齒輪自動倒角機設(shè)計,齒輪自動倒角機設(shè)計,齒輪,自動,倒角,設(shè)計 大 連 大 學 本科畢業(yè)論文 (設(shè)計 )開題報告 論 文 題 目： 齒輪自動倒角機 學 院： 機械工程學院 專 業(yè) 、班 級： 機英 132 班 學 生 姓 名： 莫潔 學 生 學 號： 13431128 指導(dǎo)教師（職稱）： 辛士珍（高級工程師） 2016 年 12 月 29 日填 一、選題依據(jù) 1論文（設(shè)計）題目 齒輪自動倒角機 2研究領(lǐng)域 非標準機械設(shè)計 3論文（設(shè)計）工作的理論意義和應(yīng)用價值 齒輪作為 機械中 重要的傳動零件，其加工可分為粗加工和精加工。粗加工有滾齒、 插齒等，精加工有剃齒、磨齒等。在經(jīng)過粗 加工后，齒的端部會 產(chǎn)生飛邊，且 通常伴 隨著毛刺。 由于鋒利的棱角和毛刺的存在，影響其外觀、傳動精度、再加工和裝配，并產(chǎn)生 傳動噪音，以至使齒輪的性能可靠性、壽命和潤滑效果下降，更主要的是降低了齒輪 的質(zhì)量 ，還 會導(dǎo)致整個機械系統(tǒng)不能正常工作 , 使可靠性、穩(wěn)定性降低 。 當存在毛刺 的機器作機械運動或振動時 , 脫落的毛刺會造成機器滑動表面 過早磨損、噪音增大 。 因此我們必須考慮給齒輪倒角。 過去， 沒有 齒輪倒角 設(shè)備，該工藝都是通過工人的手 工進行的 ，工作環(huán)境惡劣，不但 勞動效率低下，對工人的操作要求高，而且加工質(zhì)量 不高，嚴重影響生產(chǎn)進度。 以前 ，用戶對倒角的質(zhì)量要求不高，齒輪倒角不作為很重 要的工藝，并且生產(chǎn)任務(wù)量少，手工倒角 可以滿足質(zhì)量和效率的要求，但是隨著科學 技術(shù)的發(fā)展和市場的不斷擴大， 用戶對產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，齒輪倒角 不再 是可 粗可精可有可無的工藝，已經(jīng)成為很重要的生產(chǎn)工藝，甚至因為倒角 質(zhì)量達不到要求 導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，并且生產(chǎn)任務(wù)量也越來越大，手工生 產(chǎn)已滿足不了生產(chǎn)的需要。 因此有必要對齒輪 倒角工藝的原理進行分析并設(shè)計出相應(yīng)的機床。以適應(yīng)現(xiàn)代對 齒輪倒角加工的生產(chǎn)需要。 齒輪倒角機 是一種很好的用于給齒輪倒角去除毛刺，去飛邊的自動化機械設(shè)備， 它 采用雙刀分離結(jié)構(gòu)，刀具進給，一齒切削完畢，刀軸讓刀、工件分度并開始下一次 的切削。從開始切削起，工件轉(zhuǎn)一周即可完成一個零件的倒角加工。進給方式一般采 用刀具進給也可根據(jù)需要采用工件進給方式。 同時 極大的提高齒輪的嚙合精度，有效 地降低了傳動過程中的振動和噪音，提高了齒輪的工作壽命?？傊?，該機床為機械行 業(yè)提供了可靠的傳動零部件 。 齒輪倒角機是用于變速箱滑移齒輪齒端倒圓角 、 倒尖角以及倒尖拱形角的齒輪加 工機床 , 是汽車 、 拖拉機 、 機床齒輪的批量生產(chǎn)必不可缺的設(shè)備 。 齒輪倒角機的類型 有指狀銑刀型和端面銑刀型 。 齒輪倒角機總體結(jié)構(gòu)為臥式布局 , 采用模塊化設(shè)計 ,具有調(diào)整操作方便 ,穩(wěn)定性 好等優(yōu)點。齒輪倒角機采用用硬質(zhì)合金機夾刀 (刀具形式根據(jù)加工件選定 )。此機床具 有高效、加工質(zhì)量好 ,操作簡便等特點 ,因此它即能滿足小批量新產(chǎn)品的試制加工 ,又 能適合于大批量規(guī)?；a(chǎn)的需要，是汽車齒輪加工的理想設(shè)備。 4目前研究的概況和發(fā)展趨勢 隨著生產(chǎn)幾十年發(fā)展 和使用要求的提高，齒輪正朝著高精度、高強度、高承載、 低噪聲、輕量化及長壽命方向發(fā)展。對齒輪輪齒進行倒角是控制齒輪噪聲等的一個十 分重要的工藝措施，已引起國內(nèi)外齒輪加工制造普遍的關(guān)注和重視。 4.1 國內(nèi)概況 中國的齒輪 倒角機 床研究制造已有 幾 十 年歷史，從 九 十年代初至今近二十多年間 發(fā)展較快 。 目前有三種系列，分別是臥式指形銑刀倒角機、立式指形銑刀倒角機、端 面銑刀倒角機。共有四種品種，分別是最大工件直徑 200mm、 320mm、 500mm、 800mm。 