零前角阿基米德齿轮滚刀的齿形误差检测设计【6张CAD图纸】【优秀】

零前角阿基米德齿轮滚刀的齿形误差检测设计

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丝杠组件.dwg

外文翻译--绝热高速切削有限元模型.doc

工作台零件.dwg

总装配图.dwg

箱体.dwg

纵向进给.dwg

零件立柱.dwg

零前角阿基米德齿轮滚刀的齿形误差检测设计论文.doc

目录

摘要I

AbstractII

第1章  绪论1

1.1  课题分析1

第2章 齿轮滚刀概述3

2.1 齿轮刀具的主要类型、工作原理和选用3

2.2 齿轮滚刀基本蜗杆4

2.3 齿轮滚刀的原理误差5

2.4 齿轮滚刀的重磨误差8

第3章 课题分析与检测装置总体方案设计11

3.1 检测装置总体方案设计11

3.1.1系统运动方式的确定11

3.1.2伺服系统的选择11

3.1.5设计方案的可行性分析13

第四章  机械部分设计14

4.1  步进电机的选用14

4.1.1  步进电机的计算14

4.1.2步进电机的选用14

4.2  滚动导轨的设计与尺寸确定15

4.2.1 滚珠导轨的选择16

4.2.2.滚动导轨的预紧18

4.2.3.额定寿命的计算18

4.2.4.载荷计算19

4.2.5.滚动体确定20

4.2.6 许用负荷验算20

4.2.7.滚动导轨的材料和热处理21

4.3   滚珠丝杠螺母副的设计与尺寸确定21

4.3.1滚珠丝杠螺母副的选用22

4.3.2滚珠丝杠螺母副的计算23

4.3.3 滚珠丝杠螺母副的验算26

4.4变速机构中齿轮的设计28

4.4.1 齿轮参数计算29

结论34

致谢35

参考文献36

附录138

附录243

摘要

在工业化发展的今天，各种机械产品层出不穷，精度要求不断提高。齿轮传动作为传动机构的重要组成部分，其精度高低直接影响产品质量。因此，提高齿轮传动精度成为了提高产品质量的一种方法。齿轮传动精度的高低主要受装配精度、齿轮制造精度两方面的影齿轮制造精度是由加工刀具来保证。而齿轮滚刀是加工齿轮的重要刀具，尤其是阿基米德齿轮滚刀在加工各种齿轮的过程中得到了广泛的应用。所以，对阿基米德齿轮滚刀精度的分析检测是非常有必要的。

本设计主要任务是对零前角阿基米德齿轮滚刀的齿形误差进行检测。主要设计内容包括：检测装置总装配图，纵向进给装配图，箱体零件图，横向进给工作台零件图，立柱导轨零件图。

关键词  齿轮滚刀  齿形误差  检查仪  齿轮Abstract

In industrialized development today, endless variety of mechanical products, the accuracy improved. Gear drive as a major component of its accuracy will directly affect the quality of products. Therefore, improving the precision gear drive into improving the quality of products of a rational design. Precision Gear mainly by the level of two aspects : the assembly of precision,

the gear manufacturing precision.

Gear manufacturing precision machining tool is to be guaranteed. And Hob processing gear is an important tool, Archimedes is particularly Hob in the processing of various gear the process to be widely used. Therefore, Archimedes Hob accuracy of detection is very necessary.

The design is in this particular period of birth, Its main task is to zero angle before the Archimedes Hob profile error was detected.

Keywords  Hob  profile error  Tester  Gear  第1章  绪论

随着国内工业化的飞速发展，如汽车制造业，航空航天工业、造船业、机械装备制造业以及IT行业等的飞速发展，对各种工业产品的质量提出了更高的要求，特别是各行业生产设备。而衡量这些生产设备的质量的好坏最重要的一点就是其性能。性能的好坏主要又是由构成设备的零部件精度决定的。所以，对零部件精度的掌握在一定程度上就体现出了公司对产品质量把握，决定了公司的效益。

齿轮作为机械产品传动机构的重要组成部分，对机械产品的性能有很重要的影响。所以，各大齿轮制造商在扩大齿轮产量、增加齿轮品种的同时，更加注重提高齿轮质量。

影响齿轮质量的因数很多，最直接的因数就是齿轮的加工刀具。齿轮滚刀是加工齿轮的重要刀具，尤其是阿基米德齿轮滚刀在加工各种齿轮的过程中得到了广泛的应用。因此，研究阿基米德齿轮滚刀的测量技术和研制相应的检测仪器是非常必要的。

