機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-弧面蝸桿加工專用數(shù)控機(jī)床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【全套圖紙】

《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-弧面蝸桿加工專用數(shù)控機(jī)床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【全套圖紙】》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-弧面蝸桿加工專用數(shù)控機(jī)床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【全套圖紙】（90頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、弧面蝸桿加工專用數(shù)控機(jī)床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 作 者 姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 單 位 名 稱：沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專 業(yè) 名 稱： 東 北 大 學(xué) 2010 年 10 月 Arc-worm the numerical control processing of special tools and control system design by Zhou Li Ying Supervisor: Professor Wang Wei Northeastern University October 2010 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - ii 弧面蝸桿加工專用數(shù)控機(jī)床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 根

2、據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，本設(shè)計(jì)說明書針對(duì)球面蝸桿專用數(shù)控機(jī)床的加工及控制 系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)說明。主要內(nèi)容包括三種球面蝸桿傳動(dòng)原理和加工特點(diǎn)，球面蝸桿專用 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)控系 統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵字關(guān)鍵字: 球面蝸桿 數(shù)控系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - iii Arc-worm the numerical control processing of special tools and control system design Abstract According to the requirement of the design,this

3、 design aims at the machining of Arc- worm numerical control machine and the control system. The main contents include the transmission theory and machining characteristic of three kinds of Arc-worm ,the blue print of the engine configuration of Arc-worm numerical control machine and control system,

4、 the design of the feed systems transmission theory and the circuit design of numerical control system. Key word: Arc-worm numerical control system design 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -1- 目 錄 任務(wù)書i 中文摘要ii ABSTRACT ii 第 1 章 緒論4 第 2 章 球面蝸桿渦輪的特點(diǎn)5 2.1 蝸桿蝸輪的形成、類型及其結(jié)構(gòu)5 2.2 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)及其應(yīng)用7 2.3球面蝸桿的加工8 2.4球面蝸輪的加工9 第 3 章球面蝸桿蝸輪數(shù)

5、控專用機(jī)床球面蝸桿蝸輪數(shù)控專用機(jī)床13 3.1 加工球面蝸桿蝸輪傳統(tǒng)機(jī)床13 3.11 在滾齒機(jī)上加工球面蝸桿和蝸輪13 3.1.2在改裝車床上加工球面蝸桿14 3.2球面蝸桿加工專用機(jī)床設(shè)計(jì)15 第 4 章球面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)球面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)16 4.1 加工機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基本要求16 4.2 球面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床總體方案17 4.3專用球面蝸桿數(shù)控車床的基本結(jié)構(gòu)18 第 5 章球面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)球面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)19 5.1 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇19 5.1.1 主傳動(dòng)的確定，和公比 的確定19 nmaxnmin 5.

6、1.2 確定變速組和傳動(dòng)副數(shù)目19 5.1.3 確定傳動(dòng)順序方案20 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -2- 5.1.3 確定擴(kuò)大順序方案20 5.1.4 結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖20 5.2 轉(zhuǎn)速圖的擬訂20 5.3 傳動(dòng)方案的擬訂 21 5.4 齒輪傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 23 5.5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 28 5.5.1 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算29 5.5.2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 29 5.5.3 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 35 第 6 章球面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)球面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)36 6.1 進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)方案擬訂36 6.2 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算36 6.2.1 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)36 6.2.2 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)

7、算 37 6.3 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算41 6.4 齒輪傳動(dòng)間隙的消除 48 第 7 章球面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì)球面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì)49 第 8 章球面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)球面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)51 8.1 控制系統(tǒng)總體方案的擬定51 82 總控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)51 821 單片機(jī)的設(shè)計(jì)51 822 系統(tǒng)的擴(kuò)展54 823 鍵盤、顯示器接口設(shè)計(jì)59 824 步進(jìn)電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)61 825 光電隔離電路設(shè)計(jì)63 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -3- 826 其他接口電路設(shè)計(jì)64 827 部分控制程序65 828 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 69 第 9 章

8、球面蝸桿蝸輪主要參數(shù)與潤(rùn)滑油的選用球面蝸桿蝸輪主要參數(shù)與潤(rùn)滑油的選用74 91 蝸桿與蝸輪主要參數(shù)及幾何計(jì)算 74 9.2 數(shù)控機(jī)床的潤(rùn)滑油 78 結(jié)束語80 參考文獻(xiàn)81 致 謝82 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -4- 第一章 緒論 機(jī)床作為工作母機(jī)和維修工具，早已成為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域不可或缺的必要裝備。 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展，更是制造高質(zhì)量、高效率、高一致性產(chǎn)品的有力保障。 隨著人類社會(huì)的飛速發(fā)展與進(jìn)步，各種新材料、新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)、新配 件不斷涌現(xiàn)，各個(gè)領(lǐng)域不斷提出新的要求，這一切都使得機(jī)床的結(jié)構(gòu)、性能千變 萬化。計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展又使得機(jī)

9、床數(shù)控系統(tǒng)正在以更短的周期更新。面對(duì) 如此的形勢(shì)，機(jī)床制造者在不斷努力跟蹤時(shí)代的步伐，機(jī)床的使用者、維修者也 要努力跟上。為使讀者及時(shí)了解球面蝸桿專用數(shù)控機(jī)床及控制系統(tǒng)的技術(shù)與知識(shí)， 加深球面蝸桿專用數(shù)控機(jī)床及控制系統(tǒng)使用與維修理念上的認(rèn)識(shí)，編輯了此設(shè)計(jì) 說明書，力圖對(duì)讀者有所幫助。 本設(shè)計(jì)說明書以大量圖例來說明球面蝸桿專用數(shù)控機(jī)床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路。 設(shè)計(jì)中得到顏竟成教授的悉心指導(dǎo)，在此向他表示誠(chéng)摯的感謝。由于編者的水平 和經(jīng)驗(yàn)有限，加之設(shè)計(jì)時(shí)間較短、資料收集較困難，說明書中難免有缺點(diǎn)和錯(cuò)誤， 在此懇請(qǐng)讀者諒解，并衷心希望廣大讀者提出批評(píng)意見，使本設(shè)計(jì)說明書能有所 改進(jìn)。 編者 年 月 東

10、北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -5- 第第 2 2 章章 弧面蝸桿蝸輪的特點(diǎn)弧面蝸桿蝸輪的特點(diǎn) 2.12.1蝸桿蝸輪的形成、類型及其結(jié)構(gòu)蝸桿蝸輪的形成、類型及其結(jié)構(gòu) 1、蝸輪蝸桿的形成 蝸桿蝸輪傳動(dòng)是由交錯(cuò)軸斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)演變而來的。小齒輪的輪齒分度圓柱 面上纏繞一周以上，這樣的小齒輪外形像一根螺桿，稱為蝸桿。大齒輪稱為蝸輪。為 了改善嚙合狀況，將蝸輪分度圓柱面的母線改為圓弧形，使之將蝸桿部分地包住，并 用與蝸桿形狀和參數(shù)相同的滾刀范成加工蝸輪，這樣齒廓間為線接觸，可傳遞較大的 動(dòng)力。 蝸桿蝸輪傳動(dòng)的特征： 其一，它是一種特殊的交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)，交錯(cuò)角為90，z1 很少，一般 z114； 其二，它