從手工到半自動再到自動， 隨著科學技術(shù)和經(jīng)濟的發(fā)展，齒輪加工業(yè)對于齒輪加 工機 床的性能要求不斷提高，反之，齒輪加工機床制造業(yè)對于齒輪加工又具有導(dǎo)向作用， 形成有機的聯(lián)動發(fā)展。為此，一批能適應(yīng)社會科技和經(jīng)濟發(fā)展節(jié)拍的新產(chǎn)品應(yīng)運而生 。 安徽六安金城機械有限公司、 溫嶺市美日機床有限公司、重慶機床有限公司、陜西秦 川機床有限公司、天津第一機床總廠 、天津市達鑫 精密機械設(shè)備有限公司 等眾多廠家 都對齒輪 倒角 機研發(fā)和生產(chǎn)。 YKD9320C 數(shù)控齒輪倒角機是天津第一機床總廠開發(fā)的 數(shù)控齒輪倒角機， 該機床 采用四軸數(shù)控系統(tǒng) , 即兩個倒角軸 , 一個倒棱軸及一個工件 分度軸 , 完成切削進給 , 讓刀運動和工件圓周分度運動 ， 主要用于汽車 、 摩托車 、 拖 拉機變速箱換擋齒輪的倒角加工 , 可加工盤狀齒輪 、 齒圈等的齒部倒尖角和圓弧角并 有專門機構(gòu)可倒棱 , 可在完成輪齒一側(cè)倒角的同時加工另一側(cè)的倒棱 。 南京第二機床 廠經(jīng)過對 Y9380 型齒輪倒角機的改進，使得它成為了可倒高低齒圓角的倒角機。 同時 還生產(chǎn)了 YX9332 端面銑刀型高效齒輪倒角機 ，新一代端面銑刀型高效齒輪倒角機 ， 其目的主要用于變速箱滑移齒輪 , 便于引導(dǎo)兩齒輪進入相互嚙合。 還如 天津精誠機床 廠制造的 YH9325F 和 YH9332G 型倒角機，最近一種新式的旋風式齒輪倒角機也開始 應(yīng)用于生產(chǎn)之中， 這種機床采用工件與刀具的連續(xù)轉(zhuǎn)動來進行加工，生產(chǎn)效率得到進 一步提高。 4.2 國外概況 國外 的 齒輪倒角機床 自動化程度、精密度較高。發(fā)達國家已經(jīng)廣泛的將齒輪倒角 工序同其他的齒輪加工工序組合在一起，形成多功能加工機床，能夠滿足多工位、多 工序的機械加工要求。生產(chǎn)廠家可根據(jù)倒角的設(shè)計圖紙，迅速的進行調(diào)整并進行加工。 例如 德國的 Prawema 數(shù)控倒角機 , 除可高效倒角外 , 機床還可配齊自動上下料部件 。 此類機床運用數(shù)控旋分原理 , 除作倒角外還可作多面體 、 端面齒和端面槽的高效加 工 。 4.3 倒角機床發(fā)展趨勢 與不足 目前，倒角 機床 的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開放化、 并聯(lián)驅(qū)動 化、網(wǎng)絡(luò)化、極端化、綠色化已成為倒角機床 發(fā)展的趨勢和方向。 我們應(yīng)看清形勢，充分認識國產(chǎn)倒角機床 的不足，努力發(fā)展先進技術(shù)，加大技術(shù) 創(chuàng)新與培訓服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達國家之間的差距。 （ 1）不斷加強技術(shù)創(chuàng)新是提高國產(chǎn)倒角機床 水平的關(guān)鍵 。 國產(chǎn)倒角機床 缺乏核心技術(shù)，從高性能倒角機床系統(tǒng)到關(guān)鍵功能部件基本都依賴 進口，即使近幾年有些國內(nèi)制造商艱難地創(chuàng)出了自己的品牌，但其產(chǎn)品的功 能、性能 的可靠性仍然與國外產(chǎn)品有一定差距。近幾年國產(chǎn)倒角機床 制 造商通過技術(shù)引進、海 內(nèi)外并購重組以及國外采購等獲得了一些先進倒角機床技術(shù)，但缺乏對機床結(jié)構(gòu)與精 度、可靠性、人性化設(shè) 計等基礎(chǔ)性技術(shù)的研究，忽視了自主開發(fā)能力的培育，國產(chǎn)倒 角機床 的技術(shù)水平、性能和質(zhì)量與國外還有較大差距，同樣難以得到大多數(shù)用戶的認 可。 （ 2）制造水平與管理手段依然落后 。 一些國產(chǎn)倒角機床 制造商不夠重視整體工藝與制造水平的提高，加工手段基本以 普通機床與低效刀具為主，裝配調(diào)試完全靠手工，加工質(zhì) 量在生產(chǎn)進度的緊逼下不能 得到穩(wěn)定與提高。另外很多國產(chǎn)倒角機床 制造商的生產(chǎn)管理依然沿用原始的手工臺賬 管理方式，工藝水平和管理效率低下使得企業(yè)無法形成足夠生產(chǎn)規(guī)模。如國外機床制 造商能做到每周裝調(diào)出產(chǎn)品，而國內(nèi)的生產(chǎn)周期過長且很難控制。因此我們在引進技 術(shù)的同時應(yīng)注意加強自身工藝技術(shù)改造和管理水平的提升。 （ 3）服務(wù)水平與能力欠缺也是影響國產(chǎn)倒角機床 占有率的一個重要因素 。 由于倒角機 床產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，一部分企業(yè)不顧長遠利益，對提高自身的綜合服務(wù) 水平不夠重視，甚至對服務(wù)缺乏真正的理解，只注重 推銷而不注重售前與售后服務(wù)。 有些企業(yè)派出的人員對生產(chǎn)的倒角機床缺乏足夠了解，不會使用或使用不好倒角機 床 ，更不能指導(dǎo)用 戶使用好機床；有的對先進高效刀具缺乏基本了解，不能提供較好 的工藝解決方案，用戶自然對制造商缺乏信心。制造商的服務(wù)應(yīng)從研究用戶的加工產(chǎn) 品、工藝、生產(chǎn)類型、質(zhì)量要求入手，幫助用戶進行設(shè)備選型，推薦先進工藝與工輔 具，配備專業(yè)的培訓人員和良好的培訓環(huán)境，幫助用戶發(fā)揮機床的最大效益、加工 出 高質(zhì)量的最終產(chǎn)品，這樣才能逐步得到用戶的認同，提高國產(chǎn)倒角 機床的市場占有率。 （ 4）加大倒角機床專業(yè)人才的培養(yǎng)力度 。 從我國倒角機 床的發(fā)展 形式來看需要三種層次的倒角機床技術(shù)人才：第一種是熟 悉倒角機床 的操作及加工工藝、懂得簡 單的機床維護、能夠進行手工或自動編程的車 間技術(shù)操作人員；第二 種是熟悉倒角機床 機械結(jié)構(gòu)及倒角機床系統(tǒng)軟硬件知識的中級 人才，要掌握復(fù)雜模具的設(shè)計和制造知識，能夠熟練應(yīng)用 UG、 PRO/E等 CAD/CAM軟件， 同時有扎實的專業(yè)理論知識 、較高的英語水平并積累了大量的實踐經(jīng)驗；第三種是精 通倒角機床結(jié)構(gòu)設(shè)計以及倒角機床系統(tǒng)電氣設(shè)計、能夠進行倒角 機床產(chǎn)品開發(fā)及技術(shù) 創(chuàng)新的倒角機床技術(shù)高級人 才。我國應(yīng)根據(jù)需要有目標的加大人才培養(yǎng)力度，為我國 的倒角機床 產(chǎn)業(yè)提供強大的技術(shù)人才支撐。 二、論文（設(shè)計）研究的內(nèi)容 1.重 點解決的問題 （ 1） 齒輪自動倒角機運動參數(shù)設(shè)計 （ 2） 齒輪自動倒角機的結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計思路） （ 1）設(shè)計齒輪 自動 倒角機的意義； （ 2）分析 目前國內(nèi)外齒輪 倒角相關(guān)技術(shù)優(yōu)缺點 ，找出該領(lǐng)域所存在的問題； （ 3） 倒角方法的選擇 （ 4）齒輪 自動 倒角機的總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計； （ 5）齒輪 自動 倒角機的結(jié)構(gòu)設(shè)計； （ 6）齒輪 自動 倒角機主要零部件的設(shè)計。 3.本論文（設(shè)計）預(yù)期取得的成果 （ 1） 通過所查閱的相關(guān)資料和文獻，了解齒輪倒角意義，以及目前國內(nèi)外的相關(guān) 技術(shù)。 （ 2） 最終提交設(shè)計說明書一份 ； （ 3） 外文參考文獻翻譯一份； （ 4） 繪制齒輪 自動 倒角機的總裝配圖； （ 5） 主要零部件圖紙。 三、論文（設(shè)計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)） （ 1） 調(diào)查、收集相關(guān)的資料。 （ 2）國內(nèi)外不同齒輪 倒角方法的認識和比較。 （ 3）齒輪 自動 倒角機運動及動力參數(shù)的選擇。 （ 4）齒輪 自動 倒角機的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 2.論文（設(shè)計）進度計劃 第 1 周：收集 齒輪 自動倒角機 相關(guān)資料，準備撰寫開題報告 第 2 周：閱讀整理所收集資料 第 3 周：完成開題報告，交指導(dǎo)老師修改 第 4 周：完成開題報告并進行答辯 第 5 周：齒輪自 動倒角機總體方案設(shè)計 第 6 周：齒輪自動倒角機的運動參數(shù)分析和計算 第 7 周：齒輪自動倒角機的傳動系統(tǒng)設(shè)計，進行中期撿查。 