YK3150滚齿机滚刀主轴部件设计【通过答辩毕业论文+CAD图纸】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 毕业设计开题报告 1、本课题国内外的研究现状分析 以欧美、日等制造强国为代表的几大公司 (出数控高效高速滚齿机床是几大公司的主流产品，他们均能进行批量化，系列化，标准化的生产，并具有较高的可靠性和市场份额，但在国内同档次产品尚属空白，虽然自上世纪九十年代以来，国内的数控滚齿轮有一个较大的发展和提高，但数控滚齿机大都是在传统滚齿机的基础上进行数控化的改造，无论是从机床的整体动、静刚性，还是从整机的传动精度，以及数控系统的可靠性等性能上看，总体水平较为低 档，真正意义上的全新设计的数控高效滚齿机正在起步阶段。 2、本人对课题任务书提出的任务要求及实现目标的可行性分析 1） 任务要求 自 20 世纪 80 年代后期以来，我国机床行业已朝着数控方面深入地发展，特别是进入九十年代后，机床的数控化标志着机床行业进入了一个新的时代。作为齿轮加工机床的数控滚齿机。我国自八十时代开发以来，无论从品种的类型上或功能复合上都得到了长足的发展。特别是近十多年以来，以汽车工业为龙头的相关支柱型产业更是把齿轮加工机床数控化发展推向了一个新的高度。其中尤其对数控高效滚齿机的需求显得十分 突出。然而从我国制造业发展水平来看，目前一些中小型加工企业购买欧洲等国生产的全数控化滚齿机的能力还不够， 但又要对现有的传统加工能力进行提升，这就要求我们进行机床的数控改造。数控改造是现代微电子技术与传统技术相结合，达到使机床具有可靠性高， 柔性强，加工精度高，易于实现机电一体化，经济性可观等优势。 2） 可行性 齿机的数控改造，是为了适应现代化生产和教学等多方面因素而进行的一个重点课题。下面进行机床改造的技术可行性分析。 机床改造的技术可行性论证就是对机床改造在技术上是否能够保障改造成功以及从改 造后维护角度论证。具体的应从机床本身、加工对象的要求和市场可供性三方面分析 。 a)机床本身 传统滚齿机主运动传动链要经过 7 对齿轮， 1 条带轮传动，传动路线长，传动精度低。而进行数控改造后采用电机直接驱动主轴转动，省去了中间的传动损失，使加工更加高速高效，且精度提高。在省去了传动链中的传动机构的同时，增加了一个主轴驱动电机，改变了主轴部买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 分的机械结构。 b)加工对象分析 改造后的数控机床，主要用于教学实习。适合于加工直齿和螺旋齿的外啮合圆柱齿轮与蜗轮，也可滚切短花键轴。 加工精度要求小于 在市场上出售 的一般经济型数控系统其脉冲当量为 够满足上述型面的加工要求，在技术上是可行的。 c)市场可供性 所谓市场可供性就是研究市场是否能够方便及时地提供改造用的各种备件，以保证备件的供应。机床数控化改造计划实施应有本地区机电一体化供应的基本条件，这样不仅改造周期短，而且有利于保证维修及技术咨询服务。就本机床改造而言，市场上已建立了一套机电一体化配套产品代理机构，对于 造而言市场可供性好。 综上所述，对原机床进行数控化改造符合技术可行性要求。 3）经济性 在机床数控化改造中， 不仅要考虑到数控机床的技术先进性，同时还必须考虑到它的经济、社会效益。这就要求对决策方案进行严密论证和科学分析。机床的数控化改造是广义上的设备更新的一种方法，因此，机床化改造的方案应于机床大修以及机床更新作对比，以确定最佳方案，常用的评价方法有：最低成本法、追加投资回收期法和机床改造效果系数法。选择哪一种方法需根据各参数的获取是否方便。经过分析比较，需采用追加投资回收期法进行论证。 a) 理论依据 机床更新、机床大修和机床数控化改造的经济性分析所用参数及符号如表所示。机床数控化改造与更新、大修理之间有下列关系： （ 1）当且C 时，采用机床数控化改造方案最佳。 （ 2）当且C 时，用追加投资回收期指标进行决策。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 （ 1） 式中： T 投资回收期（ 年）。