11、具有螺旋傳動(dòng)的某些特點(diǎn)，蝸桿相當(dāng)于螺桿，蝸輪相當(dāng)于螺母，蝸輪部分 地包容蝸桿。 2、蝸桿傳動(dòng)的類型 桿形狀的不同可分： 圓柱蝸桿傳動(dòng)-普通圓柱蝸桿（阿基米德蝸桿、漸開線蝸桿、法向直廓蝸桿、錐 面包絡(luò)蝸桿）和圓弧蝸桿。 普通圓柱蝸桿 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -6- 圓弧蝸桿 環(huán)面蝸桿傳動(dòng) 環(huán)面蝸桿 錐蝸桿傳動(dòng) 錐蝸桿動(dòng) 3、蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu) 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -7- 蝸桿結(jié)構(gòu)： 蝸桿通常與軸為一體，采用車制或銑制，結(jié)構(gòu)分別見下圖 蝸輪結(jié)構(gòu)： 蝸輪常采用組合結(jié)構(gòu)，由齒冠和齒芯組成。聯(lián)結(jié)方式有：鑄造聯(lián)結(jié)、過盈配合聯(lián)結(jié) 和螺栓聯(lián)接，結(jié)構(gòu)分別見下圖。蝸輪只有在低速輕載時(shí)采用整體式。 2.22.2

12、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)及其應(yīng)用蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)及其應(yīng)用 1、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn) 在動(dòng)力傳動(dòng)中，一般傳動(dòng)比i5-80；在分度機(jī)構(gòu)或手動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)中，傳動(dòng)比可 達(dá)300；若只傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比可達(dá)1000。由于傳動(dòng)比大，零件數(shù)目又少，因而結(jié)構(gòu)十 分緊湊。 在蝸桿傳動(dòng)中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進(jìn)入嚙合及逐 漸退出嚙合的，同時(shí)嚙合的齒對(duì)又較多，故沖擊載荷小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。 當(dāng)蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸桿傳動(dòng)便具有自鎖性。這時(shí)，只 能以蝸桿為主動(dòng)件帶動(dòng)蝸輪傳動(dòng)，而不能由蝸輪帶動(dòng)蝸桿運(yùn)動(dòng)。 蝸桿傳動(dòng)與螺旋齒輪傳動(dòng)相似，在嚙合處有相對(duì)滑動(dòng)。當(dāng)滑動(dòng)速度很大，工作條件 不夠良好時(shí)，

13、會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的摩擦與磨損，從而引起過分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化。因 此摩擦損失較大，效率低；當(dāng)傳動(dòng)具有自鎖性時(shí)，效率僅為04左右。為保證有一定 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -8- 使用壽命，蝸輪常須采用價(jià)格較昂貴的減磨材料，因而成本高。 蝸桿軸向力較大，致使軸承摩擦損失較大。 2、蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用 由于蝸桿蝸輪傳動(dòng)具有以上特點(diǎn)，故常用于兩軸交錯(cuò)、傳動(dòng)比較大、傳遞功率不太 大或間歇工作的場(chǎng)合。當(dāng)要求傳遞較大功率時(shí)，為提高傳動(dòng)效率，常取z124。此 外，由于當(dāng)1較小時(shí)傳動(dòng)具有自鎖性，故常用在卷揚(yáng)機(jī)等起重機(jī)械中，起安全保護(hù)作 用。它還廣泛應(yīng)用在機(jī)床、汽車、儀器、冶金機(jī)械及其它機(jī)器或設(shè)備中；利用蝸桿傳 動(dòng)傳動(dòng)

14、比大省力的特點(diǎn)，以及它的自鎖性能，在起重機(jī)械中廣泛應(yīng)用。蝸桿傳動(dòng)由蝸 桿相對(duì)于蝸輪的位置不同分為上置蝸桿和下置蝸桿傳動(dòng)。 2.32.3弧面蝸桿的加工弧面蝸桿的加工 這種蝸桿按其蝸旋面的形成特征可分為阿基米德螺線蝸桿、法向直廓蝸桿和漸開 線蝸桿，通常都采用前面兩種。 蝸桿的技術(shù)要求與軸類零件相同，只是增加了蝸桿螺牙的制造程度和光潔度。 在車床上用車刀加工蝸桿是最普通的方法。車蝸桿和車梯形螺紋的方法相類似，所 用的車刀刃是直線型的，刀尖角等于 2=40。一般在蝸桿時(shí)將車刀刀刃放于水平位置， 并且與蝸桿軸線在同一水平面內(nèi)，這樣加工出來的蝸桿在垂直于軸心線的截面內(nèi)齒形 是阿基米德螺線，所以叫阿基米德蝸

15、桿，它的軸向截面齒形是直線的，法向截面齒形 不是直線的。當(dāng)螺旋線升角較大時(shí)，如果仍把車刀刀刃放置在水平位置上，車刃的兩 個(gè)刀刃的前后角就很不理想，總會(huì)有一個(gè)刀刃是沒前角，為了使車刀獲得合理的前角 和后角，常用的把車刀分別加工蝸桿的兩個(gè)側(cè)面，或者將車刀刀刃放在蝸桿齒面的法 向位置來加工蝸桿，這樣加工出來的蝸桿，軸向截面齒形不是直線的，而法向截面齒 形才是直線的。所以叫法向直廓蝸桿，也有叫延長(zhǎng)漸升線蝸桿的，正因?yàn)槿绱耍÷?旋線升角（小于 5）常用阿基米德蝸桿，大螺旋線升角常用法向直廓蝸桿，也是由加 工方法而決定的。 當(dāng)批量較大時(shí)，可以在專用銑床或車床改裝成專用銑床上，采用長(zhǎng)狀銑刀和指狀銑 刀來精

16、銑蝸桿，然后再用車刀來進(jìn)行精加工，可提高生產(chǎn)率。 如果蝸桿精度要求不太高，通常用車削就可完成加工。但對(duì)于高精度的分度蝸桿， 或較高精度的高轉(zhuǎn)速傳動(dòng)蝸桿，由于需經(jīng)淬火處理，故車削只能作為淬火前的加工， 而需采用啟削作為終加工，用來啟削蝸桿的機(jī)床，可以用車床改裝，也可以用鏟啟車 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -9- 床，還有專門設(shè)計(jì)的蝸桿啟床（例如 S7712 蝸桿啟床）和精密螺母啟床（如 S7520W 萬 能螺絲啟床） 。 2.42.4弧面蝸輪的加工弧面蝸輪的加工 普通蝸輪的技術(shù)要求與圓柱齒輪基本相同，主要包括三個(gè)方面：（1）齒形的加工 精度和齒側(cè)；（2）蝸輪胚基準(zhǔn)孔，喉結(jié)部分的尺寸精度和幾何形狀精

