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Y315滚齿机主传动设计【说明书+CAD】,说明书+CAD,Y315,机主,传动,设计,说明书,CAD
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青岛理工大学本科毕业设计说明书第1章 绪论1.1 滚齿机的研究意义及现状滚齿机是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器,它是众多金属切削机床中重要的一种，它是制造机器的机器,所以又称为“工作母机”或工具机，习惯上简称为机床。在现代机械制造工业中，加工机器零件的方法有多种，如铸造、锻造、焊接、切削加工和各种特种加工等。切削加工是将金属毛坯加工成具有较高精度的形状、尺寸和较高表面质量零件的主要加工方法。在加工精密零件时，目前主要还是依靠切削加工来达到所需的加工精度和表面质量。因此，金属切削机床是加工机器零件的主要设备。它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的。机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。滚齿机适用于批量或单件加工生产圆柱直齿轮、斜齿轮、蜗轮、链轮等，尚可加工一定参数范围内的短花键轴。该机床具有良好的刚性，能适用较高速及重负荷切削。可采用顺铣或逆铣的加工方法，通过轴向进给或径向进给加工工件。工件完成切削，机床能够自动停车，工作台自动快速移出，下一工件装夹完成无需找正即可快速自动回位。该机床操作使用安全方便，生产效率高，加工同一规格工件只需进行一次调整。国民经济各主要行业对数控机床的需求呈稳定增长的态势，像汽车、航天、航空、发电设备等产业，其发展之路都不再是要扩大多少规模，而是着重于提高产品的质量和水平。因此，这些行业需要更多的数控机床产品。但传统滚齿机凭借着自身廉价成本的优势仍占据着一定的市场份额。传统滚齿机的用途和特点：1、本机床适用于成批，小批及单件生产圆柱齿轮和蜗轮，尚可滚切一定参数范围的花键轴。2、机床具有良好的刚性和极小的热变形，能进行较高速切削及重负荷切削。具有很高的生产效率。3、机床调整方便，具有自动停车机构。4、机床具有可靠的安全装置以及自动润滑系统。这就是我们为什么还要专门研究设计传统的滚齿机的原因。1.2 滚齿机的发展史和未来发展趋势古代的齿轮是用手工修锉成形的。1540年，意大利的托里亚诺在制造钟表时，制成一台使用旋转锉刀的切齿装置；1783年，法国的勒内制成了使用铣刀的齿轮加工机床，并有切削齿条和内齿轮的附件；1820年前后，英国的怀特制造出第一台既能加工圆柱齿轮又能加工圆锥齿轮的机床。具有这一性能的机床到19世纪后半叶又有发展。 二十世纪初，由于汽车工业的需要，各种磨齿机相继问世。1930年左右在美国制成剃齿机；1956年制成珩齿机。60年代以后，现代技术在一些先进的圆柱齿轮加工机床上获得应用，比如在大型机床上采用数字显示指示移动量和切齿深度；在滚齿机、插齿机和磨齿机上采用电子伺服系统和数控系统代替机械传动链和交换齿轮；用设有故障诊断功能的可编程序控制器，控制工作循环和变换切削参数；发展了数字控制非圆齿轮插齿机和适应控制滚齿机；在滚齿机上用电子传感器检测传动链运动误差，并自动反馈补偿误差等。1905年在美国制造出带有两把刨刀的直齿锥齿轮刨齿机，又于1913年制成弧齿锥齿轮铣齿机；1923年，出现了准渐开线齿锥齿轮铣齿机；30年代研制成能把直齿锥齿轮一次拉削成形的拉齿机，主要用于汽车差动齿轮的制造。 40年代，为适应航空工业的需要，发展了弧齿锥齿轮磨齿机。1944年，瑞士厄利康公司制成延长外摆线齿锥齿轮铣齿机；从50年代起，又发展了用双刀体组合式端面铣刀盘，加工延长外摆线齿锥齿轮的铣齿机。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23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70m/min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2001年开始研究面向绿色制造的高速干切滚齿技术，2002年初研制成功既能干切又能湿切的YKS3112六轴四联动数控高速滚齿机，2003年初又开始研制面向绿色制造的YE3116CNC7高速干式切削滚齿机，即将进入商品化阶段。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，这是当前国外先进发达国家对机床研究的最前端技术。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，也是世界政治大国、经济强国和汽车生产大国。这些国家的主要的滚齿机制造商如美国的Gleason-Pfauter公司，德国的Liebherr公司，日本的三菱重工公司(MITSUBISHI HEAVY INDUSTRY) 生产的滚齿机都是全数控式的，对于中小规格滚齿机都在朝着高速方面发展，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。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，它的实现还得益于滚刀制造技术的提高和数控技术、电主轴及力矩电机等技术的发展。随着时代发展，生产方对滚齿机的效率和质量要求越来越高。另外，高可靠性和高数字化程度也是各生产方的重点考虑范围。因为效率是效益的最根本因素，而质量是产品的生命之源，所以更快、更精是滚齿机永恒的发展方向。在科学技术的进步的推动和市场需求的引导下，机床还会朝以下几个方向继续发展：首先，新型刀具材料的出现，如陶瓷、金属陶瓷、氮化硅陶瓷、等刀具材料，为高速切削提供了广阔的空间，为提高切削效率也提供了基础，朝着更高的速度发展。其次，用于高精密机床的材料和技术在滚齿机上的应用，滚齿技术将朝着更精密的方向发展。再次，数控进一步的智能化，内容包括数控系统中的各个方面：在追求加工效率和加工质量方面的智能化，如：加工过程的自适应控制、工艺参数自动生成；为提高驱动性能和使用连接方便的智能化，如：前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载、自动选定模型等；简化编程、简化操作方面的智能化，如：智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有，智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。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。近年来，随着刀具材料、涂层技术等的发展，现在的滚刀线速度可达到600m/min，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，不但极大的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为齿轮制造商新购加工设备的目标，近几年国际上各大滚齿机制造商都在集中精力开发高速干式切削滚齿机。所以面向绿色制造的高速干式切削滚齿机将是绿色滚齿机发展的趋势。滚齿机正朝着复合功能的方向迈进，随着数控技术、软件技术、信息技术、可靠性技术的发展，实现构件简约化、结构紧凑化、配置模块化。复合功能滚齿机既会根据用户的加工要求向多样化发展，也会为适合于多品种、单件和小批量生产条件向全功能性发展。而在其他方面，随着全球对环境和安全要求的不断提高，安全无污染的设备也是市场的未来目标。1.3 论文主要内容本论文主要设计计算Y315滚齿机主传动的设计，滚齿机是齿轮滚刀加工齿轮的专用机床，在齿轮加工中应用最广泛，机床主要由床身、大立柱、工作台、小立柱、传动箱、刀架等几部分组成。其床身为箱体结构，内部分隔开两个箱、一个液压箱、一个冷却箱，其右上部的导轨为V平导轨，工作台壳体置于其上，可以沿导轨做直线运动。传动箱、进给箱分别紧固在大立柱的后面和侧面，内装有主运动、进给、分齿、差动机构以及调整各个传动链的挂轮架。 该机床具有主运动、分齿运动、垂直进给运动、径向进给运动及加工斜齿轮的差动运动。全文的主要内容包括：方案设计阶段的功能分解及功能元求解，滚刀速度和功率的计算以及电动机的选择；技术设计阶段的构型、材料的选择，零部件尺寸的计算、评价以及最佳结构方案的确定。