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序言
我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是“弧齒錐齒輪盤銑刀刃磨夾具設(shè)計(jì)”。齒輪裝置在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用相當(dāng)普遍。有人曾講“齒輪制造的水平代表一個(gè)國(guó)家的機(jī)械制造水平”。齒輪作為一種復(fù)雜零件，它的設(shè)計(jì)，制造無不和整個(gè)機(jī)械工業(yè)的設(shè)計(jì)，制造水平密切相關(guān)。工業(yè)的發(fā)展對(duì)齒輪提出更高的要求這些也處進(jìn)了相應(yīng)的基礎(chǔ)理論，設(shè)備及制造技術(shù)的研究和發(fā)展。
弧齒錐齒輪由于其承載能力強(qiáng)和傳動(dòng)質(zhì)量高，正逐步取代直齒錐齒輪而得到日益廣的應(yīng)用
齒面硬度在HRC58-63時(shí)一般被稱為硬齒面。提高齒面硬度對(duì)齒輪強(qiáng)度有和大的影響。隨著齒面硬度的提高，輪齒的接觸疲勞極限都有明顯增加。因此，可以顯著提高齒輪的承載能力和耐磨性。
加工弧齒錐齒輪的銑刀，已經(jīng)逐漸國(guó)產(chǎn)化，八十年代我國(guó)部分廠家先后從美國(guó)，各國(guó)引進(jìn)了許多先進(jìn)的曲線齒輪銑齒機(jī)床，并同時(shí)帶進(jìn)了少量硬齒面銑刀。這些機(jī)床性能好，精度高，生產(chǎn)效率高并且可以加工硬齒面曲線錐齒輪，以銑帶磨，深受國(guó)內(nèi)擁護(hù)歡迎，從而推動(dòng)了硬齒面曲線錐齒輪在我國(guó)交通運(yùn)輸、礦山機(jī)械，發(fā)電設(shè)備，軋鋼等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。如本息重型汽車長(zhǎng)生產(chǎn)的35噸至77噸裝載機(jī)上的主動(dòng)、被動(dòng)弧齒錐齒輪，張家口煤礦機(jī)械長(zhǎng)生產(chǎn)的磨煤機(jī)上的弧齒錐齒輪，齒面強(qiáng)度都在50~60HRC。同時(shí)，為了滿足國(guó)家重點(diǎn)基建工程，長(zhǎng)江三峽工程等的需要，國(guó)家投入數(shù)十億人民幣從國(guó)外進(jìn)口大批重型工程用車（包括大型裝載機(jī)），這些工程用車都采用了硬齒面曲線錐齒輪。據(jù)了解，目前,硬齒面曲線錐齒輪銑刀進(jìn)口約需人民幣600萬元，2000年后市場(chǎng)繼續(xù)擴(kuò)大，所需刀具費(fèi)用每年達(dá)1000萬元人民幣。
為了滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需要，加快硬齒面曲線錐齒輪銑刀的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程是有必要的。
隨之而來的就是弧齒錐齒輪銑刀的刃磨，高速鋼刀具的刃磨技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟，而硬質(zhì)合金片的刃磨難度較大，弧齒錐齒輪硬質(zhì)合金銑刀刮削加工的特點(diǎn)是：工件表面硬度高，刀齒刮削齒面時(shí)有切入切出過程屬斷續(xù)切削，故在切削過程中，刀具要承受較大的沖擊載荷，較高的切削溫度和較強(qiáng)的摩擦。硬質(zhì)合金沖擊韌性較和抗熱裂性較差，斷續(xù)切削時(shí)易產(chǎn)生崩刃熱裂，這是齒輪加工中應(yīng)避免的問題，通常對(duì)于硬質(zhì)合金刀具做成帶有負(fù)前角的形狀。這種形狀就給刃磨帶來較大的困難。為此，必須設(shè)計(jì)專用的夾具。