17、度，基準(zhǔn)孔與喉 結(jié)軸心線的不同軸度，基準(zhǔn)端面對(duì)基準(zhǔn)孔軸心線的不垂直度，如果是嵌入輪圈式蝸輪， 還必須對(duì)組裝的配合表面提出一定的精度要求；（3）裝面光潔度。 與圓柱齒輪加工相似，蝸輪加工也是經(jīng)過蝸輪胚加工和齒形加工兩個(gè)階段。齒胚加 工與圓柱齒輪齒胚加工基本上相同，但胚加喉結(jié)部分的加工，如果是嵌入輪圈式的， 首先將輪殼和輪圈分別進(jìn)行加工，然后組裝在一起時(shí)進(jìn)行輪胚的精加工，在進(jìn)行精加 工時(shí)，應(yīng)將喉結(jié)，基準(zhǔn)孔和基準(zhǔn)端面在一次安裝下加工出來，或首先加工好基準(zhǔn)孔， 用心軸定位安裝來加工喉結(jié)和基準(zhǔn)端面，以保證喉結(jié)、基準(zhǔn)孔的不同軸度，以及基準(zhǔn) 端面和軸心線的不垂直度。 螺輪齒形的加工是蝸輪整個(gè)加工過程中的關(guān)鍵

18、工序，也是加工中的主要矛盾。齒形 加工方法有滾齒、飛刀切齒、剃齒等。冶金礦山機(jī)械和重型機(jī)械廠主要采用滾齒和飛 刀切齒。 1.用蝸輪滾刀加工蝸輪 在滾齒機(jī)上用蝸輪滾刀加工蝸輪齒形是加工蝸輪的一種基本方法，滾動(dòng)蝸輪與滾切 圓柱齒輪有許多共同點(diǎn)，但椰油很多不同點(diǎn)，這些特點(diǎn)是： 齒輪滾刀的基本蝸桿沒有嚴(yán)格的規(guī)定，可以采用阿基米德型，法向直廓型或漸 升線型，按工作條件由自己選擇，基本蝸桿的直徑也可由自己決定。但蝸輪滾刀的基 本蝸桿相當(dāng)于一般加工蝸輪相嚙合的蝸桿，不但蝸桿的類型應(yīng)相同，而且主要尺寸 （如軸向模數(shù)，分度圓直徑，頭數(shù)，螺旋方向，螺旋升角等）均須一致，只是外徑比 工作蝸桿稍大一些，以便使加工后的

19、螺輪與蝸桿嚙合時(shí)有齒頂間隙。壇大量通常為徑 向間隙的兩倍，即 20.2m =0.4m （m 為軸向模數(shù)） 。 蝸輪滾刀水平安裝，不需要象加工圓柱齒輪那樣刀架要搬角度，同時(shí)蝸輪滾刀 軸心線應(yīng)和蝸輪蝸桿傳動(dòng)嚙合狀態(tài)一樣，應(yīng)在蝸輪中心平面內(nèi)。 工件的分齒運(yùn)動(dòng)應(yīng)符合蝸桿蝸輪傳動(dòng)速比的關(guān)系，即蝸輪滾刀一轉(zhuǎn)，被加工蝸 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -10- 輪應(yīng)轉(zhuǎn)一個(gè)齒（單頭滾刀）或幾個(gè)齒（多頭滾刀） 。滾齒機(jī)分齒蝸輪的計(jì)算與加工圓 柱齒輪的計(jì)算或相同。例如 Y38 滾齒機(jī)： 當(dāng) Z161 時(shí)，i分齒=a/b*c/d=24k/z 當(dāng) Z161 時(shí), i分齒=a/b*c/d=48k/z 但滾切蝸輪時(shí)，不能忽視蝸

20、輪滾刀的頭由文 K。 進(jìn)給方向，加工圓柱齒輪時(shí)，滾刀相對(duì)被切齒輪由上向下或由下向上作垂直進(jìn) 給運(yùn)動(dòng)。但加工蝸輪時(shí)，蝸輪滾刀要保持在蝸輪中心平面內(nèi)，因此蝸輪滾刀相對(duì)工件 只能作徑向進(jìn)給或切向進(jìn)給。 a）徑向進(jìn)給法：這時(shí)蝸輪滾刀向被加工蝸輪作徑向進(jìn)刀，逐漸切至全齒深為止。 這種方法在生產(chǎn)中應(yīng)用較廣，因?yàn)樯a(chǎn)率高，而且不需要切向刀架（許多滾齒機(jī)往往 沒有這種附件） 。 徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是滾切過程中被加工蝸輪轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，滾刀在水平面沒被切蝸輪半徑方 向移動(dòng) S徑毫米，運(yùn)動(dòng)是通過徑向絲桿來實(shí)現(xiàn)的。Y38 滾齒機(jī)徑向供給傳動(dòng)關(guān)系。 工作臺(tái)蝸輪付 Z96/K蝸桿蝸輪 K1/Z30進(jìn)給掛輪 i 進(jìn)給接通離合器 M1齒

21、 輪 Z45/Z36錐齒輪 Z17/Z17錐齒輪 Z17/Z17蝸桿蝸輪 K4/Z20接通 M2螺旋齒 輪 X10/Z20脫落蝸桿 K4/Z20蝸桿蝸輪 K4/Z16錐齒輪 Z20/Z25徑向進(jìn)給絲桿 （t=10 毫米）刀架立柱水平移動(dòng)。 列成計(jì)算式：S徑=（工作臺(tái)轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)）*（96/1）*（1/30）*i進(jìn)給*（45/36） *（17/17）*（17/17）*（4/20）*（10/20）*（4/20）*（4/16）*（20/25）*10 經(jīng)簡(jiǎn)化和整理得到徑向進(jìn)給掛輪調(diào)整公式： i進(jìn)給（徑）=（a1/b1）*(c1/d1)=25/4*S徑 b)切向進(jìn)給法：此時(shí)用一端為錐形的蝸輪滾刀（也有叫玉米滾

22、刀的） ，沿被加工蝸 輪位切向進(jìn)給，滾刀和被加工蝸輪的中心距，予先調(diào)整到蝸輪蝸桿的中心距 A，加工時(shí) 保持不變，依滾刀齒高由小到大，逐漸切至全齒架。滾刀圓錐部分刀齒依切入和粗加 工用，圓錐部分刀齒位精加工和最后修整用。 用切向進(jìn)給法加工蝸輪時(shí)，由于需要滾刀在刀架上作軸向移動(dòng)，故必須用切向刀架。 這時(shí)刀具和工件之間的相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系，除了分齒運(yùn)動(dòng)外，還需要切向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和差動(dòng) 運(yùn)動(dòng)。 切向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：指滾刀沿蝸輪切向（即滾刀本身軸線方向）移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給 的目的。Y38 滾齒機(jī)是由專用切向刀架來完成的，其傳動(dòng)關(guān)系是工作臺(tái)或工作轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)， 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -11- 滾刀沿切向移動(dòng) S 切毫米。

