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滚齿机主传动箱设计【13张图/10359字】【优秀机械毕业设计论文】

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滚齿机主传动箱设计【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

外文翻译

外文翻译——毛建军2009.doc---(点击预览)

A New NC Machine Tool Controller for Step-by-Step Milling.pdf---(点击预览)

过程性材料

实习报告——毛建军2009

文献资料——毛建军2009

面向绿色制造的滚齿机研究现状分析及发展趋势.pdf---(点击预览)

零传动干式滚齿机关键部件结构设计与研究.pdf---(点击预览)

文献资料——毛建军2009.doc---(点击预览)

课题申报表——毛建军2009

课题申报表——毛建军2009.doc---(点击预览)

A0-主传动箱装配图.dwg

A0-分度轴及走刀挂轮架.dwg

A0-总图.dwg

A2-支承.dwg

A3-传动系统图.dwg

A3-分度轴.dwg

A3-托座.dwg

A3-皮带轮.dwg

A3-轴1.dwg

A3-轴2.dwg

A3-轴3.dwg

A4-齿轮1.dwg

A4-齿轮2.dwg

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关键词：: 机主传动设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份,30页,10300字左右.
任务书一份.
开题报告一份.
实习报告一份.
翻译一份.

图纸共13张:
A0-分度轴及走刀挂轮架.dwg
A0-主传动箱装配图.dwg
A0-总图.dwg
A2-支承.dwg
A3-传动系统图.dwg
A3-分度轴.dwg
A3-托座.dwg
A3-皮带轮.dwg
A3-轴1.dwg
A3-轴2.dwg
A3-轴3.dwg
A4-齿轮1.dwg
A4-齿轮2.dwg

目录
1 前言 1
2 滚齿机总体设计 3
2.1总体方案论证 3
2.2 拟定传动方案 3
2.3 确定详细传动方案 5
2.4 床身 6
2.5 主传动箱 6
2.6 刀架立柱 7
2.7 滚刀牙箱 7
2.8 工作台 7
2.9 外支架 7
3 主传动链的设计 8
3.1 主电动机的选择 8
3.2 传动比的计算及分配 9
3.3 V带的设计计算 10
3.4 主传动链的动力计算 12
3.4.1 第二级变速齿轮的动力计算 12
3.4.2 第三级变速齿轮(锥齿轮)的动力计算 13
3.4.3 第四级变速齿轮的动力计算 15
3.5 主传动链中轴的最小径的估算 16
4 主传动箱装配结构设计 19
4.1 主传动箱内分齿挂轮的调整 20
4.2 主传动箱内差动挂轮的调整 21
4.3 变速挂轮的调整 21
5 分度轴及走刀挂轮架的设计 22
5.1 确定分度轴的材料及热处理方法 23
5.2 分度轴的结构设计 23
5.3 分度轴强度的校核 23
5.4 走刀挂轮架的设计 25
6 结束语 26
参考文献 27
致谢 28
附录 29

滚齿机主传动箱设计
摘要：齿轮加工机床是一种技术含量高且结构复杂的机床。主传动箱是滚齿机最重要的部件。齿轮加工中的动力传递和变速主要都是通过主传动箱来完成的。传动箱紧固在床身的背面，其内装有主传动进给差动机构构件和走刀挂轮架及分度轴部件，分度挂轮架也在其中。主传动箱的第一根轴端部连接叶片泵，主电机开动后，叶片泵向机床各自动润滑点提供润滑油，向刀架立柱的液压缸供给压力油。主传动箱中的齿轮传动主要满足四条传动链的要求，特别是两条内传动链：展成运动链和附加运动链。主传动中的轴的设计，要考虑动载和主传动箱结构的要求，设计出来的轴安装好后不能与其他的零部件干涉。
在设计的过程中，既要考虑到运动和动力的要求，还要注意不能使结构太臃肿，因此在本滚齿机主传动链的设计中对一些传动比做了适当的调整。走刀挂轮架与分度轴部件安装在主传动箱的后面。设计出的主传动箱能满足加工要求，保证加工精度，且满足强度、刚度、寿命、工艺性与经济性等方面的要求，并使机床运行平稳，工作可靠，结构合理，装卸方便，便于维修与调整。
关键词：内传动链；主传动箱；分度轴

Design of the main Transmission
gear box of the gear hobbing machine
Abstract: The gear hobbing machine is one kinds of tools with high technology and the complex structure. The master drive box is the most important part of the gear hobbing machine. In the gear processing, power transmission and the speed change mainly is completes through the master driving box. The gear box fastening on the machine tool body’s back, there are the differential transmission, the dividing spindle, and the gear dividing swing frame in it. The first axis nose in main transmission box connects with vane pump. After main electromotor starting, the vane pump supplies the oil each lubricating points and the hydraulic pressure vessels. In the main drive box are four transmission chains, specially two interior transmission chains: the meshing movement chain and the increment motion chain. Design of the axes in main drive box must consider the moving load and structure request of the master drive box, and they cannot interfere with other part after installed.
In design process, the movement and the power request must be considered, and the structure can not be too fat. Therefore, some transmission ratios of the drive chain have been made the suitable adjustment. The dividing spindle and the gear swing frame for feeding are installed on the main transmission gear box behind. The main transmission gear box must satisfy some demands, such as intensity, rigidity, life, movement stability, structure rationality, convenience in loading and unloading, machining precision, and technical and economical demands.
Key words: interior transmission chain; main transmission gear box; the dividing spindle; the gear swing frame for feeding

