買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 1 頁 共 48 頁 前 言 機床作為工作母機和維修工具，早已成為各個工業(yè)領(lǐng)域不可或缺的必要裝備。數(shù)控機床的產(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。隨著人類社會的飛速發(fā)展與進步，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)，各個領(lǐng)域不斷提出新的要求，這一切都使得機床的結(jié)構(gòu)、性能千變?nèi)f化。計算機技術(shù)的高速發(fā)展又使得機床數(shù)控系統(tǒng)正在以更短的周期更新。面對如此的形勢，機床制造者在不斷努力跟蹤時代的步伐，機床的使用者、維修者也要努力跟上。為使讀者及時了解球面蝸桿專用數(shù)控機床及控制系統(tǒng)的技術(shù)與知識，加深球 面蝸桿專用數(shù)控機床及控制系統(tǒng)使用與維修理念上的認識，編輯了此設(shè)計說明書，力圖對讀者有所幫助。 本設(shè)計說明書以大量圖例來說明 球面蝸桿專用數(shù)控機床及控制系統(tǒng)設(shè)計的思路。設(shè)計中得到顏竟成教授的悉心指導(dǎo)，在此向他表示誠摯的感謝。 由于編者的水平和經(jīng)驗有限，加之設(shè)計時間較短、資料收集較困難，說明書中難免有缺點和錯誤，在此懇請讀者諒解，并衷心希望廣大讀者提出批評意見，使本設(shè)計說明書能有所改進。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 2 頁 共 48 頁 摘要 摘 要 : 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，本設(shè)計說明書針對 球 面蝸桿專用數(shù)控機床的加工及控制系統(tǒng)進行設(shè)計說明。主要內(nèi) 容包括三種 球 面蝸桿傳動原理和加工特點， 球 面蝸桿專用數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，進給系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和數(shù)控系統(tǒng)的電路設(shè)計。 關(guān)鍵字 : 球面蝸桿 數(shù)控系統(tǒng) 設(shè)計 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 3 頁 共 48 頁 to of at of of of s of 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 4 頁 共 48 頁 弧 面蝸桿加工專用數(shù)控機床設(shè)計 目 錄 設(shè)計說明書中英文摘要 第一章 弧 面蝸桿蝸輪的特點 1 1蝸桿蝸輪的形成、類型及其結(jié)構(gòu) 1 1蝸桿傳動的特點及其應(yīng)用 3 1弧 面蝸桿的加工 4 1弧 面蝸輪的加工 5 第 二 章 弧 面蝸桿數(shù)控專用機床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 12 2加工機床運動的基本 要求 12 2弧 面蝸桿數(shù)控專用機床總體方案 13 2專用球面蝸桿數(shù)控車床的基本結(jié)構(gòu) 14 第 三 章 弧 面蝸桿數(shù)控專用機床的主傳動系統(tǒng)設(shè)計 15 3傳動結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)選擇 15 （ 1）主傳動的確定 15 （ 2）確定變速組和傳動副數(shù)目 15 （ 3）確定傳動順序方案 16 3傳動方案的擬訂 18 3齒輪傳動部分的設(shè)計 19 3軸的設(shè)計計算 25 （ 1）軸的設(shè)計計算 25 （ 2）軸 的設(shè)計計算 26 （ 3） 主軸的設(shè)計計算 32 第 四 章 弧 面蝸桿數(shù) 控專用機床的進給系統(tǒng)設(shè)計 32 5進給系統(tǒng)傳動方案擬訂 32 5縱向進給系統(tǒng)的設(shè)計計算 33 （ 1） 縱向進給系統(tǒng)的設(shè)計 33 （ 2） 縱向進給系統(tǒng)的設(shè)計計算 33 5橫向進給系統(tǒng)的設(shè)計計算 39 5齒輪傳動間隙的消除 46 第 五 章 弧 面蝸桿數(shù)控專用機床回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計 52 第 六 章 弧 面蝸桿數(shù)控專用機床控制系統(tǒng)總體方案 擬定 54 第 七 章 潤滑油的選用 54 結(jié) 束 語 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 5 頁 共 48 頁 第一章 弧面蝸桿蝸輪的特點 1桿蝸輪的形成、類型及其結(jié)構(gòu) 1、 蝸輪蝸桿的形成 蝸桿蝸輪傳動是由交錯軸斜齒圓柱齒輪傳動演變而來的。