齒輪自動(dòng)倒角機(jī)的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙和說(shuō)明書(shū)】

齒輪自動(dòng)倒角機(jī)的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙和說(shuō)明書(shū)】,含CAD圖紙和說(shuō)明書(shū),齒輪,自動(dòng),倒角,設(shè)計(jì),cad,圖紙,以及,說(shuō)明書(shū),仿單 本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開(kāi)題報(bào)告 論 文 題 目： 齒輪自動(dòng)倒角機(jī) 學(xué) 院： 專(zhuān) 業(yè) 、班 級(jí)： 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師（職稱(chēng)）： 一、選題依據(jù) 1．論文（設(shè)計(jì)）題目 齒輪自動(dòng)倒角機(jī) 2．研究領(lǐng)域 非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì) 3．論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值 齒輪作為機(jī)械中重要的傳動(dòng)零件，其加工可分為粗加工和精加工。粗加工有滾齒、 插齒等，精加工有剃齒、磨齒等。在經(jīng)過(guò)粗加工后，齒的端部會(huì)產(chǎn)生飛邊，且通常伴 隨著毛刺。 由于鋒利的棱角和毛刺的存在，影響其外觀、傳動(dòng)精度、再加工和裝配，并產(chǎn)生 傳動(dòng)噪音，以至使齒輪的性能可靠性、壽命和潤(rùn)滑效果下降，更主要的是降低了齒輪 的質(zhì)量，還會(huì)導(dǎo)致整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)不能正常工作, 使可靠性、穩(wěn)定性降低。當(dāng)存在毛刺 的機(jī)器作機(jī)械運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)時(shí), 脫落的毛刺會(huì)造成機(jī)器滑動(dòng)表面過(guò)早磨損、噪音增大。 因此我們必須考慮給齒輪倒角。過(guò)去，沒(méi)有齒輪倒角設(shè)備，該工藝都是通過(guò)工人的手 工進(jìn)行的，工作環(huán)境惡劣，不但勞動(dòng)效率低下，對(duì)工人的操作要求高，而且加工質(zhì)量 不高，嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度。以前，用戶(hù)對(duì)倒角的質(zhì)量要求不高，齒輪倒角不作為很重 要的工藝，并且生產(chǎn)任務(wù)量少，手工倒角可以滿(mǎn)足質(zhì)量和效率的要求，但是隨著科學(xué) 技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來(lái)越高，齒輪倒角不再是可 粗可精可有可無(wú)的工藝，已經(jīng)成為很重要的生產(chǎn)工藝，甚至因?yàn)榈菇琴|(zhì)量達(dá)不到要求 導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，并且生產(chǎn)任務(wù)量也越來(lái)越大，手工生產(chǎn)已滿(mǎn)足不了生產(chǎn)的需要。 因此有必要對(duì)齒輪倒角工藝的原理進(jìn)行分析并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的機(jī)床。以適應(yīng)現(xiàn)代對(duì) 齒輪倒角加工的生產(chǎn)需要。 齒輪倒角機(jī)是一種很好的用于給齒輪倒角去除毛刺，去飛邊的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備， 它采用雙刀分離結(jié)構(gòu)，刀具進(jìn)給，一齒切削完畢，刀軸讓刀、工件分度并開(kāi)始下一次 的切削。從開(kāi)始切削起，工件轉(zhuǎn)一周即可完成一個(gè)零件的倒角加工。進(jìn)給方式一般采 用刀具進(jìn)給也可根據(jù)需要采用工件進(jìn)給方式。同時(shí)極大的提高齒輪的嚙合精度，有效 地降低了傳動(dòng)過(guò)程中的振動(dòng)和噪音，提高了齒輪的工作壽命?？傊摍C(jī)床為機(jī)械行 業(yè)提供了可靠的傳動(dòng)零部件。 齒輪倒角機(jī)是用于變速箱滑移齒輪齒端倒圓角、倒尖角以及倒尖拱形角的齒輪加 工機(jī)床, 是汽車(chē)、拖拉機(jī)、機(jī)床齒輪的批量生產(chǎn)必不可缺的設(shè)備。齒輪倒角機(jī)的類(lèi)型 有指狀銑刀型和端面銑刀型。 齒輪倒角機(jī) 總體結(jié)構(gòu) 為臥式 布局, 采 用模塊化 設(shè)計(jì), 具有調(diào)整 操作方便 ,穩(wěn)定性 好等優(yōu)點(diǎn)。齒輪倒角機(jī)采用用硬質(zhì)合金機(jī)夾刀(刀具形式根據(jù)加工件選定)。此機(jī)床具 有高效、加工質(zhì)量好,操作 簡(jiǎn)便等特點(diǎn),因此它即能 滿(mǎn)足小批量新產(chǎn)品的試制加工 ,又 能適合于大批量規(guī)?；a(chǎn)的需要，是汽車(chē)齒輪加工的理想設(shè)備。 4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) 隨著生產(chǎn)幾十年發(fā)展和使用要求的提高，齒輪正朝著高精度、高強(qiáng)度、高承載、 低噪聲、輕量化及長(zhǎng)壽命方向發(fā)展。對(duì)齒輪輪齒進(jìn)行倒角是控制齒輪噪聲等的一個(gè)十 分重要的工藝措施，已引起國(guó)內(nèi)外齒輪加工制造普遍的關(guān)注和重視。 4.1 國(guó)內(nèi)概況 中國(guó)的齒輪倒角機(jī)床研究制造已有幾十年歷史，從九十年代初至今近二十多年間 發(fā)展較快。目前有三種系列，分別是臥式指形銑刀倒角機(jī)、立式指形銑刀倒角機(jī)、端 面銑刀倒角機(jī)。共有四種品種，分別是最大工件直徑 200mm、320mm、500mm、800mm。 