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方头 车削 机构 设计

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可 车 方 的 经 济 型 数 控 车 床鲁南机床厂李鹤侯夫启摘要对经济型数控车床进行改进设计, 利用齿轮传动和电磁离合器控制, 可使其具有车方形截面的功能,从而可提高六方等零件的加工效率和表面加工质量。关键词数控车床车方原理传动系统1引言在油泵油嘴行业中, 喷油器体系列零件( 图 1) 的两平行平面是铣削成形, 效率低, 表面质量差; 紧帽系列零件( 图 2) 的六方虽是车削成形, 但使用的设备多是旧车床改造的专机, 设备笨重, 操作不便。我们对本厂生产的CLK6130 数控车床进行了改进设计, 使之兼有车平行平面和六方的功能。图 1喷油器体零件图图 2紧帽零件图2原理2. 1刀尖的运动轨迹车方的基本原理是依靠刀具与工件的转速差, 使刀尖在切削段的复合运动轨迹为近似的直线段。刀具与工件分别以角速度 ?1和 ?2逆时针转动( 图3) , 工件的旋转中心为坐标系原点 O, 刀具的旋转中心到 O 的距离为 a, 旋转半径为 b, 假设工件不旋转, 则相当于刀具除了以 ?1逆时针自转外, 还以 ?2顺时针绕 O 公转。令刀具旋转中心位于A0时, 刀尖也位于y 轴上 P0点。当刀具中心公转 ?位于 A 点时, 则刀尖同时逆时针自转?1?2?至 P 点。设P 点坐标为( x, y)则: x= OA sinOA B+ A PsinPA Ey= OA cosOA B- A PcosPA E因: OA = a A P= b OAB= ?PAE= OA P- OAB=?1?2? - ?可得:x = asin? + bsin(?1?2- 1) ?y= acos? - bcos(?1?2- 1) ?( 1)图 3原理分析图1. 刀尖的旋转轨迹, 圆心位于 2 上( 半径为 b) , 逆时针方向转动。2. 刀盘中心的相对运动轨迹( 半径为 a) , 圆心为工件的旋转中心O, 顺时针方向转动。2. 2误差分析由式( 1) 可知, 采用不同的转速比, 其轨迹具有不同的曲线形式。若取?1?2= 2 时, 式( 1) 可简化为x2/ ( a + b)2+ y2/ ( a - b)2= 1( 2)即变成( a+ b) 为长轴、 ( a- b) 为短轴的椭圆。 图4 为当a= 60mm, b= 53mm时, 式( 2) 的轨迹和圆x2+ y2=8. 52mm 的轨迹。 椭圆被圆所截取的曲线段, 即为切削工件( 图 2) 时刀尖在切削段的运动轨迹, 它与直线段的误差仅为 0. 0064mm, 完全能满足工件加工精度要20 制造技术与机床求。显然, 要获得六方必须采用三把刀具, 且刀尖要在同一圆周上均布。图 4误差分析图3结构图 5 为主传动系统图。9、 10、 16 为三个电磁离合器, 当 9 吸合, 10 放开时, 主轴经齿轮 7、 5、 4、 1 获得高速, 可进行正常的车削加工。当 9 放开, 10 吸合时, 主轴经齿轮 3、 2、 8、 6 获得低速, 同时转矩经齿轮 11、 12从主轴箱输出, 当 16 同时吸合时, 刀盘 15 经齿轮 13、14、 19、 20、 17、 18 获得两倍于主轴的转速, 此时可车方。刀盘轴的支承固定于横溜板上, 而齿轮 19 的支座固定于大溜板上, 齿轮副 19/ 20, 17/ 18 间为活动铰链支承, 使刀盘可纵向和横向进给。改进后的 CLK6130 数控车床, 不仅增加了车方功能, 而且将数控刀架改为排刀座, 并配以自动夹紧和自动上下料装置, 功能和效率大为提高。如图 1 所示零件, 仅需 20s, 即可完成螺纹部分和两平行平面的加工。图 5传动系统图18、 1114、 1720. 齿轮9、 10、 16. 电磁离合器15. 刀盘第一作者: 李鹤, 山东滕州市鲁南机床厂技术开发部, 邮编: 277500( 编辑刘茹贵) ( 收修改稿日期: 19980105) ( 上接第 6 页)于伺服系统的多样性, 目前还没有较为成熟的装置。4. 