第 8 周：齒輪自動倒角機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 -繪制裝配圖 第 9 周：齒輪自動倒角機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 -修改完善裝配圖 第 10 周：齒輪自動倒角機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 -繪制零件圖 第 11 周：撰寫齒輪自動倒角機設(shè)計說明書 第 12 周 ： 完成 齒輪自動倒角機設(shè)計說明書 ，上交老師 第 13 周：修改完善齒輪自動倒角機設(shè)計說明書 第 14 周：翻譯外文資料 第 15 周：修改完善所有設(shè)計內(nèi)容 ，準備 答辯 四 、需要閱讀的參考文獻 1.柯建宏 .機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計 M.華中科技大學出版社 ,2013 2.成大先 .機械設(shè)計手冊單行本 S.北京：化學工業(yè)出版社， 2004 3.韓澤光 .機械設(shè)計課程設(shè)計 M.北京：北京航空航天大學出版社 ,2013 4.石榮 .在滾齒機上進行齒輪倒角 J.機械工程師 ,2011 5.程進 .齒輪倒角專機與刀具的設(shè)計 J.機械工藝師 ,1993,03:8-10. 6.趙高明 .齒輪倒角夾具 J.機床與工具 ,1997,06:17. 7.臧福海 .高速自動倒角機研制 D.合肥工業(yè)大學 ,2012 8.陳 軍 .YX9332 端面銑刀型高效齒輪倒角機的分析與應(yīng)用 J.機械制造與自動 化 ,1994,02:8-11. 9.姚祖揚 .YB9332D 型半 自動齒輪倒角機 J.機械制造與自動化 ,1993,02:5-6. 10.胡運林 .大模數(shù)齒輪倒角機的研制 J.機械制造 ,2003,02:29-30. 11.楊鐘勝 .齒輪的倒角技術(shù) J.現(xiàn)代零部件 ,2011,07:82-84. 12.張艷冬 ， 金陽陽 ， 栗福生 .大模數(shù)齒輪倒角機器人 J.機械制造與自 動 化 2012, 41(5) 13.胡昌軍 ,錢瑞明 .基于回轉(zhuǎn)切削機床的齒輪倒角加工運動分析與動態(tài)仿真 J. 機械傳動 ,2008,32(1) 14.Fahad Saleh Ibrahim, Josefa D Tan-Fermin, Jupit M Donoso, Adel H Al Balushi, Ammar Ali Salim Al Omiri. 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Int J Paediatr Dent,2014,245 附：文獻綜述或報告 一、 國內(nèi)現(xiàn)狀 最近幾十年，我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，加入到 WTO后，以其市場和資源優(yōu)勢逐漸變成 全球制造中心，也使我國數(shù)十萬大、中、小型企業(yè)面對著前所未有的挑戰(zhàn)。目前，我 國在某些制造行業(yè)，例如紡織、輕工業(yè)等等具有競爭活力，發(fā)展勢頭強勁，入世后能 夠發(fā)揮比較優(yōu)勢，獲得較多發(fā)展機遇，而在高新技術(shù)制造領(lǐng)域，最近幾年雖也有所發(fā) 展，但在技術(shù)等方面基本上依靠境外投資，在多數(shù)領(lǐng)域尚未完成自主發(fā)展。 近幾年我國汽車領(lǐng)域發(fā)展很快，汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟的第四大支柱產(chǎn)業(yè)， 我國也成為第四大汽車生產(chǎn)國。隨著汽車 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其機械換檔裝置中重要的零一 同步器的要求也越來越高，而國內(nèi)制造廠家對其內(nèi)外花鍵齒端倒角的加工一直存在困 難，表現(xiàn)就是該工序的準備時間即調(diào)整機床的時間過長，根據(jù)倒角的不同形式，準備 時間少則半天，多則幾天甚至更長，而且精度也很難保證，不僅同步器的內(nèi)外花鍵， 其他齒輪的倒角加工也面 I臨著同樣的問題，例如變速箱中齒輪倒角的加工。造成這 種情況的主要原因有： 國內(nèi)對齒輪倒角的設(shè)計原理和制造方法不很了解，國內(nèi)沒有針對齒輪倒角的研發(fā) 機構(gòu)，只能靠國外的圖紙進行仿造。 齒輪倒角加工歷史雖然很長，但是由于汽車行業(yè)的興起 以及齒輪倒角樣式的不斷 更新，所以目前的齒輪倒角加工可以算上新興制造行業(yè)?？