第2章 Y315滚齿机方案设计2.1 功能分析（采用黑箱法）：人们常把一些内部结构尚不清楚的系统叫做黑箱.对某一未知系统(即黑箱)通过实验和推理来研究其内部结构的问题,称为黑箱问题.对于黑箱问题的解决,往往是给黑箱输入某一或某几个信号,观察其输出信息,然后进行推理,最终得出黑箱内部结构信息。输入Y3150E待设计系统进行能量流，物料流，信息流的转换能量物料信息能量图2-1物料输出 2.2功能原理的选择：制造齿轮的方法很多，但铸造，碾压（冷轧，热轧）等方法的加工精度还不够高，精密齿轮现在仍主要靠切削法。按形成齿形的原理分类，切削齿轮的方法可分为两大类：成形法和展成法。成形法（也称仿形法）。成形法加工齿轮所采用的刀具为成形刀具，其切削刃形状与。被切齿轮的齿槽形状相吻合。例如在铣床上用盘形铣刀或指状铣刀铣削齿轮，在刨床或插床上用成形刀具刨削或插削齿轮等。这种方法的优点是不需要专门的齿轮加工机床，而可以在通用机床上进行加工。由于齿轮的齿廓为渐开线，其廓形取决于齿轮的基圆直径，故对于同一模数的齿轮，只有齿数不同，其渐开线齿廓形状就不相同，需采用不同的成形刀具。而在实际生产中，为了减少成形刀具的数量，每一种模数通常只配有8把或15把一套的成形铣刀，每把刀具适用于一定的范围。 标准齿轮铣刀的模数，压力角和加工的齿数范围都标记在铣刀的端面上，由于每种编号的刀齿形状均按加工齿数范围中的最小齿数设计，因此，加工范围内的其他齿数的齿轮时，就会产生一定的齿廓形状误差。 铣加工出来的渐开线齿廓是近似的，加工精度较低。而且，每加工一个齿槽后，工件需要分度一次，生产效率也较低。所以，本方法常用于修配行业中加工精度要求不高的齿轮，或用于重型机器制造业中，以解决缺乏大型齿轮加工机床的问题。 在大批量生产中，也有采用多齿廓成形刀具加工齿轮，如用齿轮拉刀，齿轮推刀或多齿刀盘等刀具，此时，其渐开线齿形可按工件齿廓的要求精确制造。加工时在机床的一个工作循环中即可完成全部齿槽的加工，生产效率较高，但刀具制造比较复杂且成本较高。 展成法（也称范成法或包络法）。展成法加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的，即把齿轮啮合副（齿条与齿轮，齿轮与齿轮）中的一个转化为刀具，另一个转化为工件，并强制刀具和工件做严格的啮合运动，在工件上切出齿廓。由于齿轮啮合副正常啮合的条件是模数形同，故展成法加工齿轮所用刀具切削刃的渐开线廓形仅与刀具本身的齿数相关，而与被切齿轮的齿数无关。因此，每一种模数，只需用一把刀具就可以加工不同齿数的齿轮。图2-2此外，还可以用改变刀具与工件的中心距来加工变位齿轮。这种方法的加工精度和生产效率一般比较高，因而在齿轮加工机床中应用最为广泛，如插齿，滚齿，剃齿和展成法磨齿等。因此齿轮加工一般采用展成法。2.3 功能分解图总功能范成切齿主传动进给运动差动分齿动力装置主传动带传动链传动齿轮传动蜗轮蜗杆传动定轴轮系周转轮系进给运动进给挂轮定轴轮系摩擦轮进给装置钢环式无级变速器周转轮系差动差动挂轮摩擦轮差动装置钢球式无级变速器定轴轮系周转轮系分齿运动分齿挂轮摩擦轮分齿装置钢球式无级变速器动力装置电动机气压装置液压装置电气装置其他太阳能风能2.4功能元求解表2-1方案1方案2方案3方案4方案5方案6主传动带传动链传动齿轮传动蜗轮蜗杆传动定轴轮系周转轮系分齿分齿挂轮摩擦轮分齿装置钢球式无级变速器进给进给挂轮定轴轮系摩擦轮进给装置钢环式无级变速器周转轮系差动差动挂轮摩擦轮差动装置钢球式无级变速器定轴轮系动力电动机气压装置液压装置电气装置太阳能风能2.5 各功能元求解方案分析1）主传动：表2-2方 案 简 图方 案 说 明带传动轴间距范围大，工作平稳，噪声小，能缓和冲击，吸收震动，摩擦型带传动有过载保护的作用，结构简单，成本低，安装要求不高。外廓尺寸较大，摩擦型带有滑动，不能用于分度链，由于带的摩擦起电，不宜用于易燃易爆的地方，轴和轴承上的作用力大，带的寿命较短。链传动轴间距范围大，传动比恒定，链条组成件间形成的油膜能吸振，对恶劣环境有一定的适应能力，工作可靠，作用在轴上的载荷小。运转的瞬时速度不均匀，高速时不如带传动平稳，链条工作时，特别是因磨损产生伸长后，容易引起共振，因此需增设张紧和减振装置齿轮传动承载能力和速度范围大，传动比恒定，采用行星传动可获得很大传动比，外廓尺寸小，工作可靠，效率高，。制造和安装精度要求高，精度低时，运转有噪声，无过载保护。蜗轮蜗杆传动结构紧凑，单级传动能获得很大的传动比，传动平稳，无噪音，单头蜗杆可制成自锁机构。传动比大，滑动速度低时效率低，中高速传动需要昂贵的减磨材料，制造精度要求高，刀具费用昂贵。定轴轮系轮系运转时，其中各齿轮轴线相对于机架的位置 固定不动，则称之为定轴轮系。i1m=1 /m=所有从动轮齿数的乘积所有主动轮齿数的乘积周转轮系轮系运转时，有齿轮轴线的位置不固定，而是绕某一固定轴线回转，称该轮系为周转轮系2）分齿表2-3方 案 简 图方 案 说 明分齿挂轮原理简单，结构十分紧凑，维护和制造方便，但操作比较麻烦。用于不同转速时需更换不同的挂轮，在传动比数目较多时，需要较多组挂轮，因此可能导致成本较高，操作会比较麻烦。钢球式无级变速器该无级变速器适用于机床主传动或者进给系统。结构紧凑，体积小，但输出转速偏高，在机床上采用时，需要较大传动比的齿轮传动来降速，并且该无级变速器寿命较低，不能满足严格的传动比要求。摩擦轮分齿装置运动平稳，噪声小，可在传动中平稳的调整传动比，有过载保护作用，结构简单。轴和轴承上的作用力很大，有滑动，工作表面磨损较快，不能用于分度链3）进给表2-4方 案 简 图方 案 说 明钢环式无级变速器该无级变速器适用于机床的进给系统。变数范围宽，原理和结构简单，装配方便。钢环有自紧作用，无需另外设置加压装置。但是结构不够紧凑，不适于大功率和对传动比有严格要求的场合，并且使用寿命较低。摩擦轮进给装置运动平稳，噪声小，可在传动中平稳的调整传动比，有过载保护作用，结构简单。轴和轴承上的作用力很大，有滑动，工作表面磨损较快，不能用于分度链定轴轮系定轴轮系的原理简单，传动结构紧凑，传动进度较高，制造和操作都比较方便，价格低廉。在此处若用定轴轮系的话会使进给系统的变数级数较小。此变速系统只适合于变数级数较小的场合，当变速级数较多时会使其结构庞大。进给挂轮该变速系统原理简单，结构十分紧凑，维护和制止方便，但操作比较麻烦。用于不同转速时需要换不同的挂轮，在传动比数目较多时，需要较多组挂轮。因此可能导致成本较高，而且当变速效率较高时，操作会比较麻烦 周转轮系轮系运转时，有齿轮轴线的位置不固定，而是绕某一固定轴线回转，称该轮系为周转轮系4）差动表2-5方 案 简 图方 案 说 明差动挂轮原理简单，结构十分紧凑，维护和制造方便，但操作比较麻烦。用于不同转速时需更换不同的挂轮，在传动比数目较多时，需要较多组挂轮，因此可能导致成本较高，操作会比较麻烦。钢球式无级变速器该无级变速器适用于机床主传动或者进给系统。结构紧凑，体积小，但输出转速偏高，在机床上采用时，需要较大传动比的齿轮传动来降速。并且该无级变速器寿命较低，不能满足严格的传动比要求。定轴轮系定轴轮系的原理简单，传动结构紧凑，传动进度较高，制造和操作都比较方便，价格低廉。在此处若用定轴轮系的话会使进给系统的变数级数较小。此变速系统只适合于变数级数较小的场合，当变速级数较多时会使其结构庞大。摩擦轮差动装置运动平稳，噪声小，可在传动中平稳的调整传动比，有过载保护作用，结构简单。轴和轴承上的作用力很大，有滑动，工作表面磨损较快，不能用于分度链。周转轮系轮系运转时，有齿轮轴线的位置不固定，而是绕某一固定轴线回转，称该轮系为周转轮系5）动力装置方案一： 电动机： 简单，耐用，可靠，易维护，价格低廉。方案二：液压传动： 优点：可实现无级变速，调速范围大；运动件的惯性小，能够频繁迅速换向，传动工作平稳；系统容易实现缓冲吸振，并能自动防止过载。 缺点：容易产生泄漏，污染环境，因有泄漏和弹性变形大，不易做到精确的传动比，系统内混入空气，会引起爬行，噪声和振动。故障诊断与排除要求较高技术，在液压源的场合会使成本增大。方案三：气压装置：优点：以空气为工作介质，获得较容易，用后的空气排到大气中，处理方便，与液压传动相比不必设置回收的油箱和管道。动作迅速，反应快，维护简单，工作介质清洁，工作环境适应性好。成本低，过载能自动保护。 缺点：工作速度稳定性差，噪声较大，不宜用于元件级数较多的复杂回路。方案四：电气装置：精确度高，节省能源，精密控制，改善环保水平，降低噪音，节约成本。