如果选择机床改造方案最佳；当，选择机床大修方案最佳。其中 , （ 3）当且C 时，机床更新是最佳方案。 （ 4）当且C 时，同样采用追加投资回收期进行决策。 （ 2） 如果，选择机床更新最佳；，选择机床改造方案最佳。其中，b)经济合理性 针对原 通车床，具体各种方案指标如表 2 所示。（ 1）机床大修和数控化改造方案比较：将数据代入式（ 1）得： T （年）；（ 2）机床数控化改造和更新比较：将数据代入 式（ 2）得： T （年）；（ 3）经济性分析结论：按照本行业来源的标准投资回收期 年，通过以上经济分析发现21 n ，故选择机床数控化改造是最佳方案。 综上所述，可以得出对机床数控化改造技术上是可行的，经济上是合理的。 3、本课题的关键问题及解决问题的思路 要解决机床的数控改造，第一步必须清楚改造后机床的加工条件及加工能力范围，再按照这个条件选好电机以及各组件，最后对主轴所有组件进行 结构化设计。在选择电机的过程中，要了解数控机床伺服系统的设计方法，制定出控制方案。再根据加工要求设计出主轴大致驱动路线，选择主轴传动各组件，如轴承，刚性主轴等，在选择这些组件的时候需要考虑到主轴刚买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 度，强度以及抗震性等要求，通过反复验证最后确定最后结果。选择出各组件后，根据之前的传动方案再对这些组件进行结构设计，在设计时要做到结构最简单，传动精度最高，加工高速，高效，磨损最小，加工工艺方案最简单等。 1）如何保证主轴的旋转精度？ a 选择最优的轴承及轴承精度 b 提高主轴自身的制造精度 c 提高主轴各组件的装配精度 及调整精度 2）如何保证主轴系统的静刚度 a 合理选择主轴轴承配置及适当的预加载荷 b 合理选择主轴的形状及尺寸 c 合理布置主轴主件的结构，前后支承的距离及主轴前端的悬伸量等 3）保证主轴的抗震性，耐磨性，热变形达到要求 4、完成本课题所需的工作条件及解决办法 完成本课题需要详细掌握 齿机的机床结构，各传动链，以及机床加工范围，机床伺服系统方案设计，伺服电机的选取规则，机床结构方案设计，机床主轴设计，机械设计零部件选取规则等，关于这些方面的工具书都可在图书馆借到。 要完成机床设计，还少不了要画图， 这就需要计算机的辅助设计。其中二维图主要以图软件为主。要知道本设计的完成效果以及市场效应，就需要进行相应的实验与调研，这可在学校专业实验室完成。 5、工作方案分析及进度计划 1）工作方案 本设计是立足于已有的 床外型结构进行的滚刀主轴部分数控改造，在排出原有的滚刀主轴部分的机构后，重新设计新的传动机构。其主要工作可分为以下几个部分： a 确定改造后机床加工能力和范围 b 根据确定的加工范围选择伺服电机 c 主轴部件的设计，包括主轴结构设计以及主轴旋转精度，静刚度， 抗震性，热变形，耐磨性的确定。 d 主轴设计，包括主轴参数的设计及校核，主轴刚度计算等 e 主轴主件的选取 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 f 绘制出主轴部分装配的二维图 2）进度计划 1文翻译、开题报告； 571517周毕业论文答辩 报告人： 年 月 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 指导教师意见 指导教师： 年 月 日 开题报告应根据教师下发的设计（论文）任务书，在指导教师的指导下由学生独立撰写。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 摘 要 本文的课题是滚齿机的数控化中滚刀主轴部件的设计，首先对齿轮加工行业的工艺及制齿设备和需求进行了分析，针对以汽车工业为龙头带动相关齿轮行业的企业由生产型向制造型企业的转变和提升，而对制齿设备在加工精度和加式效率的更高要求，提出了开发数控滚齿机的设想。 