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外 文 翻 譯 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名 黃 海 班 級 BD 機制 051 學 號 0520110112 指 導 教 師 邢 青 松 1 外文資料名稱 A standard conical point drill grinding machine 外文資料出處 International journal of machine tools鉆頭刃磨 牙輪鉆機模型點 麻花鉆磨削 1 前言 現(xiàn)在在調整現(xiàn)有的簡單錐形麻花鉆磨削機器上存在著一些問題 操作者要求很 容易就能改變這些機器不同點的參數(shù) 前提是這些參數(shù)對鉆削運動不重要 如點的 角度 同時不能對性能有非常大影響的參數(shù)進行簡單直截了當?shù)恼{整 例如通過圖 Tsai and Wu 1 2 描述的斜距d和圖Fugelso 3 4 描述的參數(shù) 大多數(shù)機器 在調整 上采用試錯方式 直到可以制成被接受的非特性的鉆削才行 這導致不同 分批鉆點的形成 當錐形鉆頭的制作完成后 使得很難衡量點和確定其模型參數(shù) 由于很容 易測出點的角度的兩倍 使得很容易找到 和 但分離 和 是困難的 實測 橫刃角包含 參數(shù) 不能夠脫離橫刃角 同時不能直接測量參數(shù)d 從Tsai 3 and Wu 1 的表中可以推斷出 如果其他參數(shù)都是知道的話 橫刃角度可以 從中推導出來 又因為錐體模型參數(shù)很復雜 使得很難檢查這些點 因此首先 制做出正確的點 這是很重要的 本文介紹了一種麻花鉆磨床 該磨床上所有的錐鉆點參數(shù)都是允許重新設 置的 并保證這些參數(shù)是常用的 并且重復性好 這是因為它們是直接用墊片 和蓋奇塊精確定位的一套鉆機 它可以校準參數(shù)甚少的磨床零件尺寸且效果很 好 圖1 麻鉆的錐點 圖2 標準麻花鉆一邊的觀察圖 2 磨床的描述 圖1顯示錐體模型的麻花鉆點與參數(shù)半錐角 的軸線 錐軸角 斜距 s 和錐尖到鉆探的距離 d 如圖Tsai and Wu 1 2 中所描述 圖2顯示了圓錐鉆頭磨床配置標準 軸線AA 是主軸的錐模 是定在30 因 4 為沿著切削刃這可給人一個均勻分割角的感覺 但橫刃角不能過大 見Fugelso 4 一 橫刃角度小于120 角度 固定在29 到標準值為118 的點角度 點角度是 和 的 和的兩倍 如果想要 和 有所不同 上述的數(shù)值應該有足夠廣泛的應用范圍 斜交距離對鉆頭的幾何形狀有很大的影響 一個斜距離的小小改變就會大大改變 如 5 所定義的一樣的限定的角度 增加斜交距離 將會導致限定角度按照一定的 角度增長從而超過鉆孔的切削邊沿的整個角度 通常斜距離約等于網(wǎng)邊厚度 如圖 3 斜距中心S能由改變不同墊片的厚度P得到準確的調整 在橫量減去一個墊片的厚 度P后 斜交距離的數(shù)值就等于一臺機器的常量 0P 如圖 3 通過調整墊片Q可以調整參數(shù)d 墊片P的位移會造成墊片Q成直角 位移 以此來提高或降低鉆機的空余間隙 該墊片厚度Q是可由包含鉆直徑D和 d參數(shù)以下公式得到 cossin45200 dD 其中d參數(shù)是鉆孔直徑 因為鉆孔是放在V型槽里的 如果鉆頭被放在一個夾頭里 d將不是鉆孔直徑 d的數(shù)值將和鉆孔直徑的60 90 相當 盡可能小而不使橫刃角度 過大 即大于 這一結果使得隨著剪切角度沿著鉆軸進行切削 并使得整個角013 度會盡可能地增加 大多數(shù)現(xiàn)有的鉆磨不容許調整這個參數(shù) 并有一個固定的d值 即對大的鉆頭僅可接受 而對小的鉆頭則過大 如圖 2 頂部G必須到錐尖處有一個適當?shù)木嚯xJ 此時的合適角速度為w J可由下式得到 然后R距離可以由 得出 sin2codJ JR 0 5 圖3 標準麻花鉆 圖4顯示由表面G到該基地的距離R 測量儀必須定位于沿Z軸的出削槽 圖5 表 示的是鉆孔和其出削槽的連接 但是因為該出削槽凹的形狀 使得這個調整不是很 精確 其中 參數(shù)的調整由G的寬度w來進行計算 鉆孔套可沿錐軸AA 旋轉90 左 右 在磨削以后 切削邊可達到外徑測量儀接觸點 如圖4和5所示 這一結果在第 一原理下設定w W是由以下公式得到 tan20DWw 6 W參數(shù)范圍從零到一個很小的角度 不超過15度 W增加了1度橫刃角也增加1度 W的 增加有利于角度沿切削刃分配 見fugelso 3 4 但是 這樣做增加也了橫刃 角 而使得橫刃角約小于133 度或橫刃會太長 如fugelso 3 往往用參數(shù)W增加 來作為以參數(shù)d過大時的補償 在接觸到如圖4所示蓋頂G后 這個鉆頭固定在 V 型鉆套內 該鉆套可繞錐軸 向后旋轉90 度 遇到該砂輪形成半點 接著鉆削變松了同時可旋轉180度 鉆套可 繞向前旋轉90度 第二凹槽接觸到蓋頂G并和第二個半點成直線 此時鉆頭再次被夾 緊 鉆套又繞回來 形成第二個半點 為了清楚地表示夾具和AA 軸的旋轉 每個 停止點沒有用數(shù)據(jù)表示出來 3 校準 沒有明確認識磨床的層面就來校準機器這是不可取的 因為標定不會因不準確 地形成或衡量部分而受到影響 雖然測量角尺寸是不容易的 但是在不知道許多線 性尺寸的情況下仍有可能校準 要找出 很簡單 同時要利用普通的計量工具 0p 校準 和 的假設條件是 該砂輪可沿其軸線旋轉同時能準確地定位回到了以0QR 前的軸位置 通過用圓錐指出標定桿來取代磨床的旋轉部分 便可找出 如圖 0R 2 中的虛線所示 