從手工到半自動(dòng)再到自動(dòng)，隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，齒輪加工業(yè)對(duì)于齒輪加工機(jī) 床的性能要求不斷提高，反之，齒輪加工機(jī)床制造業(yè)對(duì)于齒輪加工又具有導(dǎo)向作用， 形成有機(jī)的聯(lián)動(dòng)發(fā)展。為此，一批能適應(yīng)社會(huì)科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展節(jié)拍的新產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。 安徽六安金城機(jī)械有限公司、溫嶺市美日機(jī)床有限公司、重慶機(jī)床有限公司、陜西秦 川機(jī)床有限公司、天津第一機(jī)床總廠、天津市達(dá)鑫精密機(jī)械設(shè)備有限公司等眾多廠家 都對(duì)齒輪倒角機(jī)研發(fā)和生產(chǎn)。YKD9320C 數(shù)控齒輪倒角機(jī)是天津第一機(jī)床總廠開(kāi)發(fā)的 數(shù)控齒輪倒角機(jī)，該機(jī)床采用四軸數(shù)控系統(tǒng), 即兩個(gè)倒角軸, 一個(gè)倒棱軸及一個(gè)工件 分度軸, 完成切削進(jìn)給, 讓刀運(yùn)動(dòng)和工件圓周分度運(yùn)動(dòng)，主要用于汽車(chē)、摩托車(chē)、拖 拉機(jī)變速箱換擋齒輪的倒角加工, 可加工盤(pán)狀齒輪、齒圈等的齒部倒尖角和圓弧角并 有專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)可倒棱, 可在完成輪齒一側(cè)倒角的同時(shí)加工另一側(cè)的倒棱。南京第二機(jī)床 廠經(jīng)過(guò)對(duì) Y9380 型齒輪倒角機(jī)的改進(jìn)，使得它成為了可倒高低齒圓角的倒角機(jī)。同時(shí) 還生產(chǎn)了 YX9332 端面銑刀型高效齒輪倒角機(jī)，新一代端面銑刀型高效齒輪倒角機(jī)， 其目的主要用于變速箱滑移齒輪, 便于引導(dǎo)兩齒輪進(jìn)入相互嚙合。還如天津精誠(chéng)機(jī)床 廠制造的 YH9325F 和 YH9332G 型倒角機(jī)，最 近一種新式的旋風(fēng)式齒輪倒角機(jī)也開(kāi)始 應(yīng)用于生產(chǎn)之中，這種機(jī)床采用工件與刀具的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行加工，生產(chǎn)效率得到進(jìn) 一步提高。 4.2 國(guó)外概況 國(guó)外的齒輪倒角機(jī)床自動(dòng)化程度、精密度較高。發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)廣泛的將齒輪倒角 工序同其他的齒輪加工工序組合在一起，形成多功能加工機(jī)床，能夠滿(mǎn)足多工位、多 工序的機(jī)械加工要求。生產(chǎn)廠家可根據(jù)倒角的設(shè)計(jì)圖紙，迅速的進(jìn)行調(diào)整并進(jìn)行加工。 例如德國(guó)的 Prawema 數(shù)控倒角機(jī), 除可高效倒角外, 機(jī)床還可配齊自動(dòng)上下料部件。 此類(lèi)機(jī)床運(yùn) 用數(shù)控旋 分原理 , 除作倒 角外還可 作多面體 、端面 齒和端面 槽的高效加 工。 4.3 倒角機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)與不足 目前，倒角機(jī)床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開(kāi)放化、 并聯(lián)驅(qū)動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、極端化、綠色化已成為倒角機(jī)床發(fā)展的趨勢(shì)和方向。 我們應(yīng)看清形勢(shì)，充分認(rèn)識(shí)國(guó)產(chǎn)倒角機(jī)床的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù) 創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。 （1）不斷加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新是提高國(guó)產(chǎn)倒角機(jī)床水平的關(guān)鍵。 國(guó)產(chǎn)倒角機(jī)床缺乏核心技術(shù)，從高性能倒角機(jī)床系統(tǒng)到關(guān)鍵功能部件基本都依賴(lài) 進(jìn)口，即使近幾年有些國(guó)內(nèi)制造商艱難地創(chuàng)出了自己的品牌，但其產(chǎn)品的功能、性能 的可靠性仍然與國(guó)外產(chǎn)品有一定差距。近幾年國(guó)產(chǎn)倒角機(jī)床制造商通過(guò)技術(shù)引進(jìn)、海 內(nèi)外并購(gòu)重組以及國(guó)外采購(gòu)等獲得了一些先進(jìn)倒角機(jī)床技術(shù)，但缺乏對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)與精 度、可靠性、人性化設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)性技術(shù)的研究，忽視了自主開(kāi)發(fā)能力的培育，國(guó)產(chǎn)倒 角機(jī)床的技術(shù)水平、性能和質(zhì)量與國(guó)外還有較大差距，同樣難以得到大多數(shù)用戶(hù)的認(rèn) 可。 （2）制造水平與管理手段依然落后。 一些國(guó)產(chǎn)倒角機(jī)床制造商不夠重視整體工藝與制造水平的提高，加工手段基本以 普通機(jī)床與低效刀具為主，裝配調(diào)試完全靠手工，加工質(zhì)量在生產(chǎn)進(jìn)度的緊逼下不能 得到穩(wěn)定與提高。另外很多國(guó)產(chǎn)倒角機(jī)床制造商的生產(chǎn)管理依然沿用原始的手工臺(tái)賬 管理方式，工藝水平和管理效率低下使得企業(yè)無(wú)法形成足夠生產(chǎn)規(guī)模。