本文对国内、外数控滚齿机技术的发展进行了跟踪分析，结合国内现行数控滚齿机的发展水平，较为合理、科学地制定了 数控滚齿机滚刀主轴的基本性能参数。在主轴电机的选择，主轴关键技术如静刚度，支承件等进行了分析。并设计计算了滚刀主轴主件的配置方案，以及零件的选择。力求更加合理、经济，在对重要部件的结构设计上突出独创和创新点，以最大限度满足重载、高效的切齿条件。 最后，总结了本文的设计工作，得出了一些有益的结论。 关键词： 数控 滚齿机 滚刀主轴 电机 重载 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 is of NC in in to as to in of on of in of NC In NC a of NC a NC of as so of of of as as of a an in of in to of to 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 目 录 摘 要 1 绪论 1 2 控滚齿机主运动总体设计 6 计要求 6 控滚齿机加工原理设计 6 要性能参数确定 7 传动总体结构设计 12 3 控滚齿机主运动结构设计 14 构方案设计 14 轴设计相关问题分析 15 章小结 26 4 控滚齿机设计计算 27 电机设计计算 27 运动传动组件设计计算 33 章小结 43 5 密封与润滑 44 封 44 滑 45 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 6 结论 46 致谢 47 参考文献 48 文献综述 49 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 1 绪论 控滚齿机开发的背景和问题的提出 自 20世纪 80年代后期以来 ， 我国机床行业已朝着数控方面深入地发展 ， 特别是进入九十年代后 ， 机床的数控化标志着机床行业进入了一个新的时代 。 北京国际机床博览会统计数据表明 ， 80年代末第一届北京机床展览的数控机床仅为 5%比例 ， 到 2003年国际机床博览会上几乎除专用设备外全都为数控机床 。 作为齿轮加工机床的数控滚齿机。我国自八十时代开发以来，无论从品种的类型上还 是 功能复合上都得到了长足的发展。特别是近十多年以来，以汽车工业为龙头的相关支柱型产业更是把齿轮加工机床数控化发展推向了一个新的高度。其中尤其对数控高效滚齿机的需求显得十分突出。重庆机床厂作为我国齿机机床生产的骨干企业，在 2000年，瞄准这一市场的需求潜力 ， 为填补国内高效，高速 、 高刚性数控滚齿机床的空白，组织人力物力，在国内汽车行业 ， 军工行业，进行了深入细致的调查， 成功开发出了 控滚齿机开发的意义和必要性 随着载重汽车，工程机械，船开发，电梯及军工行业中对齿轮的加工精度、质量和效率的要求不断提高，特别是在这些行业中经常遇见 48 模数的直齿、斜齿、花键、小锥度、鼓形齿轮等的加工问题，开发一档数控高效全新型滚齿机床 ，更好地满足该行业对齿轮的精度和效率的需求，为我国制齿行业提供坚实的基础设备显得迫切而必要。其意义和必要性主要有如下几个方面： 1、加速数控高效滚齿机床向产业化发展 目前在国内齿轮行业中，以轻型，标准类型普通数控滚齿机的产品占绝大多数，真 正意义上的数控 (稳定切削全面达到国标 7 级精度 )高效、强力，高刚性，能实现一刀切削中等模数的数控高精度滚齿机尚为空白，这档机床的研制成功，无疑会加速数控滚齿机的系列化，标准化、模块化的进一步发展，从而推动数控机床在制齿行业的产业化发展。 2、提高企业的市场竞争能力和经济效益 率先将独有的数控高效滚齿机的产品推向市场，不仅可以占有更大的市场份买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 额，提高竞争能力，而且在此制 造 行业中带来巨大的市场利润，给后续的数控高效的发展带动无尽的动力。 3、进一步缩小设备与国外的差距 目前国内外齿轮加工机床行业目前已朝着高速 、高效、高精度、全数控功能复合，柔性，智能化，绿色环保制造网络化方面发展。