傮w來說，國內(nèi)對齒輪倒角 加工方面的研究還是不多，目前倒角加工的重點已經(jīng)從以前單一的平面倒角加 -FN現(xiàn) 在各式各樣的異型倒角加工，國內(nèi)從技術(shù)、設(shè)備等方面都欠缺。 齒輪倒角機雖然是輔助機床，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以國內(nèi)倒角機為例，一臺臥式倒角 機共有 15個左右的軸， 3 4個數(shù)控軸，比一般主要機床要復(fù)雜的多，這就造成了其制 成本較高，國內(nèi)生產(chǎn)廠家對輔機的重視不夠，不愿意花高價購買。鑒于復(fù)雜程度、利 潤等等方面的考慮，使得國內(nèi)機床制造廠家對倒角機床的制造和研發(fā) 熱情不高，目前 國內(nèi)僅有數(shù)家制造廠家能夠制造數(shù)控倒角機床，間接導(dǎo)致國內(nèi)倒角機床的性能遠遠落 后于國外機床，特別是對于異性倒角的理論計算和調(diào)整十分困難。 無論是倒角形式、倒角機床還是檢測倒角的方法，目前國內(nèi)的情況是： 國家沒有國家標準，行業(yè)也沒有行業(yè)標準，甚至企業(yè)沒有企業(yè)標準，導(dǎo)致企業(yè)、 用戶、機床制造廠家之間交流與合作比較困難。鑒于倒角加工存在的問題，國內(nèi)很多 學者對其進行了研究，天津大學機械學院結(jié)合天津某同步器廠對于同步器內(nèi)外花鍵齒 端倒角加工的問題，開發(fā)了一套參數(shù)計算與仿真系統(tǒng) (在本文以下內(nèi)容中稱為原系 統(tǒng) )，在 一定程度上解決了部分倒角形式的加工問題。本文將以其為基礎(chǔ)，對其作進 一步補充和完善，并從機床本身出發(fā)，設(shè)計解決該系統(tǒng)在實際應(yīng)用時未能解決的一些 難題最后將該系統(tǒng)應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，建立基于 web的計算仿真系統(tǒng)，力圖在現(xiàn)有的 技術(shù)條件下，進一步提高加工精度，縮短機床調(diào)整時間，提高勞動生產(chǎn)率。 二、 國外現(xiàn)狀 對 美 國 產(chǎn) 齒 輪 的 研 究 發(fā) 現(xiàn) ， 美 國 無 論 是 通 用 公 司 ， 還 是 博 格 華 納 ， GE.BUCYRUS,ALLISON， TEREX,CAT,等公司，生產(chǎn)的無論是閉式或開式的齒輪，均對其 經(jīng)行 倒角 ，雖然美國尚沒有統(tǒng)一的齒輪 倒角 國家標準，但是各 公司對齒輪 倒角 有著相 同的共識 必須 倒角 ，并按各自公司的有關(guān)標準進行實施。國外對這一技術(shù)的應(yīng)用 十分重視，足以表明齒輪 倒角 的重要性和必要性。 近 4 5年來國際上齒輪加工機床行業(yè)已逐步形成 Gleason/Pfauter/Hugh集團、 Kapp/Niles集團、 Sigma Pool集團、 Samputensili/Modul集團等幾大跨國集團?？?向用戶提供成套齒輪加工技術(shù)與裝備。 三、 目前趨勢 進入 21 世紀，我國經(jīng)濟與國際全面接軌，進入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。機床 制造業(yè)既面臨著機械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā) 的制造裝備發(fā)展的良機，也遭遇 到加 入世界貿(mào)易組織后激烈的國際市場競爭的壓力，加速推進倒角機床的發(fā)展是解決機床 制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對倒角機床的大量需求以及計算機技術(shù)和現(xiàn) 代設(shè)計技術(shù)的飛速進步，倒角機床 的應(yīng)用范圍還在不斷擴大 ，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng) 生產(chǎn)加工的需要。本文簡要分析了倒角機床 高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開 放化、網(wǎng)絡(luò)化、多軸化、綠色化等發(fā)展趨勢，并提出了我國倒角機床 發(fā)展中存在的一 些問題。 1.高速化 隨著汽車、國防、航 空、航天等工業(yè)的高速發(fā)展以及鋁合金等新材料的應(yīng)用，對 倒角機 床 加工的高速化要求越來越高。 （ 1）主軸轉(zhuǎn)速：機床采用電主軸（內(nèi)裝式主軸電機），主軸最高轉(zhuǎn)速達 200000r/min； （ 2）進給率：在分辨率為 0.01m 時，最大進給率達到 240m/min 且可獲得復(fù)雜 型面的精確加工； （ 3）運算速度：微處理器的迅速發(fā)展為倒角機床系統(tǒng)向高速、高精度方向發(fā)展提 供了保障，開發(fā)出 CPU 已發(fā)展到 32 位以及 64 位的倒角機床系統(tǒng)，頻率提高到幾百兆 赫、上千兆赫。由于運算速度的極大提高，使得當分辨率為 0.1m 、 0.01m 時仍能 獲得高達 24 240m/min 的進給速度； （ 4）換刀速度：目前國外先進加工中心的刀具交換時間普遍已在 1s 左右，高的 已達 0.5s。德國 Chiron 公司將刀庫設(shè)計成籃子樣式，以主軸為軸心，刀具在圓周布 置，其刀到刀的換刀時間僅 0.9s。 2 高精度化 倒角機床 精度的要求現(xiàn)在已經(jīng)不局限于靜態(tài)的幾何精度，機床的運動精度、熱變 形以及對振動的監(jiān)測和補償越來越獲得重視。 （ 1）提高 CNC 系統(tǒng)控制精度：采用高速插補技術(shù)，以微小程序段實現(xiàn)連續(xù)進給， 使 CNC 控制單位精細化，并采用高分辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度（日本已 開發(fā)裝有 106 脈沖 /轉(zhuǎn)的內(nèi)藏 位置檢測器的交流伺服電機，其位置檢測精度可達到 0.01m/ 脈沖），位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法； （ 2）采用誤差補償技術(shù)：采用反向間隙補償、絲桿螺距誤差補償和刀具誤差補償 等技術(shù)，對設(shè)備的熱變形誤差和空間誤差進行綜合補償。研究結(jié)果表明，綜合誤差補 償技術(shù)的應(yīng)用可將加工誤差減少 60% 80%； （ 3）采用網(wǎng)格解碼器檢查和提高加工中心的運動軌跡精度，并通過仿真預(yù)測機床 的加工精度，以保證機床的定位精度和重復(fù)定位精度，使其性能長期穩(wěn)定，能夠在不 同運行條件下完成多種加工任務(wù)，并保證零件的加工質(zhì)量。 3 功能復(fù)合化 復(fù)合機床的含義是指在一臺機床上實現(xiàn)或盡可能完成從毛坯至成品的多種要素 加工。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點可分為工藝復(fù)合型和工序復(fù)合型兩類。工藝復(fù)合型機床如鏜銑 鉆復(fù)合 加工中心、車銑復(fù)合 車削中心、銑鏜鉆車復(fù)合 復(fù)合加工中心等； 工序復(fù)合型機床如多面多軸聯(lián)動加工的復(fù)合機床和雙主軸車削中心等。采用復(fù)合機床 進行加工，減少了工件裝卸、更換和調(diào)整刀具的輔助時間以及中間過程中產(chǎn)生的誤差， 提高了零件加工精度，縮短了產(chǎn)品制造周期，提高了生產(chǎn)效率和制造商的市場反應(yīng)能 力，相對于傳統(tǒng)的工序分散的生產(chǎn)方法具有明顯 的優(yōu)勢。 加工過程的復(fù)合化也導(dǎo)致了機床向模塊化、多軸化發(fā)展。德國 Index 公司最新 推出的車削加工中心是模塊化結(jié)構(gòu)，該加工中心能夠完成車削、銑削、鉆削、滾齒、 磨削、激光熱處理等多種工序，可完成復(fù)雜零件的全部 加工。隨著現(xiàn)代機械加工要求 的不斷提高，大量的多軸聯(lián)動倒角機床 越來越受到各大企業(yè)的歡迎。 在 2005 年中國國際機床展覽會（ CIMT2005）上，國內(nèi)外制造商展出了形式各異 的多軸加工機床（包括雙主軸、雙刀架、 9 軸控制等）以及可實現(xiàn) 4 5 軸聯(lián)動的五軸 高速門式加工中心、五軸聯(lián)動高速銑削中心等。 4 控制智能化 隨著人工智能技術(shù)的發(fā) 展，為了滿足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動化的發(fā)展需求， 倒角機床 的智能化程度在不斷提高。