在早期的生产中，检测齿轮加工刀具是否达到自己所希望的精度，通常用的是手动测量装置。不仅检测精度很难保证，而且工作效率低，越来越难满足人们生产需要。随着机械工业和电子信息技术的发展与融合，我们把传感器、脉冲电机等电子设备与机械机构相结合得到了检测更精确，工作效率更高的齿轮加工刀具误差测量仪。

本设计主要是对零前角阿基米德齿轮滚刀的齿形误差进行检测。由于在设计中采用了先进的机械电子技术，提高了设备检测精度与生产效率。所以，我们相信本设计的产品一定会比早期的产品更适合工业化生产。

1.1  课题分析

1.1.1设计目标

研制、改进一台齿轮滚刀检测装置。

设计参数：模数m6、齿形角a20°、前角0°、加工齿轮精度8级

1.1.2拟解决的关键问题

1、拆装方便、灵活；

2、精度高，从简化结构方面提高精度。

1.1.3研究内容

1、检测装置的横向和纵向运动的实现；

2、检测装置精度如何保证；

3、被测滚刀定位夹紧装置的确定。

第2章 齿轮滚刀概述

2.1 齿轮刀具的主要类型、工作原理和选用

齿轮刀具是用于加工齿轮齿形的刀具。由于齿轮的种类很多，其生产批量和质量的要求以及加工方法有各不相同，所以齿轮刀具的种类也很多，通常按下列的方法来分类：

2.1.1按被加工的齿轮类型分，有三类刀具：

1、圆柱齿轮刀具

（1）渐开线圆柱齿轮滚刀

如盘形齿轮铣刀、指形齿轮铣刀、齿轮拉刀、插齿刀盘、齿轮滚刀、插齿刀、梳齿刀和剃齿刀等

（2）非渐开线圆柱齿轮刀具

如圆弧齿轮滚刀、摆线齿轮滚刀和花键滚刀等。

2、蜗轮刀具

如蜗轮滚刀、蜗轮飞刀、蜗轮剃齿刀等

3、锥齿轮刀具

（1）直齿锥齿轮刀具

如成对刨刀、成对盘铣刀、拉—铣刀盘等

（2）曲线齿锥齿轮刀具

如弧齿锥齿轮铣刀盘、摆线齿锥齿轮铣刀盘等

2.1.2按刀具的工作原理分，有两类刀具

1、成形齿轮刀具

这类刀具的切削刃廓形与被加工的直齿齿轮端剖面内的槽形相同。这类刀具中有盘形齿轮铣刀、指形齿轮铣刀、齿轮拉刀、插齿刀盘等。用盘形或指形齿轮铣刀加工斜齿齿轮时，工件齿槽任何剖面中的形状都不和刀具的廓形相同，工件的齿形是由刀具的切削刃在相对于工件运动过程中包络而成的，这种加工方法称为无瞬心包络法。但由于这些刀具的结构和成形齿轮刀具相同，所以也将它们归纳在成形齿轮刀具一类之中。

2、展成齿轮刀具

这类刀具加工齿轮时，刀具本身好像也是一个齿轮，它和被加工的齿轮各自按啮合关系要求的速比传动，而由刀具齿形包络出齿轮的齿形。这类刀具中有齿轮滚刀、插齿刀、梳齿刀、剔齿刀、加工非渐开线齿形的各种滚刀、蜗轮刀具和锥齿轮刀具等，展成齿轮刀具的一个基本特点是通用性比成形齿轮刀具好，也就是说：用同一把展成齿轮刀具，可以加工模数和齿形角相同而齿数不同的齿轮，也可用标准刀具加工不同变位系数的变位齿轮。

根据不同的生产要求和条件，选用结合市的齿轮刀具是很重要的。在以上所说的各类齿轮刀具中，要数加工渐开线圆柱齿轮的刀具应用最广泛；而在这类刀具中，又以齿轮滚刀最为常用；因为他的加工效率较高，也能保证一般齿轮的精度要求，而且他既能加工外啮合的直齿齿轮，也能加工外啮合的斜齿齿轮。