以德国的利波海尔公司，美国的格里森集团 以及日 三菱重工 本 等为代表世界著名的成套齿轮加工机床的制造商，均能生产高档数控滚齿机床，且对直径 150320 规格的数控高效滚齿机床已形成批量化生产，我厂此产品设计开发的成功不仅能缩小与国外滚齿设备技术水平的差距，而且也能打破国内制齿设备无数控高效机床的局面，在一定程度上对外出口创汇，形成国产数控高效制齿机床自主的核心技术。 4、体现了我国机床数控化发展的方向 现代先进制造技术的朝流是，数控 化、信息化、高效和智能化，技术创新的方法是机械技术与高新技术的融合创新。对齿轮别制造技术装备来说，表现为工艺与装置一体化，加工与检测一体化，机械与控制一体化，软件与硬件一体化。需用信息化带动工业化，实现跨越式发展。数控高效机床的发展，不仅关系到我国装备工业经济技术实力的增强，更好满足制齿行业实际的需求，打破国外技术封锁的状态，同时也关系到国家战略的安全，担负着我国机床数控化发展的方向的问题。因而对滚齿行业来说，发展和开发数控高数滚齿设备是当前行业装备的重要而迫切的任务之一。 场需求性 国内机械行业 对中等模数以上 (8)直径小于 400目前各行业的主要齿轮加设备只相当于国外 20 世纪 6070 年代的水平，虽然少数企业也购买了进口机床，但价格昂贵，数量极其有限，且使用的成本较高，难以满足这些行业对产品变化的需求。目前迫切需要性价比高的数控高效滚齿机床，以解决这些行业日益发展的瓶颈问题。据调查，齿轮行业现在有些企业正在实施或计划进行技术改造，资金投入少则 3000万元 5000万元，多则 1亿 5亿元，主要用于购置各类齿轮加工专用设备和通用设备。据预测， 2010年前，齿轮行 业需要添置滚齿机 3000 3500 台，磨齿机 400 500 台，热处理设备 500 台，齿轮测量中心 200 台。此外在 9 万台的齿轮机床中，约有 5 万台服役超买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 过 20 年，已经或将要报废；余下的 4万台普通齿轮机床其中一部分也将进行数控化改造。 本产品开发成功主要适宜的对象有： 1、机车及重型汽车变速箱齿轮加工行业用户 2、工程及矿山机械行业中的齿轮加工用户 3、船泊工业中的齿轮加工及维修用户 4、高级电梯行业中的齿轮和蜗轮加工用户 5、国防、军工企业的齿轮加工用户 齿机国内外发展现状分 析及发展趋势 齿机国内发展现状 齿轮加工机床是一种技术含量高且结构复杂的机床系 统， 由于齿轮使用的量大面广 ， 齿轮加工机床已成为汽车 、 摩托车 、 工程机械 、 船舶等行业的关键设备 。特别是随着汽车工业的高速 发展 对齿轮的需求量日益增加 ， 对齿轮加工的效率 、质量及加工成本的要求愈来愈高 ， 使齿轮加工机床在汽车 、 摩托车等行业中占有越来越重要的作用 。 滚齿机是齿轮加工机床中的一 种， 占齿轮加工机床拥有量的40%， 它主要用来加工圆柱齿轮和蜗轮等 。 我国生产滚齿机的历史始于 1953年 ， 经过 30年的努力 ， 到 80年代初已进入世界 滚齿机主要生产国家行列 。目前， 国产滚齿机以传统的机械传动式为主 ， 品种系列齐全 ， 传统滚齿机完全依靠机械内联传动实现滚刀与工件的同步运动和差动运 动， 往往需要经过多级齿轮传动 ， 并且引入蜗杆蜗轮机构 ， 使得机械结构非常复杂 ， 调整维护非常困难 ， 也降低了加工精度近几年 ， 我国在滚齿机设计技术方面研究的主要经历了从传统机械式滚齿机通过数控改造发展 。 目前国内齿轮加工机床的最高水平如 下： 在工作台直线移动方面 ， 采用数控驱动系统代替普通滚齿机的各种交换挂轮 ， 采用交流伺服电机通过多对降速齿轮副和一对滚珠丝杠副来驱动机床的运动部件 ， 在 滚刀回转运动方面采用交流伺服电机通过 2、 3对降速齿轮副来实现 。 在工作台回转运动方面 ， 绝大多数齿轮加工机床仍然需要采用多对高精度齿轮副和一对高精度蜗轮蜗杆副实 现。