23、 工作臺(tái)蝸輪蝸桿 Z96/K1蝸桿蝸輪 K1/Z30進(jìn)給掛輪 i 進(jìn)給接通離合器 M1 齒輪 Z45/Z36錐齒輪 Z17/Z17錐齒輪 Z17/Z17（進(jìn)入切向刀架）錐齒輪 Z17/Z17齒輪 Z35/Z35蝸桿蝸輪 K1/Z50切向進(jìn)給絲桿（t=5 毫米）切向進(jìn)給。 列成計(jì)算式：S切=（工作臺(tái)轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)）*（96/1）*（1/30）*（a1/b1*c1/d1） *（45/36）*（17/17）*（17/17）*（17/17）*（35/35）*(1/50)*5 經(jīng)簡(jiǎn)化和整理得到切向進(jìn)給掛輪調(diào)整公式： i進(jìn)給（切）=（a1/b1）*(c1/d1)=5/2*S切 差動(dòng)運(yùn)動(dòng)：切向進(jìn)給法加工蝸輪時(shí)，由于

24、滾刀多了一個(gè)切向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。這時(shí)被加 工蝸輪（工作臺(tái)）必須隨著刀具移動(dòng)方向，相應(yīng)地轉(zhuǎn)過一定角度，稱它為附加運(yùn)動(dòng)， 因此需要掛差動(dòng)掛輪。差動(dòng)掛輪速比的計(jì)算，根據(jù)滾刀切向（軸向）移動(dòng)一個(gè)軸向齒 距 ms 時(shí)，被加工蝸輪的附加轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)為 1/Z 轉(zhuǎn)的關(guān)系，由刀具與工件的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)系列 出。 切向進(jìn)給絲桿（t=5 毫米）蝸桿蝸輪 Z50/K1齒輪 Z35/Z35錐齒輪 Z17/Z17 錐齒輪 Z17/Z17錐齒輪 Z17/Z17齒輪 Z36/Z45插動(dòng)掛輪 i差掛蝸桿蝸輪 K1/Z30 差動(dòng)機(jī)構(gòu) i差動(dòng) 2分齒掛輪 i分齒蝸桿蝸輪 K1/Z96工作臺(tái)。 列成計(jì)算式：ms/5*（50/1）*（35/35）*（1

25、7/17）*（17/17）*（17/17） *（36/45）*i差掛*（1/30）* i差動(dòng)2*i分齒*（1/96）=1/Z 其中：i差動(dòng) 2=2，i分齒=24K/Z（當(dāng) Z161 時(shí)） ，代入并化簡(jiǎn)，得到切向進(jìn)給時(shí)， 差動(dòng)掛輪調(diào)整公式： i差掛=a2/b2*(c2/d2)=15/(2msK)=0.38733/msK 式中：ms被加工蝸輪軸向模由文； K蝸輪滾刀頭數(shù)。 必須指出，用切向進(jìn)給法加工蝸輪掛差動(dòng)掛輪，與加工斜齒輪時(shí)掛差動(dòng)掛輪的目 的不同，斜齒輪主要為了保證螺旋角 ，而切向進(jìn)給法是刀具多了一個(gè)切向移動(dòng)，故 工件（工作臺(tái)）必須相應(yīng)地附加轉(zhuǎn)動(dòng)以補(bǔ)償?shù)毒咔邢虻囊苿?dòng)。 切向進(jìn)給法的加工精度和光

26、潔度，要比徑向進(jìn)給法高，因?yàn)榍邢蜻M(jìn)給的滾刀是由 不同的刀齒進(jìn)行粗加工和精加工的。但切向進(jìn)給時(shí)滾齒機(jī)必須富有單獨(dú)的切向刀架， 而一般中小型滾齒機(jī)除專門訂貨外是不帶切向刀架的。因此徑向進(jìn)給法比切向進(jìn)給法 應(yīng)用要廣泛得多。 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -12- 由以上看出，在滾齒機(jī)上用蝸輪滾刀加工蝸輪，只要滾刀和滾齒機(jī)的精密度較高， 就可以加工出程度較高的蝸輪來。但這種無法需要有專門的蝸輪滾刀。在冶金廠或礦 山機(jī)修車間里，也有用一般齒輪滾刀來加工蝸輪的，因?yàn)闈L刀也是一個(gè)蝸桿，當(dāng)加工 時(shí)若齒輪滾刀的螺旋升角不等于被加工蝸輪的螺旋升角時(shí)，可用轉(zhuǎn)動(dòng)刀架的辦法來解 決。這種方法當(dāng)滾刀與蝸桿的直徑和螺旋升角相差

27、較大時(shí)，加工誤差越大。因此，采 用這種方法加工，在設(shè)計(jì)蝸桿時(shí)應(yīng)盡量按齒輪滾刀的形狀來設(shè)計(jì)。 2.用飛刀加工蝸輪 用蝸輪滾刀加工蝸輪比較精確，而且生產(chǎn)率也高，但需要專門蝸輪滾刀。當(dāng)單件 小批生產(chǎn)，特別是一個(gè)或幾個(gè)大型蝸輪時(shí)，專做蝸輪滾刀就不合算，而且時(shí)間要拖久。 因此，許多冶金礦山機(jī)械廠和重型機(jī)械廠經(jīng)常采用飛刀里加工蝸輪。 在滾齒原理和蝸桿蝸輪嚙合原理中知道，滾刀或蝸桿在中心平面剖面內(nèi)相當(dāng)于一 個(gè)齒條，旋齒加工就象齒條與齒輪相嚙合的情況一樣。如果只用蝸輪滾刀沙鍋內(nèi)一個(gè) 刀齒來切削，使這個(gè)刀齒一方面旋轉(zhuǎn)，同時(shí)又作相應(yīng)的軸向移動(dòng)，這樣刀齒走的路線 和滾刀刀齒的螺旋線一樣，因此象滾刀一樣能銑出正確的齒

28、形來，這就是飛刀加工的 原理。 飛刀刀頭的齒形和蝸輪滾刀上一個(gè)刀齒一樣，也和蝸桿軸向剖面內(nèi)的齒形相同， 僅齒頂高大 0.2ms，飛刀刀頭的尺寸根據(jù)被加蝸輪的模數(shù)=2，壓力角 =20的蝸輪飛 刀刀頭尺寸。飛刀在刀桿上的安裝，其中： R=d頂1/2+0.2ms ， L=Rd刀桿/2， （d頂 1蝸桿外徑，d刀桿 飛刀刀桿直徑 ） 飛刀刀桿材料選用 W18Cr4V 高速鋼，淬大后切削部分硬度達(dá) HRC6064，齒形部分 要進(jìn)行研究，并用梯板透光檢查。 飛刀刀桿的結(jié)果主要應(yīng)滿足刀頭漿固，不致在加工中松動(dòng)，是一種加工中小模數(shù) 的飛刀刀桿，飛刀裝在刀桿 1 的圓孔中，由螺母面通過壓緊套筒工來壓緊，這種結(jié)構(gòu)