弧齒錐齒輪盤銑刀可在MB6745A和MB6745B等專用機(jī)床上來刃磨，但大多數(shù)單位并沒有此種型號(hào)的機(jī)床且該種銑刀盤被廣泛使用，這就給銑刀盤的刃磨帶來很大的麻煩，通常將該種刀盤拿到生產(chǎn)廠家去刃磨，這使得成本大為增加。本夾具的設(shè)計(jì)就是為了能在MQ250型萬能工具磨床上來實(shí)現(xiàn)對(duì)該種銑刀盤的刃磨。因?yàn)槿f能工具磨床被廣泛使用，大多數(shù)的生產(chǎn)單位都有該種型號(hào)的床子，使得刃磨成本大大降低，具有較好的經(jīng)濟(jì)意義。
。
目錄
序 言 ……………………………………………………………1
第一章 弧齒錐齒輪加工原理及其銑刀盤簡(jiǎn)介…………………3
1.1弧齒錐齒輪加工原 …………………………………3
1.2弧齒錐齒輪銑刀盤介紹 ……………………………5
第二章 夾具總體方案設(shè)計(jì)………………………………………8
2.1銑刀盤在夾具上的定位和夾緊 ……………………8
2.2工件座的設(shè)計(jì) ………………………………………8
2.3夾具要完成的動(dòng)作 …………………………………9
2.4分度裝置的方案分析設(shè)計(jì)與選擇…………………10
2.5 轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)……………………………16
2.6 夾具體方按設(shè)計(jì)…………………………………17
第三章 誤差分析 ………………………………………………20
3.1定位誤差分析………………………………………20
3.2分度誤差分析………………………………………23
第四章 運(yùn)動(dòng)分析 ………………………………………………27
第五章 結(jié)論 ……………………………………………………29
致 謝……………………………………………………………30
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………31
第1章弧齒錐齒輪加工原理及其銑刀盤簡(jiǎn)介
1.1 弧齒錐齒輪加工原理
根據(jù)假想平面齒輪原來切制弧齒錐齒輪是目前最廣泛使用的一種段
在用展成法加工弧齒錐齒輪時(shí),經(jīng)常假設(shè)有一個(gè)產(chǎn)形面與被切的齒輪相嚙合,這個(gè)產(chǎn)形輪的輪齒表面是由刀具的刀刃運(yùn)動(dòng)所形成的表面.刀具與被切齒輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)則相當(dāng)于產(chǎn)形齒輪與齒輪的嚙合運(yùn)動(dòng).圖1中以平頂產(chǎn)形齒輪為例,如圖1所示,1為平頂產(chǎn)形齒輪,2為刀盤,3為被加工的齒輪.被加工齒輪的節(jié)錐角是φ,根錐角是φ″,齒根角是γ″,平頂齒輪節(jié)錐角是90°-γ″.在切齒過程中,假想有一個(gè)平頂齒輪與機(jī)床搖臺(tái)同心,它隨機(jī)床搖臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng),與被切齒輪作無間隙嚙合,這個(gè)假性平頂齒輪的齒面由機(jī)床搖臺(tái)上的銑刀盤刀刃相對(duì)于機(jī)床搖臺(tái)運(yùn)動(dòng)的軌跡表面所代替.圖中的刀盤以外切齒為例,α是刀頭的齒形角,bc是刀刃,若干個(gè)刀刃回轉(zhuǎn)形成產(chǎn)形面.
加工弧齒錐齒輪用的高速鋼銑刀盤的刀刃是一個(gè)以刀盤為回轉(zhuǎn)軸線的圓錐面的直母線.即銑齒時(shí)的切削運(yùn)動(dòng)是刀盤的旋轉(zhuǎn),刀刃形成的產(chǎn)形表面是圓錐面.
圖2 所示為普通高速鋼刀盤產(chǎn)形面的示意圖,為表達(dá)清楚,圖中只給出外切刀盤上均布的若干相同刀頭中的一個(gè)圖中1為刀頭,oa是刀盤的回轉(zhuǎn)中心線,bc是直線刀刃,刃傾角等于0°,cb的延長(zhǎng)線交刀盤中心于a點(diǎn),ac是圓錐面的直母線,故ac回轉(zhuǎn)可以得到圓錐面2,即產(chǎn)形齒面.這種形式給刀具的齒形設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)和使用帶來了很多方便.