當錐接觸到磨削車輪時 是基地到尖端的距離 在校準 時尖0R0Q 端到基地的距離用 表示 只需要測量一次 因為它與 有一個恒定的比例 RHR 0 Q坐標建立在 V 凹槽上得到的 表示從基地到坐標與磨輪交點的距離 7 如圖2所示的虛線 此外 距離L應該在重新校準后才測量 此時有 為了在研磨機上使用很多不同的鉆頭直徑 各種墊片厚度q要求不能太大 如圖 2所示該砂輪左側可增加L 增加的L 它從最初測定值增加d 它與這3個校準常量有 下列的關系 公式 6 也可以在磨輪一側磨削后被用來校正機器 砂輪修整是為了產(chǎn) 生一個小 4 精度 當 V 凹槽在圖2所示的位置時 鉆頭和砂輪之間有一個非常小的差距 缺口 寬度可由下得 Gap width DWS2 當斜距離接近其W 2下限時 缺口寬度約為0 這種差距隨著斜交距離的增大 而增加 忽略這種差距會在第二個公式 2 產(chǎn)生的一個很小的錯誤的的 大概為公 式 2 的1 左右 這可能會導致參數(shù)W的一小部分產(chǎn)生一定程度上的誤差 但這些 是可以接受的 因為W是通常是一個整體而不是一部分 5 討論 這種標準鉆頭磨床所產(chǎn)生的鉆點可以和其他磨床所產(chǎn)生的鉆點可以用許多種方 向來比較 鉆頭側表面和其邊沿可以通過同一個坐標測量機 CMM 來測量 并且 可與帶有標準點的磨床所形成的點比較 這將區(qū)分開來 如果這兩點均是相同的 但是這樣有利于比較 即 通過CMM 測量的側表面再測量出鉆頭直徑那么磨床可以 旋轉形式調整 這樣產(chǎn)生的點和標準磨床上產(chǎn)生的點一樣 以理性的方式 使生產(chǎn) 點 同時為標準鉆頭磨床 另一個比較是將刀具的標準點和切點進行壽命測試 但問題是 不同的形狀點 的切削性能具有許多相似點 標準磨床生產(chǎn)出來的點為新鉆尖的幾何形狀提供一個 測試基準 第三個比較是檢查外徑上二個點之間的角和接近尾聲的橫刃上的一個點角度 這 些角度對鉆削運動是至關重要的 接近尾聲的橫刃上的一個點角度應該大于外徑上 8 二個點之間的角 這樣將產(chǎn)生良好的鉆井性能 但留下的制作形狀仍不固定 6 結論 凸輪驅動的機械研磨機和計算機控制的磨床從一個點的形狀到另一個點形狀的 形成能產(chǎn)生各種各樣的點 本文提出的磨床 雖然有點繁瑣的設置 但可以生產(chǎn)大 批量完全相同的且在點形成時有高精度的錐點 這一點當直徑很小時尤其重要 因 為它們難以檢查 為了與更多的點比較 這些鉆削可以用于共同圓錐面鉆尖的基準 測試 未來的工作將包括鉆頭后刀面的形狀的設計測量技術同時為磨床提供第一步 理性的比較 引 言 齒 輪 傳 動 應 用 廣 泛 對 齒 輪 制 造 質 量 的 要 求 越 來 越 高 需 求 量 也 日 益 增 加 而 鼓 形 齒 輪 可 改 善 齒 輪 的 嚙 合 狀 況 使 齒 向 載 荷 分 布 均 勻 提 高 齒 輪 的 抗 彎 強 度 降 低 傳 動 噪 聲 延 長 使 用 壽 命 鼓 形 齒 聯(lián) 軸 器 和 直 齒 聯(lián) 軸 器 相 比 具 有 承 載 力 高 使 用 壽 命 長 維 修 費 用 低 機 械 效 率 高 等 優(yōu) 點 在 起 重 機 等 方 面 應 用 非 常 廣 泛 1 普 通 滾 齒 機 不 具 備 加 工 鼓 形 齒 輪 的 功 能 部 分 滾 齒 機 通 過 加 裝 仿 形 板 并 手 搖 機 床 立 柱 來 實 現(xiàn) 獲 得 鼓 形 齒 輪 加 工 功 能 但 這 種 方 法 存 在 立 柱 進 給 靈 敏 度 差 工 件 齒 面 粗 糙 度 高 仿 形 板 規(guī) 格 繁 多 操 作 費 力 等 弊 端 特 別 是 機 床 調 整 復 雜 調 整 周 期 長 產(chǎn) 品 適 應 性 較 差 加 工 質 量 較 低 嚴 重 制 約 了 鼓 形 齒 輪 的 生 產(chǎn) 本 課 題 來 源 于 生 產(chǎn) 企 業(yè) 對 鼓 形 齒 輪 加 工 的 實 際 需 求 根 據(jù) 近 年 來 數(shù) 控 技 術 尤 其 是 開 放 式 運 動 控 制 器 快 速 發(fā) 展 的 現(xiàn) 狀 應 某 廠 方 要 求 對 某 廠 的 Y 3 1 5 0 E 滾 齒 機 進 行 數(shù) 控 化 技 術 改 造 成 功 地 開 發(fā) 了 一 套 基 于 H U S T C N C H 3 X 的 開 放 式 運 動 控 制 器 的 數(shù) 控 滾 齒 系 統(tǒng) 并 用 于 實 際 生 產(chǎn) 改 造 好 的 數(shù) 控 滾 齒 機 調 整 簡 單 機 械 性 能 穩(wěn) 定 可 靠 使 鼓 形 齒 輪 的 加 工 質 量 加 工 精 度 大 大 提 高 同 時 大 幅 度 提 高 生 產(chǎn) 效 率 1 滾 齒 機 加 工 原 理 1 1 滾 齒 機 傳 動 鏈 分 析 滾 齒 機 應 具 備 下 列 傳 動 鏈 主 運 動 傳 動 鏈 展 成 運 動 傳 動 鏈 垂 直 進 給 運 動 傳 動 鏈 軸 向 運 動 傳 動 鏈 徑 向 進 給 運 動 傳 動 鏈 2 滾 齒 機 的 工 作 運 動 有 1 主 運 動 主 運 動 即 滾 刀 的 旋 轉 運 動 2 展 成 運 動 滾 刀 和 工 件 的 回 轉 由 伺 服 電 動 機 分 別 驅 動 滾 刀 和 工 件 的 回 轉 伺 服 電 動 機 按 控 制 指 令 運 動 嚴 格 保 證 滾 刀 和 工 件 二 者 同 步 該 方 案 投 入 大 成 本 高 對 運 動 控 制 器 的 實 時 控 制 要 求 較 高 控 制 軟 件 編 程 難 