3反馈修正型目前的数控机床绝大多数实现了闭环和半闭环控制, 采用码盘或光栅作为反馈检测元件。 反馈修正的策略是将误差计算量转换成反馈测量传感器的当量数据, 反向叠加到反馈系统中, 利用数控系统位置调节功能实现补偿。 当然, 这也只能补偿运动方向上的传动误差( 单项) , 修正不了空间误差。 90 年代初, 在 NIST( 美国国家标准) 支持下, 美国 Michigan 大学成功地开发出三坐标反馈修正装置。4. 4其它方法机床构件各点温度差异导致热变形, 在关键点进行温度监控, 通过在一定位置布置加热元件或冷却系统, 实现温度场的均衡, 减少热误差。德国 WaldrichCoburg 公司、 Hauser 公司及日本的安田工业公司都在机床中实现应用。5误差补偿的应用和发展误差补偿技术在 CMM 上已经得到了较广泛的应用。德国著名的 ZEISS 公司用该技术, 产品精度提高40%。意大利的 DEA 公司、 美国的 GIDDINGS &LEWIS 公司及国内有关厂家等都应用了该技术。相比之下, 数控加工机床工况复杂、 环境恶劣, 且需要对空间轨迹进行实时补偿, 特别是由于数控系统的封闭性和多样性, 该技术还处于试用阶段。 随着新一代开放型数控系统的推广和普及, NC 型补偿将变得简单实用, 该技术已呈现出强大的生命力和发展前景。CAQC 技术已成为加工过程的重要组成部分( 在美国发展 QIA 技术: Qualify in Automation) , 使高精度的在机监控技术得到迅速发展, 误差分析和补偿是该技术的基础。 目前, 天津大学在国家自然科学基金支持下, 对此进行全面系统的研究, 最终目标是将数控机床发展成高精度加工和检测的集成设备。参考文献1Liu Youwu, Zhang Qing etc. The Compensative T echnique of Posi-tioning Errors for NC M achine Tools. International Conference onIntelligent Manufacturing.Wuhan, 1995: 8438462Sheng Bohao. Comprehensive Dynamic Compensation Technologyfor Error of CNC M achine T ools.Asian Industrial TechnologyCongress. Hong Kong , 1997.3Zhang Qing , Liu Youwu etc. A Method of Enhancing the Position-ing Accuracy for NC M achine Tools. Chinese Journal of M echanicalEngineering. 1996,9( 4)4J.S.Chen etc.Real-time Compensation for Time-variant Volumet-ric Errors on a M achining Center. ASM E. 1993, 115: 4724795盛伯浩 . 数控机床误差的综合动态补偿 .WM EM. 1995( 2)6章青 . 数控机床定位误差建模、 参数辨识及补偿技术的研究 . 天津大学博士论文, 1995.第一作者: 刘又午, 天津大学机械工程学院, 邮编:300072( 编辑徐鸿根) ( 收稿日期: 1998- 05- 07) 211998 年第 12 期收稿日期: 2002- 04- 20作者简介: 刘裕先( 1940- ) , 男, 黑龙江齐齐哈尔人, 教授.机械工程文章编号: 1000- 1646(2003) 05- 0361- 03车方原理与应用的研究刘裕先, 于雪梅, 王? 权( 沈阳工业大学 机械工程学院, 辽宁 沈阳 110023)摘? 要: 基于行星机构行星轮上一些点的运动轨迹为椭圆的特性, 论证了车削方轴的原理, 推导出计算车削方轴之原理误差的数学模型与合理实施主轴头结构设计时关键尺寸参数确定的算式, 给出了车削方轴主轴头的结构图.关? 键? 词: 行星机构; 轨迹; 椭圆; 车削; 方轴中图分类号: TH 12? ? ? 文献标识码: A1 ? 