高速鋼刀盤產(chǎn)形面的直母線是過刀刃的切平面與刀刃和軸線組成的平面的交線.采用硬質(zhì)合金刀頭后,刀傾角不等于零,這個(gè)前刀面不在是過軸線的平面.這個(gè)新前刀面仍是一個(gè)片面,平面的每一條端截線都平行與軸線.這個(gè)平面仍與圓錐面相交,但這時(shí)得到的交線是一條曲線.要采用直線刃,為使誤差較小,應(yīng)使這個(gè)直線刃與圓錐曲線相切,并使該切點(diǎn)成為齒輪嚙合點(diǎn)的對(duì)應(yīng)點(diǎn).
它切出的齒輪應(yīng)該和普通錐齒輪一樣,在理論上要求兩齒面在給定的計(jì)算點(diǎn)上相互接觸,其瞬時(shí)傳動(dòng)比等于給定值.在保證齒線和齒高方向曲率半徑的前提下,由于材料的彈性變形,接觸點(diǎn)變成了一個(gè)小的接觸區(qū),在加工過程當(dāng)中由于有相應(yīng)的機(jī)床調(diào)整和滾切實(shí)驗(yàn),可以得到要求的既然出區(qū)的形狀與位置.
高速鋼刀盤的刃傾角為零度,但硬質(zhì)合金刮削刀盤必須采用斜角切削,必須具有較大的刃傾角,故刀刃的位置和形狀要發(fā)生變化.要使切齒原理不變,就應(yīng)是刀刃形成的產(chǎn)形面與原高速鋼刀盤形成的產(chǎn)形面相同或變化很小,這樣使機(jī)床容易調(diào)整,切削余量小且均勻,提高加工效率.
圖 1 弧齒錐齒輪加工原理
圖2 高速鋼刀盤產(chǎn)型面 圖3硬質(zhì)合金刮削刀盤
示意圖 產(chǎn)型面示意圖
1.2 銑刀盤簡(jiǎn)介
根據(jù)銑刀盤的旋轉(zhuǎn)方向，切削方法和加工特征等，可以把銑刀盤分成以下幾種類型：
1左旋銑刀盤和右旋銑刀盤：從刀盤前面看，如果旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針的叫做左旋刀盤；如果旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針的叫做右旋刀盤。
2單面刀盤和雙面刀盤：如果刀盤上所裝的刀片全部都是外切刀片或全部都是內(nèi)切刀片，就叫做單面刀盤前者叫做單面外切刀盤，用于切削齒槽的凹面，后者叫做單面內(nèi)切刀盤用于切削齒槽的凸面，如果刀盤上既有內(nèi)切刀片又有外切到片，就叫做雙面刀盤，它同時(shí)切削齒槽的兩側(cè)齒面
3粗切刀盤和精切刀盤：為了適應(yīng)齒槽粗切和精切的不同要求把銑刀盤分為粗切刀盤和精切刀盤，二者在結(jié)構(gòu)上有所不同。
4小直徑刀盤和大直徑刀盤：公稱直徑在2"以下的共有四種刀體和刀盤做成整體直徑不能調(diào)節(jié)（整體刀盤）稱為小直徑刀盤或小模數(shù)刀盤：刀片鑲在刀體上，直徑可以調(diào)節(jié)的叫做鑲齒刀盤,又稱大直徑刀盤。
圖 4 銑刀盤的機(jī)構(gòu)
1-刀盤體 2、3-內(nèi)外刀片 4、5-墊片 6-固定墊片 7可調(diào)墊片 8-固定螺釘 9-調(diào)整螺釘 10-標(biāo)志螺釘 11-卸到螺釘 12-援助銷
如圖4所示,刀盤在刀片和刀盤體之間裝有平墊片和楔片變換平墊片的厚度可以改變刀尖直徑，調(diào)整螺釘，使楔片上下移動(dòng)，使刀片在徑向位置得到精確的細(xì)微調(diào)整，以保證與基準(zhǔn)刀片切削刃的位置在徑向一致
3′/2″~21″刀盤的基本參數(shù)
序號(hào)
公稱直徑
Dg
錐孔
連接螺栓孔
刀體厚度
H
刀片數(shù)
d
錐度
D2
d1
d2
1
3′/2"
25.4
1：12
46
8.2
12.2
22.3
8
2
4′/2"
26.4
3
5"
4
6"
58.196
1：24
81.4
12
18
32
12，16
5
7′/2"
106.4
12，20
6
9"
12，16，20
7
12"
126.96
177.8
20
30.5
38
16，20，32
8
16"
20，24，42
9
18"
215.80
0
285.75
21
32
49
24，36
10
21"
28，42