如國(guó)外機(jī)床制 造商能做到每周裝調(diào)出產(chǎn)品，而國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)周期過(guò)長(zhǎng)且很難控制。因此我們?cè)谝M(jìn)技 術(shù)的同時(shí)應(yīng)注意加強(qiáng)自身工藝技術(shù)改造和管理水平的提升。 （3）服務(wù)水平與能力欠缺也是影響國(guó)產(chǎn)倒角機(jī)床占有率的一個(gè)重要因素。 由于倒角機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，一部分企業(yè)不顧長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，對(duì)提高自身的綜合服務(wù) 水平不夠重視，甚至對(duì)服務(wù)缺乏真正的理解，只注重推銷(xiāo)而不注重售前與售后服務(wù)。 有些企業(yè)派出的人員對(duì)生產(chǎn)的倒角機(jī)床缺乏足夠了解，不會(huì)使用或使用不好倒角機(jī) 床，更不能指導(dǎo)用戶(hù)使用好機(jī)床；有的對(duì)先進(jìn)高效刀具缺乏基本了解，不能提供較好 的工藝解決方案，用戶(hù)自然對(duì)制造商缺乏信心。制造商的服務(wù)應(yīng)從研究用戶(hù)的加工產(chǎn) 品、工藝、生產(chǎn)類(lèi)型、質(zhì)量要求入手，幫助用戶(hù)進(jìn)行設(shè)備選型，推薦先進(jìn)工藝與工輔 具，配備專(zhuān)業(yè)的培訓(xùn)人員和良好的培訓(xùn)環(huán)境，幫助用戶(hù)發(fā)揮機(jī)床的最大效益、加工出 高質(zhì)量的最終產(chǎn)品，這樣才能逐步得到用戶(hù)的認(rèn)同，提高國(guó)產(chǎn)倒角機(jī)床的市場(chǎng)占有率。 （4）加大倒角機(jī)床專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)力度。 從我國(guó)倒角機(jī)床的發(fā)展形式來(lái)看需要三種層次的倒角機(jī)床技術(shù)人才：第一種是熟 悉倒角機(jī)床的操作及加工工藝、懂得簡(jiǎn)單的機(jī)床維護(hù)、能夠進(jìn)行手工或自動(dòng)編程的車(chē) 間技術(shù)操作人員；第二種是熟悉倒角機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)及倒角機(jī)床系統(tǒng)軟硬件知識(shí)的中級(jí) 人才，要掌握復(fù)雜模具的設(shè)計(jì)和制造知識(shí)，能夠熟練應(yīng)用UG、PRO/E等CAD/CAM軟件， 同時(shí)有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)、較高的英語(yǔ)水平并積累了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；第三種是精 通倒角機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及倒角機(jī)床系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)、能夠進(jìn)行倒角機(jī)床產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及技術(shù) 創(chuàng)新的倒角機(jī)床技術(shù)高級(jí)人才。我國(guó)應(yīng)根據(jù)需要有目標(biāo)的加大人才培養(yǎng)力度，為我國(guó) 的倒角機(jī)床產(chǎn)業(yè)提供強(qiáng)大的技術(shù)人才支撐。 二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題 （1）齒輪自動(dòng)倒角機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì) （2）齒輪自動(dòng)倒角機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 2.擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路） （1）設(shè)計(jì)齒輪自動(dòng)倒角機(jī)的意義； （2）分析目前國(guó)內(nèi)外齒輪倒角相關(guān)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，找出該領(lǐng)域所存在的問(wèn)題； （3）倒角方法的選擇 （4）齒輪自動(dòng)倒角機(jī)的總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)； （5）齒輪自動(dòng)倒角機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （6）齒輪自動(dòng)倒角機(jī)主要零部件的設(shè)計(jì)。 3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果 （1） 通過(guò)所查閱的相關(guān)資料和文獻(xiàn)，了解齒輪倒角意義，以及目前國(guó)內(nèi)外的相關(guān) 技術(shù)。 （2） 最終提交設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份； （3） 外文參考文獻(xiàn)翻譯一份； （4） 繪制齒輪自動(dòng)倒角機(jī)的總裝配圖； （5） 主要零部件圖紙。 三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)） （1）調(diào)查、收集相關(guān)的資料。 （2）國(guó)內(nèi)外不同齒輪倒角方法的認(rèn)識(shí)和比較。 （3）齒輪自動(dòng)倒角機(jī)運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)的選擇。 （4）齒輪自動(dòng)倒角機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃 第 1 周：收集齒輪自動(dòng)倒角機(jī)相關(guān)資料，準(zhǔn)備撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 第 2 周：閱讀整理所收集資料 第 3 周：完成開(kāi)題報(bào)告，交指導(dǎo)老師修改 第 4 周：完成開(kāi)題報(bào)告并進(jìn)行答辯 第 5 周：齒輪自動(dòng)倒角機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 第 6 周：齒輪自動(dòng)倒角機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析和計(jì)算 第 7 周：齒輪自動(dòng)倒角機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，進(jìn)行中期撿查。 第 8 周：齒輪自動(dòng)倒角機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-------繪制裝配圖 第 9 周：齒輪自動(dòng)倒角機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-------修改完善裝配圖 第 10 周：齒輪自動(dòng)倒角機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)----繪制零件圖 第 11 周：撰寫(xiě)齒輪自動(dòng)倒角機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 12 周：完成齒輪自動(dòng)倒角機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，上交老師 第 13 周：修改完善齒輪自動(dòng)倒角機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 14 周：翻譯外文資料 第 15 周：修改完善所有設(shè)計(jì)內(nèi)容，準(zhǔn)備答辯 四、需要閱讀的參考文獻(xiàn) [1].柯建宏.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)[M].華中科技大學(xué)出版社,2013 [2].成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本[S].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [3].韓澤光.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2013 [4].石榮.在滾齒機(jī)上進(jìn)行齒輪倒角[J].機(jī)械工程師,2011 [5].程進(jìn).齒輪倒角專(zhuān)機(jī)與刀具的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工藝師,1993,03:8-10. 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Int J Paediatr Dent,2014,245 附：文獻(xiàn)綜述或報(bào)告 一、國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 最近幾十年，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，加入到WTO后，以其市場(chǎng)和資源優(yōu)勢(shì)逐漸變成 全球制造中心，也使我國(guó)數(shù)十萬(wàn)大、中、小型企業(yè)面對(duì)著前所未有的挑戰(zhàn)。目前，我 國(guó)在某些制造行業(yè)，例如紡織、輕工業(yè)等等具有競(jìng)爭(zhēng)活力，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，入世后能 夠發(fā)揮比較優(yōu)勢(shì)，獲得較多發(fā)展機(jī)遇，而在高新技術(shù)制造領(lǐng)域，最近幾年雖也有所發(fā) 展，但在技術(shù)等方面基本上依靠境外投資，在多數(shù)領(lǐng)域尚未完成自主發(fā)展。 近幾年我國(guó)汽車(chē)領(lǐng)域發(fā)展很快，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的第四大支柱產(chǎn)業(yè)， 我國(guó)也成為第四大汽車(chē)生產(chǎn)國(guó)。隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其機(jī)械換檔裝置中重要的零一 同步器的要求也越來(lái)越高，而國(guó)內(nèi)制造廠家對(duì)其內(nèi)外花鍵齒端倒角的加工一直存在困 難，表現(xiàn)就是該工序的準(zhǔn)備時(shí)間即調(diào)整機(jī)床的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，根據(jù)倒角的不同形式，準(zhǔn)備 時(shí)間少則半天，多則幾天甚至更長(zhǎng)，而且精度也很難保證，不僅同步器的內(nèi)外花鍵， 其他齒輪的倒角加工也面I臨著同樣的問(wèn)題，例如變速箱中齒輪倒角的加工。造成這 種情況的主要原因有： 國(guó)內(nèi)對(duì)齒輪倒角的設(shè)計(jì)原理和制造方法不很了解，國(guó)內(nèi)沒(méi)有針對(duì)齒輪倒角的研發(fā) 機(jī)構(gòu)，只能靠國(guó)外的圖紙進(jìn)行仿造。 齒輪倒角加工歷史雖然很長(zhǎng)，但是由于汽車(chē)行業(yè)的興起以及齒輪倒角樣式的不斷 更新，所以目前的齒輪倒角加工可以算上新興制造行業(yè)。總體來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)對(duì)齒輪倒角 加工方面的研究還是不多，目前倒角加工的重點(diǎn)已經(jīng)從以前單一的平面倒角加-FN現(xiàn) 在各式各樣的異型倒角加工，國(guó)內(nèi)從技術(shù)、設(shè)備等方面都欠缺。 