度 大 3 垂 直 進 給 運 動 垂 直 進 給 運 動 即 滾 刀 沿 工 件 軸 向 作 連 續(xù) 的 進 給 運 動 以 切 出 整 個 齒 寬 上 的 齒 滾 齒 機 數(shù) 控 化 改 造 設 計 俞 鴻 斌 1 金 波 1 舒 柏 和 2 1 金 華 職 業(yè) 技 術 學 院 浙 江 金 華 3 2 1 0 0 7 2 金 華 漢 生 機 電 控 制 工 程 有 限 公 司 浙 江 金 華 3 2 1 0 1 7 摘 要 本 文 介 紹 了 運 用 基 于 H U S T C N C H 3 X 開 放 式 運 動 控 制 器 對 滾 齒 機 進 行 數(shù) 控 化 改 造 的 原 理 用 此 方 法 改 造 普 通 滾 齒 機 可 以 有 效 地 擴 大 機 床 加 工 鼓 形 齒 輪 的 功 能 大 大 提 高 了 機 床 性 能 獲 得 較 大 的 經(jīng) 濟 效 益 關 鍵 詞 滾 齒 機 改 造 設 計 中 圖 分 類 號 T G 6 1 2 文 獻 標 識 碼 A 文 章 編 號 1 6 7 1 3 6 9 9 2 0 0 7 0 2 0 0 1 4 0 3 D e s i g n a n d R e f o r m i n G e a r H o b b i n g M a c h i n e Y U H o n g b i n 1 J I N B o 1 S H U B a i h e 2 1 J i n H u a C o l l e g e o f P r o f e s s i o n 2 J i n h u a H a n g s h e n g M e c h a n i c a l a n d E l e c t r o n i c a l C o n t r o l E n g i n e e r i n g L i m i t e d C o m p a n y J i n h u a 3 2 1 0 1 7 C h i n a A b s t r a c t T h e p a p e r d i s c u s s e s t h e p r i n c i p l e o f t h e g e a r h o b b i n g m a c h i n e C N C R e f o r m u t i l i z i n g H U S T C N C H 3 X o p e n m o t i o n c o n t r o l l e r W i t h t h i s d e s i g n t h e f u n c t i o n o f h o b b i n g m a c h i n e t o m a c h i n e c r o w n g e a r c a n b e e f f e c t i v e l y e x p a n d e d t h e p e r f o r m a n c e a n d p r o c e s s i n g c a p a c i t y o f t h e C N C g e a r h o h h i n g m a c h i n e a r e g r e a t l y e n h a n c e d a n d t h e e c o n o m i c a l b e n f i t c a n b e g a i n e d e c o n o m i c a l l y K e y W o r d s g e a r h o b b i n g m a c h i n e r e f o r m d e s i g n 收 稿 日 期 2 0 0 7 0 3 2 7 作 者 簡 介 俞 鴻 斌 1 9 7 1 男 浙 江 永 康 人 碩 士 研 究 生 講 師 技 師 主 要 從 事 數(shù) 控 技 術 機 械 C A D C A M C A E 研 究 金 華 職 業(yè) 技 術 學 院 學 報 第 7 卷 第 2 期 2 0 0 7 年 4 月 V o l 7 N o 2 A p r 2 0 0 7 形 軸 向 進 給 改 造 為 由 伺 服 電 動 機 M 1 驅 動 調 節(jié) M 1 的 轉 速 可 以 得 到 需 要 的 進 給 速 度 改 造 原 理 如 圖 l 所 示 4 徑 向 進 給 工 件 向 滾 刀 方 向 作 徑 向 進 給 垂 直 進 給 運 動 和 徑 向 進 給 聯(lián) 動 加 工 鼓 形 齒 輪 水 平 徑 向 進 給 改 造 為 由 伺 服 電 動 機 M 2 驅 動 經(jīng) 蝸 桿 副 絲 桿 副 使 滾 刀 切 向 移 動 調 整 伺 服 電 動 機 轉 速 可 以 得 到 需 要 的 切 向 進 給 速 度 因 廠 方 要 求 且 受 成 本 限 制 展 成 運 動 保 留 了 普 通 滾 齒 機 原 分 齒 傳 動 鏈 采 用 兩 臺 伺 服 電 動 機 進 行 數(shù) 控 改 造 1 2 總 體 設 計 方 案 根 據(jù) 鼓 形 齒 輪 的 成 形 原 理 綜 合 考 慮 滾 切 中 對 機 械 進 給 系 統(tǒng) 跟 隨 性 快 速 性 的 要 求 及 改 造 成 本 等 因 素 在 保 留 原 普 通 滾 齒 機 分 齒 傳 動 鏈 的 基 礎 上 按 照 數(shù) 控 理 論 中 兩 坐 標 圓 弧 插 補 原 理 對 機 床 的 刀 架 垂 直 進 給 運 動 和 水 平 徑 向 進 給 進 行 數(shù) 控 化 控 制 改 造 實 現(xiàn) 鼓 形 齒 輪 加 工 按 工 件 精 度 和 