2.6 最佳方案的分析及确定粗略地从满足功能要求，成本低廉，可靠性高，操控性能好，维护方便，外形美观与环保等六个方面对滚齿机系统各部分的方案解进行评价。（一） 对该六个方面进行重要性系数确定表2-6满足功能要求成本可靠性操控性维护性外观及环保Ki所占百分比满足功能要求33334160.267成本11333110.183可靠性13334140.233操控性1112380.133维护性1112380.133外观及环保0101130.05601（一） 根据总体得分= （各方面得分*重要性系数）对系统各部分进行优劣评价，以下各部分的评分分值的意义如下：表2-7不可用可用一般良好优秀理想0123451 主传动方案的分析比较与确定表2-8得分方案方向A带传动B链传动C齿轮传动D蜗轮蜗杆传动E周转轮系F定轴轮系满足功能要求335224成本443122可靠性324234操控性333344维护性333222外观及环保224311总体得分： A=30.267+40.183+30.233+30.133+30.133+20.05=3.13B=30.267+40.183+20.233+30.133+30.133+20.05=2.897C=50.267+30.183+40.233+30.133+30.133+40.05=3.814D=20.267+10.183+20.233+30.133+20.133+30.05=1.998E=20.267+20.183+30.233+40.133+20.133+10.05=2.447F=40.267+20.183+40.233+40.133+20.133+10.05=3.214所以主传动系统中的最优方案为方案C：齿轮传动。2 分齿运动方案系统的分析比较与确定：表2-9得分 方案 方向 A分齿挂轮B钢球式无级变速器C摩擦轮分齿装置满足功能要求423成本132可靠性524操控性353维护性322外观及环保443总体得分： A=40.267+10.183+50.233+30.133+30.133+40.05=3.357B=20.267+30.183+20.233+50.133+20.133+40.05=3.124C=30.267+20.183+40.233+30.133+20.133+30.05=3.064所以分齿运动系统中的最优方案为方案A：分齿挂轮。3 进给运动方案系统的分析比较与确定：表2-10得分 方案方向A定轴轮系B周转轮系C进给挂轮D钢环式无级变速器E摩擦轮进给装置满足功能要求33423成本12242可靠性43324操控性42253维护性22322外观及环保21443总体得分： A=30.267+10.183+40.233+40.133+20.133+20.05=2.988B=30.267+20.183+30.233+20.133+20.133+10.05=2.448C=40.267+20.183+30.233+20.133+30.133+40.05=3.102D=20.267+40.183+20.233+50.133+20.133+40.05=2.995E=30.267+20.183+40.233+30.133+20.133+30.05=3.064所以进给运动系统中的最优方案为方案C：进给挂轮。4 差动运动方案系统的分析比较与确定表2-11得分 方案方向A定轴轮系B周转轮系C差动挂轮D钢环式无级变速器E摩擦差动给装置满足功能要求11432成本12142可靠性43413操控性44152维护性22322外观及环保11553总体得分： A=10.267+10.183+40.233+40.133+20.133+10.05=2.407B=10.267+20.183+30.233+40.133+20.133+10.05=2.013C=40.267+10.183+40.233+10.133+30.133+50.05=2.965D=30.267+40.183+10.233+50.133+20.133+50.05=2.947E=20.267+20.183+30.233+20.133+20.133+30.05=2.281所以差动运动系统中的最优方案为方案C：差动挂轮。5 动力方案系统的分析比较与确定表2-12得分 方案方向A电动机B液压传动C气压传动D电气传动满足功能要求4533成本5344可靠性3433操控性4333维护性4334外观及环保4243总体得分： A=40.267+50.183+30.233+40.133+40.133+40.05=3.946B=50.267+30.183+40.233+30.133+30.133+20.05=3.714C=30.267+40.183+30.233+30.133+30.133+40.05=3.23D=30.267+40.183+30.233+30.133+40.133+30.05=2.914所以动力系统中的最优方案为方案A：电动机所以整台滚齿机的最佳方案组合为：表2-13系统主传动分齿进给差动动力方案齿轮传动分齿挂轮进给挂轮差动挂轮电动机2.7 草绘总体示意图和传动示意图：（一）总体示意图确定：影响滚齿机布局的主要因素有：1 工件的尺寸，重量和形状根据我们设计滚齿机的技术指标，加工齿轮直径在450800之间，所以我们这里采用立式布局，工作台移动布局形式。 加工小直径齿轮时，多采用卧式布局。这是由于这种布局便于装夹工件，易于实现自动上下料和单机自动化，且传动链短，滑座与床身导轨接触面大，纵向进给平稳，便于清除碎小金属，提高加工精度，但这种布局的机床不宜加工直径和重量较大的工件。如果加工齿轮直径和重量较大，这时多采用立式布局。立式布局又有工作台移动与立柱移动式之别。工件直径相对较小时，宜用工作台移动式。图2-32 机床性能及生产率的要求，机床的布局也有不同。 中等规格（最大工件直径为2001250mm）的万能型滚齿机宜于采用立式，立柱固定，工作台水平移动的布局； 而对于较小规格（最大工作直径为200320mm）的高效型滚齿机，为便于使其实现单机自动化和纳入自动线，可采用立式，工作台固定，立柱水平移动的布局，或采用立式，工作台垂直移动，刀架水平移动的布局形式。3 操纵方便性及其他要求为便于用右手操纵机床，可将立柱布置在工作台的右侧；为便于用试切法对刀，可将立柱布置在工作台的左侧。综上所述，滚齿机布局形式为：1） 机床类型：立式滚齿机。2） 结构形式：普通型。3） 运动分配：工作台径向移动，刀架轴向移动。4） 布局简图：图2-45） 布局特点：立柱与床身紧固连接，工作台做径向移动，刀架做轴向移动。（二） 传动示意图确定：图2-52.8计算滚刀的速度和功率并选择电动机（一）计算滚刀的速度加工模数m8 mm的45钢时，查参考文献【1】得： V=， （2-1）已知进给量f=0.44,查参考文献【1】得，切削速度修正系数K=1.0, 耐用度T=59600，将以上参数带入公式2-1得：V=得：V= 0.21890.6921，化为转速为n=44140(二) 计算滚刀的切削功率：滚刀45钢（HB207）时，查参考文献【1】得：P=， （2-2）已知进给量f=0.44,模数m8mm，切削速度V=0.21890.6921，滚刀外径 d=160mm .查参考文献【1】得：功率修正系数 K=1.0 。由公式可知，当的值越大，p就越大。当p的值大时可以满足小功率要求，但当p的值小时，不能满足大功率要求。所以应取与中较大者。因为，=0.3034=0.7623,所以,取=0.7623P=1.2157KW。（三） 选择电动机：1 计算电动机功率：总效率:=, （2-3）,分别为带传动，齿轮传动（包括轴承损失）的效率。取=0.9，=0.975，所以，=0.60304，又因为电动机效率，P= P=2.016KW。 （2-4）2 确定电动机转速：已知滚刀的转速范围为：n=44140,根据滚刀的转速范围取滚刀主轴的变速级为44，64，84，104，124，140为了使速度主传动中的变速挂轮传动平稳，挂轮的尺寸不致过大，取参考Y3150E型滚齿机的主传动比取传动链为： = （2-5）所以 = 1/ =1500，根据所求电动机的功率和转速，由滚齿机的工作状况试选用Y系列三相异步电动机，Y系列为绕线转子电动机，适用于各种机械及其他类系设备的专用产品，具有较大的过载能力和较高的机械强度因此它满足滚齿机的使用要求与我们所设计的滚齿机工作条件相符，是合适的电动机类型。查有关资料得只有一种适用的电动机型号，即Y112M-4型电动机。其主要性能如下表：型号额定功率KW转速电流A效率%功率因数启动电流启动转矩最大转矩额定电流额定转矩额定转矩Y112M-4414408.884.50.827.02.22.2第3章 滚齿机传动部分相关计算3.1 机床传动系统分析 滚齿机是一种运动比较复杂的机床，机床的传动系统也比较复杂。