但 由于存在着大量的机械传动元 件， 对机床的加工精度产生极大的影响 ， 也使得机械结构变得更为复 杂， 调整维修也极不方便 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 齿机国 外研究 现状 国际上生产滚齿机的强国主要是美 国、 德国和日本 ， 美国的 这些公司目前生产 的滚齿机均是全数控式滚齿机 ， 中小规格滚齿机都在朝着高速方向发展 ， 所有高效机床均采用了全密封护罩加油雾分离器及磁力排屑器的方式部分地解决了环保问题 。 国外滚齿机研制的热点是干式切削滚齿机 三菱重工、 坚藤以及清和均开发了适用于高速干式切削的滚齿机产品 。 国外制造商由于基础研究厚实积累了大量的经验 。 它们对滚齿机的研究已经达到比较高的水准 ， 将滚刀轴驱动 ， 工件轴驱动各直线运动轴的驱动控制以及控制软件的开发等因素作为一体来考虑 ， 将多个因素结合在一起进行优 化。 目前国外滚 齿机研制水平如下 ： 为了适应干式切削的需要 ， 床身设计了大角度的斜坡 ， 利于迅速将高温切屑排出机床 ， 同时在床身内部采用循环水冷却以保证热稳定性 。 尾架采用电机驱动的方式来代替传统的液压方式 ， 不用安装限位装置 。 刀架和活动支承的轴承采用水冷 ， 可以达到更高的速度和最大的热稳定性 。 标准的热补偿系统能够根据机床温度的变化自动调整零件的加工尺寸 。 刀架采用机械方式锁紧 ， 液压方式松开 。 滚刀轴旋转由电主轴直接驱动 ， 工件轴旋转由力矩电机直接驱动 ， 极大提升了加工速度 。 齿机 研制技术的发展趋势 目前国 内外数控高效滚齿机的发展趋势是：高速 (滚刀主轴 8000r/作台转速 800 转 /r)，高精度 (可滚齿 56 级齿轮 )，全数控 (六轴五联动以上 )，模块系列化 (直径 200 规格机型向 120350 双向覆盖 )，绿色制造 (干式滚切和冷风滚切 )，网络化 (多台滚齿机联网 )。因此，齿轮加工机床制造商正不断地为满齿轮加工行业的新需求，提供高效率、高精度、环保，低成本和高可靠性和稳定性的精良齿轮加工装备方向推进。 本章小结 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 本章论述了国内外数控机床的发展现状，以及数控滚齿机国内的发展水平，指出开发设计数控滚齿机不仅是齿轮加工行业发展的的一种需求 ， 而且也是数控技术和机电一体化技术相结合的必然产物，是制齿机床行业发展的一个方向，具有广阔的技术发展前景和市场拓展空间。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 2 总体设计 体设计要求 为了使 程机械，船舶工业等齿轮行业的需要 ,以满足 48 模数，一刀全齿深切削，稳定达到 001 的 7级精度要求， 控机床 主轴 的各项性能指标必须达到下列设计要求： 1、滚刀主轴速度范围能适应采用单、双头或多头 滚刀进行高速、高效滚齿加工。 2、为了达到高速、高效的滚齿要求，滚刀刀杆采用自动夹紧，自动放松，以及快卸螺母锁紧滚刀的刀架结构。 3、刀架主轴的轴承结构需采用高刚性，高精度方式，其主轴轴承采用高精度滚动轴承，主运动采用二级齿轮传动，未端应采用消除齿轮副间隙结构的传动，以保证切削刚性。 数控滚齿机加工原理方案设计 通滚齿机加工原理 滚切直齿圆柱齿轮的加工原理图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 普通滚齿机加工原理可用 上 图表示。根据展成法加工原理，滚刀转一转，工件必须严格地转 K/Z 转。其中 Z 为被加工齿轮的齿数 ， k 为滚刀的头数。从图 须保证 条传动链简称滚齿的内链。在图中该内链的传动路线为： 57件 )。而形成直线导线的运动则是滚刀架沿工件轴线方向的垂直进给运动，即：工件7810刀架升降丝杆 刀架。此外滚刀的旋转及调速由主传动链电机 124而要进行加工圆柱齿轮所需传动链至少有三个链，即一个展成运动内链，两个执行简单运动的外链。 