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，可傳遞較大的動力。 蝸桿蝸輪傳動的特征： 其一，它是一種特殊的交錯軸斜齒輪傳動，交錯角為 90 ， 般 1 4； 其二，它具有螺旋傳動的某些特點，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、 蝸桿傳動的類型 桿形狀的不同可分： 圓柱蝸桿傳動 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 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 6 頁 共 48 頁 圓弧蝸桿 環(huán)面蝸桿傳動 環(huán)面蝸桿 錐蝸桿傳動 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 7 頁 共 48 頁 錐蝸桿動 3、 蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu) 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采用整體式。 1桿傳動的特點及其應(yīng)用 1、 蝸桿傳動的特點 在動力傳動中，一般傳動比 i 5分度機構(gòu)或手動機構(gòu)的傳動中，傳動比可達 300；若只傳遞運動，傳動比可達 1000。由于傳動比大，零件數(shù)目又少，因而結(jié) 構(gòu)十分緊湊。 在蝸桿傳動中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時嚙合的齒對又較多，故沖擊載荷小，傳動平穩(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，蝸桿傳動便具有自鎖性。這時，只能以蝸買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 8 頁 共 48 頁 桿為主動件帶動蝸輪傳動，而不能由蝸輪帶動蝸桿運動。 蝸桿傳動與螺旋齒輪傳動相似，在嚙合處有相對滑動。當(dāng)滑動速度很大，工作條件不夠良好時，會產(chǎn)生較嚴重的摩擦與磨損，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)傳動具有自鎖性時，效率僅為 0 4左右 。為保證有一定使用壽命，蝸輪常須采用價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、 蝸桿傳動的應(yīng)用 由于蝸桿蝸輪傳動具有以上特點，故常用于兩軸交錯、傳動比較大、傳遞功率不太大或間歇工作的場合。當(dāng)要求傳遞較大功率時，為提高傳動效率，常取 2 4。此外，由于當(dāng) 1較小時傳動具有自鎖性，故常用在卷揚機等起重機械中，起安全保護作用。它還廣 泛應(yīng)用在機床、汽車、儀器、冶金機械及其它機器或設(shè)備中； 利用蝸桿傳動傳動比大省力的特點，以及它的自鎖性能，在起重機械中廣泛應(yīng)用。蝸 桿傳動由蝸桿相對于蝸輪的位置不同分為上置蝸桿和下置蝸桿傳動 。 1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，如果仍把車刀刀刃放置在水平位置上，車刃的兩個刀刃的前后角就很不理想，總會有一個刀刃是沒前角，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，也有叫延長漸升線蝸桿的，正因為如此，小螺旋線升角（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，可以在專用銑床或車床改裝成專用銑床上，采用長狀銑刀和指狀銑刀來精買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 9 頁 共 48 頁 銑蝸桿，然后再用車刀來進行精加工，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。