滚齿机既可用来加工直齿圆柱齿轮，又可用来滚切斜齿圆柱齿轮，因此，滚齿机的传动必须满足这两方面的要求，所以，滚齿机就是根据滚切斜齿圆柱齿轮的传动来设计的。当滚切直齿圆柱齿轮时，就将差动传动链断开，并把合成机构通过结构调整成为一个如同“联轴节”的整体。图3-1 传动系统示意图结合机床的传动简图，找到每一个独立的传动路线以及相关的换置机构。分析机床某一条传动链时，首先要抓住位于传动链两端的有关的末端件，然后把中间的传动联系顺次找出，那就是这条传动链的传动路线。在传动链中，除了传动比固定的传动件外，还有传动比可以改变的换置机构。由此可知，两末端件之间的相对运动量之间的关系是靠适当的选择换置机构的传动比来保证的。从前面的介绍中我们可以把分析换置传动链的方法归纳为“抓两端，定关系，连中间，算结果”。3.2 变速挂轮的计算3.2.1计算齿轮箱的主传动轴的转速和转矩主运动传动链是联系电动机和滚刀主轴之间的传动链，由它决定形成渐开线的速度。起到输入与输出之间的调节与转换关系，通俗说法就是起到所谓“承上启下”的作用。3.2.1.1计算各轴转速由式 r/min (3-1)得：I轴 14401003.64 r/minII轴 = 1003.64=501.82r/minIII轴 =501.82=501.82 r/min3.2.1.2 IV轴转速的计算由方案设计结果可知，滚刀转速为44140r/min，由 = ,已知=。(此式计算过程请查看上面电动机选择计算) 因此滚刀转速： 3.2.1.3主传动轴的转矩(一) 计算各轴输入转矩 = Nm （3-2）其中 为电动机轴的输出转矩，按下式计算： 9550 Nm (3-3)电动机轴输出转矩 9550955026.53 Nm轴承和齿轮传动的总效率 0.975，皮带传动效率 010.9 。I轴 =01=26.530.9=37.52 NmII轴 = =37.520.975=73.166 NmIII轴 =73.1660.975=71.337 Nm（二） IV轴转矩计算：由式= 得： 3.2.2主运动传动链的计算主运动传动链是联系电动机和滚刀主轴之间的传动链，由它决定形成渐开线的速度，是“外联系”传动链。1）末端件 电动机滚刀2）计算位移 3）列运动平衡式 14404）计算置换公式 主运动链是外联系链，调整不需很准确，因此按设计要求采用一个6速的分级变速箱来调整。当给定r/min(滚刀)转速时，就可以算出 的传动比，并由此确定主传动链啮合齿轮对和挂轮的齿数。在确定滚刀主轴转速r/min,并选定切削速度m/min 后，根据选用的滚刀直径D （外径，毫米），可按下列公式计算： r/min 因此通过上面计算结果并结合滚刀主轴速度作出切削速度计算图：3.3 带轮的设计计算已知电动机功率P=4kW，转速n=1440,传动比i=1.435，每天工作8小时。1 确定计算功率P查参考文献【6】表8-7得工作情况系数K=1.1，故 P= KP=1.14 kW=4.4 kW2 选择V带的带型根据P，n查参考文献【6】图8-10选用A型带。3.确定带轮的基准直径并验算带速v1)初选小带轮的基准直径。查参考文献【6】表8-6和表8-8取小带轮的基准直径=90mm.2）验算带速v。v=6.74 （3-4）因为5v（F）8 计算压轴力F压轴力的最小值 （F）=2z（F）=788N3.4齿轮的材料选择和校核 我们所设计的滚齿机的传动形式主要是齿轮传动，它具有效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长，传动比稳定等特点。一般来说，齿轮传动的失效形式主要是轮齿的失效，而轮齿的失效形式包括轮齿折断和工作齿面磨损，点蚀，胶合及塑性变形等。我们所设计的齿轮传动在具体的工作情况下，必须具有足够的，相应的工作能力，以保证在整个工作寿命期间不致失效，所以目前设计一般使用的齿轮传动时，通常只按保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。3.4.1 选择材料和加工精度 针对齿轮的失效形式，我们选择齿轮材料的基本要求是：齿面要硬，齿芯要韧。综上考虑，我们选择齿轮材料为： 45钢，调质处理。 适于低速，轻载或中速，中载的一般动力传动。 加工精度 7级3.4.2 初选几何参数假设本滚齿机使用10年，每年工作300日，每日工作8小时，每小时负荷时间50分钟，第一对齿轮的小齿轮齿数21，大齿轮齿数42。第二对齿轮的小齿轮齿数20，大齿轮齿数803.4.3第一对齿轮按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即 (3-9)（1） 确定公式内的各计算数值1） 试选载荷系数K=1.3.2） 计算小齿轮传递的转矩 T=Nmm (3-10)=2 Nmm3） 由参考文献【6】表10-7选取齿宽系数=14）查参考文献【6】表10-6得材料的弹性影响系数=189.8MPa5) 由参考文献【6】图10-2d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600 Mpa，大齿轮的接触疲劳强度极限=550 Mpa6）计算应力循环次数。 N=60j=6014301(830010)=2.05910 (3-11) N=1.03107) 由参考文献【6】图10-19取接触疲劳寿命系数=0.92，=0.958）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1=0.92600=552 Mpa (3-12)=0.95550=522.5 Mpa （2） 计算1） 试算小齿轮分度圆直径，带入中较小的值=2.32mm=40.054mm (3-13)2)计算圆周速度vV=3 (3-14)3)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 =42.87 mm (3-15)4） 计算模数 =2.04 (3-16)3 第一对齿轮按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为 (3-17)（1） 确定公式内的各计算数值1） 由参考文献【6】图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500 Mpa，大轮的弯曲疲劳强度极限=380 Mpa；2） 由参考文献【6】图10-18取弯曲疲劳寿命系数=0.85， =0.88；3） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4=303.57 Mpa (3-18) (3-19)4） 计算载荷系数K。 =1.512 (3-20)5） 由参考文献【6】表10-5查得齿形系数 6） 由参考文献【6】表10-5查得应力校正系数 7） 计算大，小齿轮的并加以比较 (3-21) ，大齿轮的数值大（2） 设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取 m=2mm4 几何尺寸计算（1）计算分度圆直径 (3-22) (2) 计算中心距 =63 mm (3-23)（3） 计算齿轮宽度 =40 mm (3-24)取 3.4.4第二对齿轮按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即 (3-25)（1） 确定公式内的各计算数值1） 试选载荷系数K=1.3.2） 计算小齿轮传递的转矩 T=Nmm (3-26)=2 Nmm3）由参考文献【6】表10-7选取齿宽系数=14）查参考文献【6】表10-6得材料的弹性影响系数=189.8MPa5) 由参考文献【6】图10-2d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600 Mpa，大齿轮的接触疲劳强度极限=550 Mpa6）计算应力循环次数。 