任务书

一、设计内容
根据设计要求，进行课题的调研和资料的收集，熟悉滚齿机的工作原理，与同组
同学一起分析讨论滚齿机的设计方案和机床的传动与调整情况，并最终确定机床总体
结构和传动方案。主要设计内容包括：
1、机床总体设计，绘制机床总图；
2、机床传动系统设计，绘制机床传动系统图；
3、主传动箱装配结构设计；
4、零件的结构设计。

二、设计依据
所设计的机床为Y38系列普通型滚齿机，机床主要用于单件、小批和成批圆柱齿
轮与蜗轮的铣削加工。在正常情况下，其加工精度达7－8级精度，表面粗糙度Ra
达3.2μm。
1、最大切削模数6mm(钢材)、8mm(铸铁)；
2、铣削圆柱齿轮最大外径800mm；
3、铣刀最大直径120mm；
4、铣刀最大垂直行程长度275mm；
5、滚刀转数范围47.5~192rpm。

三、设计要求
1、机床应能满足加工要求，保证加工精度；
2、机床应能满足强度、刚度、寿命、工艺性与经济性等方面的要求；
3、机床应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；
4、设计图样总量：折合成A0幅面在3张以上；工具要求：应用计算机软件绘图。
过程要求：装配图需提供手工草图。
5、到相关单位进行毕业实习，撰写不少于3000字实习报告；
6、查阅文献资料10篇以上，并有不少于3000汉字的外文资料翻译；
7、撰写开题报告，不少于3000字；
8、毕业设计说明书按照学校规定的格式规范统一编排、打印，字数不少于1万字。

四、毕业设计物化成果的具体内容及要求
1、设计成果要求
1）毕业设计说明书 1 份
2）机床总图 1 张
3）机床传动系统总图 1 张
4）主传动箱装配结构图 1 张
5）相关零件图不少于7张

2、外文资料翻译（英译中）要求
1）外文翻译材料中文字不少于3000字；
2）内容必须与毕业设计课题相关；
3）所选外文资料应是近10年的文章，并标明文章出处。

五、毕业设计（论文）进度计划
起讫日期工作内容备注
2月26日～2月28日布置任务，收集资料，熟悉课题
3月1日～3月14日调查研究，毕业实习
3月15日～3月31日方案论证，总体设计
4月1日～4月14日技术设计（部件设计）
4月14日～5月14日工作设计（零件设计）
5月15日～5月31日撰写毕业设计说明书
6月1日～6月4日毕业设计预答辩
6月5日～6月12日修改资料
6月13日～6月15日评阅材料
6月16日～6月18日毕业答辩
6月19日～6月21日材料整理装袋

六、主要参考文献：
[1] 赵汝嘉. 机械设计手册(软件版). 北京: 机械工业出版社. 2003.
[2] 成大先. 机械设计手册[M]. 北京: 化学工业出版社, 2004.
[3] 机械设计手册编委会. 机械设计手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 2004.
[4] 徐灏. 机械设计手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 2001.
[5] 杨叔子. 机械加工工艺师手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 2002.
[6] 王健石. 机械加工常用刀具数据速查手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 2005.
[7] 蔡学熙. 现代机械设计方法实用手册[M]. 北京: 化学工业出版社, 2004.
[8] 手册编委会. 机械加工工艺装备设计手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 1998.
[9] 手册编委会. 现代机械传动手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 2002.
[10] 朱孝录. 机械传动装置选用手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 1999.
[11] 机床设计手册编写组. 机床设计手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 1986.
[12] 胡家秀. 机械零件设计实用手册[M].北京: 机械工业出版社, 1999.
[13] 叶伟昌. 机械工程及自动化简明设计手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 2001.
[14] 李益民. 机械制造工艺设计手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 1995.
[15] 范云涨, 陈兆年. 金属切削机床设计简明手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 1994 .
[16] 吴圣庄. 金属切削机床概论[M]. 北京: 机械工业出版社, 1985 .
[17] 黄鹤汀. 金属切削机床设计[M]. 北京: 机械工业出版社, 1997.
[18] 上海纺织工学院. 机床设计图册[M]. 上海: 科学技术出版社, 1979.
[19] 成大先. 机械设计图册[M]. 北京: 化学工业出版社, 2000.
[20] 李洪. 实用机床设计手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 1999.