但對于高精度的分度蝸桿，或較高精度的高轉(zhuǎn)速傳動蝸桿，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，用來啟削蝸桿的機床，可以用車床改裝，也可以用鏟啟車床，還有專門設(shè)計的蝸桿啟床（例如 精密螺母啟床（如 1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，主要包括三個方面：（ 1）齒形的加工精度和齒側(cè) ； （ 2）蝸輪胚基準孔，喉結(jié)部分的尺寸精度和幾何形狀精度，基準孔與喉結(jié)軸心線的不同軸度，基準端面對基準孔軸心線的不垂直度，如果是嵌入輪圈式蝸輪，還必須對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行加工，然后組裝在一起時進行輪胚的精加工，在進行精加工 時，應(yīng)將喉結(jié)，基準孔和基準端面在一次安裝下加工出來，或首先加工好基準孔，用心軸定位安裝來加工喉結(jié)和基準端面，以保證喉結(jié)、基準孔的不同軸度，以及基準端面和軸心線的不垂直度。 螺輪齒形的加工是蝸輪整個加工過程中的關(guān)鍵工序，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。冶金礦山機械和重型機械廠主要采用滾齒和飛刀切齒。 在滾齒機上用蝸輪滾刀加工蝸輪齒形是加工蝸輪的一種基本方法，滾動蝸輪與滾切圓柱齒輪有許多共同點，但椰油很多不同點，這些特點是： 齒輪滾刀的基本蝸 桿沒有嚴格的規(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，以便使加工后的螺輪與蝸桿嚙合時有齒頂間隙。壇大量通常為徑向間隙的兩倍，即 2 =（ 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，同時蝸輪滾刀軸心線應(yīng)和蝸輪蝸桿傳動嚙合 狀態(tài)一樣，應(yīng)在蝸輪中心平面內(nèi)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 10 頁 共 48 頁 工件的分齒運動應(yīng)符合蝸桿蝸輪傳動速比的關(guān)系，即蝸輪滾刀一轉(zhuǎn)，被加工蝸輪應(yīng)轉(zhuǎn)一個齒（單頭滾刀）或幾個齒（多頭滾刀）。滾齒機分齒蝸輪的計算與加工圓柱齒輪的計算或相同。例如 當(dāng) Z 161時， i 分齒 =a/b*c/d=24k/z 當(dāng) Z161時 , i 分齒 =a/b*c/d=48k/z 但滾切蝸輪時，不能忽視蝸輪滾刀的頭由文 K。 進給方向，加工圓柱齒輪時，滾刀相對被切齒輪由上向下或由下向上作垂直進給運動。但加工蝸輪時，蝸輪滾刀要保持在蝸輪中心平面內(nèi)，因此蝸輪滾 刀相對工件只能作徑向進給或切向進給。 a）徑向進給法：這時蝸輪滾刀向被加工蝸輪作徑向進刀，逐漸切至全齒深為止。這種方法在生產(chǎn)中應(yīng)用較廣，因為生產(chǎn)率高，而且不需要切向刀架（許多滾齒機往往沒有這種附件）。 徑向進給運動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S 徑 毫米，運動是通過徑向絲桿來實現(xiàn)的。 工作臺 蝸輪付 蝸桿蝸輪 30 進給掛輪 i 進給 接通離合器 齒輪36 錐齒輪 17 錐齒輪 17 蝸桿蝸輪 20 接通 螺旋齒輪 20 脫落蝸桿 20 蝸桿蝸輪 16 錐齒輪 25 徑向進給絲桿（ t=10 毫米） 刀架立柱水平移動。 列成計算式： S 徑 =（工作臺轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)） *（ 96/1） *（ 1/30） *i 進給 *（ 45/36） *（ 17/17） *（ 17/17） *（ 4/20） *（ 10/20） *（ 4/20） *（ 4/16） *（ 20/25） *10 經(jīng)簡化和整理得到徑向進給掛輪調(diào)整公式： i 進給（徑） =（ a1/*(c1/25/4*S 徑 b)切向進給法：此時用一端為錐形的 蝸輪滾刀（也有叫玉米滾刀的），沿被加工蝸輪位切向進給，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。 用切向進給法加工蝸輪時，由于需要滾刀在刀架上作軸向移動，故必須用切向刀架。這時刀具和工件之間的相互運動關(guān)系，除了分齒運動外，還需要切向進給運動和差動運動。 