具體體現(xiàn)在以下幾個方面： （ 1）加工過程自適應(yīng)控制技術(shù)：通過監(jiān)測加工過程中的切削力、主軸和進給電機 的功率、電流、電壓等信息，利用傳統(tǒng)的或現(xiàn)代的算法進行識別，以辯識出刀具的受 力、磨損、破損狀態(tài)及機床加工的穩(wěn)定性狀態(tài)，并根據(jù)這些狀態(tài)實時調(diào)整加工參數(shù)（主 軸轉(zhuǎn)速、進給速度）和加工指令，使設(shè)備處于最佳運行狀態(tài)，以提高加工精度、降低 加工表面粗糙度并提高設(shè)備運行的安全性； （ 2）加工參數(shù)的 智能優(yōu)化與選擇：將工藝專家或技師的經(jīng)驗、零件加工的一般與 特殊規(guī)律，用現(xiàn)代智能方法，構(gòu)造基于專家系統(tǒng)或基于模型的 “ 加工參數(shù)的智能優(yōu)化 與選擇器 ” ，利用它獲得優(yōu)化的加工參數(shù)，從而達到提高編程效率和加工工藝水平、 縮短生產(chǎn)準備時間的目的； （ 3）智能故障自診斷與自修復(fù)技術(shù)：根據(jù)已有的故障信息，應(yīng)用現(xiàn)代智能方法實 現(xiàn)故障的快速準確定位； （ 4）智能故 障回放和故障仿真技術(shù)：能夠完整記錄系統(tǒng)的各種信息，對倒角機床 發(fā)生的各種錯誤和事故進行回放和仿真，用以確定錯誤引起的原因，找出解決問題的 辦法，積累生產(chǎn)經(jīng)驗； （ 5） 智能化交流伺服驅(qū)動裝置：能自動識別負載，并自動調(diào)整參數(shù)的智能化伺服 系統(tǒng)，包括智能主軸交流驅(qū)動裝置和智能化進給伺服裝置。這種驅(qū)動裝置能自動識別 電機及負載的轉(zhuǎn)動慣量，并自動對控制系統(tǒng)參數(shù)進行優(yōu)化和調(diào)整，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最 佳運行； （ 6）智能 4M 倒角機床系統(tǒng)：在制造過程中，加工、檢測一體化是實現(xiàn)快速制造、 快速檢測和快速響應(yīng)的有效途徑，將測量（ Measurement）、建模（ Modelling）、加工 （ Manufacturing）、機器操作（ Manipulator）四者（即 4M）融合在一個系統(tǒng)中，實 現(xiàn)信息共享，促 進測量、建模、加工、裝夾、操作的一體化。 5 體系開放化 （ 1）向未來技術(shù)開放：由于軟硬件接口都遵循公認的標準協(xié)議，只需少量的重新 設(shè)計和調(diào)整，新一代的通用軟硬件資源就可能被現(xiàn)有系統(tǒng)所采納、吸收和兼容，這就 意味著系統(tǒng)的開發(fā)費用將大大降低而系統(tǒng)性能與可靠性將不斷改善并處于長生命周 期； （ 2）向用戶特殊要求開放：更新產(chǎn)品、擴充功能、提供硬軟件產(chǎn)品的各種組合以 滿足特殊應(yīng)用要求； （ 3）倒角機床標準的建立：國際上正在研究和制定一種新的 CNC 系統(tǒng)標準 ISO14649（ STEP-NC），以提供一種不依 賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產(chǎn)品整個 生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程乃至各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標 準化。標準化的編程語言，既方便用戶使用，又降低了和操作效率直接有關(guān)的勞動消 耗。 6 驅(qū)動并聯(lián)化 并聯(lián)運動機床克服了傳統(tǒng)機床串聯(lián)機構(gòu)移動部件質(zhì)量大、系統(tǒng)剛度低、刀具只能 沿固定導(dǎo)軌進給、作業(yè)自由度偏低、設(shè)備加工靈活性和機動性不夠等固有缺陷，在機 床主軸（一般為動平臺）與機座（一般為靜平臺）之間采用多桿并聯(lián)聯(lián)接機構(gòu)驅(qū)動， 通過控制桿系中桿的長度使桿系支撐的平臺獲得相應(yīng)自由度的運動，可實現(xiàn)多坐標 聯(lián) 動倒角機床加工、裝配和測量多種功能，更能滿足復(fù)雜特種零件的加工，具有現(xiàn)代機 器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優(yōu)點。 并聯(lián)機床作為一種新型的加工設(shè)備，已成為當前機床技術(shù)的一個重要研究方向， 受到了國際機床行業(yè)的高度重視，被認為是 “ 自發(fā)明倒角機床技術(shù)以來在機床行業(yè)中 最有意義的進步 ” 和 “21 世紀新一代倒角機床加工設(shè)備 ” 。 