切 削 力 的 計 算 參 考 國 內 外 數(shù) 控 滾 齒 機 的 拖 動 方 式 采 用 伺 服 電 機 驅 動 的 半 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 在 數(shù) 控 滾 齒 機 上 加 工 鼓 形 齒 輪 要 根 據(jù) 其 工 件 圖 參 數(shù) 夾 具 尺 寸 滾 刀 參 數(shù) 工 藝 要 求 確 定 各 軸 位 置 X Y 兩 坐 標 聯(lián) 動 用 圓 弧 插 值 法 加 工 對 稱 于 工 件 齒 寬 帶 圓 弧 的 鼓 形 直 齒 和 斜 齒 齒 輪 3 數(shù) 值 計 算 和 調 整 原 理 見 圖 2 2 機 械 部 分 改 造 在 滿 足 實 際 應 用 需 求 的 情 況 下 為 了 降 低 成 本 酌 情 減 少 數(shù) 控 軸 數(shù) 對 原 機 械 滾 齒 機 的 改 動 較 少 對 不 同 尺 寸 的 鼓 形 齒 輪 通 過 參 數(shù) 化 設 置 便 可 進 行 加 工 操 作 簡 單 方 便 進 給 X 軸 Y 軸 分 別 采 用 伺 服 電 動 機 通 過 數(shù) 控 系 統(tǒng) 單 獨 控 制 數(shù) 控 機 床 的 進 給 系 統(tǒng) 應 滿 足 無 間 隙 低 摩 擦 高 剛 度 等 基 本 要 求 需 要 完 成 的 機 械 改 造 主 要 包 括 滑 動 絲 杠 改 為 具 有 預 緊 消 隙 功 能 的 滾 珠 絲 杠 蝸 桿 蝸 輪 副 改 為 雙 導 程 漸 開 線 蝸 桿 副 增 加 軸 向 調 整 環(huán) 節(jié) 滑 動 軸 承 均 改 為 滾 動 軸 承 去 掉 垂 直 進 給 傳 動 鏈 及 調 整 掛 輪 機 構 使 刀 架 X Y 軸 數(shù) 控 化 使 得 機 床 各 項 運 動 精 度 大 大 提 高 機 床 更 加 柔 性 化 調 整 更 加 方 便 大 大 降 低 工 人 的 勞 動 強 度 3 控 制 軟 件 設 計 方 案 3 1 控 制 系 統(tǒng) 方 案 制 定 本 方 案 是 采 用 臺 灣 億 圖 的 多 軸 運 動 控 制 器 H U S T C N C H 3 X 的 開 放 式 數(shù) 控 系 統(tǒng) 核 心 是 一 塊 具 有 P C 1 0 4 總 線 并 且 自 帶 高 速 D S P 芯 片 的 開 放 式 多 軸 運 動 控 制 卡 與 嵌 入 式 P C 主 機 構 成 多 處 理 器 結 構 卡 上 自 帶 D S P 芯 片 以 實 現(xiàn) 實 時 高 速 插 補 計 算 功 能 可 完 成 空 間 直 線 圓 弧 插 補 大 大 減 輕 了 主 機 負 擔 還 提 供 了 程 序 緩 沖 區(qū) 該 運 動 控 制 卡 通 過 P C 1 0 4 總 線 和 計 算 機 通 訊 一 方 面 將 從 各 控 制 軸 采 集 到 的 數(shù) 據(jù) 送 給 主 機 進 行 計 算 另 一 方 面 將 主 機 根 據(jù) 工 藝 及 數(shù) 學 模 型 進 行 運 算 生 成 的 運 動 控 制 指 令 經(jīng) 過 進 一 步 處 理 送 各 軸 伺 服 驅 動 器 完 成 各 軸 的 運 動 控 制 加 工 出 滿 足 工 藝 要 求 的 合 格 零 件 圖 1 滾 齒 機 改 造 原 理 簡 圖 圖 2 X Y 兩 坐 標 聯(lián) 動 圓 弧 插 值 法 加 工 鼓 形 齒 輪 俞 鴻 斌 等 滾 齒 機 數(shù) 控 化 改 造 設 計第 2 期 1 5 圖 5 滾 齒 機 系 統(tǒng) 硬 件 控 制 部 分 及 部 分 電 器 原 理 圖 圖 3 T N C A 3 系 列 控 制 器 L C D 面 板 及 按 鍵 圖 4 滾 齒 機 數(shù) 控 系 統(tǒng) 單 段 運 行 操 作 界 面 下 轉 第 1 3 頁 金 華 職 業(yè) 技 術 學 院 學 報 2 0 0 7 年 3 2 控 制 軟 件 設 計 方 法 本 系 統(tǒng) 控 制 軟 件 是 在 純 D O S 下 用 C 語 言 開 發(fā) 的 D O S 系 統(tǒng) 的 開 放 性 單 任 務 準 確 的 時 鐘 中 斷 管 理 及 其 良 好 的 穩(wěn) 定 性 為 工 業(yè) 化 生 產(chǎn) 提 供 了 可 靠 的 保 證 整 個 軟 件 系 統(tǒng) 采 用 模 塊 化 設 計 它 包 括 主 程 序 模 塊 子 程 序 模 塊 及 加 工 程 序 模 塊 三 大 部 分 控 制 器 L C D 面 板 及 按 鍵 參 見 圖 3 單 段 運 行 操 作 界 面 參 見 圖 4 其 中 系 統(tǒng) 初 始 化 包 括 自 制 小 漢 字 字 模 的 裝 入 顯 示 器 圖 形 方 式 的 初 始 化 控 制 器 濾 波 參 數(shù) 的 整 定 等 系 統(tǒng) 診 斷 模 塊 的 作 用 是 監(jiān) 控 各 被 控 軸 的 運 動 狀 態(tài) 如 各 軸 有 無 運 動 誤 差 超 限 伺 服 報 警 運 動 完 成 限 位 開 關 動 作 等 實 時 控 制 模 塊 由 中 斷 服 務 程 序 實 現(xiàn) 它 在 每 個 時 鐘 中 斷 周 期 內 讀 入 各 軸 位 置 根 據(jù) 加 工 對 象 的 加 工 工 藝 要 求 計 算 出 新 的 運 動 控 制 指 令 送 運 動 器 解 釋 執(zhí) 行 4 硬 件 