切向進給運動：指滾刀沿蝸輪切向（即滾刀本身軸線方向）移動，以實現(xiàn)連續(xù)進給的目的。齒機是由專用切向刀架來完成的，其傳動 關(guān)系是工作臺或工作轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，滾刀沿切向移買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 11 頁 共 48 頁 動 工作臺 蝸輪蝸桿 1 蝸桿蝸輪 30 進給掛輪 i 進給 接通離合器 齒輪36 錐齒輪 17 錐齒輪 17 （進入切向刀架） 錐齒輪 17 齒輪35 蝸桿蝸輪 50 切向進給絲桿（ t=5毫米） 切向進給。 列成計算式： S 切 =（工作臺轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)） *（ 96/1） *（ 1/30） *（ a1/b1*c1/*（ 45/36） *（ 17/17） *（ 17/17） *（ 17/17） *（ 35/35） *(1/50)*5 經(jīng)簡化和整理得到切向進給掛輪調(diào)整公式： i 進給（切） =（ a1/*(c1/5/2*S 切 差動運動：切向進給法加工蝸輪時，由于滾刀多了一個切向進給運動。這時被加工蝸輪（工作臺）必須隨著刀具移動方向，相應(yīng)地轉(zhuǎn)過一定角度，稱它為附加運動，因此需要掛差動掛輪。差動掛輪速比的計算，根據(jù)滾刀切向（軸向）移動一個軸向齒距 ，被加工蝸輪的附加轉(zhuǎn)動應(yīng)為 1/刀具與工件的轉(zhuǎn)動關(guān)系列出。 切向進給絲桿（ t=5毫米） 蝸桿蝸輪 1 齒輪 35 錐齒輪 17 錐齒輪17 錐齒輪 17 齒輪 45 插動掛輪 i 差掛 蝸桿蝸輪 30 差動機構(gòu) 分齒掛輪 i 分齒 蝸桿蝸輪 96 工作臺。 列成計算式： *（ 50/1） *（ 35/35） *（ 17/17） *（ 17/17） *（ 17/17） *（ 36/45）*i 差掛 *（ 1/30） * i 差動 2*i 分齒 *（ 1/96） =1/Z 其中： i 差動 2=2， i 分齒 =24K/Z（當(dāng) Z 161 時），代入并化簡，得到切向進給時，差動掛輪調(diào)整公式： i 差掛 =a2/c2/15/(2 中： 被加工蝸輪軸向模由文； K 蝸輪滾刀頭數(shù)。 必須指出，用切向進給法加工蝸輪掛差動掛輪，與加工斜齒輪時掛差動掛輪的目的不同，斜齒輪主要為了保證螺旋角 ，而切向進給法是刀具多了一個切向移動，故工件（工作臺）必須相應(yīng)地附加轉(zhuǎn)動以補償?shù)毒咔邢虻囊苿印?切向進給法的加工精度和光潔度，要比徑向進給法高，因為切向進給的滾刀是由不同的刀齒進行粗加工和精加工的。但切向進給時滾齒機必須富有單獨的切向刀架，而一般中小型滾齒 機除專門訂貨外是不帶切向刀架的。因此徑向進給法比切向進給法應(yīng)用要廣泛得多。 由以上看出，在滾齒機上用蝸輪滾刀加工蝸輪，只要滾刀和滾齒機的精密度較高，就可買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 12 頁 共 48 頁 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。在冶金廠或礦山機修車間里，也有用一般齒輪滾刀來加工蝸輪的，因為滾刀也是一個蝸桿，當(dāng)加工時若齒輪滾刀的螺旋升角不等于被加工蝸輪的螺旋升角時，可用轉(zhuǎn)動刀架的辦法來解決。這種方法當(dāng)滾刀與蝸桿的直徑和螺旋升角相差較大時，加工誤差越大。因此，采用這種方法加工，在設(shè)計蝸桿時應(yīng)盡量按齒輪滾刀的形狀來設(shè)計。 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)，特別是一個或幾個大型蝸輪時，專做蝸輪滾刀就不合算，而且時間要拖久。因此，許多冶金礦山機械廠和重型機械廠經(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)一個刀齒來切削，使這個刀齒一方面旋轉(zhuǎn)，同時又作相應(yīng)的軸向移動，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刀齒一樣，也和蝸桿軸向剖面內(nèi)的齒形相同，僅齒頂高大 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+ ， L=R d 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 速鋼，淬大后切削部分硬度達 64，齒形部分要進行研究，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，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)簡單調(diào)節(jié)方便。