N=60j=6014301(830010)=2.05910 （3-27） N=5.157) 由参考文献【6】图10-19取接触疲劳寿命系数=0.92，=0.958）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1=0.92600=552 Mpa （3-28）=0.95550=522.5 Mpa （3-29）（2） 计算1） 试算小齿轮分度圆直径，带入中较小的值=2.32mm=37.693mm （3-30）2)计算圆周速度vV=2.82 （3-31）3)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 =40.344 mm （3-32）4） 计算模数 =2.02（3） 第二对齿轮按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为 （3-33）（4） 确定公式内的各计算数值1） 由参考文献【6】图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500 Mpa，大轮的弯曲疲劳强度极限=380 Mpa；2） 由参考文献【6】图10-18取弯曲疲劳寿命系数=0.85， =0.88；3） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4=303.57 Mpa （3-34） （3-35）4） 计算载荷系数K。 =1.512 （3-36）5） 由参考文献【6】表10-5查得齿形系数 6）由参考文献【6】表10-5查得应力校正系数 7）计算大，小齿轮的并加以比较 （3-37） ，大齿轮的数值大（5） 设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取 m=2mm4 几何尺寸计算（1）计算分度圆直径 （3-38） (2) 计算中心距 =100mm （3-39）（6） 计算齿轮宽度 =38 mm （3-40）取 3.5轴的校核3.5.1校核轴的强度3.4.1.1按弯扭合成强度校核根据 （3-41） （3-42） （3-43）式中：-齿轮传递的功率。单位Nmm -齿轮的节圆直径。单位mm -啮合角。取=20所以 =1000N =364N =1064N根据上图求得450N =550N =298N =66N （3-44） （3-45）M=2.256 （3-46）3.5.1.2 校核轴的强度由弯矩图可知最危险截面在弯矩最大的截面处按第三强度理论， （3-47）通常弯矩所产生的弯曲应力为变应力，而由扭矩所产生的扭转切应力常常不是对称循环应力。为了考虑两者循环特性不同的影响，引入折合系数，则计算应力为：而输出轴所受的扭转切应力为脉冲循环变应力，取=0.6 （3-48）式中：-轴的计算应力。单位为Mpa M-轴所受的弯矩。单位为Nmm T-轴所受的扭矩。单位为Nmm W-轴的抗弯截面系数。单位为 -对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，由参考文献知45的许用弯曲应力为60Mpa 有 3.5.1.3按疲劳强度条件进行精确校核 这种校核计算的实质在于确定变应力作用下轴的安全程度，弯矩和扭矩最大的截面是最危险截面。 抗扭截面系数为：=12800 截面上的扭矩：T=20000Nmm 截面上的切应力：=1.5625 Mpa由参考文献【6】表15-1查得45钢的由参考文献【6】查得 钢材的尺寸及截面形状系数：=0.68，圆截面钢材的扭转剪切力尺寸系数：=0.82，钢材表面质量系数0.87，=1，合金钢的特性系数取=0.25.，取=0.1查参考资料得综合系数值为： （3-49） （3-50）所以： =4.81 （3-51） 13.5 （3-52） =3.5S=1.5 （3-53）故满足疲劳强度条件的精确校核。3.5.1.4 按静强度条件进行校核静强度校核的目的在于评定轴对塑性变形的抵抗能力。这对于那些瞬时过载很大，或应力循环的不对称性较为严重的轴是很必要的。轴的静强度是根据轴上作用的最大瞬时载荷来校核的。静强度校核的强度条件是： （3-54）式中：-危险截面静强度的计算安全系数。 -按屈服强度的设计安全系数；45钢的，所以=0.56，属于中等塑性材料的钢轴，故取=1.8 -只考虑弯矩和轴向力时的安全系数，由参考文献得 （3-55） -只考虑扭转时的安全系数 （3-56） 式中：取=213 Mpa所以：=13.6 （3-57）所以，满足静强度要求。3.5.2轴的刚度校核3.5.2.1 校核轴的扭转刚度校核条件： （3-58）由参考文献查得 ：扭转角公式为 （3-59）查得：所以，扭转刚度合格。3.5.2.2 校核轴的弯曲刚度 挠度 （3-60） 偏转角 （3-61）查参考文献【6】得，偏转角最大值为：=0.00007rad （3-62） =0.001rad所以 查参考文献【6】得：挠度最大值为 （3-63）查得：所以，弯曲刚度合格。参考文献1.李洪主编.机械加工工艺手册. 北京出版社2.Y3150E滚齿机使用说明书3.王文斌主编.机械设计手册，第五卷. 北京：机械工业出版社,20054.吴圣庄主编.金属切削机床. 机械工业出版社5.王文斌主编.机械设计手册，第三卷. 北京：机械工业出版社6.龚溎义主编.机械设计-课程设计指导书. 高等教育出版社7.濮良贵.纪名刚主编.机械设计，第八版. 高等教育出版社8.刘泽九主编.滚动轴承应用手册. 机械工业出版社9.王文斌主编.机械设计手册，第一卷. 北京，机械工业出版社10.王文斌主编.机械设计手册，第二卷. 北京，机械工业出版社11.孙桓，陈作模，葛文杰主编.机械原理，第七版. 高等教育出版社12.陈于萍，周兆元主编.互换性与测量技术基础. 机械工业出版社13.邓文英主编.金属工艺学，第四版. 高等教育出版社14.华东纺织工学院,天津大学主编. 机床设计图册. 上海科学技术出版社15.龚溎义主编.机械设计-课程设计图册，第三版. 高等教育出版社16.刘鸿文主编.材料力学，第四版. 高等教育出版社17.杨月英，张琳主编.AtuoCAD-绘制机械图. 中国建材工业出版社18.黄继昌，徐巧鱼，张海贵主编.实用机构图册. 机械工业出版社19.何伯吹主编.机床设计手册，上、下册. 机械工业出版社20.黄纯颖主编.机械创新设计. 高等教育出版社21.任殿阁主编.机床设计指导. 高等教育出版社22.机械传动装置设计手册，上、下册. 高等教育出版社23.美希格力(Joseph E. Shigley) 米施克(Charles R. Mischke). Mechanical Engineering Design. 机械工业出版社，2002.524 美荷马 D 爱克哈德著（Homer D. Eckhardt. Kinematic Design of Machines and Mechanisms 机械工业出版社 2002.3致谢光阴似箭，四年的大学生活就要结束了。本次毕业设计的完成，标志着我们大学四年全部课程的结束。在这次设计中，我们将所学习到得知识与技能全部应用到这次作业的整个过程。我在杨志强老师的悉心指导和严格要求下，圆满的的完成了这次的毕业设计。在设计完成的整个过程种，杨老师给了我很多的帮助，毕业设计的每一个阶段，他都细心地指导我的设计的每一个细节，哪怕只是一个错别字，都严格要求我仔细检查改正；对于设计创新方面，杨老师给了我很多建议，他用自己多年积累的知识和经验向我讲解我的疑惑，使我受益匪浅。他比较注重我们自己动手查阅资料的能力，些对我来说都是非常宝贵的财富。这不仅让我明白了许多课本上的疑问，同时也提升我的学习能力。在此，我对杨老师的指导与帮助表示感谢！除了杨老师之外，其他同学的帮助也是我能顺利完成毕业设计的一个重要因素。虽然大家的设计题目各异，但是每当我遇到困难时，我们总是一起分析问题、解答并提出自己的答案。在此，我向所有帮助过我的同学表示真诚的谢意。在设计过程中，我的专业知识得到了巩固和系统化，并锻炼了自己，这为我以后的工作和学习打下了坚实的基础，再次对杨老师的无私与奉献表示感谢！附件1齿轮制造方法刨削 齿轮齿间的空间形状是复杂的，而且随着齿轮的齿数和模数的不同而变化，因此大多数的齿轮制造方法采用展成齿廓而不是成形加工。刨削采用往复运动的齿条刀，当齿条刀实际上绕齿轮坯料滚切并且沿其螺旋线方向运动时，齿形就会被逐渐展成。与普通的刨削加工相同，在回程中齿条刀与齿轮脱离接触。这种加工方法最大的好处是，刀具为具有直线齿形或者接近于直线齿形的齿条，其齿面易于进行精确磨削加工。由于刀具和滑枕的质量较大造成加工速度缓慢，因此这种方法几乎不在大批量的生产中应用。对于单件或小批量的齿轮加工而言，缓慢的行程速度带来的影响不大，而且较低的刀具成本对于那些特殊规格和需要进行齿廓修形的齿轮来说则是一个有利的条件。插削 插削加工在本质上与刨削加工类似，只是采用圆形刀具来取代齿条刀。其结果是减少了往复运动惯性，在加工过程中可以采用比刨削高的多的行程速度。现代插齿机在加工汽车齿轮时可以达到每分钟两千次切削行程。