第2章 夾具總體方案設(shè)計(jì)
2.1銑刀盤在夾具上的定位和夾緊
2.1.1銑刀盤裝夾方式的選擇：可供選擇的刀盤裝夾方式有兩種：臥軸式和立軸式
所謂臥軸式是指刀盤的軸線水平放置；所謂立軸式是指刀盤的軸線鉛直放置。鑒于所要刃磨的刀盤為裝配式刀盤，既大直徑銑刀盤，與整體刀盤相比體積和質(zhì)量都較大，因此選擇立軸式裝夾方式即刀盤軸線垂直于水平面放置，這樣可以使刀盤的重力方向與夾緊力方向一致，能夠保證加工時(shí)工件定位穩(wěn)定、可靠不發(fā)生振動(dòng)
2.1.2刀盤的定位和夾緊：刀盤中心有錐孔，而夾具體頂端是帶有同樣錐度的錐形臺(tái)，將刀盤的錐形孔對(duì)準(zhǔn)夾具體上的錐形臺(tái)放置，則刀體在夾具中就定位了。刀體上均勻布著四個(gè)螺釘孔，用四個(gè)螺釘即可將刀盤夾緊在夾具體上，這樣就完成了對(duì)工件的定位和夾緊
2.2工件座的設(shè)計(jì)
為了能使用同一個(gè)夾具來刃磨盡可能多的銑刀盤就必須使在同一個(gè)工件座上能使不同尺寸的銑刀盤定位，為了實(shí)現(xiàn)這一功能，將工件座設(shè)計(jì)成類似于階梯軸的形式。但若使全部刀盤能都在同一工件座上定位，由于聯(lián)結(jié)螺栓所在圓周的直徑分別為46mm、81.4mm、106.4mm、177.8mm、385.75mm。這樣，有的圓周得逞直徑超過了其刀盤所在工件座的直徑范圍，無法對(duì)刀盤進(jìn)行夾緊，而且如果階梯軸的階數(shù)過多，在刃磨時(shí)會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，即砂輪與工件座發(fā)生碰撞。為了解決上述矛盾，我們把上述所有刀盤分為兩組來進(jìn)行刃磨。這樣既能保證刀盤的定位和夾緊，又能保證不會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象。
我們將錐孔直徑相差較大的刀盤分在同一組，這樣可以充分保證不會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象。例如，將公稱直徑分別為4′/2″、5″和12″、16″的刀盤分為一組。本夾具的設(shè)計(jì)就是用來刃磨這四種最為常用的銑刀盤的。這樣工件座就做成了如圖所示的形式。
圖 5 工件座示意圖
觀察發(fā)現(xiàn)，其聯(lián)結(jié)螺栓孔所在圓周直徑均小于其刀盤所在工件座的直徑，即46〈58.196、106.4〈126.96。能保證用螺栓能夾緊銑刀盤，并且有足夠的剛度和強(qiáng)度。用同樣的方法來設(shè)計(jì)其他尺寸的工件座即可刃磨其余尺寸的銑刀盤（本文暫不涉及）。用更換不同尺寸的工件座的方法就能達(dá)到在同一夾具上刃磨各種不同尺寸的裝配式銑刀盤，大大減少了設(shè)計(jì)的工作量和加工費(fèi)用。
2.3夾具要完成的動(dòng)作
對(duì)該類型的銑刀盤的刃磨是通過對(duì)刀片前刀面的刃磨來實(shí)現(xiàn)的。其主要過程是首先選定刀盤的初始位置，即是使基準(zhǔn)刀片的前刀面對(duì)準(zhǔn)砂輪的工作表面，之后將刀盤夾緊，對(duì)第一個(gè)刀片的前刀面進(jìn)行刃磨，然后將刀盤依次轉(zhuǎn)過相同的角度來實(shí)現(xiàn)對(duì)全部刀片的刃磨?？偟恼f來就是先要進(jìn)行初始位置的選擇，然后還要進(jìn)行分度。為了完成這一過程，首先要進(jìn)行初始位置的選擇夾具體要完成兩個(gè)動(dòng)作：一個(gè)是夾具體要沿其軸線可以轉(zhuǎn)過任意的角度，另一個(gè)是夾具體可與水平面成一定的角度。有了這兩個(gè)動(dòng)作就可以完成對(duì)銑刀盤初始位置的調(diào)整，之后即可刃磨第一個(gè)刀片，而后在進(jìn)行回轉(zhuǎn)分度，依次完成對(duì)所以刀片的刃磨。