行星机构特性的再研究若将研究行星轮系的着眼点一改传统的自由度和传动比而为行星轮上各点的运动轨迹时, 可发现行星机构能够进一步扩大应用领域. 取一中心轮(齿数为 Z1) 固定, 且行星轮齿数 Z2= Z1/ 2这种具有特定尺寸关系的行星轮系, 如图 1所示.当系杆H 主动输入 nH, 可由经典的行星轮系传动比计算公式 i2H= - ( Z1- Z2) / Z2, 求得 i2H=- 1, 说明在该轮系中, 系杆带着行星轮绕轴线作公转一周的同时, 行星轮也与公转方向相反, 自转一周. 现考查这个既作公转又作自传的从动行星轮上各点的运动轨迹.图 1? 行星轮系Fig. 1? Planetary gear train1?1? 行星轮圆心与节圆上点的运动轨迹由于行星轮的圆心点 o1, 同样也是系杆上的一点, 因此, 无需证明, o1点的运动轨迹是以中心轮的圆心点 o 为圆心, 以 oo1线段为半径所画的圆. 而行星轮节圆周上任一点的轨迹, 由于啮合运转时相当于它在 Z1轮的节圆上作内切纯滚动, 应是典型的内摆线, 其参数方程为x = ( R - r )cos ?+ r cos( R - r) ? / r = 2rcos ?y = ( R - r )sin ?- rsin( R - r ) ? / r = 0(1)式中 ? R 为Z1轮节圆半径; r 为Z2轮节圆半径;?为系杆带着行星轮公转的角度.从而表明它是过该点的一条内齿中心轮 Z1的节径(直线) .1?2? 行星轮上其余各点的运动轨迹设a 为行星轮上圆心点o1至节圆周间的任一点, 且令o1a/ o1A = ? , 当行星轮系运转时, a 点的运动轨迹求解如下:若 Z2轮的节圆周在 Z1轮的节圆周上作纯滚动且系杆转过 ?角, 圆心 o1点运动到 o?1点, 齿轮上的 a 点运动到 a? 点( 其坐标为 x、 y), 则由于o1a = o?1a?, 从图 1 可知x = od + ca? = oo1?cos ?+ o1?a?cos ?=r cos ?+ o1acos ?= r cos ?+ ? rcos ?=r(1+ ? )cos ? y = o1? d- o1?c = oo1?sin ?- o1? a?sin ?=rsin ?- o1asin ?= rsin ?- ? rsin ?=r(1- ? )sin ?(2)将上面二式平方后相加可得x2/ r2( 1+ ? )2+ y2/ r2(1- ? )2=? cos2?+ sin2?= 1(3)显然, 式(3) 为椭圆方程, 故 a 点的运动轨迹是一长轴为r (1+ ? ), 短轴为 r(1- ? ) 值的椭圆.同理可证, 与 a 点对称于Z2轮中心点 o1的另一点第 25卷 第 5 期2 0 0 3 年 1 0 月沈? 阳? 工 ? 业 ? 大 ? 学 ? 学 ? 报Journal of Shenyang University of TechnologyVol?25No?5Oct. 2 0 0 3b 的运动轨迹, 是与 a 点轨迹椭圆的长短轴数值相等但x 轴与y 轴数值对调、 相互垂直的另一椭圆(见图 1 中虚线部分), 三等分行星轮同一圆周上的三个点, 可描绘出同一中心、 同样大小的长、短半轴, 三等分分布在中心轮内的三个椭圆, 依此类推.这就是说, 当系杆 H 转一周时, 行星轮上除去圆心 o1和圆周上各点外所有点的运动轨迹, 都是椭圆, 所不同的是随着描绘椭圆轨迹的点 a 位置由行星轮圆心趋近于圆周(即 ?值由0 1), 轮上各点之轨迹椭圆的长、 短半轴数值之差亦由0 R.2 ? 车方原理若取式( 2) 中的 ?接近于 1, 则轨迹椭圆的短半轴就比长半轴小很多, 短半轴处的椭圆曲率就很小( 曲率半径很大) , 接近于直线. 这样若把径向装有车刀的主轴与行星轮同轴固联一起, 则装一个车刀头, 可使在夹具中确保与中心轮同轴之工件的端头车成对称其轴线的两平行平面, 刀尖点对称于轴线径向装有两把车刀, 可车成工件的正四面方头. 刀尖点三等分主轴圆周装有三把车刀,可将工件车成正六面的轴头, 依此类推. 显然, 这里都是用曲率很小的椭圆曲线代替直线, 必须做到这种替代的原理性误差小于允差要求的程度.3 ? 车方机床的设计基于上述原理, 设计出一台用于大批量加工操纵轴( 图 2) 轴端方头的专用机床.