插齿刀的形状与渐开线齿轮大致相同，但是其齿顶是圆的。由于刀具与工件之间的展成传动只包含圆周运动，因此不需要齿条或者丝杠。在刀具的每一次行程中，通常刀具和工件的切向移动距为0.5毫米。在回程中刀具必须退让1毫米以留出间隙。否则，在退刀时刀具会擦伤已加工表面，并且加快刀具的磨损。插齿加工的优点是生产率较高和可以将齿插到接近轴肩处。令人遗憾的是，加工斜齿轮时，需要有一个能够产生绕插齿运动行程本身旋转的螺旋导轨。这种螺旋导轨不易制造，或者说其制造成本较高。由于对每种不同螺旋角的齿轮，应该制造不同参数的插齿刀和螺旋导轨，因此这种方法仅适用于斜齿轮的大批量加工。插削加工的一大优点是能够加工诸如行星齿轮传动所需要的内齿轮。滚削 滚齿是最常见的金属切削方法。它采用齿条展成原理，但是通过安装在旋转刀具上的许多“齿条”来避免缓慢的往复运动。这些“齿条”轴向排布，形成有缝的蜗杆。由于滚刀和工件均不做往复运动，因此滚齿加工时的金属切削率很高。对于普通滚刀可以采用40m/min的切削速度，对于硬质合金滚刀，可以采用高达150m/min的切削速度。一般采用直径为100mm的滚刀，其转速为100r/min，一个20个齿的齿轮，将以5r/min的速度旋转。工件的每一转将有0.75毫米的进给量，因此滚刀每分钟要对工件大约进给4毫米。在汽车制造中，采用多头粗加工滚刀，达到没转3毫米的大进给量。这样，当刀具的转速为100r/min，采用双头滚刀加工齿数为20的齿轮，其进给量为30mm/min。拉削 通常不采用拉削的方式加工斜齿轮，但是在直齿轮的加工中拉削是适用的。在这种情况下，拉削主要被用来加工其他任何一种方法都不容易加工的内花键。与所有的拉削加工一样，因为设备的费用很高，齿轮拉削方法只有在大批量生产时才是经济的。通过拉削可以获得高精度和低表面粗糙度。如同所有的切削加工一样，拉削也只能用来加工软材料。随后应该对材料进行表面硬化或者热处理，而这会产生变形。剃齿 采用剃齿方式可对处于软状态的齿轮进行精加工。其目的是通过采用具有提高齿形精度能力的刀具与经过粗加工的齿轮进行啮合来降低齿面粗糙度和改善齿廓形状。剃齿刀像一个齿轮，在其根部有一个附加的空隙（用于排除切屑和冷却液），在齿廓上开许多小槽以形成切削刃。剃齿刀与经过粗加工的齿轮成交错轴啮合传动。这样在理论上沿着轮齿有一个具有相对速度的点接触，从而产生刮削作用。剃齿刀的刀齿具有相当的弯曲柔性，因此只有当它们在两个齿轮之间并且与这两个轮齿都接触时，才能有效的进行切削工作，在齿轮和刀具高速旋转的同时沿齿面横向进给，大约可以切除100微米的材料。切削周期可能少于半分钟，机床的价格也不昂贵，但是刀具比较精密，难于制造。磨削 磨削是非常重要的，因为它是加工淬硬齿轮的主要方法。当对热处理变形的预先校正达不到齿轮所要求的精度时，就必须采用磨削加工。最简单的磨齿方法是成形磨削法。采用由精密切削成形的样板控制的单刃金刚石可将砂轮修正成精确的形状。成形砂轮沿着齿轮轴向往返进给。在一个轮齿的形状加工完成以后，通常除去100微米的金属。然后，齿轮将会被分度到下一个轮齿空间。这种方法的加工速度相当慢，但是在整个加工过程中都可获得较高的精度。对于不同的模数，齿数，螺旋角或者齿廓修形量，需要采用不同的砂轮修整样板，因此就需要有较长的安装调整时间。最快的磨削方法采用与滚齿相同的原理，但是使用截面为齿条的砂轮来取代有排屑槽的蜗杆形滚齿刀。砂轮只能被切削成单头蜗杆形，由于齿轮的转速通常高达100r/min，因此设计具有所需要的精度和刚度的驱动系统是困难的。尽管在磨削过程中砂轮和工件有产生不同的变形量的可能，可能需要用砂轮的形状补偿机床变形的影响，磨削加工的精度还是比较高的。将砂轮展成一个蜗杆形状是一个缓慢的过程，这是因为修整砂轮的金刚石不仅要形成齿条外形，而且需要在砂轮旋转时进行轴向移动。一旦砂轮整形完毕后，就能快速的磨削齿轮，直至需要重新修整时为止。这是一个最常用的，高效率的加工小齿轮的方法。车床车床在工业生产中被广泛用来加工各种类型的机械零件。一些车床是通用机床，而另一些车床则是被用来完成某些专门工序的加工任务普通车床普通车床是全世界的生产车间和维修车间里广泛使用的通用机床。它的尺寸范围很广，从小型的台式车床到巨大的重型车床。许多大型的车床配备在普通车间中通常看不到的附件，例如，溜板的自动挡块。靠模车床或者仿形车床靠模车床或仿形车床被设计用来对形状不规则的零件进行自动加工。这种车床的基本操作如下：在夹持装置上安装平面或立体形状的样板，然后，导向触头或指针沿着它的外形移动，从而控制切削刀具的运动。仿形加工可以包括方形或锥形轴肩，各种槽，锥体和轮廓。像电动机的轴，主轴，活塞，杆件，汽车轴，汽轮机轴和其他很多种类的工件都可以采用这种车床来进行切削加工。转塔车床在通用车床上加工一个复杂工件时，在更换和调整加工时所用的一些刀具上要花很多时间。对普通机床的早期改装工作之一是增加一个可以安装多把刀具的转塔来代替尾架，使它能够更好地适应大批量生产的需要。虽然大多数转塔有六个工位，但有些转塔有八个工位。高生产率的转塔车床是装有许多动力附件的非常复杂的机器。然而，所有转塔车床的主要特点是刀具能按适当顺序完成一系列的加工工序。一旦这些刀具被安装调整好后，只需要很低的技术就可车削加工很多相同的零件。自动螺丝车床螺丝车床在结构上与转塔车床类似，不同之处是螺丝车床的主轴头部能被设计用来夹持和送进长棒料。除此之外，他们之间几乎没有什么差别。两种车床都用于多刀具切削，都适合加工同样的工件。最初，为转塔车床设计的用途和卡盘车床的用途一样，也是用来加工小型铸件，锻件和形状不规则的零件。早期的螺丝车床通过棒料和线材的送进，制造笑的螺丝零件。时至今日，转塔车床上经常使用夹头附件，而自动螺丝车床上则可通过安装卡盘用来夹持铸件。单轴自动螺丝车床，顾名思义，一次仅能加工一根料棒。一根16至20英尺长的棒料可以通过主轴箱中的主轴孔送进，并用夹头将其夹紧。机械加工工序是由装在转塔和横刀架上的刀具完成的。当机床工作时，主轴和棒料按照为每道工序所选择的转速旋转。如果需要时也可以使主轴快速反转。在单轴自动螺丝车床上，棒料的一段规定好的长度穿过主轴自动送到加工区。在这里，转塔和横向刀架进入加工位置并自动完成所需的任何加工工件。当加工好的零件被切断后，棒料再次被送入加工区，并重复整个循环。多轴自动螺丝车床在主轴周围装有4到8根主轴。在机床尾部支撑着的长棒料穿过这些空心的主轴，通过夹头进行夹紧。在单轴车床上，转塔围绕主轴转位。当转塔上的一个刀具工作时，其他的刀具不工作。然而，在多轴自动车床上，主轴自己转位。因此，几根棒料被转位到各个不同的端面加工和侧面加工的刀具位置处。每把刀具仅在一个位置工作，但是所有的刀具都能同时工作。因此，能够在同一时间内加工4到8个工件。立式转塔车床立式转塔车床基本上就是将其从床头箱一端向下而竖立起来的一台转塔车床。它被设计用来完成各种各样的切削工作。它由一个转塔，一个旋转工作台和一个侧面溜板组成的。在侧面溜板上装有可以安装几把刀具的正方形刀架。由安装在转塔或侧面溜板上的任何刀具完成的加工工序都可通过使用挡块来加以控制。加工中心当前，许多技术更为先进的车床叫做加工中心。因为，它们除了完成常规的车削工作之外，还可以完成某些铣削，钻削工作。加工中心基本上可以认为是转塔车床和铣床的组合体。有时，制造厂商为了增加机床的多用性，还会增加一些其他的性能。