控滚齿机加工原理 数控滚齿机的加工原 理图 数控滚齿机的加工原理 方案 如图所示，其内链 动比关系仍然遵循展成法加工原理，但数控滚齿机严格传动比关系不是通过调整机械传动比来实现，而是通过数控技术的 “电子齿轮箱 ”来严格保证，实现展成运动。 “A”、 “动分别用单独的伺服电机进行控制，它们之间没有任何机械的联系，而由数控系统进行计算控制来实现滚齿展成加工。 要性能参数的确定 要设计和开发具有高效性能数控滚齿机 ,必须对数控滚机的主要性能参数进行适当选取和科学的制定，这些参数包括：主轴最高转速、工作台最高转速、加工最大模数、快速进给速度等。合理选择和确定主要性能参数是决定数控高效滚买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 齿机先进的技术水平重要指标，为此，必须对目前滚齿行业齿轮加工工艺进行必要的调研和科学的分析，并加以合理的确定 。 根据调查，目前国内，以一汽大众，二汽东风神龙，大同齿轮厂，哈尔滨变速箱厂，杭州前进齿轮箱厂为代表的汽车制造厂家，因种种原因在齿轮加工工艺上仍较为落后，通常切齿速度大都在 60m/下，个别企业的仅能达到 7080m/轴向进给量最大均在 2作台转左右。难以满足因产品种数多，产品增加的需求，而且滚齿加工 的单向精度和综合精度也仅能达到 78 级(8精度标准 )，随着这些龙头企业产品不断升级，以及载重汽车和客车的需求量不断增加，以直径在 200350数为 4 8 的齿轮需求量越来越多，齿轮加工的精度要求稳定在 67 级需求越来越多。且工程能力指数大于 要求成为机床验收的重要指标，为此对机床的可靠性也提出更高的要求，国内现有的滚齿机难以达到这一切齿要求。因而设计开发数控高效滚齿机的参数，必须满足这一国内机床新的要求。 介于本设计只对主轴部分进行设计 ,所以只对主轴最高转速 进行确定。 轴最高转速的确定 根据滚齿 原理，滚刀主轴转速可按下式计算： 1000式中， n滚刀的转速 （ r/ v切削速度 （ m/ D滚刀的外径 (故主轴最高转速m 000D 根据前述分析，且结合目前齿轮滚刀湿式加工的最高切削速度范围80120m/ 20m a x 。 关于 选取，根据国标 608385 标准齿轮滚刀的基本型式和尺寸，以及德国 准齿轮滚刀的尺寸中（见表），综合实际的加工考虑。我们取 0 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 将 0 ， 20m a x 带入公式得： m 71 0 0 0m a xm a x rD 取滚刀主轴最高转速 00m a x 为安全值。 国标 85标准齿轮滚刀尺寸参数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 德国 准滚刀尺寸参数 数确定 数控高效滚齿机必须确定它的极限，以便能确定机床的加工能力，此参数的确定和适应的加工范围，为了一刀切齿直径在 200500， 模数在 48稳定达到全面 7级精度要求，该机床的最大加工模数可根据数控滚齿机技术条件，以及相应数控滚齿机的精度标准中规定，由对机床的最终工作精度进行重切和精切 的切削规范所决定。即精切试坯参数 ： 2121买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 式中： d最大加工直径 m最大加工模数 1件的分度圆直径 1件的加工模数 重切试坯的加工模数一般取最大加工模数 的 4/5： 42由上述分析综合确定， 1012模数为此数控机床的最大加工模数，考虑到 m=10以上的模数在重型汽车和重型机械及相关行业的传动箱中已较少见，最大模数取最高线值，还会增加主电机功率以及加大安装最大模数的装齿刀尺寸，因而实际最大加工模数取为 10 滚齿机各大厂家 参数 对照表 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 续上表 传动总体结构设计 轴箱外形方案初定 与传统普通滚齿机主轴传动不同，数控滚齿机主轴采用主电机独立驱动，在主电机 与主轴通过齿轮传动联接，全部装置安装在刀架体上。