机床的运动分配, 采取把实现切削的旋转运动与完成进给的直线移动分配给刀具, 而工件固定不动的方案, 这样, 机床上实现车方的关键设计, 就集中在车方主轴头的结构上了.图 2? 工件简图Fig. 2? Piece drawing3?1? 车方主轴头的结构机床上实现车方的主轴头结构, 如图 3所示.径向对称安装两把车刀 1 的刀杆轴 2、 法兰盘 3和主轴 4, 由销和螺钉固联在一起, 经滚动轴承安装在装配式曲轴( 即系杆) 7 上. 轴 7 接动力源为主动轴, 带动刀杆轴 2 作公转. 因与刀杆轴 2 固联之主轴4 上的齿轮 Z2( 行星轮 6) 和固定在箱体上的内齿轮 Z1( 中心轮 5) 啮合, 所以刀杆轴 2 在随着系杆公转的同时, 还与齿轮 Z2一起作自转, 这就保证了形成空间的行星运动, 并使刀尖点描绘出满足工件尺寸要求的椭圆曲线. 曲轴的偏重, 由质量相当的平衡块 8 予以平衡. 当工件被固定在夹具中, 并调整到与系杆回转轴线同轴后静止不动, 而车刀在回转的同时, 又由滑台带着主轴头作直移进给, 便完成了车方工作.3?2? 车方的原理误差分析考查图 1中大曲率半径处的椭圆曲线 b?b!,它被用于代替平行于 y 轴且与y 轴之距为ob 值的直线段. 显然替代后的直线度误差 b?b!由b 的点x坐标值 xb与 b?的x 坐标值xb?之差确定. 其中,图 3? 车方机床车头结构图Fig. 3? The spindle s structure of square machine tool? ?xb= ob = oA - o1A - o1b =2r - r - ? r = r(1- ? )而 xb?值的求解, 由于在 b?点处, 刚好 xb?= yb?,代入xb?= r( 1+ ? )cos ?b?yb?= r( 1- ? )sin ?b?362? ?沈? 阳? 工? 业? 大? 学 ? 学 ? 报第 25 卷解得 ?b?= arctg (1+ ? )/ (1- ? ). 从而得到 xb?=r(1+ ? )cos arctg (1+ ? )/ (1- ? ) , 故可算出b?b!曲线的直线度误差 b?b!= xb- xb?= r( 1- ? ) -(1+ ? )cos arctg (1+ ? )/ (1- ? ) (4)3?3? 关键尺寸参数的确定由图 1 可看出, 工件四方头的边长尺寸h = 2 ob = 2xb= 2r(1- ? )(5)说明 h 与式(4) 中的 b?b!一样都是 r 与 ?的二元函数.专用车方机床设计时, 通常是工件的方头尺寸已知, 要求的直线度允差, 按零件图纸标注及其在机器中的功能给出, 因此可通过解联立方程 b?b!= r( 1- ? ) -(1+ ? )cos arctg ( 1+ ? )/ (1- ? ) h = 2r(1- ? )(6)求得 r 与 ?值. 显然, r 是确定图 3 所示主轴头总体结构尺寸的关键参数, 而 ?是确定装车刀的刀杆直径和刀尖准确位置的关键参数. 这样求出的r 与 ?值, 直接作为车方主轴头的结构尺寸, 有时并不合适, 可据式 (6) , 通过减 小( 或适度增大) b?b!值, 作同时改变 r 与 ?值而保持h 值不变的调整, 从而取得车方主轴头结构的合理实施.参考文献:1 曹龙华. 机械原理M . 北京: 高等教育出版社, 1989.(Chao L H. Mechanical theory M. Beijing: Higher Ed?ucation Press, 1989. )2 王景海. 行星机构在机床上应用 J . 制造技术与机床, 2000(4): 25.