附件2Gear Manufacturing Methods Planing The shape of space between gear teeth is complex and varies with the number of teeth on the gear as well as tooth module, so most manufacturing methods generate the tooth flank instead of forming. Planing uses a recirocating rack ,stroking in the direction of the helix on a gear with a gradual generation of form as the rack effectively rolls round the gear blank .The rack is relived out of contact for the return stroke as in normal shaping or planing . It has the great advantage that the cutting tool is a simple rack with (nearly) straight sided teeth which can easily be ground accurately. This method is little used for high production because it is relatively slow in operation due to the high tool and slide mass;for jobbing purposes the slow stroking rate does not matter and low tool costs give an advantage where unusual sizes or profile modifications are required. Shaping Shaping is inherently similar to planing but uses a circular cutter instead of a rack and theresulting reduction in the reciprocating inertia allows much higher stroking speeds;modern shapers cutting car gears can run at cutting strokes per minutes.The shape of the cutter is roughly the same as an involute gear but the tips of teeth are rounded. The generating drive between cutter and workpiece does not inovlve a rack or leadscrew since only circular motion is involved.The tool and workpiece does move tangentially typically 0.5 mm for each stroke of the cutter. On the return stroke the cutter must be retracted about 1mm to give clearance otherwise tool rub occurs on the backstroke and failure is rapid The advantages of shaping are that production rates are relatively high and that it is possible to cut right up to a shoulder. Unfortunately ,for helical gears, a helical guide is required to impose a rotational motion on the stroking motion; such helical guides cannot be produced easily or cheaply so the method is only suitable for long runs with helical gears since special cutter and guides must be manufactured for each different helix angle. A great advantage of shaping is its ability to cut annular gears such as those required for large epicyclic drives. Hobbing Hobbing,the most used metal cutting method, uses the rack generating principle but avoids slow reciprocation by mounting many “racks”on a rotating cutter. The “racks”are displaced axially to form a gashed worm. Metal removal rates are high since no reciprocation of hob or workpiece is required and so cutting speeds of 40m/min can be used for conventional hobs and up to 150m/min for carbide hobs .Typically with a 100 mmdiameter hob the rotation speed will be 100rpm and so a 20 tooth workpiece will rotate at 5 rpm. Each revolution of the workpiece will corresond to 0.75mm feed so the hob will advance through the workpiece at about 4 mm per minute .For car production roughing multiple start hobs can be used with coarse feeds of 3 mm per revolution so that 100 rpm on the cutter ,a two-start hob and a 20 tooth gear will give a feed rate of 30 mm/min.Broaching Broaching is not usually used for helical gears but is useful for internal spur gears; the principle use of broaching in this context is for internal splines which cannot easily bs made by any other method .As with all broaching the method is only economic for large quantities since setup cost are high. Broaching gives high accuracy and good surface finish but like all cutting processes is limitted to soft materials which must be subsequently case-hardened or heat treated,giving distortion.Shaving Shaving is used as finishing processes for gears in the soft state .The objective is to improve surface finish and profile by mating the roughed-out gear with a cutter which will improve form.A shaping cutter looks like a gear which has extra clearance at the root (for swarf and coolant removal) and whose tooth flanks have been grooved to give cutting edges . It is run in mesh with the rough gear with crossed axes so that there is in theory point contact with a relative velocity along the teeth giving scraping action .The shaving cutter teeth are relatively flexible in bending and so will only operate