2.2 齿轮滚刀基本蜗杆

齿轮滚刀一般是指加工渐开线齿轮所用的滚刀。它是按螺旋齿轮啮合原理加工齿轮的。由于被加工的齿轮是渐开线齿轮，所以它本身应具有渐开线齿轮的几何特征。

齿轮滚刀从其外貌看来并不像齿轮，实际上它是仅有一个齿（或两、三个齿）、但齿痕长而螺旋角很大（一般为80°以上，接近90°）的斜齿圆柱齿轮。因为他的齿很长而螺旋角又很大，可以绕滚刀轴线转好几圈，因此从外貌上看，它很像一个螺杆，如图2-1中所示。

为了使这个蜗杆能起切削作用，需沿其长度方向开出好多容屑槽（直槽或螺旋槽），因此把蜗杆上的螺纹割成许多较短的刀齿，并产生了前刀面2和切削刃3。每个刀齿有一个顶刃和两个侧刃。为了使刀齿有后角，还要用铲齿方法铲出后刀面4和顶后刀面1。但是各个刀齿的切削刃必须位于这个相当于斜齿圆柱齿轮的蜗杆的螺纹表面上，因此这个螺杆就称为滚刀的基本蜗杆。基本蜗杆的螺纹通常做成右螺旋的，有时也做成左螺旋的。

基本蜗杆的螺纹表面若是渐开螺旋面，则称为渐开线基本蜗杆，而这样的滚刀称为渐开线滚刀。用这种滚刀可以切出理论上完全理想的渐开线齿轮。但这种滚刀制造困难，生产中很少采用，而是采用易于制造的近似齿形滚刀，如阿基米德滚刀和法向直廓螺旋面。这两种螺纹表面在端剖面中的截形不是渐开线，而是阿基米德螺线和延长渐开线。当滚刀的分圆柱导程角较小时，这种蜗杆与渐开线蜗杆非常近似，所以用近似齿形滚刀切出的齿轮齿形虽然理论上不是渐开线，但误差是很小的。

第3章  检测装置总体方案设计

3.1  检测装置总体方案设计

系统总体方案设计内容包括：

? 系统运动方式的确定。

? 伺服系统的选择。

? 执行机构得结构及传动方式的确定。

3.1.1系统运动方式的确定

数控系统按运动方式可分点位控制系统、点位直线系统、连续控制系统。点位控制系统是指被控制件由一点到另一点快速准确定位，却不能在两点之间工作的系统；点位直线系统是指被控制件沿平面内平行于导轨作直线工作的系统；连续控制系统是指被控制件沿平面内任何曲线都能工作的系统。点位控制系统造价低廉，适用于两点之间快速点位的系统；连续控制系统造价高，适用于连续工作的系统；点位直线系统造价介于前两者之间，适用于简单直线运动。

由于齿轮滚刀齿形是直线，检测齿形误差只需沿直线运动，所以选择点位直线控制系统。

3.1.2伺服系统的选择

开环伺服系统在负荷不大时多采用功率步进电机作为伺服电机，开环控制系统由于没有检测反馈部件，因而不能纠正系统的传动误差，但开环系统结构简单、调整维修容易、在速度和精度要求不太高的场合得到广泛应用。

闭环伺服系统具有在设备移动部件上得检测反馈元件来检测实际位移量，能补偿系统的传动误差。因而伺服控制精度高，闭环系统造价高、结构和调试较复杂，多用于精度要求高的场合。

此仪器属于测量仪器，其分辨率为0.005mm，所测齿轮滚刀加工的齿轮精度：8级，所以采用闭环伺服系统

3.1.3执行机构的确定

为保证数控系统得传动精度和工作平稳性。在设计机械传动装配时，通常采用低摩擦、低惯量、高刚度、无间隙、高谐振以及有适宜的阻尼比要求的传动方式。考虑以上几点，本设计采用以下措施：

1、尽量采用低摩擦的传动和导向元件。如采用滚珠丝杠螺母副，滚动导轨等。

2、提高系统的传动刚度，如应用预加负载的滚动导轨和滚珠丝杠传动副。丝杠支承设计成两端轴向固定，并加预拉伸的结构等提高传动刚度。

3.1.4系统的工作原理

阿基米德齿轮滚刀轴截面的齿形是直线。要形成直线轨迹只须两个方向的运动，如图3-1。所以只要两个方向的速度成一定比例关系。如图3-1。两个方向速度的比例关系由程序控制。

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