滚齿机主传动箱设计

内容简介：: 2001) 18:399403 2001 C a C a A by or of a ( (is a/D of is is in of is NC or of to of be D, is of be as is a D, ), is in of is C, 1% 5% 1% V), of of rt in of of . 7, it is of to C 111. of by to be by a is In of by of S 12 of is is a a in of 1. by a, of f1,in of in to D, of . 2. f1,in of in to of of of of of of of in 1) 13,14C of an a of an an of a of D is be 3. of a 1, C 2, of 3, of 4, of of , of f1 6, 7,C 8, of 11021 , to 10, of f1 11,of 12,of 13, of 14,of NC a 2) of f1 f1 is in of f2 is in to a is of f1 f2 in in of .8 .4 mm,11021 s= s. of of so it to of of 13,14, is a of f1 in in s f2 in is of C 4. of of byNC of a of NC 15). 1, 2, 3,4, 5, 7, x,y,z,. . .); 8, S, T, M,. . .); in C 10, 11, 12, 3, 14, 15, 16, 17,18, 19, 20, 21, 22, 23, or C 015. of of is on C of in 17 an 02, 6. of of x, y, z)of of of of is 3. of be 4):as by C of as by C it C as . in 16 in of 17.A a 0 A to at 18, 19 s IN . mm )()10 6 20g 205 2000 80 5 2000 240 0 1500 30 0 1500 20 . 7. of (a) (b) (c) (d) . of .1( we of of 47 20 mm 0 mm of 4 D. of 0 mm of 8. (a) (b) of . of of of of of x, of 6) on D of of on a 50 (or of A C 03of of of in of of a 11. by in of of of of of of up D be on be on of is of is of of is in a of It as an in a 20A. B. A. et V. A. O. et V. I. V. V. A. D. et J. H. N. E. in or to P. M. M. C. H. Y. by in A. W. M. C. J. . J. . rarara100 2. 6. M. B. “of S. of in F. “fur 120(11), 923926, F. . “of in of 94, 8 994, 81487, B. F. . “of of 100(1/3), 241249, 2000. 外文翻译专业机械设计制造及其自动化学生姓名毛建军班级制 051 学号 0520110108 指导教师邢青松外文资料名称： A C 外文资料出处： 2001)18:399 )2001 附件：指导教师评语：签名：年月日一种逐步铣削的新型数控机床控制装置马里博尔大学 ,机械工程学院，智能制造实验室，马里博尔，斯洛文尼亚毛建军译摘要：本文介绍的设计方案，操作和分析一种逐步铣削新型数控机床控制装置的洗削步骤。逐步建立功能齐全，一步铣削装置可确保该铣削工件月底或锥形铣刀，两者的比例约为深度铣 (铣削刀具直径 D(于 1.5(a/致在增加耐磨性的最前沿。打破该铣刀减至最低，不是经常的，和铣削力降低，因而造成规模较小的挠度铣削工具和控制精度较高的加工，该机床使用比较好。关键词：数控机床控制装置；按部就班铣 1 前言技术问题发生在当加工一些复合部件使用完或锥形铣刀的小直径在大切削深度。根据该建议刀具制造商的深度铣削必须符合范围 D ，其中通常，深度铣所需用于制造的零件可能高达六自由度。这个问题尤为严重，当加工零件（模具），以锥形铣刀（切削深度是 4D，锥角 3 至 6 ），如粗铣一件特别粗的粗刀是不可能的和在案件模具加工中（材料的模具钢是根据碳， 1 硅， 5 铬，，钼， 1%钨）为挤压铝的钢筋，管道，及横梁。 2 国内外研究现状与现有的解决方案当前先进的技术对各类型的加工提供了较合适的解决方案。对工业用途来说，当主要问题出现时，在以制造时间，刀具磨损的阻力，表面质量，几何精度和制造成本的前提下，优化选择技术解决方案，是很有必要的。在确保数控车铣的高品质方面，文献也记载了一些解决方法。