電 路 本 文 討 論 的 改 造 方 案 采 用 開 放 式 運 動 控 制 卡 去 驅 動 各 軸 電 機 擺 脫 了 國 外 進 口 的 限 制 充 分 發(fā) 揮 了 P C 平 臺 上 的 軟 硬 件 優(yōu) 勢 豐 富 和 改 善 了 開 發(fā) 環(huán) 境 硬 件 電 路 由 外 設 信 號 變 換 電 路 及 輔 助 電 路 幾 部 分 組 成 構 成 一 個 完 整 的 簡 易 數(shù) 控 系 統(tǒng) 完 成 程 序 的 輸 入 與 處 理 顯 示 電 機 驅 動 等 一 系 列 功 能 滾 齒 機 系 統(tǒng) 硬 件 控 制 部 分 及 部 分 電 器 原 理 圖 如 圖 5 所 示 1 6 參 考 文 獻 1 陳 伯 時 電 氣 拖 動 自 動 控 制 系 統(tǒng) M 北 京 機 械 工 業(yè) 出 版 社 1 9 9 7 2 實 用 數(shù) 控 加 工 技 術 編 委 會 實 用 數(shù) 控 加 工 技 術 M 北 京 兵 器 工 業(yè) 出 版 社 1 9 9 5 3 杜 建 銘 李 富 生 吳 宏 等 基 于 開 放 式 運 動 控 制 器 的 滾 齒 機 數(shù) 控 改 造 方 案 J 制 造 技 術 與 機 床 2 0 0 2 1 0 4 7 4 8 4 調 試 與 結 論 在 集 中 器 的 調 試 過 程 中 我 們 采 用 了 分 模 塊 調 試 的 方 法 首 先 在 L C D 顯 示 屏 上 顯 示 存 儲 單 元 中 的 數(shù) 據(jù) 并 能 通 過 鍵 盤 來 選 擇 相 應 數(shù) 據(jù) 的 顯 示 第 二 步 調 試 4 8 5 通 訊 模 塊 根 據(jù) 中 華 人 民 共 和 國 電 力 行 業(yè) 標 準 多 功 能 電 能 表 通 信 規(guī) 約 D L T 6 4 5 1 9 9 7 中 的 約 定 使 電 表 中 的 數(shù) 據(jù) 能 被 順 利 地 采 集 并 存 儲 到 集 中 器 中 第 三 步 調 試 數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 模 塊 包 括 以 太 網(wǎng) 和 G P R S 兩 個 部 分 最 后 進 行 系 統(tǒng) 的 整 體 聯(lián) 調 實 現(xiàn) 了 電 表 數(shù) 據(jù) 的 實 時 抄 錄 和 遠 距 離 發(fā) 送 抄 表 系 統(tǒng) 管 理 中 心 通 過 集 中 器 對 電 表 的 遠 程 控 制 功 能 也 得 到 了 實 現(xiàn) 該 集 中 器 經(jīng) 過 適 當 的 調 整 可 以 應 用 于 供 水 供 氣 系 統(tǒng) 中 做 到 水 電 氣 三 表 合 一 的 集 中 抄 表 具 有 良 好 的 應 用 前 景 參 考 文 獻 1 杜 春 雷 A R M 體 系 結 構 與 編 程 M 北 京 清 華 大 學 出 版 社 2 0 0 3 2 陳 賾 A R M 9 嵌 入 式 技 術 及 L i n u x 高 級 實 踐 教 程 M 北 京 北 京 航 空 航 天 大 學 出 版 社 2 0 0 5 3 丁 毓 山 電 子 式 電 能 表 與 抄 表 系 統(tǒng) M 北 京 中 國 水 利 水 電 出 版 社 2 0 0 5 4 鐘 章 隊 蔣 文 恰 李 紅 君 等 G P R S 通 用 分 組 無 線 業(yè) 務 M 北 京 人 民 郵 電 出 版 社 2 0 0 1 5 崔 強 宋 玉 炎 基 于 無 線 通 信 的 自 動 抄 表 系 統(tǒng) 的 設 計 與 實 現(xiàn) J 現(xiàn) 代 通 信 技 術 2 0 0 3 2 8 8 1 5 1 8 6 孫 磊 張 崇 巍 以 太 網(wǎng) 控 制 器 芯 片 R T L 8 0 1 9 A S 及 其 遠 程 抄 表 系 統(tǒng) 中 的 應 用 J 儀 器 儀 表 用 戶 2 0 0 4 1 4 3 7 3 9 開 始 網(wǎng) 卡 接 收 標 志 位 是 否 為 1 從 網(wǎng) 卡 接 收 數(shù) 據(jù) M C 5 5 接 收 標 志 為 是 否 為 1 從 M C 5 5 接 收 數(shù) 據(jù) 數(shù) 據(jù) 處 理 結 束 是 否 否 是 圖 6 數(shù) 據(jù) 接 收 子 程 序 流 程 圖 上 接 第 1 6 頁 章 玨 瑞 等 基 于 嵌 入 式 系 統(tǒng) 的 電 能 抄 表 集 中 器 設 計第 2 期 5 結 論 本 設 計 已 成 功 地 運 用 于 中 型 滾 齒 機 的 改 造 它 較 好 地 解 決 了 鼓 形 齒 輪 的 滾 齒 加 工 問 題 加 工 出 的 鼓 形 齒 輪 齒 面 質 量 高 對 于 不 同 的 鼓 形 齒 輪 產(chǎn) 品 要 根 據(jù) 其 零 件 圖 參 數(shù) 滾 刀 參 數(shù) 工 工 藝 要 求 確 定 各 軸 位 置 只 需 輸 入 相 應 的 G 5 4 工 件 坐 標 系 等 參 數(shù) 就 能 靈 活 迅 速 地 適 應 加 工 零 件 的 變 更 加 工 各 種 鼓 形 齒 輪 因 此 本 設 計 具 有 產(chǎn) 品 適 應 性 強 加 工 質 量 好 生 產(chǎn) 效 率 高 等 特 點 而 且 改 造 費 用 低 改 造 周 期 短 操 作 使 用 方 便 等 優(yōu) 點 1 滾 齒 機 的 數(shù) 