图为刀架体外形三维图： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 轴箱传动方案初定 主运动传动由初电机经过两级齿轮传动至主轴，其在刀架体上的安装模式及传动方案可用下图表示： 章小结 本章提出了设计数控 滚齿机滚刀主轴部件的总体要求，以及进行了普通滚齿机与数控滚齿机加工原理的比较分析，确定了主轴最高转速及工件加工最大直径和模数等重要参数，并对主运动传动方案进行了初步确定。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 3 控滚齿机 滚刀 主轴组件结构设计 数控高效滚齿机的设计不仅要求在参数的选择、计算上应科学合理的，更主要的还应合理地设计出各主要部件的结构功能，以最优的机械结构实现各部件的功能。因而作为 最重要的主轴主件 的设计，必须在结构上有创新的特点，以满足数控高效滚齿机的切齿要求。下面 将对 部件设计进行分析说明。 构方案设计 对于滚齿机来讲，刀架部件为滚齿机的关键的部件之一，从滚齿机的出厂检验标准来说 (普通或数控滚齿机 )共有 1216个检验项目，而刀架部件就占了 1/3的内容，从滚齿机的工作精度来讲 ，刀架这个部件对机床的精度的影响很大，直接对加工齿轮的精度第 1公差组和第 2公差组及齿面粗糙度产生作用。例如：刀架主轴的轴向串动，影响被加齿轮的相邻齿距误差；刀架主轴的径向跳动，影响着被加工齿轮的齿圈径向跳动误差；刀架的主轴高速切齿的振动 (刀架整体刚性的强弱 )影响着被加工齿轮的表面粗糙度。因而在进行刀架结构设计时，必须充分考虑数控高效滚齿机的切齿特点，以便从结构上最大限度地保证切齿的综合性能要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 1 成组轴承 2 拉杆 3 主轴 4 传动轴 5 高精度斜齿轮 6 专用旋转油缸 7 油缸活塞 数控滚齿机利用锥孔为 7 24的 0 标准铣削刀杆接口模式，有利于滚刀杆自动夹紧与放松，缩短了滚齿机辅助调整时间，通常普通滚齿机采用莫氏5号锥度的孔径定心，且为手动的夹紧与放松方式，该锥度的标准的孔位 (大端 )为 能为滚刀提供更大的刀杆尺寸。在 控高效滚齿机的刀杆设计中，为了确保刀架整体刚性，最小刀杆直径为 40时为了满足高效强力切齿，对自动夹紧系统的设计夹紧力最低不少于 20000N，以 充分保证刀杆切齿的刚性要求，而一般自动夹紧刀杆系统通常在 15000普通数控滚齿机或小规格数控滚齿机 )。刀杆的自动夹紧与放松过程为：油缸往右前推拉杆压缩碟形弹簧时，由拉杆推动夹爪向前移动并张开，此时为松开刀杆；当油缸往后移动时，拉杆在缩碟形弹簧恢复力作用下带动夹爪向后移动，由夹爪夹住并拉紧刀杆。显然，刀杆的拉紧力为碟形弹簧提供的纯机械拉力，油缸的推力仅起着放松刀杆的作用。刀杆的拉紧力不受油压及电压波动的影响。此种刀杆拉紧方式，能更好地适应高效滚齿机的切齿特点。 传动系统中 充分利用传动链误差分析理论提出 的未端元件高精度原理，以提高传动链精度。即在刀架的末端传动元件的大小斜齿轮，其齿轮的精度达到 3 级精度，不但减少传动链的总误差，而且可有效降低高速切制的噪音。 在刀架箱体内采用大流量循环润滑的冷却系统，有效地保证了高速、重载的切齿时刀架体的热平衡，从而保证了机床刀架主轴冷态和热态精度的一致性；而普通滚齿机在刀架箱体中，多采用油池润滑方式，切齿时刀架箱体高速旋转传动件产生的热量无法带走，机床的主轴冷态和热态精度变化较大。 轴设计相关问题分析 主轴系统是滚齿机的核心 ， 它在很大程度上影响着齿轮的加工 精度 。 主轴部件的精度主要体现在主轴的回转精度和刚度的提高 ， 而回转精度与刚度又决定于主轴的形式及装配形式 。 数控滚齿机 最高加工速度相对于普通数控滚齿机有成倍的提高 ， 达到 500转 /买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 分 ， 要达到这样高的转速 ， 轴承的合理选择 ， 精度 、 调整 、 润滑和轴系的平衡 、阻尼特性等都对此有影响 。 