该文献包含了用特殊形状的刀具进行逐步铣削的讨论方法。对用逐步铣削的加工每个形状的使用来说，一种特殊形状的刀具是必要的。在这个过程中刀具的运动路线是不会改变的，只有制造的形状会改变，铣刀逐步铣削出来的形状会受到外届因素的影响。美国专利提出了一种很高速度的绝热面铣床。这种芯片的去除系统效率是象那种重复铣削的芯片几乎淘汰并且使得刀具寿命得到了提高。这个解决方案需要一种新的机床和一个高投资。在文章中上述铣削的装置和方法并不包括逐步铣削的新的解决方法的描述。 3 循序渐进的铣削方法这种逐步铣削方法的特点是在铣削描述方面的铣刀距离用（）的步骤和在描述相反方向的相关运动的铣刀距离用（，如（图 1 ）。图（ 1）图削的深度，方向上的加工距离，图（ 2）图动轨迹的终点。一个偏差的终点和下一个运动的起点的点）。 4 数控机床控制装置逐步铣削的数控控制装置包括一块输入通信模块，一个步码的发电机，一个适当的控制程序，一块输出通信模块和一个微处理器。铣刀的运动路线是如达到一个深度和铣刀直径高达 5D 的比率的，而不能用常规控制铣床所取得的比率。该装置读取某一特定产品的数控程序的程序步骤，在逐步铣削过程中确定了理想的其始点图 2 ）和终点（ t ）和其加工过程中的参数参数加工正方向上的距离，参数数的最优值是指，且着两个参数必须满足 f1停时间是装置改变了刀具目前状况的值，以至于它与预期的限值和一种逐步铣削的方法的要求想对应。该装置的生成路径的特点，在发明基础上，是在计划轨迹中的一个循环反复的一步运动。在预定的（期望）的方向上的刀具运动，在值刀具反方向上运动。这一步运动是反复沿着刀具运动的指定轨迹的运动。图（ 3）图 3. 一个新的刀具路线的生成流程图。床的句； 17，差时记录的步骤；算机算法数控控制装置自动演示该刀具的步骤和坐标的变化。图（ 4）图 4. 一台机床进入数控装置单元内逐步控制的方法（来自数控机床的单元的布局） 1，手动输入； 2，输入与冲压磁带； 3， 4，译码； 5，计算机； 7，位置坐标（ x,y,z.）； 8，功能记忆（ S， T， M.）；步装置（在计算机里）；步装置（记忆前）；步装置（在数控输入前）； 10，插补； 11，函数执行单元； 12，插数据流； 13，比较单元； 14， 15，转换单元； 16，数控机床控制单元； 17，位置数据； 18，测量数据； 19，数据功能； 20，机床； 21，接口； 22，测速发电机； 23，步进（或伺服）马达。图（ 5）图计算机解决方案的模型是基于以下假设条件和要求： 1)、未经矫正的加工（。 2)、程序员编写数控加工的 “ 常规 ”程序；逐步加工开始和结束是由文本形式的两项纪录确定大的。 3)、该程序包括加工功能 18 。 4)、该程序表现了所有职能在加工过程中的影响（ 01， 5)、该程序包含了所有三个坐标（ x,y,z）的同时加工。 6)、该程序的变化只是对块标志里的陈述的变化。 7)、报表数字的重编。 8)、输出数据文件的建立。 9)、该程序包含加工更正的查核。 10)、计算机程序的操作算法如图 3所示。在理想的位置上偏差的检查是自动进行。图（ 6）图 6. 力用图形来表示 4 3把现有的方法编入现有的数控控制单元这种控制可以被结合到铣削加工中用如图 4所示的三种方式： 1)、对铣削机床控制单元来说，它在原来的位置和插补如位置所示的之间。 2)、对数控控制单元来说它紧靠在数据模块读数后，如。 3)、在数控控制单元之前，该数控程序截取输入数据，并适当地处理， 5 实验和试验 1)、为铣削通过传统的方法和新方法的按部就班装置测试是被执行。 2)、在实验室里和为铝挤出的刀具的真实产品里这些测试被执行。 3)、带有托盘系统和一个工具库的卧式 4 轴的加工中心（海勒东亚 - 05 ）被使用。 4)、模具固定是与具的加工是水平的。（ 5)、一种为测量切削力的测量装置是被固定在加工中心座上。为得到加工测量结果一些测量实验和软件使用在马里博尔大学的机械工程学院已经被广泛应用。 6)、这些测试内容是铝和有根据定的钢。表 1 对铝刀具耐磨性进行的两个计划测试表 1 表 2 表面粗糙度的测量为加工我们选择了四种类型刀具材料是的铣刀：径104圆锥形， 200铣削深度是 4D。用乳液来冷却。每一个测试块的切削路线的长度是 50 加工形状和工件如图 5所示。测量切削力的测试时计划和选定参数都在表 1中给定了。该测试包含了切削力的测量法，耐磨性，刀具切削边缘的抗压性，加工的几何精度，加工表面的粗糙度和工件的可视化分析。削力的分析 y,和平均值的计算。最大值的确定和切削力的标准偏差的计算；结果用图来表示切削力的平均值，最大切削力，切削力的平均偏差，切割速度如图 6所示。测量加工狭长孔形状的测量在一个用测量中心）的实验室里进行为所有工件和理想狭长孔形状和实际狭长孔形状的比较。一种编程软件它会自动感应理想曲线的点被使用。图 7表现了在传统工艺和当逐步铣削加工的方法中狭长孔的理想曲线（虚线）和实际曲线（实线）之间的偏差。图（ 7）图 7 真实曲线（虚线）和理想曲线（实线）的偏离。常规铣削过程：（ a）轨迹 (b)轨迹步铣削： (c)轨迹 (d)轨迹表面粗糙度的测量方法是通过 11 的方法执行的。