29、 簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)方便。另外，在加工大模數(shù)蝸輪時(shí)，可采用刀桿結(jié)構(gòu)，它用斜面或圓弧面來 卡緊，使飛、刀不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)，所以能承受較大的切削力。 用飛刀加工蝸輪時(shí)，飛刀裝在專用的飛刀刀桿上，由刀桿帶動(dòng)飛刀一面旋轉(zhuǎn)，一 面切向（軸向）進(jìn)給，這就要求在滾齒機(jī)上裝上切向刀架，掛上切向進(jìn)給掛輪，就能 使飛刀在銑齒過程中連續(xù)的作軸向移動(dòng)。由于飛刀作軸向移動(dòng)，故被加工蝸輪除了有 分齒運(yùn)動(dòng)外，還應(yīng)有和上述切向進(jìn)給法相同的附加轉(zhuǎn)動(dòng)，即應(yīng)掛差掛輪。升車加工之 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -13- 前，應(yīng)將刀桿中心的距離按圖紙調(diào)整到蝸桿螺嚙合時(shí)的中心距離，分幾次將蝸輪切成， 由于飛刀只有一個(gè)刀齒，一轉(zhuǎn)內(nèi)在蝸輪上的切痕比液刀一轉(zhuǎn)

30、的切痕少得多，為了保證 齒面有一定的光潔度，切向進(jìn)給很小，因此因產(chǎn)率很低，所以只是沒有蝸輪滾刀并且 單件小批生產(chǎn)才采用飛刀加工。 3.蝸輪的剃齒和珩齒 為了提高蝸輪付的接觸精度，有些工廠在蝸輪粗精滾之后，采用剃齒作為最終齒 形加工工序。剃齒刀的形狀和主要尺寸與工作蝸桿相同，只是在這蝸桿螺旋工作臺(tái)上 開出很多小槽，以形成切削刃。剃齒刃的外徑比工作蝸桿外徑較大一點(diǎn)(約 0.2ms),以 保證蝸輪全部有效齒面都能加工。 剃齒方法有自由剃和強(qiáng)通剃兩種，自由剃在剃削時(shí)蝸輪與機(jī)床傳動(dòng)能脫開，只是 依靠頂尖和轉(zhuǎn)臺(tái)，由剃刀在切削過程中自由帶動(dòng)，只輔加以一定的阻尾力來提高切削 效率，因此機(jī)床分變機(jī)構(gòu)精度沒有影響

31、，被加工蝸輪的相鄰周節(jié)誤差主要取決于剃齒 刀的齒距精度和機(jī)床裝刀軸的徑向和軸向竄動(dòng)。強(qiáng)迫剃在剃齒時(shí)蝸輪仍與機(jī)床傳動(dòng)鏈 相聯(lián)系，故相鄰周期誤差仍與機(jī)床有關(guān)。 有些工廠在蝸輪經(jīng)粗滾精滾后，采用珩面方法來作為精密蝸輪的最終工序。珩面 是用珩面蝸桿裝在滾齒機(jī)的滾刀上，以自由或強(qiáng)迫的運(yùn)動(dòng)來帶動(dòng)蝸輪進(jìn)行切削。珩面 桿是由面料、粘結(jié)劑（如環(huán)氧樹脂等）澆注成形并經(jīng)修面而制成，其參數(shù)除外徑略小， 齒厚稱法外，其余與工作蝸桿在同樣條件刃面出。 一般珩面蝸桿的線速度比剃齒高一些，珩面時(shí)應(yīng)采用足夠的冷卻。珩齒對(duì)提高蝸 輪齒面光潔度十分顯著，一般可達(dá) 8。 剃齒和珩齒目前工廠里均有采用，剃齒的優(yōu)點(diǎn)能提高接觸粘度，生產(chǎn)率

32、較高，但 剃齒制造困難，且剃刀使用壽命有限，因此有些工廠多采用珩齒法加工，因珩齒蝸桿 制造簡(jiǎn)單，成本低，周期小，其主要缺點(diǎn)是生產(chǎn)率低。 第第 3 3 章章 弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床 3.13.1 加工弧面蝸桿蝸輪傳統(tǒng)機(jī)床加工弧面蝸桿蝸輪傳統(tǒng)機(jī)床 3.1.13.1.1 在滾齒機(jī)上加工圓弧面蝸桿和蝸輪在滾齒機(jī)上加工圓弧面蝸桿和蝸輪 根據(jù)目前我國(guó)的情況，采用專用機(jī)床還很少，大多數(shù)工廠采用滾齒機(jī)來加工圓弧 面蝸桿和蝸輪，滾齒機(jī)已具有上述加工圓弧面蝸桿蝸輪的各項(xiàng)基本運(yùn)動(dòng)，原則上只要 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -14- 將弧面蝸桿毛胚安裝到滾齒機(jī)刀架上，刀盤裝到工作臺(tái)上就能加工蝸桿。至于圓

33、弧面 蝸輪的加工與普通蝸輪在滾齒機(jī)上加工完全相同，僅僅刀具是圓弧面蝸輪滾刀。然而 滾齒機(jī)不是打算用來加工弧面蝸桿的，所以必須對(duì)滾齒機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母难b，或者由機(jī) 床廠生產(chǎn)專門加工圓弧面蝸桿的變型滾齒機(jī)。改裝滾齒機(jī)主要是： 1.毛胚的安裝，在滾齒機(jī)沙鍋內(nèi)加工圓弧面蝸桿，最簡(jiǎn)單的辦法是將蝸桿毛胚一 端作出工藝錐，直接將蝸桿毛胚安裝到刀架主軸上，而另一端用支承架支承。但是， 圓弧面蝸桿的直徑和角度通常較大，原滾齒機(jī)的刀架大部分不能裝夾，因此，許多工 廠設(shè)計(jì)制造一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好的專用刀架，專供切制圓弧面蝸桿和蝸輪之用，也 有些工廠將原切向刀架改裝為加工圓弧面蝸桿的。 2.主軸轉(zhuǎn)速的降低，用切刀加工圓弧

34、面蝸杠螺牙時(shí)需要低的轉(zhuǎn)速，如果用指狀銑 刀桿螺牙需要更低的轉(zhuǎn)速，而滾齒機(jī)主軸的最低轉(zhuǎn)速還是偏高，例如 Y320 滾齒機(jī)最低 轉(zhuǎn)速為 0.6 轉(zhuǎn)/分，因此，必須設(shè)法降低主軸轉(zhuǎn)速。通常是設(shè)計(jì)另外一套減速系統(tǒng)來代 替原來機(jī)床主電動(dòng)機(jī)，某重型機(jī)械廠設(shè)計(jì)制造的減速減置用在 5330（1.5 米）滾齒機(jī) 上，為了提高生產(chǎn)率，應(yīng)將空程轉(zhuǎn)速加快，在減速裝置中配置一超越離合器，空程時(shí) 快速運(yùn)動(dòng)直接由原機(jī)床電動(dòng)機(jī)通過超越離合器來帶動(dòng)。 另一種減速裝置，當(dāng)電磁離合器 1 吸合時(shí)，運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)螞杠螞軌付傳到軸 上，再由皮帶輪傳到機(jī)床主運(yùn)動(dòng)中去，這時(shí)獲得低轉(zhuǎn)速，用來切削圓弧面蝸杠。若電 磁離合器 2 吸合時(shí)，運(yùn)動(dòng)由電