另外，在加工大模 數(shù) 蝸輪時，可采用刀桿結(jié)構(gòu)，它用斜面或圓弧面來卡緊，使飛、刀不會轉(zhuǎn)動或滑動，所以能承受較大的切削力。 用飛刀加工蝸輪時，飛刀裝在專用的飛刀刀桿上，由刀桿帶動飛刀一面旋轉(zhuǎn)，一面切向（軸向）進給，這就要求在滾齒機上裝上切向刀架，掛上切向進給掛輪，就能使飛刀在銑齒過程中連續(xù)的作軸向移動。由于飛刀作軸向移動，故被加工蝸輪除了有分齒運動外，還應(yīng)有和上述切向進給法 相同的附加轉(zhuǎn)動，即應(yīng)掛差掛輪。升車加工之前，應(yīng)將刀桿中心的距離按圖紙調(diào)整到蝸桿螺嚙合時的中心距離，分幾次將蝸輪切成，由于飛刀只有一個刀齒，一轉(zhuǎn)內(nèi)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 13 頁 共 48 頁 在蝸輪上的切痕比液刀一轉(zhuǎn)的切痕少得多，為了保證齒面有一定的光潔度，切向進給很小，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。 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 (約 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通剃兩種，自由剃在剃削時蝸輪與機床傳動能脫開，只是依靠頂尖和轉(zhuǎn)臺，由剃刀在切削過程中自由帶動，只輔加以一定的阻尾力來提高切削效率，因此機床分變機構(gòu)精度沒有影響，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床裝刀軸的徑向和軸向竄動。強迫剃在剃齒時蝸輪仍與機床傳動鏈相聯(lián)系，故相鄰周期誤差仍與機床有關(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的滾刀 上，以自由或強迫的運動來帶動蝸輪進行切削。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，珩面時應(yīng)采用足夠的冷卻。珩齒對提高蝸輪齒面光潔度十分顯著，一般可達 8。 剃齒和珩齒目前工廠里均有采用，剃齒的優(yōu)點能提高接觸粘度，生產(chǎn)率較高，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，因珩齒蝸桿制造簡單，成本低，周期小，其主要缺點是生產(chǎn)率低。 第 二 章 弧面蝸桿數(shù)控專用 機床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 2工機床運動的基本要求 根據(jù)圓弧面蝸桿蝸輪的加工原理，對機床的運動要求如圖所示，由于加工蝸輪的刀具與蝸桿相似，所以加工蝸桿的機床也能加工蝸輪，加工圓弧面蝸桿專用機床，必須具有以下基本運動： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 14 頁 共 48 頁 分齒A 1s 2s 3 2 3圖 2 - 1 加 工 圓 弧 面 蝸 桿 蝸 輪 副 機 床 的 基 本 運 動（ 1）切削運動（主運動） 1：即被加工蝸桿的旋轉(zhuǎn)運動。 （ 2）分齒運動 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之間有準確的傳動關(guān)系，即 1/ 2=1,被加工蝸桿和刀盤的旋轉(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)一稱齒廓形成運動（展成運動）。這兩個運動是切削弧面蝸桿齒面或滾動蝸輪齒面 的 最基本運動，由速度掛輪和分齒掛輪來調(diào)整。 （ 3）徑向進給運動 3。 （ 4）調(diào)整運動 3：此兩個運動是用來調(diào)整蝸桿的軸向位置和刀盤的上下位置。 