(Wang J H. The application of planet in machine tooJ. Manufacture Skill and Machine Tool, 2000( 4):25. )Study of machining square spindle theory and applicationLIU Yu?xian, YU Xue?mei, WANG Quan( School of Mechanical Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110023, China)Abstract: Based on the character that the pathways of some points on the planet are ellipses, machiningsquare spindle is demonstrated and the error model of machining square spindle is deduced. At same time,the formula of deciding the key dimensions in designing the spindle s structure and present this spindle sstructure picture are introduced.Key words: planet; pathway; ellipse; machining; square spindle363第 5 期刘裕先等: 车方原理与应用的研究? ?车方机床行星轮系机构的设计计算宋玉明1, 贺洪森2( 1? 江汉大学 机电系, 湖北 武汉? 430019; 2? 湖北汽车车身附件厂, 湖北 十堰? 442000)摘要: 车方机床用曲率半径很大的椭圆短半轴曲线代替直线切削方形工件。生产率高, 刀具成本低。选取适当的车头行星轮的分度圆直径, 可以有效地控制车方原理的直线度误差。对实际工件进行了原理误差的分析计算和行星轮系的设计计算。关键词: 车方; 行星轮系; 椭圆; 方形; 直线度中图分类号:TG502? ? ? 文献标识码: A? ? ? 文章编号:1007- 9483( 2000) 04- 0060- 02Design and calculations of the planetary gear train in the machine tool for square cuttingSONG Yu- ming1, HE Hong- sen2(1?Jianghan University, Hubei Wuhan, 430019, China)(2?Hubei Plant of Automobile Body? s Accessory, Hubei Shiyan, 442000, China)Abstract:It illustrates a ellipse ? sshort semi- axialcurved line with great cured radius, that can replace the straight line for cuttingsquare work- pieces on the machine tool. The productivity of this rebuilt machine tool is higher and the cost of cutter is lower.T he principle straightness error of cutting square in work- pieces can be controlled by choosing a suitable pitch diameter of theplanetary gear in the machine tools. Analytic calculations of the error and design of this train have been given for a real work-piece.Key words:Square Cutting; Planetary Gear Train; Ellipse; Square; Straightness? ? 加工汽车上某附件的方头( 见图 1), 原工序为在已加工了 ? 30- 0?28- 0?42外圆后, 用铣床铣削方头, 由于需要分度转位, 辅助工时较长。改为专用卧式组合机床车削方头, 在机床中间底座上装有固定夹具, 用于安装工件。机床工作时,装两把车刀的车头主轴由单独电机驱动作回转主运动, 同时车头由侧底座上的液压滑台带动作进给运动。