35、動(dòng)機(jī)經(jīng)轉(zhuǎn)軸、錐齒輪、軸到，再由皮帶輪傳進(jìn)機(jī) 床主運(yùn)動(dòng)，用于空程和精車弧面。 3.周圍進(jìn)給機(jī)構(gòu)，在滾齒機(jī)上加工圓弧面蝸桿，當(dāng)粗切達(dá)到中心距后，精切時(shí)必 須采用圓周進(jìn)刀。一種辦法是將分齒掛輪的一個(gè)齒輪拔出后錯(cuò)動(dòng) 1 個(gè)或幾個(gè)牙齒再裝 進(jìn)去，另一個(gè)辦法是轉(zhuǎn)動(dòng)差動(dòng)機(jī)構(gòu)。前者需要仃止機(jī)床，操做麻煩，后者差動(dòng)機(jī)構(gòu)離 工件很遠(yuǎn)，可以從差動(dòng)掛輪架齒輪通過一長(zhǎng)軸引到工作臺(tái)附近，并在軸上裝上分度盤， 這樣就能在工作臺(tái)附近操作差動(dòng)機(jī)構(gòu)，方便而準(zhǔn)確地進(jìn)行圓周進(jìn)刀。 3.1.23.1.2 在改裝車床上加工圓弧面蝸桿在改裝車床上加工圓弧面蝸桿 有些中小型冶金礦山機(jī)械廠，采用改裝普通車床來加工圓弧面蝸桿獲得較好的效 果。有

36、些礦山機(jī)械廠將 C630 車床改裝為圓弧面蝸桿加工機(jī)床。 將原有小拖板卸掉，換上一特制拖板，此拖板上裝上回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，在大拖板后安 裝上差動(dòng)箱，分齒掛輪架固定在床身上，工件安裝在卡盤和后頂尖之間，由車床主軸 帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，由于 C630 車床最低轉(zhuǎn)速為 14 轉(zhuǎn)/分，需降低到 3.5 轉(zhuǎn)/分，故在主電動(dòng)機(jī) 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -15- 和主軸箱之間加一減速機(jī)（i=4） 。刀盤裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，分齒運(yùn)動(dòng)由主軸上 Z140 齒 輪，經(jīng)分齒掛輪架上升輪 E43 齒輪，軸、差動(dòng)機(jī)構(gòu)、錐齒輪、花氈軸、蝸桿蝸輪付傳 動(dòng)。主軸和工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)應(yīng)符合工作蝸桿蝸輪付的傳動(dòng)比，如果采取對(duì)稱修型， 則傳動(dòng)比應(yīng)符合

37、修型后傳動(dòng)比，比處修型后傳動(dòng)比為 i=43，故傳動(dòng)鏈計(jì)算式為： i分齒=（工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)）*Z140/Z43*i差動(dòng)*（Z25/Z25）*K1/Z70 式中：i差動(dòng)=1/2 故 i分齒=i=43 如果被加工圓弧面蝸桿蝸輪付的傳動(dòng)比改變了，只需要換分齒掛輪架上齒輪就能 滿足要求?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)的徑向進(jìn)給可用原車床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。但必須進(jìn)一步降 低進(jìn)給量?？梢愿鼡Q從主軸到進(jìn)給箱之間掛輪來獲得。工作臺(tái)的周圍進(jìn)給靠手柄經(jīng)差 動(dòng)機(jī)構(gòu)來達(dá)到。 在普通車床上加工圓弧面蝸桿具有操作方便，改裝容易等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是目前沒有 高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，有些工廠采用銑床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)附件，其精度較差，另一個(gè)是安裝 工作臺(tái)的大拖板剛性較

38、差，床身導(dǎo)軌的寬度也不夠。但對(duì)于中小型工廠，采用普通車 床加工中小型圓弧面蝸桿容易實(shí)現(xiàn)，解決上述缺點(diǎn)的辦法是制造高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)， 并在車床前面加輔助導(dǎo)軌，換一個(gè)剛性好的大拖板。 3.23.2 弧面蝸桿加工專用機(jī)床設(shè)計(jì)弧面蝸桿加工專用機(jī)床設(shè)計(jì) 普通機(jī)床改裝成加工弧面蝸桿專用機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是容易實(shí)現(xiàn)，但制造精度較高，所以 新設(shè)計(jì)加工弧面蝸桿專用機(jī)床時(shí)，幾乎都采用數(shù)控技術(shù)，用伺服電機(jī)來控制各種進(jìn)給 運(yùn)動(dòng)。圖4是將普通車床進(jìn)行數(shù)控改造成弧面蝸桿加工專用機(jī)床的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖，更 換原車床上縱向，橫向絲桿為滾珠絲桿，分別用1#、2#步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制；將回轉(zhuǎn)工作 臺(tái)2固定在拆除刀架后的中拖板1上，由3#步進(jìn)電動(dòng)

39、機(jī)控制，使回轉(zhuǎn)工作臺(tái)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 2；回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上新增加縱向絲桿4，橫向絲桿8和橫向托架9，由4#、5#步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 控制其運(yùn)動(dòng)，并將動(dòng)力磨削頭11固定在此托架上。工作裝夾在分度頭13和尾座頂尖10 之間，6#步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制并帶動(dòng)工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 這臺(tái)數(shù)控專用機(jī)床由兩套單片微機(jī)系統(tǒng)串聯(lián)控制，主單片微機(jī)控制3#，4#，5#步進(jìn) 電機(jī)；子單片微機(jī)控制1#，2#，6#步進(jìn)電機(jī)。子微機(jī)由主微機(jī)通過發(fā)訊控制啟動(dòng)運(yùn)行。 微機(jī)裝置具有直線，斜線，圓弧插補(bǔ)加工功能，直線插補(bǔ)由單臺(tái)步進(jìn)電機(jī)控制，斜線 和圓弧插補(bǔ)由兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)聯(lián)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)。當(dāng)控制回轉(zhuǎn)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)和分度頭轉(zhuǎn)動(dòng)的 3#，6#步進(jìn)電機(jī)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行時(shí)，安裝在回轉(zhuǎn)工

40、作臺(tái)上的動(dòng)頭磨頭帶動(dòng)砂輪12或盤形銑刀 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -16- 切削工件，能復(fù)合插補(bǔ)出弧面蝸桿所需的軌跡曲線，從而完成弧面蝸桿的切削加工。 在加工弧面蝸桿螺旋齒面時(shí)，應(yīng)用斜線指令，用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和分度頭的兩旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)度來 代替斜線指令中的兩直線長(zhǎng)度，完成弧面蝸桿加工所需的展成運(yùn)動(dòng)。加工中進(jìn)刀退刀 或變換弧面半徑的運(yùn)動(dòng)，則由4#、5#步進(jìn)電機(jī)來控制。普通圓拄蝸桿也可以在此專用 機(jī)床上加工，只需要換回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)位移為機(jī)床縱向絲桿的直向位移，由1#步進(jìn) 電機(jī)控制運(yùn)行，采用斜線插補(bǔ)指令來實(shí)現(xiàn)。 這套機(jī)床單片微機(jī)系統(tǒng)具有三坐標(biāo)控制，并可實(shí)現(xiàn)任意兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)進(jìn)給的功能。 利用收發(fā)訊指令，可啟動(dòng)子微