2弧面蝸桿數(shù)控專用機床總體方案 設(shè)計任務(wù)是將 據(jù)圓弧面蝸桿蝸輪的加工原理，初步選擇弧面蝸桿數(shù)控加工專用機床參數(shù)如下： 1、車床縱向運動由 1#）步進電動機 聯(lián)接控制 130 配套絲桿螺距： 8沖當(dāng)量： 、車床橫向運動由 2#）步進電動機聯(lián)接控制 110 配套絲桿螺距： 6沖當(dāng)量： 、圓盤工作臺由 3#）步進電動機聯(lián)接控制 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 15 頁 共 48 頁 130 配套絲桿螺距： 6沖當(dāng)量： 、圓盤工作 臺上縱向運動由 4#）步進電動機聯(lián)接控制 110 配套絲桿螺距： 6沖當(dāng)量： 、圓盤工作臺上橫向運動由 5#）步進電動機聯(lián)接控制 110 配套絲桿螺距： 6沖當(dāng)量： 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)工作臺及其它輔助功能。 根據(jù)設(shè)計任務(wù)， 選用 經(jīng)濟型機床微機控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用 列單片機，際標(biāo)準數(shù)控代碼編程，功能較完備，驅(qū)動性能好。縱向和橫向均采用步進電動機 降速齒輪 滾珠絲杠螺母副 溜板的傳動方式。 2用弧面蝸桿數(shù)控車床的基本結(jié)構(gòu) 1、床身 床身是用 由牢固的橫向十字筋組成，振動低。 2個 90 板和尾架各使用一個 90 V 形平導(dǎo)軌?？v向走刀（ 用滾珠絲桿傳動，絲桿安裝在床身前面，主電機安裝在床身后面。 2、主軸箱 主軸箱是用 由 4顆螺釘固定在床身上。在床頭箱里，主軸安裝在 2個圓錐滾子軸承（ 7210、 7212）上。主軸有一個 38 的通孔，主軸端內(nèi)孔錐度為莫氏 5號。 3、拖板 大拖板是用 鑄而成的，其滑動導(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，下面的滑動部分能夠簡單而又方便的調(diào)整。中拖板是安裝在大拖板上的，通過滾珠絲桿傳動可帶動中拖板在大拖板上滑動，可通過鑲條來調(diào)整中拖板與大拖板燕尾導(dǎo)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 16 頁 共 48 頁 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，尾架有一個帶 3 號莫氏錐孔的套筒。尾架套筒在任何位置都能用鎖緊手柄將其鎖緊。 5、工作臺 弧面蝸桿數(shù)控專用加工機床 的 回轉(zhuǎn) 工作 轉(zhuǎn) 臺由滑座、十字滑臺、工作臺等零件組成。工作臺 X 軸向移動，由已預(yù)緊且通過座、緊固在工作臺上的滾珠螺母和兩端分別用右托架、電機座固定在十字滑臺上的絲桿的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)。絲桿是由電機通過同步齒形帶及兩帶輪來驅(qū)動的。工作臺 Y 向移動由已預(yù)緊且通過底座、緊固在十字滑臺上的滾珠螺母和用電機座固定在滑座上的絲桿轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)的。絲桿是由電動機通過同步齒形帶及帶輪來驅(qū)動的。工作臺面有六 條 用來對工件進行安裝、定位，中間的 T 形槽是定位 130 - 2 工 作 臺 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖第 三 章 弧面蝸桿數(shù)控專用機床的主傳動系統(tǒng)設(shè)計 3動結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)選擇 （ 1）主傳動的確定 根據(jù) 步定主軸轉(zhuǎn)速范圍為 32 1000r 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 17 頁 共 48 頁 則 1z 11 351000 設(shè)計手冊取標(biāo)準值得： = 令 000m ax ，則m i n/321 0 0 11m a xm i n 則取 0 0 0m i n ,/32m a xm in rr 。 （ 2）確定變速組和傳動副數(shù)目 ： 大多數(shù)機床廣泛應(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級的變速系統(tǒng)，總共需要 兩 個變速組。 （ 3）確定傳動順序方案： 按著傳動順序，各變速組排列方案有： 12 3 2 2 12 2 3 2 12 2 2 3 從電機到主軸，一般為降速傳動。接近電機處的零件，轉(zhuǎn)速較高，從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也就較小。