齒輪倒角機(jī)雖然是輔助機(jī)床，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以國(guó)內(nèi)倒角機(jī)為例，一臺(tái)臥式倒角 機(jī)共有15個(gè)左右的軸，3—4個(gè)數(shù)控軸，比一般主要機(jī)床要復(fù)雜的多，這就造成了其制 成本較高，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家對(duì)輔機(jī)的重視不夠，不愿意花高價(jià)購(gòu)買(mǎi)。鑒于復(fù)雜程度、利 潤(rùn)等等方面的考慮，使得國(guó)內(nèi)機(jī)床制造廠家對(duì)倒角機(jī)床的制造和研發(fā)熱情不高，目前 國(guó)內(nèi)僅有數(shù)家制造廠家能夠制造數(shù)控倒角機(jī)床，間接導(dǎo)致國(guó)內(nèi)倒角機(jī)床的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)落 后于國(guó)外機(jī)床，特別是對(duì)于異性倒角的理論計(jì)算和調(diào)整十分困難Ⅲ。 無(wú)論是倒角形式、倒角機(jī)床還是檢測(cè)倒角的方法，目前國(guó)內(nèi)的情況是： 國(guó)家沒(méi)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)也沒(méi)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，甚至企業(yè)沒(méi)有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致企業(yè)、 用戶(hù)、機(jī)床制造廠家之間交流與合作比較困難。鑒于倒角加工存在的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)很多 學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了研究，天津大學(xué)機(jī)械學(xué)院結(jié)合天津某同步器廠對(duì)于同步器內(nèi)外花鍵齒 端倒角加工的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了一套參數(shù)計(jì)算與仿真系統(tǒng)(在本文以下內(nèi)容中稱(chēng)為原系 統(tǒng))，在一定程度上解決了部分倒角形式的加工問(wèn)題。本文將以其為基礎(chǔ)，對(duì)其作進(jìn) 一步補(bǔ)充和完善，并從機(jī)床本身出發(fā)，設(shè)計(jì)解決該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)未能解決的一些 難題最后將該系統(tǒng)應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，建立基于web的計(jì)算仿真系統(tǒng)，力圖在現(xiàn)有的 技術(shù)條件下，進(jìn)一步提高加工精度，縮短機(jī)床調(diào)整時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 二、國(guó)外現(xiàn)狀 對(duì) 美 國(guó) 產(chǎn) 齒 輪 的 研 究 發(fā) 現(xiàn) ， 美 國(guó) 無(wú) 論 是 通 用 公 司 ， 還 是 博 格 華 納 ， GE.BUCYRUS,ALLISON，TEREX,CAT,等公司，生產(chǎn)的無(wú)論是閉式或開(kāi)式的齒輪，均對(duì)其 經(jīng)行倒角，雖然美國(guó)尚沒(méi)有統(tǒng)一的齒輪倒角國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但是各公司對(duì)齒輪倒角有著相 同的共識(shí)——必須倒角，并按各自公司的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)施。國(guó)外對(duì)這一技術(shù)的應(yīng)用 十分重視，足以表明齒輪倒角的重要性和必要性。 近4～5年來(lái)．國(guó)際上齒輪加工機(jī)床行業(yè)已逐步形成Gleason/Pfauter/Hugh集團(tuán)、 Kapp/Niles集團(tuán)、SigmaΣPool集團(tuán)、Samputensili/Modul集團(tuán)等幾大跨國(guó)集團(tuán)?？? 向用戶(hù)提供成套齒輪加工技術(shù)與裝備。 三、目前趨勢(shì) 進(jìn)入 21 世紀(jì)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)與國(guó)際全面接軌，進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。機(jī)床 制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭遇到加 入世界貿(mào)易組織后激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力，加速推進(jìn)倒角機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī)床 制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對(duì)倒角機(jī)床的大量需求以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn) 代設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速進(jìn)步，倒角機(jī)床的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng) 生產(chǎn)加工的需要。本文簡(jiǎn)要分析了倒角機(jī)床高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開(kāi) 放化、網(wǎng)絡(luò)化、多軸化、綠色化等發(fā)展趨勢(shì)，并提出了我國(guó)倒角機(jī)床發(fā)展中存在的一 些問(wèn)題。 1.高速化 隨著汽車(chē)、國(guó)防、航空、航天等工業(yè)的高速發(fā)展以及鋁合金等新材料的應(yīng)用，對(duì) 倒角機(jī)床加工的高速化要求越來(lái)越高。 （1）主軸轉(zhuǎn)速：機(jī)床采用電主軸（內(nèi)裝式主軸電機(jī)），主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá) 200000r/min； （2）進(jìn)給率：在分辨率為 0.01μm 時(shí)，最大進(jìn)給率達(dá)到 240m/min 且可獲得復(fù)雜 型面的精確加工； （3）運(yùn)算速度：微處理器的迅速發(fā)展為倒角機(jī)床系統(tǒng)向高速、高精度方向發(fā)展提 供了保障，開(kāi)發(fā)出 CPU 已發(fā)展到 32 位以及 64 位的倒角機(jī)床系統(tǒng)，頻率提高到幾百兆 赫、上千兆赫。由于運(yùn)算速度的極大提高，使得當(dāng)分辨率為 0.1μm、0.01μm 時(shí)仍能 獲得高達(dá) 24～240m/min 的進(jìn)給速度； （4）換刀速度：目前國(guó)外先進(jìn)加工中心的刀具交換時(shí)間普遍已在 1s 左右，高的 已達(dá) 0.5s。德國(guó) Chiron 公司將刀庫(kù)設(shè)計(jì)成籃子樣式，以主軸為軸心，刀具在圓周布 置，其刀到刀的換刀時(shí)間僅 0.9s。 2 高精度化 倒角機(jī)床精度的要求現(xiàn)在已經(jīng)不局限于靜態(tài)的幾何精度，機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度、熱變 形以及對(duì)振動(dòng)的監(jiān)測(cè)和補(bǔ)償越來(lái)越獲得重視。 （1）提高 CNC 系統(tǒng)控制精度：采用高速插補(bǔ)技術(shù)，以微小程序段實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給， 使 CNC 控制單位精細(xì)化，并采用高分辨率位置檢測(cè)裝置，提高位置檢測(cè)精度（日本已 開(kāi)發(fā)裝有 106 脈沖/ 轉(zhuǎn)的內(nèi)藏 位置檢測(cè) 器的交 流伺服電 機(jī)，其位 置檢測(cè)精 度可達(dá)到 0.01μm/脈沖），位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法； （2）采用誤差補(bǔ)償技術(shù)：采用反向間隙補(bǔ)償、絲桿螺距誤差補(bǔ)償和刀具誤差補(bǔ)償 等技術(shù)，對(duì)設(shè)備的熱變形誤差和空間誤差進(jìn)行綜合補(bǔ)償。研究結(jié)果表明，綜合誤差補(bǔ) 償技術(shù)的應(yīng)用可將加工誤差減少 60%～80%； （3）采用網(wǎng)格解碼器檢查和提高加工中心的運(yùn)動(dòng)軌跡精度，并通過(guò)仿真預(yù)測(cè)機(jī)床 的加工精度，以保證機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度，使其性能長(zhǎng)期穩(wěn)定，能夠在不 同運(yùn)行條件下完成多種加工任務(wù)，并保證零件的加工質(zhì)量。 3 功能復(fù)合化 復(fù)合機(jī) 床的含義 是指在 一臺(tái)機(jī)床上 實(shí)現(xiàn)或 盡可能完 成從毛坯 至成品的 多種要素 加工。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為工藝復(fù)合型和工序復(fù)合型兩類(lèi)。工藝復(fù)合型機(jī)床如鏜銑 鉆復(fù)合——加工中心、車(chē)銑復(fù)合——車(chē)削中心、銑鏜鉆車(chē)復(fù)合——復(fù)合加工中心等； 工序復(fù)合型機(jī)床如多面多軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合機(jī)床和雙主軸車(chē)削中心等。采用復(fù)合機(jī)床 進(jìn)行加工，減少了工件裝卸、更換和調(diào)整刀具的輔助時(shí)間以及中間過(guò)程中產(chǎn)生的誤差， 提高了零件加工精度，縮短了產(chǎn)品制造周期，提高了生產(chǎn)效率和制造商的市場(chǎng)反應(yīng)能 力，相對(duì)于傳統(tǒng)的工序分散的生產(chǎn)方法具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 加工過(guò)程的復(fù)合化也導(dǎo)致了機(jī)床向模塊化、多軸化發(fā)展。德國(guó) Index 公司最新 推出的車(chē)削加工中心是模塊化結(jié)構(gòu)，該加工中心能夠完成車(chē)削、銑削、鉆削、滾齒、 磨削、激光熱處理等多種工序，可完成復(fù)雜零件的全部加工。隨著現(xiàn)代機(jī)械加工要求 的不斷提高，大量的多軸聯(lián)動(dòng)倒角機(jī)床越來(lái)越受到各大企業(yè)的歡迎。 在 2005 年中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)（CIMT2005）上，國(guó)內(nèi)外制造商展出了形式各異 的多軸加工機(jī)床（包括雙主軸、雙刀架、9 軸控制等）以及可實(shí)現(xiàn) 4～5 軸聯(lián)動(dòng)的五軸 高速門(mén)式加工中心、五軸聯(lián)動(dòng)高速銑削中心等。 4 控制智能化 隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，為了滿(mǎn)足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動(dòng)化的發(fā)展需求， 倒角機(jī)床的智能化程度在不斷提高。