41、機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)兩套單片微機(jī)的串聯(lián)并行控制，由此可達(dá) 到六坐標(biāo)中任意四坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。四坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，完全可以滿足弧面蝸桿加工專用 機(jī)床的加工運(yùn)動(dòng)要求，也可以滿足加工普通圓柱蝸桿的要求。 第第 4 4 章章 弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 4.14.1 加工機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基本要求加工機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基本要求 根據(jù)圓弧面蝸桿蝸輪的加工原理，對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)要求如圖所示，由于加工蝸輪的 刀具與蝸桿相似，所以加工蝸桿的機(jī)床也能加工蝸輪，加工圓弧面蝸桿專用機(jī)床，必 須具有以下基本運(yùn)動(dòng)： 分齒A s1 v1 2 s3 v2 v3 圖3-1 加工圓弧面蝸桿蝸輪副機(jī)床的基本運(yùn)動(dòng) （1）

42、切削運(yùn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)）1：即被加工蝸桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 （2）分齒運(yùn)動(dòng) 2：隨著蝸桿以 1 旋轉(zhuǎn)，刀盤也要以 2 的速度相應(yīng)旋轉(zhuǎn)，并要求 1 和 2 之間有準(zhǔn)確的傳動(dòng)關(guān)系，即 U 分齒=1/2=Z2/Z1,被加工蝸桿和刀盤的旋 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -17- 轉(zhuǎn)方向應(yīng)符合蝸桿蝸輪副的嚙合關(guān)系。1 和 2 也可統(tǒng)一稱齒廓形成運(yùn)動(dòng)（展成運(yùn) 動(dòng)） 。這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)是切削弧面蝸桿齒面或滾動(dòng)蝸輪齒面的最基本運(yùn)動(dòng)，由速度掛輪和分 齒掛輪來調(diào)整。 （3）徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) S1 和圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 3。 （4）調(diào)整運(yùn)動(dòng) S2 和 S3：此兩個(gè)運(yùn)動(dòng)是用來調(diào)整蝸桿的軸向位置和刀盤的上下位置。 4.24.2 弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床總

43、體方案弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床總體方案 設(shè)計(jì)任務(wù)是將 CK6163 型數(shù)控臥式車床改造成經(jīng)濟(jì)型弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床。根據(jù) 圓弧面蝸桿蝸輪的加工原理，初步選擇弧面蝸桿數(shù)控加工專用機(jī)床參數(shù)如下： 1、車床縱向運(yùn)動(dòng)由 X1 向（1#）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)聯(lián)接控制 130BF001 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)： 配套絲桿螺距：8mm 脈沖當(dāng)量：0.01mm 2、車床橫向運(yùn)動(dòng)由 Z1 向（2#）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)聯(lián)接控制 110BF001 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)： 配套絲桿螺距：6mm 脈沖當(dāng)量：0.005mm 3、圓盤工作臺(tái)由 Y1 向（3#）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)聯(lián)接控制 130BF001 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)： 配套絲桿螺距：6mm 脈沖當(dāng)量：0.005mm 4

44、、圓盤工作臺(tái)上縱向運(yùn)動(dòng)由 X2 向（4#）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)聯(lián)接控制 110BF001 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)： 配套絲桿螺距：6mm 脈沖當(dāng)量：0.01mm 5、圓盤工作臺(tái)上橫向運(yùn)動(dòng)由 Z2 向（5#）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)聯(lián)接控制 110BF001 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)： 配套絲桿螺距：6mm 脈沖當(dāng)量：0.005mm 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -18- CK6163 數(shù)控車床改造為弧面蝸桿專用加工機(jī)床后，要求能完成一般車削及加工任 意錐面、球面、螺紋等，并具有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)及其它輔助功能。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，選用 JWK-5/2 經(jīng)濟(jì)型機(jī)床微機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用 MCS-51 系列 單片機(jī)，ISO 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控代碼編程，功能較完備

45、，驅(qū)動(dòng)性能好?？v向和橫向均采用 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)降速齒輪滾珠絲杠螺母副溜板的傳動(dòng)方式。 4.34.3 專用弧面蝸桿數(shù)控車床的基本結(jié)構(gòu)專用弧面蝸桿數(shù)控車床的基本結(jié)構(gòu) 1、床身 床身是用 HT300 澆鑄而成的。它由牢固的橫向十字筋組成，振動(dòng)低。2 個(gè) 90V 形 平導(dǎo)軌是經(jīng)過高頻淬火和精密磨削加工而成的，拖板和尾架各使用一個(gè) 90V 形平導(dǎo) 軌?？v向走刀（Z 向）采用滾珠絲桿傳動(dòng)，絲桿安裝在床身前面，主電機(jī)安裝在床身后 面。 2、主軸箱 主軸箱是用 HT250 澆鑄而成的，它由 4 顆螺釘固定在床身上。在床頭箱里，主軸安 裝在 2 個(gè)圓錐滾子軸承（7210、7212）上。主軸有一個(gè) 38 的通孔，主軸

46、端內(nèi)孔錐度 為莫氏 5 號(hào)。 3、拖板 大拖板是用 HT200 澆鑄而成的，其滑動(dòng)導(dǎo)軌面經(jīng)過精密磨削，它與床身上的 90 V 形平導(dǎo)軌之間無間隙，下面的滑動(dòng)部分能夠簡(jiǎn)單而又方便的調(diào)整。中拖板是安裝在大 拖板上的，通過滾珠絲桿傳動(dòng)可帶動(dòng)中拖板在大拖板上滑動(dòng)，可通過鑲條來調(diào)整中拖 板與大拖板燕尾導(dǎo)軌的間隙。 4、尾架及其調(diào)整 尾架通過鎖緊受柄拉緊鎖緊塊，固定在床身上，尾架有一個(gè)帶 3 號(hào)莫氏錐孔的套 筒。尾架套筒在任何位置都能用鎖緊手柄將其鎖緊。 5、工作臺(tái) 弧面蝸桿數(shù)控專用加工機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作轉(zhuǎn)臺(tái)由滑座、十字滑臺(tái)、工作臺(tái)等零件組 成。工作臺(tái) X 軸向移動(dòng)，由已預(yù)緊且通過座、緊固在工作臺(tái)上的滾珠螺母