如使傳動副較多的傳動組放在接近電機處，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)濟上就占優(yōu)勢，且這也符合“前多后少”的原則。從這個角度考慮，以取 18=3 3 2的方案為好，本次設(shè)計即采用此方案。 3傳動方案的擬訂 根據(jù)以上分析及計算，擬定 主軸箱、變速箱傳動結(jié)構(gòu)圖 如下 ： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 18 頁 共 48 頁 圖 3 - 1 主 軸 箱 傳 動 結(jié) 構(gòu) 圖主軸脈沖發(fā)生器帶輪Z 15 Z 14Z 6Z 7Z 8Z 9Z 10Z 11Z 12Z 13主電機功 率 ： 1 3 千 瓦轉(zhuǎn) 速 ： 1 4 5 0 轉(zhuǎn) / 分帶輪Z 1 （ 雙 聯(lián) 滑 移 ）圖 3 - 2 變 速 箱 傳 動 結(jié) 構(gòu) 圖帶輪帶輪Z 2Z 3Z 4Z 4 ( 雙 聯(lián) 滑 移 ）圖 3軸至第軸，其結(jié)構(gòu)式為： 4= 3 軸至第 軸，機床主軸箱傳動系統(tǒng)采用分離傳動，其主要特點是： （ 1） 在滿足傳動副極限傳動比的條件下，可以得到較大的變速范圍。 （ 2） 高速由短支傳動，有助于減少高速時機床的空運轉(zhuǎn)功率損失。而且高速分支的尺寸可相對小些。 （ 3） 變速級數(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數(shù)，大大增加了可供選擇方 案的數(shù)目。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 19 頁 共 48 頁 3輪傳動部分的設(shè)計 選擇以機床變速箱中第 軸和第 軸間，兩嚙合直齒圓柱齒輪 其進行齒輪傳動部分的設(shè)計和驗算。根據(jù)總體結(jié)構(gòu)方案，主電機功率 13速 1450r/求輸出軸轉(zhuǎn)速 1000 r/輪齒數(shù)比 U=體計算如下： （ 1)大、小齒輪的材料均為 45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)與表面淬火處理，硬度為 40 50 2)選小齒輪齒數(shù) 8,大齒輪齒數(shù) 8=35,齒數(shù)比 U= 3)按齒面接觸強度設(shè)計 由設(shè)計計算公式進行試算，即 Ed 32)( 1選取載荷系數(shù) 2計算大齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 05 P1/05 13/1450 04 選取齒寬系數(shù) d =1 4查得材料的彈性影響系數(shù) 按齒面硬度查得大、小齒輪的接觸疲勞強度極限 550 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 60014501(2836515)=09 09 09 7查得接觸疲勞壽命系數(shù) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，得 1H= 2H= 8 45 5 i 9 試算小齒輪分度圓直徑 入 H中較小的值 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 20 頁 共 48 頁 234232 )4 7 9(08 . 5 6 0計算 圓周速度 t / 0 0060 1 0 0060 11 11計算齒寬 b b= d2計算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù) mt=1=8 高 h=mm b/h=3計算載荷系數(shù) 根據(jù) =s,7級精度，查得動載荷系數(shù) 直齒輪，假設(shè) b 100 N/表得 表得使用系數(shù) ；查得 7級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時， 1+ 03 b 將數(shù)據(jù)帶入后，得 1+2 ） 12 +03 由 b/h=械設(shè)計 10載荷系數(shù) K=14按實際的載荷系數(shù)效正所得的分度圓直徑，由式 1 3 / 7 5計算模數(shù) m m=1=8 4）按齒根彎曲強度設(shè)計 3 21 12 查得大、小齒輪的彎曲疲勞強度極限均為 10 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 21 頁 共 48 頁 2查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 3計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=式 1 4計算載荷系數(shù) K K=1查取齒形系數(shù) 查得 6查取應(yīng)力校正系數(shù) 查得 7計算大、小齒輪的 加以比較 0 1 0 1 8 1 F Y 0 0 9 8 5 6 2 2 F Y 小齒輪的數(shù)值大。 