總結(jié)起來，該夾具所要完成的動(dòng)作主要有，兩個(gè)回轉(zhuǎn)分度動(dòng)作和一個(gè)轉(zhuǎn)角動(dòng)作。為了實(shí)現(xiàn)這三個(gè)運(yùn)動(dòng)，我們分別選擇相應(yīng)的機(jī)構(gòu)來完成。
2.4分度裝置的方案分析設(shè)計(jì)與選擇
由前述分析可知要完成對(duì)銑刀盤的刃磨，夾具需要有兩個(gè)回轉(zhuǎn)分度裝置，其作用有二：一是使夾具體能轉(zhuǎn)過一個(gè)任意角度，以便進(jìn)行初始位置的調(diào)整：其二是使夾具能進(jìn)行較精確的分度，來實(shí)現(xiàn)對(duì)銑刀盤中每個(gè)刀片的刃磨
2.4.1回轉(zhuǎn)分度裝置的基本形式：
回轉(zhuǎn)分度裝置的門類繁多，一般可按下述方法分類
⑴按分度盤和對(duì)定銷的位置不同，可分為軸向分度和徑向分度和軸向分度，對(duì)定銷的運(yùn)動(dòng)方向與分度盤的回轉(zhuǎn)方向平行，其分度裝置的結(jié)構(gòu)比較緊湊；徑向分度，對(duì)定銷的運(yùn)動(dòng)發(fā)向與分度盤的回轉(zhuǎn)方向垂直，由于分度盤的回轉(zhuǎn)直徑較大，故能使分度對(duì)定副的間隙所造成的分度誤差相應(yīng)減小，常用于分度精度較高的場(chǎng)合。綜合考慮，由于本夾具是用在萬能工具磨床上的，所以不能使夾具體的體積過大，否則很有可能與磨床的其他部分發(fā)生干涉，故在這里選用軸向分度。
⑵按分度裝置的工作原理不同，可分為機(jī)械分度，光學(xué)分度和電感應(yīng)分度。
機(jī)械分度裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，應(yīng)用廣泛。光學(xué)分度裝置的分度精度較高。例如，光柵分度裝置的分度精度可達(dá)±10″。但由于對(duì)工作環(huán)境的要求較高，故在機(jī)械加工中應(yīng)用很有限。
⑶按分度裝置的使用特性可分為通用、專用兩類。在單位生產(chǎn)中，使用通用分度裝置，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本；在中小批生產(chǎn)中，常采用標(biāo)準(zhǔn)通用分度裝置（如回轉(zhuǎn)臺(tái)與分度頭等）與專用夾具聯(lián)合使用，從而可簡(jiǎn)化專用夾具的設(shè)計(jì)和制造。但其分度精度有限，故只能滿足一般加工需要。所以在成批生產(chǎn)中廣泛使用專用分度裝置，以獲得較高的分度精度和生產(chǎn)效率。
2.4.2 回轉(zhuǎn)分度裝置的組成：
回轉(zhuǎn)分度裝置雖然有多種形式，但它們都是由四個(gè)基本部分組成：固定部分、轉(zhuǎn)動(dòng)部分、分度對(duì)定機(jī)構(gòu)以及鎖緊機(jī)構(gòu)。
⑴固定部分：固定部分即轉(zhuǎn)臺(tái)體，是分度裝置的基本部分，其功能相當(dāng)于夾具體?；剞D(zhuǎn)臺(tái)的材料應(yīng)有較好的耐磨性、吸振性、和剛度通常采用經(jīng)過時(shí)效處理的灰鑄鐵制造。精密回轉(zhuǎn)臺(tái)體則可選用性能較好的孕育鑄鐵。
⑵轉(zhuǎn)動(dòng)部分：轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括回轉(zhuǎn)盤、襯套和轉(zhuǎn)軸等。回轉(zhuǎn)盤通常用45鋼經(jīng)淬火回火至HRC40～45或20鋼經(jīng)滲碳淬火后回火至HRC58～63加工制成。轉(zhuǎn)盤工作面的平面度公差為0.001mm，端面跳動(dòng)公差為0.01～0.015mm。工作面對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)底面的平行度公差為0.01～0.02mm。轉(zhuǎn)軸與襯套之間的間隙一般應(yīng)在0.005～0.008之間 ，因?yàn)檫^大的間隙會(huì)使分度裝置產(chǎn)生附加的分度誤差。