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1）加工過(guò)程自適應(yīng)控制技術(shù)：通過(guò)監(jiān)測(cè)加工過(guò)程中的切削力、主軸和進(jìn)給電機(jī) 的功率、電流、電壓等信息，利用傳統(tǒng)的或現(xiàn)代的算法進(jìn)行識(shí)別，以辯識(shí)出刀具的受 力、磨損、破損狀態(tài)及機(jī)床加工的穩(wěn)定性狀態(tài)，并根據(jù)這些狀態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整加工參數(shù)（主 軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度）和加工指令，使設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，以提高加工精度、降低 加工表面粗糙度并提高設(shè)備運(yùn)行的安全性； （2）加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇：將工藝專(zhuān)家或技師的經(jīng)驗(yàn)、零件加工的一般與 特殊規(guī)律，用現(xiàn)代智能方法，構(gòu)造基于專(zhuān)家系統(tǒng)或基于模型的“加工參數(shù)的智能優(yōu)化 與選擇器”，利用它獲得優(yōu)化的加工參數(shù)，從而達(dá)到提高編程效率和加工工藝水平、 縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間的目的； （3）智能故障自診斷與自修復(fù)技術(shù)：根據(jù)已有的故障信息，應(yīng)用現(xiàn)代智能方法實(shí) 現(xiàn)故障的快速準(zhǔn)確定位； （4）智能故障回放和故障仿真技術(shù)：能夠完整記錄系統(tǒng)的各種信息，對(duì)倒角機(jī)床 發(fā)生的各種錯(cuò)誤和事故進(jìn)行回放和仿真，用以確定錯(cuò)誤引起的原因，找出解決問(wèn)題的 辦法，積累生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)； （5）智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置：能自動(dòng)識(shí)別負(fù)載，并自動(dòng)調(diào)整參數(shù)的智能化伺服 系統(tǒng)，包括智能主軸交流驅(qū)動(dòng)裝置和智能化進(jìn)給伺服裝置。這種驅(qū)動(dòng)裝置能自動(dòng)識(shí)別 電機(jī)及負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并自動(dòng)對(duì)控制系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最 佳運(yùn)行； （6）智能 4M 倒角機(jī)床系統(tǒng)：在制造過(guò)程中，加工、檢測(cè)一體化是實(shí)現(xiàn)快速制造、 快速檢測(cè)和快速響應(yīng)的有效途徑，將測(cè)量（Measurement）、建模（Modelling）、加工 （Manufacturing）、機(jī)器操作（Manipulator）四者（即 4M）融合在一個(gè)系統(tǒng)中，實(shí) 現(xiàn)信息共享，促進(jìn)測(cè)量、建模、加工、裝夾、操作的一體化。 5 體系開(kāi)放化 （1）向未來(lái)技術(shù)開(kāi)放：由于軟硬件接口都遵循公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，只需少量的重新 設(shè)計(jì)和調(diào)整，新一代的通用軟硬件資源就可能被現(xiàn)有系統(tǒng)所采納、吸收和兼容，這就 意味著系統(tǒng) 的開(kāi)發(fā) 費(fèi)用將大 大降低而 系統(tǒng)性能 與可靠性 將不斷改 善并處 于長(zhǎng)生命 周 期； （2）向用戶(hù)特殊要求開(kāi)放：更新產(chǎn)品、擴(kuò)充功能、提供硬軟件產(chǎn)品的各種組合以 滿(mǎn)足特殊應(yīng)用要求； （3 ） 倒 角 機(jī) 床標(biāo) 準(zhǔn) 的 建 立 ： 國(guó)際 上 正 在 研 究 和 制定 一 種 新 的 CNC 系 統(tǒng) 標(biāo) 準(zhǔn) ISO14649（STEP-NC），以提供一種不依賴(lài)于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè) 生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo) 準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化的編程語(yǔ)言，既方便用戶(hù)使用，又降低了和操作效率直接有關(guān)的勞動(dòng)消 耗。 6 驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化 并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床克服了傳統(tǒng)機(jī)床串聯(lián)機(jī)構(gòu)移動(dòng)部件質(zhì)量大、系統(tǒng)剛度低、刀具只能 沿固定導(dǎo)軌進(jìn)給、作業(yè)自由度偏低、設(shè)備加工靈活性和機(jī)動(dòng)性不夠等固有缺陷，在機(jī) 床主軸（一般為動(dòng)平臺(tái)）與機(jī)座（一般為靜平臺(tái)）之間采用多桿并聯(lián)聯(lián)接機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)， 通過(guò)控制桿系中桿的長(zhǎng)度使桿系支撐的平臺(tái)獲得相應(yīng)自由度的運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián) 動(dòng)倒角機(jī)床加工、裝配和測(cè)量多種功能，更能滿(mǎn)足復(fù)雜特種零件的加工，具有現(xiàn)代機(jī) 器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優(yōu)點(diǎn)。 并聯(lián)機(jī)床作為一種新型的加工設(shè)備，已成為當(dāng)前機(jī)床技術(shù)的一個(gè)重要研究方向， 受到了國(guó)際機(jī)床行業(yè)的高度重視，被認(rèn)為是“自發(fā)明倒角機(jī)床技術(shù)以來(lái)在機(jī)床行業(yè)中 最有意義的進(jìn)步”和“21 世紀(jì)新一代倒角機(jī)床加工設(shè)備”。 7 極端化（大型化和微型化） 國(guó)防、航空、航天事業(yè)的發(fā)展和能源等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)裝備的大型化需要大型且性能良 好的倒角機(jī)床的支撐。