一次装夹, 一个工步完成了 4 个平面的切削, 提高了生产效率。图 1? 零件简图1? 车方原理车方机床由车头行星轮系机构产生刀尖的椭圆曲线轨迹。车方原理见图 2, 齿轮 Z3与 Z4的传动比为 1 2, 当刀尖安装在比齿轮 Z3的分度圆小的圆周上时, 则刀尖的运动轨迹为椭圆。证明如下: 设齿轮 Z3的分度圆半径为 OA =R , O点为齿轮Z3的分度圆中心, 刀尖在分度圆内定点 a图 2? 车方机床车方原理图处, 且 Oa/ OA =?。当 Z3的分度圆在 Z4上作纯滚动时,圆 心 O 点运动到O!, 齿轮上a点运动至a!点( 坐标为 x ,y), 而 Oa =O!a! , 由图 2 可知:x = Pb + ca! =PO!cos + O!a!cos =Rcos +Oacos =Rcos + ? Rcos =R( 1+ ? )cos (1)y =O!b- O! c = PO !sin - O!a!sin =Rsin - Oasin =Rsin - ? Rsin =R(1- ?)sin (2)收稿日期: 2000- 01- 17; 修订日期: 2000- 03- 06作者简介: 宋玉明( 1955- ) , 男, 湖北武汉人, 江汉大学讲师, 工学学士, 主要研究方向为机械制造工艺、 设备及自动化。602000 年 7 月? 机械设计与制造工程? 第 29卷? 第 4期由式(1) 得cos2 =x2R2( 1+ ? )2由式(2) 得sin2 =y2R2(1- ? )2则x2R2( 1+ ? )2+y2R2(1- ? )2= cos2 + sin2 = 1(3)式(3) 为椭圆方程, 所以 a 点的运动轨迹为椭圆。同理可以证明, 和 a 点对称于中心 O 点的另一刀尖的运动轨迹也是一个椭圆。若 ?接近于 1 时, 椭圆短半径处曲率半径很大, 接近于直线。设计适当的行星轮 Z3的分度圆半径, 可以控制用椭圆曲线代替直线所引起的直线度误差, 满足加工一般方头的精度要求。2? 行星机构的设计计算车方机床的车头行星轮系如图 3 所示。图 3? 车方车床车头行星轮系图2?1? 行星轮分度圆直径 D3的设计计算图 2 所示的 E 点与F 点的y 坐标值之差为计算直线度误差的初始值。根据工件精度要求, 给出初始直线度公差0?04mm。由零件简图 1 的方头边长 27? 0- 0?08= 26?96 0?04和初始直线度公差值, 我们可以计算出图 2 中 E 点坐标为( 0, 13?48) , F 点坐标为( 13?44, 13?44), 显然刀尖在 E 点时, ( # O!PO) =90 。但必须注意的是, 在 F 点时, 夹角 不等于 45 。将 E 点 = 90 和 y = 13?48 代入式(2)中, 得R(1- ? ) = 13?48(4)将 F 点坐标代入式( 1) 和(2)中, 得R(1+ ? ) cos = 13?44(5)R( 1- ? )sin = 13?44(6)联立式( 4) 、 ( 5) 和( 6) 解得 R = 94?04mm, 圆整取 R =94?5mm。Z3分度圆直径 D3= 189mm。将 R = 94?5mm 代入式(4)中得 ?= 0?857 35452?2? 曲线近似直线的车方原理直线度误差的分析计算由于工件上有 ? 30- 0?28- 0?42的圆角, 椭圆曲线近似直线段的长度小于 GF , 近似直线段的车方原理直线度误差值小于计算给出的初始值。一个椭圆曲线与圆有 4 个交点, 相邻两点在 x 方向上的距离为近似直线段的长度。交点 I 的y 值与中点 E 的y值之差即为原理直线度误差。椭圆方程?x2R2( 1+ ? )2+y2R2(1- ? )2= 1圆的方程?x2+ y2=r2联立解之得 4 个交点 , 其中第一象限的交点 I 的坐标值为y1=1- ?2( 1+ ? )2R2- r2?(7)x1=r2- y2(8)由 ? 30- 0?28- 0?42变换为 ? 29?65 0?07, 工件倒圆直径的基本尺寸 d = 29?65mm, 半径基本尺寸 r = 14?825mm, 将 R =94?5mm, ?= 0?8573545, r = 14?825mm代入式(7) 和( 8)得y1= 13?47mm, x1= 6?19mm? ? 