这些结果是通过微型处理器理的中给出并且表现了在传统铣削处理和逐步铣削例子中表面粗糙度之间的不同。 5 5可视化分析传统加工和逐步加工的结果可以在图 8中看见。 6 结论通过逐步铣削装置，深度的比率和铣削切削直径达 5D 都能达到。而这些在传统铣削机床中是不能达到的。这种方法可以加工机器部件而在以前是不能加工的。研究表明当在相同加工参数下，逐步铣削的在刀具切削边缘的切削力更小，而且铣削刀具的挠度也更小，还有加工的几何精度更精确。这些就是使用逐步铣削装置好的“一面”的影响。图（ 8）图 8(a)传统加工； (b)逐步加工。文中所提到的装置在刀具和需要大量材料的移动还有一些有复杂形状的产品的金属加工行业中是特别有用的。它可以象条件优化系统中不可缺少的一部分一样的注册。文献资料专业机械设计制造及其自动化学生姓名毛建军班级制 051 学号 0520110108 指导教师邢青松文献资料 1 尹洋 , 张根保 , 曹东锋 , 张新玉 . 零传动干式滚齿机关键部件结构设计与研究 J. 机床与液压 , 2008， (04)： 382 刘润爱 , 张根保 . 滚齿机及滚齿加工技术的发展趋势 J. 现代制造工程 , 2003,(11)： 143 张新玉 , 张根保 , 黄强 , 曹东锋 . 零传动滚齿机几何误差和热误差综合建模 J. 机械设计 , 2008,(03):354 巩丽 , 张根保 , 刘润爱 , 黄强 . 零传动数控滚齿机的精度分析 J. 机床与液压 , 2006,(02):405 刘润爱 , 张根保 . 零传动齿轮加工机床关键技术研究 J. 制造技术与机床 , 2004,(12):526 廖绍华 ,李先广 ,曹华军 ,何彦 . 面向绿色制造的滚齿机研究现状分析及发展趋势 J制造技术与机床 , 2004,(11):347 孙广山 , 吴永国 . 箱体类零件用平面定位基准定位时的夹紧力 J. 辽宁工学院学报 , 1995,(01):228 罗城钢 . 箱体类零件孔的同轴度误差检测方法初探 J. 工具技术 , 2003,(12):509 杜建铭 ,吴序堂 ,吴宏 . 基于开放体系数控滚齿系统的研究 J机械科学与技术 , 2003,(04):4710 王萍萍 . 零传动滚齿机直接驱动工件主轴关键技术研究 D 2006. 2008年 4月第 36卷第 4期机床与液压日期 : 2007 - 06 - 25基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (批准号 : 50575232 ) ; 高等学校博士点专项科研基金资助项目 (批准号 :20020611004)作者简介 : 尹洋 ,“ 西部之光 ” 重庆大学访问学者 , 西华大学机械工程与自动化学院副教授。 E - 传动干式滚齿机关键部件结构设计与研究尹洋 1, 2 , 张根保 2 , 曹东锋 2 , 张新玉 2(11西华大学机械工程与自动化学院 , 成都 610039; 21重庆大学机械工程学院 , 重庆 400044)摘要 : 从实现干切削的角度出发 , 论述了零传动干式滚齿机关键部件设计原则 , 设计出具有合理的床身结构和快速排屑系统的零传动干式滚齿机 , 提出了干式滚刀选用原则 , 样机加工精度试验证明了该机床结构的可行性。将设计的零传动干式滚齿机用于生产将会大大减小环境污染 , 节约加工成本。关键词 : 零传动 ; 干切削 ; 滚齿机 ; 结构设计中图分类号 : 文献标识码 : A 文章编号 : 1001 - 3881 (2008) 4 - 229 - 3l D in 2 , 110039, 2100044, p of in of of of of p p of p of le by be be if is p D D ry 引言金属切削中的切削液具有冷却、润滑和排屑等作用 , 可获得良好的加工质量 , 并提高刀具耐用度和生产率。但切削液对环境的污染、对操作者健康的伤害已不容忽视 , 而对这种危害的治理使制造成本显著增加。因此 , 不使用切削液的干切削就成为改善生态环境 , 降低生产成本的有效措施 , 也是实现清洁化生产的一条重要途径。在齿轮加工方面 , 国外著名的齿轮加工机床制造商及齿轮刀具制造商 , 均把研制满足环保要求的干式切削机床和刀具作为产品开发的一项首要的任务来抓。目前 , 国外主要的齿轮加工机床厂家都在大力开发数控高速干切滚齿机。例如 : 德国L 的列滚齿机 , 美国的滚齿机 , 日本三菱重工公司的滚齿机等均可以采用高速干式切削加工。国内齿轮机床制造厂家在齿轮加工干切削技术方面 , 目前正处于研究的初级阶段。我们同某公司联合研制开发了零传动干式滚齿机已进入型式试验阶段。1 零传动干式滚齿机概述该项目所研制的零传动干式滚齿机 (图 1) 除了图 1 零传动干式滚齿机在工件主轴与滚刀主轴的传动上完全取消了机械传动副 , 直接由内置电动机驱动 ,还在干式切削的方面进行了充分考虑。零传动干式滚齿机极大地简化了机床的机械结构 , 齿轮加工实现了高速、高精度 , 在降低制造成本的同时达到了清洁加工及绿色环保性的要求。