而超精密加工技術(shù)和微納米技術(shù)是 21 世紀(jì)的戰(zhàn)略技術(shù)，需發(fā) 展能適應(yīng)微小型尺寸和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備，所以微型機(jī)床包括微 切削加工（車(chē)、銑、磨）機(jī)床、微電加工機(jī)床、微激光加工機(jī)床和微型壓力機(jī)等的需 求量正在逐漸增大。 8 信息交互網(wǎng)絡(luò)化 對(duì)于面臨激烈競(jìng)爭(zhēng)的企業(yè)來(lái)說(shuō)，使倒角機(jī)床具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以 保證信息流在車(chē)間各個(gè)部門(mén)間暢通無(wú)阻是非常重要的。既可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，又 能實(shí)現(xiàn)倒角機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制、培訓(xùn)、教學(xué)、管理，還可實(shí)現(xiàn)倒角機(jī)床裝備的數(shù) 字化服務(wù)（倒角機(jī)床機(jī)床故障的遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)等）。例如，日本 Mazak 公司推出新 一代的加工中心配備了一個(gè)稱(chēng)為信息塔（e-Tower）的外部設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)、手機(jī)、 機(jī)外和機(jī)內(nèi)攝像頭等，能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音、圖形、視像和文本的通信故障報(bào)警顯示、在線 幫助排除故障等功能，是獨(dú)立的、自主管理的制造單元。 9 新型功能部件 為了提高倒角機(jī)床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的應(yīng)用 成為必然。具有代表性的新型功能部件包括： （1）高頻電主軸：高頻電主軸是高頻電動(dòng)機(jī)與主軸部件的集成，具有體積小、轉(zhuǎn) 速高、可無(wú)級(jí)調(diào)速等一系列優(yōu)點(diǎn)，在各種新型倒角機(jī)床中已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用； （2）直線電動(dòng)機(jī)：近年來(lái)，直線電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，雖然其價(jià)格高于傳統(tǒng)的 伺服系統(tǒng)，但由于負(fù)載變化擾動(dòng)、熱變形補(bǔ)償、隔磁和防護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，機(jī)械 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能有了提高。如：西門(mén)子公司生產(chǎn)的 1FN1 系列三 相交流永磁式同步直線電動(dòng)機(jī)已開(kāi)始廣泛應(yīng)用于高速銑床、加工中心、磨床、并聯(lián)機(jī) 床以及動(dòng)態(tài)性能和運(yùn)動(dòng)精度要求高的機(jī)床等；德國(guó) EX-CELL-O 公司的 XHC 臥式加工中 心三向驅(qū)動(dòng)均采用兩個(gè)直線電動(dòng)機(jī)； （3）電滾珠絲桿：電滾珠絲桿是伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲桿的集成，可以大大簡(jiǎn)化倒 角機(jī)床的結(jié)構(gòu)，具有傳動(dòng)環(huán)節(jié)少、結(jié)構(gòu)緊湊等一系列優(yōu)點(diǎn)。 中國(guó)作為一個(gè)制造大國(guó)，主要還是依靠勞動(dòng)力、價(jià)格、資源等方面的比較優(yōu)勢(shì)， 而在產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新與自主開(kāi)發(fā)方面與國(guó)外同行的差距還很大。中國(guó)的倒角機(jī)床產(chǎn)業(yè) 不能安于現(xiàn)狀，應(yīng)該抓住機(jī)會(huì)不斷發(fā)展，努力發(fā)展自己的先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與 人才培訓(xùn)力度，提高企業(yè)綜合服務(wù)能力，努力縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。力爭(zhēng)早日 實(shí)現(xiàn)倒角機(jī)床產(chǎn)品從低端到高端、從初級(jí)產(chǎn)品加工到高精尖產(chǎn)品制造的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)從 中國(guó)制造到中國(guó)創(chuàng)造、從制造大國(guó)到制造強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變。 作 為 一 名 大 學(xué) 生 ，我 還 不具 備 設(shè) 計(jì) 出 以 上 那 么 先 進(jìn) 的 倒 角 機(jī) 床 ， 所 以 我 設(shè) 計(jì)的 是 簡(jiǎn) 易齒 輪 自 動(dòng) 倒角 機(jī) ， 以 達(dá) 到齒 輪 倒 角目 的 。 審 核 指導(dǎo)教師評(píng)閱意見(jiàn)（對(duì)選題情況、研究?jī)?nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評(píng) 閱） 簽字： 年 月 日 教研室主任意見(jiàn) 簽字： 年 月 日 學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見(jiàn) 簽字： 年 月 日 公章：