47、和兩端分別 用右托架、電機(jī)座固定在十字滑臺(tái)上的絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。絲桿是由電機(jī)通過同步齒 形帶及兩帶輪來驅(qū)動(dòng)的。工作臺(tái) Y 向移動(dòng)由已預(yù)緊且通過底座、緊固在十字滑臺(tái)上的 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -19- 滾珠螺母和用電機(jī)座固定在滑座上的絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。絲桿是由電動(dòng)機(jī)通過同步齒 形帶及帶輪來驅(qū)動(dòng)的。工作臺(tái)面有六條 T 形槽，用來對(duì)工件進(jìn)行安裝、定位，中間的 T 形槽是定位 T 形槽。 圖3-2 工作臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖 130BF001 110BF001 110BF001 110BF001 第第 5 5 章章 弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.15.1 傳動(dòng)

48、結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 5.1.15.1.1 主傳動(dòng)的確定主傳動(dòng)的確定，和公比和公比 的確定的確定： nmaxnmin 根據(jù) ZJK-7532 的使用說明書，初步定主軸轉(zhuǎn)速范圍為 321000rmin， 則 =1.36 1Z nR 1 min max z n n 11 35 1000 由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)值得：=1.26。 令，則min/1000 max r n min/32 1000 26 . 1 11 1 max min r Z n n 則取。 min/1000min,/32 maxmin rr nn 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -20- 5.1.25.1.2 確定變速組和

49、傳動(dòng)副數(shù)目確定變速組和傳動(dòng)副數(shù)目： 大多數(shù)機(jī)床廣泛應(yīng)用滑移齒輪的變速方式，為了滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和操縱方便的要 求，通常采用雙聯(lián)或三聯(lián)滑移齒輪，因此主軸轉(zhuǎn)速為 12 級(jí)的變速系統(tǒng)，總共需要兩 個(gè)變速組。 5.1.35.1.3 確定傳動(dòng)順序方案：確定傳動(dòng)順序方案： 按著傳動(dòng)順序，各變速組排列方案有： 12322 12232 12223 從電機(jī)到主軸，一般為降速傳動(dòng)。接近電機(jī)處的零件，轉(zhuǎn)速較高，從而轉(zhuǎn)矩較小， 尺寸也就較小。如使傳動(dòng)副較多的傳動(dòng)組放在接近電機(jī)處，則可使小尺寸的零件多些， 而大尺寸的零件可以少些，這樣就節(jié)省省材料，經(jīng)濟(jì)上就占優(yōu)勢(shì)，且這也符合“前多 后少”的原則。從這個(gè)角度考慮，以取 18=

50、332 的方案為好，本次設(shè)計(jì)即采用此 方案。 5.1.45.1.4 確定擴(kuò)大順序方案：確定擴(kuò)大順序方案： 傳動(dòng)順序方案確定以后，還可列出若干不同擴(kuò)大順序方案。如無特殊要求，根據(jù) “前密后疏”的原則，應(yīng)使擴(kuò)大順序和傳動(dòng)順序一致，通常能得到最佳的結(jié)構(gòu)式方案， 故選用 12結(jié)構(gòu)式方案。 1 3 3 2 6 2 檢查最后擴(kuò)大組的變速范圍： r=10800 . 4 26 . 1 6 6)12(23 故合符要求。 5.25.2 轉(zhuǎn)速圖的擬訂轉(zhuǎn)速圖的擬訂 根據(jù)已確定的結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)議定轉(zhuǎn)速圖時(shí)，應(yīng)注意解決定比傳動(dòng)和分配傳動(dòng)比， 合理確定傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速。 1. 定比傳動(dòng) 在變速傳動(dòng)系統(tǒng)中采用定比傳動(dòng)，主要考慮傳

51、動(dòng)、結(jié)構(gòu)和性能等方面的要求，以 及滿足不同用戶的使用要求。在鉆銑床的設(shè)計(jì)中，總降速比為 u=125/1440=0.087。若 每一個(gè)變速組的最小降速比均取 1/4。則三個(gè)變速組的總降速可達(dá) 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -21- 。故無需要增加降速傳動(dòng)，但為了使中間兩個(gè)變速組做到降速緩016 . 0 64 1 4 1 4 1 4 1 慢，以利于減小變速箱的徑向尺寸和有利于制動(dòng)方便，在軸間增加一對(duì)降速傳 動(dòng)齒輪（） ，同時(shí)，也有利于設(shè)計(jì)變型機(jī)床，因?yàn)橹灰淖冞@對(duì)降速齒輪傳動(dòng)比， 34 24 在其他三個(gè)變速組不變的情況下，就可以將主軸的 12 種轉(zhuǎn)速同時(shí)提高或降低，以便滿 足不同用戶的要求。 2. 分

52、配降速比 前面已確定，12322 共需三個(gè)變速組，并在軸間增加一對(duì)降速傳動(dòng)齒 輪，要用到四個(gè)變速組，在主軸上標(biāo)出 12 級(jí)轉(zhuǎn)速：1251600r/min,在第軸上用 A 點(diǎn)代表電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，最低轉(zhuǎn)速用 E 點(diǎn)標(biāo)出，因此 A,E 兩點(diǎn)相距約 11min/1440 0 r n 格，即代表總降速傳動(dòng)比為。 11 1 ut 3. 定出各變速組的最小傳動(dòng)比繪制轉(zhuǎn)速圖 根據(jù)降速前慢后快的原則，在軸間變速組取，在軸間變速組 4 1 u 取，在軸間變速組取，則： 3 1 u 2 1 u 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -22- 電機(jī) 1000 800 630 500 400 315 250 32 40 50 63 8

53、0 100 125 160 200 130:186 40:32 32:40 36:36 32:40 190:304 42:42 24:60 60:24 30:60 24:60 1450 圖4-1 轉(zhuǎn)速圖 5.35.3 傳動(dòng)方案的擬訂傳動(dòng)方案的擬訂 根據(jù)以上分析及計(jì)算，擬定主軸箱、變速箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖如下： 圖4-2 主軸箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖 發(fā)生器 帶輪 Z15 Z14 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Z11 Z12 Z13 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -23- 主電機(jī) 功率：13千瓦 轉(zhuǎn)速：1450轉(zhuǎn)/分 帶輪 Z1（雙聯(lián)滑移） 圖4-3 變速箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖 帶輪 帶輪 Z2 Z3 Z4 Z4(雙聯(lián)滑移） 圖 4-3 中，第軸至第軸，其結(jié)構(gòu)式為： 4=22.21 圖 4-2 中，第軸至第軸，機(jī)床主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)采用分離傳動(dòng)，其主要特點(diǎn)是： （1） 在滿足傳動(dòng)副極限傳動(dòng)比的條件下，可以得到較大的變速范圍。 （2） 高速由短支傳動(dòng)，有助于減少高速時(shí)機(jī)床的空運(yùn)轉(zhuǎn)功率損失。而且高速分支 的尺寸可相對(duì)小些。 （3） 變速級(jí)數(shù)不像常規(guī)變速系統(tǒng)那樣受 2，3 因子的限制，如與部分轉(zhuǎn)速重合的方 法配合，幾乎可以得到任意的變速級(jí)數(shù)，大大增加了可供選擇方案