零传动干式滚齿机的开发研究突破了传统齿轮加工机床的结构设计原理 , 其高速、高精度和干切削的实现亦是国内齿轮机床的重大变革。在零传动基础上还要满足干式切削是核心问题 , 而能否进行干式滚齿 , 不是简单地提高转速和不用切削液 , 而还需要对机床、刀具和工艺参数进行综合协调处理 , 作出较大改进才能实现。因此 , 干切削技术本身是一项庞大的系统工程 , 它在研究如何提高刀具在干切削中的性能的同时 , 也对机床结构、工件材料及工艺过程等提出了新的要求。以下主要就实现干切削加工的重要手段机床和刀具两方面的设计与选用进行阐述。2 高速干式切削床身及排屑系统设计211 高速干式切削床身及排屑系统设计原则高速干切削对机床的要求主要针对机床的整体结构和辅助设施 , 支承件 (床身 ) 是保证机床稳定性的基础大件 , 其结构应达到以下要求 :(1) 要求床身有足够的强度和刚度、较好的抗振性 , 结构简单 , 重量轻床身刚性的好坏直接影响整个机床的刚性 , 这里的刚性主要指床身的抗扭弯变形。刚性好 , 在强力切削时机床变形小、产生的振动小。床身应采用热稳定性较好的整体铸造框架式或龙门式结构 , 增加绝热倾斜盖板。(2) 保证排屑顺畅机床尽可能采用方便排屑的立式主轴布置。内部减少凸台、凹槽 , 方便排屑。在结构允许的情况下 ,降低立柱高度 , 有利于顺利排屑 , 还可减少机床支承件的热变形。在刀架下方的床身上设计出排屑槽 , 可保证切屑在重力的作用下顺利落入排屑槽下的切屑传送装置上。考虑到干、湿式滚齿加工中完全不同的温度情况 , 设计干式切削机床的着重点放在如何快速地将滚烫的切屑排出 , 以便快速地散发加工产生的热量 , 防止机床的温度升高。(3) 改善隔热条件 , 减少排屑过程中切屑传给机床部件的热量对于铸铁床身 , 采用保护罩来保护陡峭的倾斜壁 , 防止切屑与机床铸件之间的直接接触 , 排屑槽用绝热材料制造等。(4) 采取均热结构 , 保证热平衡性热变形影响加工精度的原因不仅仅是温升 , 更重要的是温度不均的影响。对机床的热稳定性有影响的所有发热源的一项调查显示 , 干切削机床的对称性设计尤为关键。热平衡性的概念 , 包括将电机设置在机床的纵向轴上 , 床身的横向对称设计 , 同时加大床身面积 , 为热补偿而设计的床身内部空腔 , 密闭工作间内增加通风设施 , 以及将排屑器设置在机床中央等 ,采取这些措施可有效提高机床的加工能力和精度。212 床身结构及排屑系统具体设计为保证机床的刚性、热平衡及排屑顺畅 , 零传动滚齿机的床身结构见图 2, 采用了高刚性的多层壁结构及便于排屑的大斜面结构 , 合理布置内部隔板(采用 “ 井 ” 字形肋 ) 和肋条 , 尽量采用对称设计 ,既保证了刚性好 , 又保证了热平衡。排屑槽设计在机床的加工区域的正下方 , 切屑靠重力作用直接下落 ,可以快速地将滚烫的切屑排出。图 2 床身立体图对于高速干式切削滚齿机 , 切屑的快速顺利排除可以避免高温切屑在机床中存留引起机床各零件产生热变形。因此 , 要求设计机床时加工区域内不能有凹面及大平面 , 而尽可能设计为大斜面 , 同时在这些面上安装一层不锈钢板 , 使其表面光滑且具有隔热作用 , 利于切屑尽快落到排屑器中排出机外 (图 3和图 4)。对于有可能积存切屑的地方 , 如夹具的定位面 , 则采用常规压力空气将其吹走 , 也保证了定位面的清洁 , 这样 , 切屑的处理可完全不用切削液。另外 , 由于发热切屑不接触床头 , 切屑所引起的滚齿机热变形可以控制在最低限度。根据机床结构和布局的总体设计 , 零传动滚齿机的排屑系统如图 4所示 , 采用侧面排屑方式。032 机床与液压第 36卷3 滚刀设计与选用由于不使用切削液 , 干切削的切削温度比普通的湿切削要高很多 , 刀具能否承受干切削时巨大的热能 ,是实现干切削的关键。滚齿加工时通常采用高速钢滚刀进行加工 , 但受高速钢切削性能 (最主要是最高线速度限制 ) 的影响 , 滚刀可正常使用的最高转速较低 ,造成零件生产率较低。采用硬质合金滚刀加工齿轮可实现高速、高进给量的高效切削 , 提高生产率。在干切削中对刀具进行涂层处理 , 是提高刀具性能的重要途径。该滚齿机建议选用硬质合金滚刀 , 且对其进行复合涂层 (如 : 氮碳化钛涂层 )。在刀具结构方面 , 几何参数的优化非常重要 , 原有的标准已不能适应干切削 , 干切削刀具的几何参数和结构设计必须满足干切削对断屑和排屑的要求。进行干切削的滚刀应设计成多头多槽的长滚刀 , 切削槽数越多 , 参加切削的刀齿数目越多 , 可以提高齿形精度 , 减小切屑厚度 , 但必须保证有足够的容屑空间和刃磨次数。采用硬质合金涂层刀具进行干切削 , 尽管第一次购刀价格比湿式刀具价格高 , 但因切削效率高且刀具寿命长 , 还节省了切削液及喷淋过滤装置的费用 , 从而单件齿轮的加工成本反而有所降低 , 同时又符合环保无污染的要求。4 加工精度试验验证表 1 检验精度要求检验项目齿距累计偏差偏差偏差 / m 18 715 12在该零传动干式滚齿机上作了加工精度试验。采用的工艺参数 : 滚刀转速 260m /m 满足干切削加工工艺需要的线速度 250 400m /m , 轴向进给0115 r, 径向进刀深度 216 016 刀参数 : m = 1125, Z = 62, = 20 , = 20 , 日本小笠原公司硬质合金刀。