile, the owners of the technology, such
6、 as Gleason corporation, are engaged in a technological monopolization Therefore, many countries are prompted to the technology research and exploration, and the spiral bevel gear drive in the design, manufacture and testing technology has been very active inthe field of gear manufacturing. While do
7、mestic enterprises have developed several different series of spiral bevel gear NC Machines, the control kernel is the foreign NC systems, such as SIEMENS, FANUC and so on. It makes that the domestic spiral bevel gear design, manufacturing and other areas is still subject to few number of foreign mo
8、nopolies, seriously hindering our manufacturing development.Combined with the home and abroad study of the spiral bevel gear tooth surface characteristics to milling machine can understand the mechanism characteristics. through the study of existing machine tools and the tooth surface processing met
9、hods to explore, in accordance with the principle of meshing gears, I completed to simplify the design part of the movemen of spiral bevel gear milling machine cutter axlet, as well as make some improvements of the traditional CNC spiral bevel gear milling machine body.KEY WORDS: spiral bevel gear，m
10、illing machine，ballscrew，cutter spindle case 目录前言1第1章 绪论21.1国内外的发展状况21.1.1国内数控弧齿锥齿轮铣齿机发展现状21.1.2国外数控弧齿锥齿轮铣齿机发展现状21.2 研究的目的与意义31.3 机械式与数控弧齿锥齿轮铣齿机加工原理41.4弧齿锥齿轮的切齿方法51.4.1成形法51.4.2 展成法(滚切法)7第2章 数控机床的总体结构82.1各种铣齿机总体布局82.1.1数控机床机械结构的组成9 2.2机械结构要求10第3章 设计校核113.1刀盘轴系的设计校核113.2轴承的选择与校核：143.3 伺服电机选择173.3.1 伺
11、服电机选型依据173.3.2 摇台伺服电机选择173.3.3 刀盘轴伺服电机选择173.4 丝杠183.4.1 滑台丝杠的选择及校核183.4.2 丝杠安装注意事项233.4.3 滚珠丝杠使用的注意事项24结论25参考文献26致 谢28V前言弧齿锥齿轮因其良好的动态性能，在机械行业中占有相当重要的地位，但其设计制造技术从问世以来一直是制造业的难点和热点。弧齿锥齿轮用于传递相交轴的传动，与直齿锥齿轮传动相比，弧齿锥齿轮传动具有重合度大、承载能力高、传动效率高、传动平稳、对安装误差的敏感性小以及噪声小等优点，因此弧齿锥齿轮传动越来越受到工程技术人员的重视和青睐，在航空、航海、汽车和各种精密机床等行
12、业，得到越来越广泛的应用。弧齿锥齿轮在汽车上的需求非常大，仅我国每年需求量就在上千万对以上。但是我国的高精度弧齿锥齿轮铣齿机主要依靠进口，不仅价格昂贵，而且维修保养困难，一般的生产厂家无力购置使用。而国产铣齿机的加工精度低、适应性差，加工出来的弧齿锥齿轮无法满足高速、低噪的使用要求，所以高精度的弧齿锥齿轮仍完全依赖进口，年进口量近千万只。鉴于上述情况，研制开发具有自主知识产权的高精度弧齿锥齿轮数控铣齿机不仅是我国缝制设备和电动工具产业的迫切需要，也是我国机械工业发展的必然要求。毕业设计不仅能检验我们大学四年所学习知识是否系统连贯的应用，也为我们提供了一个将理论运用到实际的平台。对于选题的依据，
13、首先，弧齿锥齿轮在机械领域的各个方面重要性从上述文献可以看出。其次，希望通过这次毕业设计能够对齿轮加工的高精领域能够有个初步的了解，为以后的工作奠定基础。在经过实际比较和综合个人喜好之后，我选择了这个课题。这次设计是在魏冰阳老师的指导下与何旸同学共同完成，在此我负责机床刀轴箱部分的设计。由于我们知识浅薄、所知有限，设计中难免有错误和不妥之处，希望老师能够指正和谅解，我们在以后一定会继续努力提高。第1章 绪论1.1国内外的发展状况1.1.1国内数控弧齿锥齿轮铣齿机发展现状加工能力最大直径为1250mm、最大加工模数为20mm的数控弧齿锥齿轮铣齿机 由天津精诚机床制造有限公司（原天昊几点开发有限公
14、司）研制成功。它是为了满足国内重型机械装备制造的需求并根据弧齿锥齿轮啮合理论和加工原理而研制开发的全新型坐标式数控弧齿锥齿轮铣齿机，取代了传统铣齿机复杂的摇台偏心鼓轮结构。通过数控系统直接控制并驱动的四个坐标轴取代了传统铣齿机的多个手动调整轴，使机床的结构得到极大的简化。且机床具有精度高、钢性好、可靠、易维护等优点，它是未来柔性化、全数字化控制及智能化铣齿机的一个雏形。其既可满足多品种小批量产品的试制生产又可以适应成批大规模生产需求。该机床运用的数控技术使机床的调整操作简单方便，生产效率比机械式机床提高了2-3倍。该产品填补了国内空白，达到了国际先进水平。另外小模数、小直径的弧齿锥齿轮数控铣齿
15、机基本上实现了与国际水平相当。长沙铁道学院研制成功的YK2212数控螺旋锥齿轮铣齿机，适合于加工小规格（最大模数3mm，最大工件直径125mm，最大齿面宽15mm）螺旋锥齿轮，最大铣刀盘直径3.5英寸（89mm）。秦川机床集团公司与西安交通大学联合研制的YH2240数控螺旋锥齿轮铣齿机，通过6轴联动数字控制器实现自由成形加工，能加工出各种齿制的空间任意齿面，取代了传统机械型螺旋锥齿轮铣齿机复杂的传动链和繁琐费时的调整试切。该机床的特点是引入了加工中心概念，3个铣刀盘安装在一个旋转刀库上，工件在一次装夹中就可以完成粗精加工。因此这种铣齿机也可称之为锥齿轮加工中心。1.1.2国外数控弧齿锥齿轮铣齿机发展现状美国GLEASON公司率先推出凤凰系列数控螺旋锥齿轮铣齿机，开始了螺旋锥齿轮加工机床的重大革新。GLEASON公司的这类数控铣齿机取消了传统机床所有的机械传动链和调整环节，大大简化了机床结构，而机床刚性却显著提高。这类全数控螺旋锥齿轮加工机床实际上是一种5轴联动的万能机床，可加工各种齿制的螺旋锥齿轮齿面，除了更换刀盘和夹具、工件外，整个加工过程都是自动的，加工精度比传