滚刀轴轴系如何在这样的高速下保证精度 ， 在设计的过程中必须对下面几个方面的内容进行研究 ： 轴回转精度分析 轴件作回转运动时 ， 线速度为零的点的连线称为轴件的回转中心线 ， 轴件回转中心线相对于某一固定参考系统的空间位 置 ， 在理想情况下是不应随时间变化的 。 但实际上由于轴承的误差 ， 轴件的挠曲和振动等原因 ， 轴件的回转中心线的空间位置在每一瞬时都是变化的 ， 这时瞬时回转中心线空间位置的平均中心线称为理想回转中心线 ， 瞬时回转中心线相对于理想回转中心线在空间的位置偏离就是回转轴件的瞬时误差 ， 这些瞬时误差的范围就是轴件回转精度 。 轴件误差分为三种基本形式 ： 轴向漂移 、 径向漂移 、 角向漂移 。 1)轴颈的圆度误差 ， 主要引发主轴周期性的径向误差 。 2)轴承误差 ， 如滚道的圆度 ， 滚动体直径及圆度的不一致性引发径向误差 。 3)轴承端面对轴颈的垂直度及推力轴承的滚道与滚动体误差引发轴向误差 。 4)前后轴承的同轴度及其径向跳动大小和方向的不一致会引发摆动误差 。 5)滚刀轴的不平衡及其支撑刚度的变化会引发径向误差和摆角误差 。 6)滚刀轴的振动会引发径向误差 。 1)装配时采用定向选配 ， 定向选配的目的是使误差相互抵消 ， 注意拆卸时必须在轴承内圈和主轴轴颈间 ， 轴承外圈与箱体孔间画线为记 ， 重新装配时按记号 、装配 ， 才能保证精度 。 2)装配后精加工 ， 将主轴部件装配好后 ， 以主轴的安装基面和定位基面 互为基准进行精磨 。 3)提高精度要求 选用高精度的轴承 ， 提高轴承配合面比如轴颈和箱体孔的精度要求 。 4)对轴承适当预紧 ， 减小间隙 ， 保持适当过盈 ， 提高刚度 。 5)提高抗振性 ， 一般说来 ， 提高抗振性的措施除了提高刚度外 ， 还可以采用买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 增加阻尼 ， 采用弹性传动件 ， 采取隔振措施等方法 。 对于 数控 滚齿机滚刀轴来说 ， 为了保证精度 ， 主要采取提高主轴和支撑部件刚性以及装配好后进行动平衡的措施 。 6)保证正确润滑 ， 为轴承选择正确的润滑方式和润滑材料 。 轴静刚度 主轴的静刚度又称主轴刚度 ， 是机床主轴系统的重要性能指标 ， 它 反映主轴单元抵抗静态外力的能力 ， 与负荷能力及抗振性密切相关 。 主轴单元最重要的静刚度指标是弯曲刚度和轴向刚度 。 弯曲刚度 定义是 ： 为使主轴前端产生单位径向位移 时所需施加的力 K 主轴单元的轴向刚度 定义为使主轴轴向产生单位位移时 ， 在轴向所需施加的力 。 一般情况下 ， 弯曲刚度比轴向刚度要重要的多 ， 是衡量主轴单元刚度的重要指标 ， 通常用来代指主轴的刚度 ， 它与主轴单元的悬伸量 、 跨距 、 几何尺寸 、 金属的物理性能及轴承刚度有关 。 对滚齿机滚刀主 轴轴系进行简化将变截面的主轴 ， 简化为单一等效截面的等效主轴 ， 设其截面抗弯惯性距为 I， 将前后轴承组简化为前后两个刚度系 数为 确定支反力的合理位置 。 如图所示 ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 主轴本身的弯曲变形引起的轴端位移 13 3 s （ 式中 F静载荷（ N） a 县伸量（ E弹性模量，钢的弹性模量为 510 (N/ 5 L支承跨距（ 前后支承的支反力为： 后支承的变形为： 12由于轴承变形引起的主轴轴端位移 ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 1211 22211 主轴轴端总位移 12113 由式可知 ， 前悬伸越长 ， 伸出端挠度越大 ， 对主轴组件的综合刚度影响 越 大 ，应该尽量缩短 。 在实际设计中 ， 考虑到轴承的安装位置及密封等因素 ， 前悬伸量基本上是没有优化余地的 ， 能够优化的是前后轴承组之间的跨距 。 由式可求得主轴柔度为 1211131