8設(shè)計計算 3 2 4 0 1 0 1 m 比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) 于齒輪模數(shù) m 的大小 主要取決于彎曲強度決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù) m=3 接觸強度算得的分度圓直徑 出小齒輪的齒數(shù) 取 2 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 22 頁 共 48 頁 大齒輪齒數(shù) 2=40，取 0。 （ 5）幾何尺寸計算 1計算分度圓直徑 Z1m=323 6 ； Z2m=403 20 計算中心距 a=(d1+2=108 計算齒輪寬度 b= d96 6 為變速箱中，小齒輪 1 固定安裝在第 軸上；大齒輪 2 安裝在第 軸上，且為雙聯(lián)滑移齒輪，兩齒輪副傳動比取值為 速箱做減速傳動?？紤]整個變速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及其安裝，取 08 2 4驗算 t 1 4 2 71 2 0 105 6 2 K 0 81 4 2 71 100 N/適。 5結(jié)構(gòu)設(shè)計 及繪制齒輪零件圖如下： 40 332 3圖3移雙聯(lián)齒輪結(jié)構(gòu)圖32 36 45 50 12 45 50 12 齒輪結(jié)構(gòu)圖機床主軸箱中，第 軸 和軸 間為一對斜齒輪，兩齒輪的材料選用 40過調(diào)質(zhì)與表面淬火處理，硬度為 48 55用接觸強度疲勞應(yīng)力 40 ，精度等級取 7級。經(jīng)校核，齒輪齒面接觸強度和齒根彎曲疲勞強度均滿足要求。此處，計算和驗算過程略。兩斜齒輪參數(shù)選擇具體如下： 1齒輪齒數(shù) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 23 頁 共 48 頁 0 ； Z2=u30=60 2中心距 n o o 1 ，將中心距圓整為 210按圓整后的中心距修正螺旋角： 512153 5 8 8 8 5 5 rc c o rc c o s 21 n 4大、小齒輪的分度圓直徑 n 1 4 051215c o s o n 2 8 051215c o s o 5齒輪寬度 d 圓整后取 00 10 6齒輪結(jié)構(gòu)如圖所示 Z = 3 0m n = 4 . 5 15圖 3 - 5 小 斜 齒 輪 結(jié) 構(gòu) 圖Z = 6 0m n = 4 . 5 15圖 4 - 6 大 斜 齒 輪 結(jié) 構(gòu) 圖弧面蝸桿加工專用數(shù)控機床是對 數(shù)控車床的改造，弧面蝸桿 數(shù)控加工機床主軸箱齒輪傳動系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)布置和參數(shù)的選擇均參考原 軸箱中，各軸間齒輪的齒數(shù)和模數(shù)與原 速箱和主軸箱內(nèi)部齒輪結(jié)構(gòu)簡圖 4 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 24 頁 共 48 頁 3軸的設(shè)計計算 （ 1） 軸的設(shè)計計算 1軸的材料選用 45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。 2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)是參考了 軸，如圖所示： 32 336 340 36 45 50 12 0a 1 1H 1 1d 1 080H7軸 結(jié) 構(gòu) 圖3 由于軸的實質(zhì)結(jié)構(gòu)沒有變化，而且各部分直徑也大于等于原 軸的最小直徑，故軸的強度是可以滿足工作要求的，具體的校核計算就略去了。 （ 2） 軸 的設(shè)計計算 1軸