控 化 改 造 大 大 提 高 了 齒 輪 加 工 能 力 和 加 工 效 率 改 善 操 作 性 能 問 題 2 數(shù) 控 改 造 后 有 效 提 高 工 件 加 工 精 度 和 效 率 機 床 操 作 簡 便 加 工 效 率 高 加 工 質 量 穩(wěn) 定 效 果 良 好 3 機 床 可 根 據(jù) 加 工 零 件 的 特 點 進 行 編 程 加 工 可 進 行 各 種 形 式 的 方 框 循 環(huán) 加 工 程 序 可 通 過 編 程 實 現(xiàn) 鼓 形 齒 輪 的 數(shù) 控 加 工 4 相 關 技 術 改 造 的 可 在 齒 輪 機 床 上 推 廣 既 有 廣 闊 的 技 術 前 景 又 有 顯 著 的 經(jīng) 濟 效 益 5 如 需 進 一 步 提 高 該 滾 齒 機 的 加 工 能 力 可 對 其 他 進 給 各 軸 和 滾 刀 刀 盤 角 度 A 軸 等 采 用 單 獨 的 伺 服 電 機 控 制 進 行 全 面 數(shù) 控 化 改 造 在 技 術 上 已 不 困 難 但 成 本 較 高 用 戶 要 根 據(jù) 需 求 和 成 本 進 行 取 舍 1 3 文 獻 資 料 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名 黃 海 班 級 BD 機制 051 學 號 0520110112 指 導 教 師 邢 青 松 文 獻 資 料 1 陳碧楠 宋昆 高速干式切削滾齒機刀架部件滾刀軸優(yōu)化設計 A 重慶工 學院 重慶汽車學院 2008 11 38 41 2 俞鴻斌 金波 舒柏和 滾齒機數(shù)控化改造設計 A 金華職業(yè)技術學院 2007 4 14 16 3 楊德卿 張和平 余英良 數(shù)控改造滾齒機加工鼓形齒輪 B 新技術新 工藝 數(shù)字技術與機械加工工藝裝備 2007 8 35 37 4 郭前建 楊建國 李永祥 王秀山 滾齒機熱誤差補償技術研究 J 上海交 通大學 2007 12 2818 2820 5 舒暢 任延明 李凱峻 王飛 趙學玲 王少江 滾齒機的數(shù)控改造 A 四川大學制造學院 2007 9 34 36 6 王宏 余淑榮 吳明亮 組合機床鏜模及托架的改進 J 組合機床與自動 化加工技術 2001 11 52 53 7 安平 周桂蘭 陳國衡 專用內孔鏜夾具的研制 J 制造技術與機床 2003 12 47 48 8 鄧淯清 段華榮 石漫林 差速器殼體精鏜車組合機床的研制與應用 J 拖拉機與農用運輸車 1998 6 25 29 9 王傳順 王禾 文立軍 小孔距箱體零件精鏜孔組合機床的設計 J 組合 機床與自動化加工技術 1998 9 22 26 10 趙佩鳳 王道順 箱體件定位銷孔的加工方法 J 組合機床與自動化加 工技術 2004 11 84 88 11 郭光立 毛璽 滾齒機自動控制系統(tǒng)設計 B 河南科技大學 機電工程學 院 2008 10 59 60 畢 業(yè) 設 計 任 務 書 課題 滾齒機床身部件結構設計 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名 黃 海 班 級 BD 機制 051 學 號 0520110112 指 導 教 師 邢 青 松 專 業(yè) 系 主 任 吳 祥 發(fā) 放 日 期 2009 年 2 月 26 日 1 一 設計內容 根據(jù)設計要求 進行課題的調研和資料的收集 熟悉滾齒機的工作原理 與同組 同學一起分析討論滾齒機的設計方案和機床的傳動與調整情況 并最終確定機床總體 結構和傳動方案 主要設計內容包括 1 機床總體設計 繪制機床總圖 2 機床傳動系統(tǒng)設計 繪制機床傳動系統(tǒng)圖 3 床身部件結構設計 4 零件的結構設計 二 設計依據(jù) 所設計的機床為 Y38 系列普通型滾齒機 機床主要用于單件 小批和成批圓柱齒 輪與蝸輪的銑削加工 在正常情況下 其加工精度達 7 8 級精度 表面粗糙度 Ra 達 3 2 m 1 最大切削模數(shù) 6mm 鋼材 8mm 鑄鐵 2 銑削圓柱齒輪最大外徑 800mm 3 銑刀最大直徑 120mm 4 銑刀最大垂直行程長度 275mm 5 滾刀轉數(shù)范圍 47 5 192rpm 2 三 設計要求 1 機床應能滿足加工要求 保證加工精度 2 機床應能滿足強度 剛度 壽命 工藝性與經(jīng)濟性等方面的要求 3 機床應運轉平穩(wěn) 工作可靠 結構簡單 裝卸方便 便于維修 調整 4 設計圖樣總量 折合成 A0 幅面在 3 張以上 工具要求 應用計算機軟件繪圖 過程要求 裝配圖 5 到相關單位進行畢業(yè)實習 撰寫不少于 3000 字實習報告 6 查閱文獻資料 10 篇以上 并有不少于 3000 漢字的外文資料翻譯 7 撰寫開題報告 不少于 3000 字 8 畢業(yè)設計說明書按照學校規(guī)定的格式規(guī)范統(tǒng)一編排 打印 字數(shù)不少于 1 萬字 四 畢業(yè)設計物化成果的具體內容及要求 1 設計成果要求 1 畢業(yè)設計說明書 1 份 2 機床總圖 1 張 3 機床傳動系統(tǒng)總圖 1 張 4 床身部件結構裝配圖 1 張 5 相關零件圖 不少于 7 張 2 外文資料翻譯 英譯中 要求 1 外文翻譯材料中文字不少于 3000 字 2 內容必須與畢業(yè)設計課題相關 3 所選外文資料應是近 10 年的文章 并標明文章出處 3 五 畢業(yè)設計 論文 進度計劃 起訖日期 工作內容 備 注 2 月 26 日 2 月 28 日 布置任務 3 月 1 日 3 月 14 