近似直线段的长度L! = 2x1= 2% 6?19= 12?38mm。令 PE =h , 按图 1计算的直线段长度为L = 2r2- h2= 214?8252- 13?482= 12?34mm两者之差!L = L!- L = 12?38- 12?34= 0?04mm, 符合零件图纸的要求。近似直线段的车方原理的直线度误差计算值 !=h-y1= 13?48- 13?47= 0?01mm, 即直线段的车方原理直线度误差是 0?01mm, 仅为初始计算给定值的 1/ 4, 完全可以满足一般方头的精度要求。2?3? 切削力、 切削功率的计算车方机床的主轴上对称安装了两把车刀, 但由图 2 可知, 两把刀不会同时切削, 切削深度从 F 点ap= 0 逐渐增大至 E 点 ap=30- 272= 1?5mm, 再逐渐减小至 G 点 ap= 0。其它 3个面的切削深度也依次作同样改变。所以最大切削深度 ap= 1?5mm, 根据零件表面粗糙度的要求, 选 f =0?1mm/ r。由vf=fn可以计算滑台速度vf。刀具材料选用 YT15。为了保证一定的刀具耐用度, 选v = 60m/ min= 1m/s。零件材料 45 钢, 加工时的材料硬度为 187HB, 查&机械加工工艺手册, 得: 单位切削力 p = 1 962N/mm2; 切削力Fz= p apf = 1 962% 1?5% 0?1= 294?3N; 切削功率 P =Fzv % 10- 3= 294?3% 1% 10- 3= 0?29kW; 取机床总效率 = 0?75, 则电机功率 PE=P/ = 0?29/ 0?75= 0?38kW。考虑到机床可能调整加工其它尺寸、 材料的方头或六方头工件, 取电机功率为 1kW。2?4? 行星轮系齿轮的模数、 齿数的选择设计由 Z3的分度圆直径 D3= 189mm, 并考虑 Z4齿数不宜过多, 选取行星齿轮和固定齿轮的模数 m = 3mm, Z3=189(3= 63。由 Z3 Z4= 1 2, 得 Z4= 126。选取齿轮材料 40Cr, 硬齿面, 齿宽 B = 25mm。类比其它机床, 本机床的齿轮模数和分度圆直径较大,而切削力、 切削功率较小, 可以推断齿轮的抗弯强度、 接触疲劳强度有很大的安全裕度, 所以校核从略。根据刀尖在 E 点的速度和电机的转速可以算出Z1和Z2的传动比。(下转第 63 页)61)新技术)新工艺) ? ? 宋玉明? 贺洪森? 车方机床行星轮系机构的设计计算cam 等 CAD/CAM 软件编程, 绘制辅助曲面, 如图 4, 利用曲面干涉检测和刀路限制功能可以方便地产生上半部分的加工刀路( 分为等高线粗加工和平行式精加工), 如图 5 所示。图 5? 型芯中部上半部分精加工刀路上半部分加工完后, 将工件翻转, 以右端为基准找正, 加工下半部分; 接着将工件立起装夹, 以多岛屿挖槽粗加工铣削图 6? 型芯上部外形精加工刀路工艺凸台, 并产生轮廓外形; 再多曲面外形精加工, 该过程同样需要用辅助曲面对刀路进行限制, 如图 6 所示。整个加工过程安全、 高效, 圆弧过渡面质量也很高。模具型腔采用整体式结构, 需要先加工出电极, 再用电火花加工型腔轮廓, 电极加工与型芯加工类似。值得注意的是, 该零件数控加工刀路的产生用到了 4个辅助曲面, 这些曲面对产生理想的刀路和避免过切不可缺少, 实践证明这是数控加工经常用到的方法, 对于复杂零件尤其有效。另一方面, 数控技术人员要熟悉 CAD/CAM软件产生刀路的特点, 在多工步加工一个零件时, 不一定将零件的三维图形全部画出才产生刀路, 如图 4 所示, 左端的4 个凸起是本工件的构图难点。构图时, 先构两辅助曲面间的部分, 产生刀路让数控机床投入加工, 接着再解决左端的 4个凸起曲面这一难点, 这样可以大大缩短模具加工的周期, 提高效率。3? 结束语目前, 数控技术开始广泛运用于加工行业, 特别是以单件小批量生产为特征的模具行业。由于许多工业产品造型越来越复杂, 加工工艺中的某些环节如毛坯形式、 装夹方式、 刀具的磨损等比普通机械加工复杂, 因此数控加工工艺必须综合、 合理地考虑工序安排、 工件的装夹、 走刀路线等因素, 同时充分利用 CAD/CAM