表 1是机床设计要求的精度。连续滚切 20件 , 分别测出 3项检验项目 : 齿距累计偏差齿距偏差向偏差作出偏差分布见图 5 7。图 5 齿距累计偏差分布图由这些图可知 , 该机床在精度切削状态下 , 可以达到设计要求 52626级 ( 88)。5 结论(1) 干切削加工机床关键部件的设计主要考虑热应力和快速排屑装置 ;(2) 采用硬质合金复合涂层技术滚刀在干式滚齿加工中具有一定优越性 ;(3) 机床加工精度试验证明该设计可实现高速干式滚齿加工 , 机床加工精度满足设计要求。参考文献【 1】刘志峰 , 张崇高 , 任家窿 . 干切削加工技术及应用M . 北京 : 机械工业出版社 , 200519.【 2】张伯霖 . 高速切削技术及应用 M . 北京 : 机械工业出版社 , 200219.【 3】刘润爱 . 零传动滚齿机关键技术研究与应用 D . 重庆 : 重庆大学 , 2006.【 4】冯辛安 . 机械制造装备设计 M . 2版 . 北京 : 机械工业出版社 , 200613.【 5】刘杰华 . 刀具精确设计理论与实践 M . 北京 : 国防工业出版社 , 信息专利名称 : 一种剪切机床的曲柄支承装置专利申请号 : 0311480412 公开号 : 日 : 2003101109 公开日 : 2004107. 28申请人 : 上海科鸣机械设备有限公司一种剪切机床的曲柄支承装置 , 通过在原有剪切机床单支承曲柄支承装置的基础上增加了一个支撑座 , 大大减轻轴承承载 , 显著延长了轴承和变速箱的使用寿命。本发明由支承轴承座、曲柄、曲轴、连杆构成。所述的连杆设置在曲轴上 , 所述的曲柄一端与所述的曲轴相联接 , 构成曲柄连杆机构 , 所述曲柄的另一端由后支承轴承座支承 ,所述的曲轴另一端由前支承轴承座支承。(王元荪供稿 )132第 4期尹洋等 : 零传动干式滚齿机关键部件结构设计与研究面向绿色制造的滚齿机研究现状分析及发展趋势廖绍华!李先广!曹华军何彦（!重庆机床厂，重庆 !#；重庆大学制造工程研究所，重庆 !$）摘要：对面向绿色制造的滚齿机研究的意义及研究现状进行了分析，并指出高速干式切削滚齿机是今后发展的主要趋势。关键词：绿色制造滚齿机现状分析发展趋势干式滚切!#$% %& % $% #( #)* +($)*, %& -($) .%/0)1 2#30)$&() *+,-+.,!， & /0,12.,12!， 3() 4., 46 7,1（!3+,:+01; -?A， 3+#， 34B；3+10D;?3+$， 34B）!#$%&$： 1 E+0A G,G;?， E+; 1:; ?;A;,?:+012 +,:+01;A K?;1 9,E.?012（ +,A I;1 G?;A;1， ,1M E+; ; % E+; % ,?E ,1M E?;1?; ,1,=O (=E G? E+,E +02+ M M?F +,L:+01; 0A E+; J,01 E?;1M 01 E+; ;O()*+,%-#： K?;1 9,E.?012； 4,:+01;； 60E.,1,=Q;D;=E 8?），又称环境意识制造（ /86 、面向环境的制造（等。近年来的研究非常活跃，如： ! 美国制造工程师学会（ +./）发表了关于绿色制造的蓝皮书 56778 98? $，提出绿色制造的概念，并对其内涵和作用等问题进行了较系统的介绍，! +./ 又在国际互联网上发表了 “ 绿色制造的发展趋势 ” 的网上主题报告 (。国际电子电器工程师协会（ I/）和日本生态设计（ /?8）协会联合发起，在松下、 + 丰田等多家跨国公司赞助下，国际环境意识设计和逆向制造研讨会迄今已成功举办了 #届。美国的一些国家重点实验室和国家标准技术研究院，以及麻省理工学院、州大学等著名高等学校，均纷纷开展了这方面的研究。欧洲、日本、美国等发达国家的许多跨国公司都制定了绿色制造实施目标和措施，开展节能、降耗、产品生命周期评估（、环境审核、绿色产品开发等具体工作。如日本本田公司 %! 年曾提出 “ 到 %# 年将全面实施绿色制造 ” 的口号。特别是，近年来随着 I+N!$% 环境管理体系系列标准、 +!H% 职业健康与安全卫生标准系列、绿色产品标志认证等的颁布，企业环境管理和绿色制造的研究更加活跃。截至 % 年底，已有 !H 个国家$G $0 家企业获得 I+N!$%! 环境管理体系认证。 %年度，由于中国政府和企业的积极参与，有 ! 3!H 家企业获得认证，列全球第位，仅次于日本。绿色制造自提出以来受到了国内各单位的高度重视，并展开了大量的研究。目前包括重庆大学、清华大学、中国工程院、上海交通大学、合肥工业大学、北京理工大学、山东大学等在内的许多单位都进行了这方面的研究 0 !%。国家和国家自然科学基金也支持了大量绿色制造方面的课题，有力地推动了该领域的研究工作。在近年来的研究工作中，已形成了一批专门从事绿色制造研究的科研队伍，发表了大量的研究论文，出版了多本绿色制造方面的专著，有关技术手册也收录了绿色设计与制造方面的技术。