日 調查研究 畢業(yè)實習 3 月 15 日 3 月 31 日 方案論證 總體設計 4 月 1 日 4 月 14 日 技術設計 部件設計 4 月 14 日 5 月 14 日 工作設計 零件設計 5 月 15 日 5 月 31 日 撰寫畢業(yè)設計說明書 6 月 1 日 6 月 2 日 畢業(yè)設計預答辯 6 月 3 日 6 月 9 日 修改資料 6 月 10 日 6 月 11 日 評閱材料 6 月 12 日 6 月 13 日 畢業(yè)答辯 6 月 14 日 6 月 15 日 材料整理裝袋 4 六 主要參考文獻 1 趙汝嘉 機械設計手冊 軟件版 北京 機械工業(yè)出版社 2003 2 成大先 機械設計手冊 M 北京 化學工業(yè)出版社 2004 3 機械設計手冊編委會 機械設計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 4 徐灝 機械設計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2001 5 楊叔子 機械加工工藝師手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2002 6 王健石 機械加工常用刀具數(shù)據(jù)速查手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2005 7 蔡學熙 現(xiàn)代機械設計方法實用手冊 M 北京 化學工業(yè)出版社 2004 8 手冊編委會 機械加工工藝裝備設計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1998 9 手冊編委會 現(xiàn)代機械傳動手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2002 10 朱孝錄 機械傳動裝置選用手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1999 11 機床設計手冊編寫組 機床設計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1986 12 胡家秀 機械零件設計實用手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1999 13 葉偉昌 機械工程及自動化簡明設計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2001 14 李益民 機械制造工藝設計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1995 15 范云漲 陳兆年 金屬切削機床設計簡明手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1994 16 吳圣莊 金屬切削機床概論 M 北京 機械工業(yè)出版社 1985 17 黃鶴汀 金屬切削機床設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 1997 18 上海紡織工學院 機床設計圖冊 M 上海 科學技術出版社 1979 19 成大先 機械設計圖冊 M 北京 化學工業(yè)出版社 2000 20 李洪 實用機床設計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1999 七 其他 5 八 專業(yè)系審查意見 負責人 年 月 日 九 機械工程學院意見 機械工程學院領導 年 月 日 畢 業(yè) 設 計 開 題 論 證 報 告 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學生姓名 黃 海 班 級 BD 機制 051 學 號 0520110112 指導教師 邢 青 松 完成日期 2009 年 3 月 31 日 1 課題名稱 滾齒機床身部件結構設計 一 課題來源 課題研究的主要內容及國內外現(xiàn)狀綜述 1 課題來源 鹽城工學院畢業(yè)設計 生產(chǎn)實際 2 課題研究的主要內容 滾齒機通過工件的旋轉和刀具的旋轉及上下運動 運用先進剃齒機技術 使得工 件的旋轉和刀具的轉角形成一定的角度完成不同齒型工件的加工 采用伺服系統(tǒng) 執(zhí)行徑向進給位置量的控制 提高了徑向進給軸的絕對定位精度 和重復定位精度 操作 編程方便 具有中英文菜單顯示 內置 PLC 實現(xiàn)自動控制 具有粗 精剃齒 徑向進給量預選 光整 微量回程 工作臺定點停位等功能 提高 可靠性及生產(chǎn)效率 減少調整輔助時間 3 國內外現(xiàn)狀 隨著數(shù)控技術的發(fā)展 出現(xiàn)了 1 3 個軸數(shù)控化的滾齒機 其中的一部分軸采用伺 服電機數(shù)字化控制 直到 20 世紀 80 年代 世界上才出現(xiàn)真正意義上的六軸數(shù)控滾齒 機 在過去的 20 年中 數(shù)控滾齒機的發(fā)展可以劃分為 4 代 第一代數(shù)控滾齒機的工件軸和滾刀軸等采用傳統(tǒng)的蝸桿蝸輪副傳動 速度依然較 低 但精度有所提高 隨著刀具技術的發(fā)展 切削線速度有了很大的提高 原來的滾 齒機已不能滿足刀具的高速切削要求 于是更快的第二代數(shù)控滾齒機誕生 其工件軸 和滾刀軸采用齒輪副傳動 速度有很大的提高 格里森鳳凰牌 125GH 是第二代數(shù)控滾 齒機的代表 第三代數(shù)控滾齒機于 90 