effectively when they are in double contact between two gear teeth.The gear and cutter operate at high rotational speeds with traversing of the workface and about 100 micron of material is removed .Cycle timrs can be less than half a minute and the machines are not expensive but cutters are delicate and difficult to manufacture.Grinding Grinding is extremely important because it is the main way hardened gears are machined. When high accuracy is required it is not sufficient to pre-correct for heat treatment distortion and grinding is then necessary .The simplest approach to grinding is form grinding.The wheel profile is dressed accurately to shape using single point diamonds which are controlled by templates cut to the exact shape required.The profiler wheel is then reciprocated axially along the gear ,when one tooth shape has been finished,involving typically 100 micron metal removal,the gear is indexed to the next tooth space.This method is fairly slow but gives high accuracy consistently.Setting up is lengthy because different dressing templates are needed if module,number of teeth ,helix angle,or profile correction is changed.The fasted grinding method uses the same principle as hobbing but replace a gashed and relieved worm by a rack in section.Only single start worms are cut on the wheel but gear rotation speeds are high,100 rpm typically,so it is difficult to design the drive system to give accuracy and rigidity.Accuracy of the process is reasonably high althongh there is a tendency for wheel and workpiece to deflection effects.Generation of a worm shape on the grinding wheel is a slow process since a dressing diamond must not only form the rack profile but has to move axially as the wheel rotates.Once the wheel has been trued,gears can be ground rapidly until redressing is required.This is the most popular method for high production rates with small gears. LathesLathes are widely used in industry to produce all kinds of machined parts.Some are general purpose machines,and others are used to perform highly specialized operations.Engine LathesEngine lathes,of course,are general-purpose machines used in production and maintenance shops all over the world.Sizes range from small bench models to huge heavy duty peeces of equipment.Many of the larger lathes come equipped with attachments not commonly found in the ordinary shop,such as automatic shops for the carriage.Tracer or Duplicating latheThe tracer or duplicating lathe is designed to produce irregularly shaped parts automatically.The basic operation of this lathe is as follows.A template of either a flat or three-dimensional shape is shape is placed in a holder.A guide or pointer then moves along this shape and its movement controls that of the cutting tool. The duplication may include a square or tapered shoulder,grooves,tapers, contours. Work such as motor shafts,spindles,pistons,rods,car axles,turbine shalfs,and a variety of other objects can be turned using this type of latheTurret LathesWhen machining a complex wrokpiece on a general-purpose lathe,a great deal of time is spent changing and adjusting the several tools that are needed to complete the works.One of the first adaptations of the engine lathe which made it more suitable to mass production was the addition of multi-tool turret in place of the tailstock.Although most turrets have six stations,some have as many as eight.High-production turret lathes are very complicated machines with a wide variety of power accessories.The principal feature of all turret lathes ,however,is that the tools can perform a cons
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