国家现代集成制造系统网络 1I.+2/P 已将绿色制造列为技术综述 $H 制造技术与机床%$ 年第 ! 期专题之一，跟踪报道绿色制造的研究动态。! 滚齿机的国内外研究现状分析（）滚齿机国内研究现状近几年，我国在滚齿机设计技术方面研究的主要内容经历了从传统机械式滚齿机通过数控改造发展为 # $ % 轴（直线运动轴）实用型数控高效滚齿机，到全新的六轴四联动数控高速滚齿机的开发。滚齿机加工（钢件）全部采用湿式滚齿方式。由于滚刀线速度在大于 & ()(*+ 后会产生大量油雾，目前油雾的处理是采用全密封护罩加油雾分离器的方式将油和雾分开，将不含油的雾排向车间，冷凝后的油回到机床内循环使用；夹着油污的铁屑则通过磁力排屑器将铁屑和大部分油污分离。目前，国内主要滚齿机制造商重庆机床厂及南京二机床有限责任公司生产的系列数控高效滚齿机已采取全密封护罩加油雾分离器和磁力排屑器的方式部分地解决环保问题。世界上滚齿机产量最大的制造商重庆机床厂从 # 年开始研究面向绿色制造的高速干切滚齿技术， # 年初研制成功既能干切又能湿切的 ,-.%# 六轴四联动数控高速滚齿机， #% 年初又开始研制面向绿色制造的,/%0121& 高速干式切削滚齿机，即将进入商品化阶段。（ #）滚齿机的国外研究现状在提高生产效率、降低制造成本的同时，做到环境保护、清洁加工是当前国外先进发达国家对机床研究的最前沿技术。在国外发达国家，由于在工业发展过程中大量掠夺性使用资源及只注重生产效率，使其工业已发展到较高的水平，人们的物质生活水平也得到了提高。此时他们已感到早期的掠夺性使用资源及生产过程中不重视对环境的保护，造成了对地球环境的极大破坏。因此，目前发达的工业国家如美国、德国及日本等都极其重视对环境的保护，在制造业领域绿色制造的要求提出得较早。目前国际上生产滚齿机的强国美国、德国和日本，也是世界经济强国和汽车生产大国。美国的345678+9 :;6 公司，德国的 ?*5 公司，日本的三菱重工公司、坚藤、清和公司和意大利的司是国外最具实力的滚齿机制造商。这些公司目前生产的滚齿机都是全数控式的，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环保问题。近年来，为更好地满足滚齿加工中的绿色制造，德国?*5 公司早在十几年前就开始研究高速干式切削滚齿机。日本三菱重工则是最早将高速干式切削滚齿机商品化的制造商，它们的成功还得益于滚刀制造技术的提高。目前， ?*5、 345678+ 9 :;6、三菱重工、坚藤和清和均开发了适用于高速干式切削的滚齿机产品。在特别重视环保的世界著名齿轮制造商中，如德国司、美国汽车公司等使用高速干式滚齿已成为主流。在我国上海汽车齿轮公司及陕西发士特公司也已开始采购三菱重工公司生产的干式切削滚齿机。表为目前国外最先进干式切削滚齿机的制造商及代表性产品的主要技术规格参数表。其中 345678+9 :;6 的 3:% 系列可以达到不用切削液、液压油和润滑油。高速干式切削滚齿机是滚齿机朝着全数控化、数控高速化后更进一步发展的结果。它的实现还得益于表 ! 目前国外最先进干切削滚齿机的主要技术规格参数表序号项目345678+3:% 立式?*5?1F 立式三菱重工3/ 式坚藤121 立立式最大加工直径 )( % F G G # 最大加工模数 )( % # I I % 滑板行程 )( #G #G #G I #I 滚刀最高转速 )（ )(*+） % J % % % GG 工作台最高转速 )（ )(*+） F G 0 滚刀最大直径 K 长度 )( F K & J K # K F % K F F K #I& 滚刀窜刀量 )( I F G G #F 主电动机功率 )I $ # G!G 床重量 ) G G G & G 0 G综述制造技术与机床#I 年第期滚刀制造技术的提高和数控技术、电主轴及力矩电动机等技术的发展。! 面向绿色制造的滚齿机的发展趋势从环保生态学和技术经济角度出发，废除切削油，采用干式切削是大势所趋。干式滚齿分为高速干式滚齿和低温冷风干式滚齿两种方式。湿式切削法需要配置油箱及油路系统，还需采取措施防止油变质，以及进行废油处理、工件清洗和切削油排除处理等。而切削油中含有对人体有害的硫化物、氯化物等。湿式切削只能通过全密封护罩加油雾分离器的方式部分地达到绿色制造的要求。目前这种环保型湿式切削滚齿机在发展中国家还会有大量需求。低温冷风切削是在现有高效滚齿机的基础上增加低温冷风装置并采用极少量的切削润滑油，滚刀线速度在 ! # $% &() 均可。这种方式的干式切削在现有高效滚齿机的绿色化改造中会大有前途。近年来，随着刀具材料、涂层技术等的发展，现在的滚刀线速度已可达到 * &()，这就为高速干式切削滚齿机的应用提供了保障。干式切削与湿式切削相比，高速干式切削滚齿机由于完全不需要切削油及不需要增加低温冷风装置，不但极大地提高了机床的生产效率、降低了工件的加工成本，而且有利于保护环境、节约自然资源。随着环境保护意识的日益提高和人们越来越重视各种各样的节能技术，高速干式切削滚齿机将成

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