年代末期出現(xiàn) 它與世界上兩大齒輪裝備巨頭的合并不無 干系 差動機構滾齒機發(fā)明人 H Pfaute 創(chuàng)辦了 PFAUTER 公司 100 多年來 PFAUTER 公司不斷探索 使?jié)L齒機制造技術始終處于世界領先地位 1997 年 世界著名錐齒輪 制造商 美國格里森公司成功收購德國 PFAUTER 公司 通過技術的強強聯(lián)手 第三 代數(shù)控滾齒機 GP 系列誕生 其以全直驅技術的利用為特征 工件軸和滾刀軸的直接驅 動實現(xiàn)了真正意義的全閉環(huán)控制 直驅技術的使用 保證了高速度 電子齒輪箱和機 械間隙的數(shù)控補償 保證了高精度 這時 數(shù)控滾齒機似乎進入頂峰 作為齒輪技術和裝備的領導者 近 10 年間 基于多年的齒輪機床制造經(jīng)驗以及不 斷的創(chuàng)新意識 格里森公司又開發(fā)出第四代滾齒機 GENESIStm 130H 這也是當今世界 上唯一的第四代數(shù)控滾齒機 GENESIStm 130H 采用 三合一 的人造大理石床身 只 有在高精度磨床上才使用的床身被應用于粗加工機床 可見粗加工對于后續(xù)工序的進 行影響很大 同時 GENESIStm 130H 還應用了快速上下料機構 干切技術 快換夾具 人性化的人機界面 安全集成模塊等最新技術 數(shù)控滾齒機朝著超高速 超精度 超 可靠性 超數(shù)字化方向發(fā)展 第四代數(shù)控滾齒機 GENESIStm 130H 格里森 GENESIStm 130H 立式滾齒機具備突破性的新設計 可以優(yōu)化干切程序 2 顯著減少占地面積 大大改善節(jié)拍時間 床身采用先進的人造大理石的整體性框形結 構 將傳統(tǒng)的床身和機床立柱 尾架立柱鑄造為一體 兩立柱上部用橫桿共同組成整 體框架 采用人造大理石的優(yōu)點在于 它不會因為時間的推移 溫度的變化而降低精 度 另外 它比常規(guī)鑄鐵床身的制成速度更快 更精確 具有更高的剛度 這既保證 了優(yōu)越的減振效果和熱穩(wěn)定性 也保證了更小 更緊湊的機床占地面積 使用戶只需 叉車就可以安裝和搬遷機床 機床具備濕切和干切功能 工作區(qū)域與機床結構完全隔絕 使由于與熱鐵屑接觸 而產(chǎn)生的熱擴散減到最低 它的不銹鋼內罩有個陡坡 便于鐵屑快速轉移 該機裝備 了創(chuàng)新性的 由機械凸輪驅動的 與機床一體化的雙抓爪裝載器 降低了非生產(chǎn)時間 零件裝 卸載時間僅需 2 3s GENESIStm 130H 運用新的 即將獲得專利的滾刀驅動系統(tǒng)來取代復雜的機械和液 壓夾緊系統(tǒng) 使主軸能傳送更多扭矩 同時較小的跳動改善了工具壽命 機床備有伺 服電機直接驅動工件軸和滾刀軸 運轉可靠 速度與扭矩調整范圍更大 滾刀軸轉速 可達 4000r min 工件軸可達 1000r min 為高速的硬質合金滾刀等高速滾刀使用提供 了廣闊的空間 減少了節(jié)拍時間 增加了整體生產(chǎn)力 整體的氣動 潤滑和液壓模塊 可選擇的倒角和去毛刺功能 最新的 WINDOWS XP 環(huán)境里運行的 GLEASON 軟件 無不包 含著先進的技術氣息 夾具快換裝置的設計和使用 可以在 10 15min 內完成產(chǎn)品的 更換 除此之外 機床還使用了西門子 840D 系統(tǒng)最新集成安全模塊 在可靠性上又有 大幅的提高 數(shù)控裝置的 MTBF 值遠超過 6000h 伺服系統(tǒng)的 MTBF 值遠超過 30000h 表現(xiàn)出非常高的可靠性 2007 年 4 月 中國本土生產(chǎn)的第一臺帶有人造大理石床身 高速主軸直驅的滾齒 機正式問世 這臺滾齒機經(jīng)過嚴格測試 各項精度指標和性能完全滿足格里森美國和 德國標準 標志著中國齒輪機床的制造技術從此跨入了一個嶄新的高度 二 本課題擬解決的問題 主要設計內容包括 1 機床總體設計 繪制機床總圖 2 機床傳動系統(tǒng)設計 繪制機床傳動系統(tǒng)圖 3 床身部件結構設計 4 零件的結構設計 3 三 解決方案及預期效果 1 解決方案 首先制定總體方案 初步確定滾齒機的尺寸范圍 計算出各個參數(shù) 使用制圖軟 件繪制被加工零件圖 加工示意圖 機床的聯(lián)系尺寸圖 進行有關參數(shù)的校核 繪制 三維造型圖和裝配圖以及相關零件圖 進行參數(shù)的計算校核 2 預期效果 設計的預期效果是 機床應能滿足加工要求 保證加工精度 能滿足強度 剛度 壽命 工藝性與經(jīng)濟性等方面的要求 機床應運轉平穩(wěn) 工作可靠 結構簡單 裝卸 方便 便于維修 調整 四 課題進度安排 3 月 1 日 3 月 14 日 畢業(yè)實習階段 畢業(yè)實習 查閱資料 到多個公司實踐 撰寫實習報告 3 月 15 日 3 月 31 日 開題階段 提出總體設計方案及草圖 填寫開題報告 4 月 1 日 5 月 14 日 設計初稿階段 完成總體設計圖 部件圖 零件圖 5 月 15 日 5 月 31 日 中期工作階段 完善設計圖紙 編寫畢業(yè)設計說明書 中期檢查 6 月 1 日 6 月 2 日 畢業(yè)設計預答辯 6 月 3 日 6 月 9 日 畢業(yè)設計整改 圖紙修改 設計說明書修改 定稿 材料復查 6 月 10 日 6 月 11 日 畢業(yè)設計材料評閱 6 月 12 日 6 月 13 日 畢業(yè)答辯 6 月 14 日 6 月 15 日 材料整理裝袋 五 指導教師意見 簽名 年 月 日 4 六 專業(yè)系意見 簽名 年 月 日 七 學院意見 簽名 年 月 日