7 極端化（大型化和微型化） 國防、航空、航天事業(yè)的 發(fā)展和能源等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)裝備的大型化需要大型且性能良 好的倒角機床 的支撐。而超精密加工技術(shù)和微納米技術(shù)是 21 世紀的戰(zhàn)略技術(shù)，需 發(fā) 展能適應(yīng)微小型尺寸和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備，所以微型機床包括微 切削加工（車、銑、磨）機床、微電加工機床、微激光加工機床和微型壓力機等的需 求量正在逐漸增大。 8 信息交互網(wǎng)絡(luò)化 對于面臨激烈競爭的企業(yè)來說，使倒角機床 具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以 保證信息流在車間各個部門間暢 通無阻是非常重要的。既可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，又 能實現(xiàn)倒角機床 的遠程監(jiān)視、控制、培訓、教學、管理，還可實現(xiàn)倒角機床裝備的數(shù) 字化服務(wù)（倒角機床機床故障的遠程診斷、維護等）。例如，日本 Mazak 公司推出新 一代的加工中心 配備了一個稱為信息塔（ e-Tower）的外部設(shè)備，包括計算機、手機、 機外和機內(nèi)攝像頭等，能夠?qū)崿F(xiàn)語音、圖形、視像和文本的通信故障報警顯示、在線 幫助排除故障等功能，是獨立的、自主管理的制造單元。 9 新型功能部件 為了提高倒角機床 各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的應(yīng)用 成為必然。具有代表性的新型功能部件包括： （ 1）高頻電主軸：高頻電主軸是高頻電動機與主軸部件的集成，具 有體積小、轉(zhuǎn) 速高、可無級調(diào)速等一系列優(yōu)點，在各種新型倒角機床 中已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用； （ 2）直線電動機：近年來 ，直線電動機的應(yīng)用日益廣泛，雖然其價格高于傳統(tǒng)的 伺服系統(tǒng)，但由于負載變化擾動、熱變形補償、隔磁和防護等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，機械 傳動結(jié)構(gòu)得到簡化，機床的動態(tài)性能有了提高。如：西門子公司生產(chǎn)的 1FN1 系列三 相交流永磁式同步直線電動機已開始廣泛應(yīng)用于高速銑床、加工中心、磨床、并聯(lián)機 床以及動態(tài)性能和運動精度要求高的機床等；德國 EX-CELL-O 公司的 XHC 臥式加工中 心三向驅(qū)動均采用兩個直線電動機； （ 3）電滾珠絲桿： 電滾珠絲桿是伺服電動機與滾珠絲桿的集成，可以大大簡化倒 角機床 的結(jié)構(gòu)，具有傳動環(huán)節(jié)少、結(jié)構(gòu)緊湊等一系列 優(yōu)點。 中國作為一個制造大國，主要還是依靠勞動力、價格、資源等方面的比較優(yōu)勢， 而在產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新與自主開發(fā)方面與國外同行的差距還很大。中國的倒角機床產(chǎn)業(yè) 不能安于現(xiàn)狀，應(yīng)該抓住機會不斷發(fā)展，努力發(fā)展自己的先進技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與 人才培訓力度，提高企業(yè)綜合 服務(wù)能力，努力縮短與發(fā)達國家之間的差距。力爭早日 實現(xiàn)倒角機床 產(chǎn)品從低端到高端、從初級產(chǎn)品加工到高精尖產(chǎn)品制造的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)從 中國制造到中國創(chuàng)造、從制造大國到制造強國的轉(zhuǎn)變。 作為一名大學生，我還不具備設(shè)計出以上那么先進的倒角機床，所以我設(shè) 計的是簡易齒輪自動 倒角機 ，以 達到齒輪倒角目的。 審 核 意 見 指導(dǎo)教師評閱意見 （對選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻綜述等方面進行評 閱） 簽字： 年 月 日 教研室主任意見 簽字： 年 月 日 學院教學指導(dǎo)委員會意見 簽字： 年 月 日 公章：