⑶對(duì)定機(jī)構(gòu)：分度對(duì)定機(jī)構(gòu)由分度盤和對(duì)定銷組成，其作用是在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)位之后，使其相對(duì)于固定部分定位，保證其分度裝置的回轉(zhuǎn)部分相對(duì)于固定部分獲得正確的分度位置，并進(jìn)行定位和完成插銷和拔銷的動(dòng)作。分度對(duì)定機(jī)構(gòu)的誤差會(huì)直接影響分度精度。因此是分度裝置的關(guān)鍵部分。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)工件的加工要求，合理的選擇分度對(duì)定機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型。
⑷鎖緊機(jī)構(gòu)：鎖緊機(jī)構(gòu)的作用是，當(dāng)分度完成后將其裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)部分與固定部分之間進(jìn)行鎖緊，以增加分度裝置的剛性和穩(wěn)定性，減少加工是的振動(dòng)，同時(shí)也起到保護(hù)對(duì)定機(jī)構(gòu)的作用
此外，對(duì)于分度裝置通常要進(jìn)行潤(rùn)滑，潤(rùn)滑一般是指由油杯組成的潤(rùn)滑。其功能是減小摩擦面的磨損，并使各機(jī)構(gòu)操作靈活，當(dāng)回轉(zhuǎn)部分使用滾動(dòng)軸承時(shí)，也可以用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。
2.4.3 回轉(zhuǎn)分度裝置的方案設(shè)計(jì)
為了實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)分度的動(dòng)作，現(xiàn)提出如下幾種方案
方案1通用回轉(zhuǎn)臺(tái)
方案2鋼球分度裝置
方案3回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)位棘輪機(jī)構(gòu)
方案4端齒盤分度裝置
幾種方案的分析比較與選擇
方案1通用回轉(zhuǎn)臺(tái)，其結(jié)構(gòu)如圖6所示轉(zhuǎn)盤1和轉(zhuǎn)軸4用螺釘及銷釘連接，可在轉(zhuǎn)臺(tái)體2中轉(zhuǎn)動(dòng)。定位銷10（對(duì)定銷）的下端有齒條與齒輪套12嚙合。分度時(shí)，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手柄8，通過螺桿軸7上的擋銷（見B-B剖面）帶動(dòng)齒輪套12轉(zhuǎn)動(dòng)，使對(duì)定銷10在彈簧11的作用下插入另一個(gè)分度襯套的孔中，從而，完成一次分度。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手柄8，由于螺桿軸的軸向作用將彈性開口鎖緊圈6收緊，并帶動(dòng)錐型圈5向下將轉(zhuǎn)盤鎖緊
圖6 立式通用回轉(zhuǎn)臺(tái)
該裝置的定位是通過使對(duì)定銷插入轉(zhuǎn)盤的每個(gè)定位孔中實(shí)現(xiàn)的 。所要刃磨的銑刀盤的刀片數(shù)各有不同，分別為8，12，16，20，24，32，42。也就是說在轉(zhuǎn)盤的圓周上加工出能使整個(gè)圓周進(jìn)行8，12，20，24，32，42等分定位孔。這樣做的加工難度非常大，并且孔與孔之間極有可能發(fā)生干涉。
圖7 鋼球分度裝置
1- 手柄 2-螺母 3-移動(dòng)軸 4下鋼球盤 5-上鋼球盤
6-轉(zhuǎn)軸
方案2鋼球分度裝置 如圖7所示為鋼球盤分度裝置的工作原理，該裝置的上下兩個(gè)鋼球盤分別用一圈相互擠緊的鋼球作為上下分度盤。所用鋼球的直徑和幾何形狀的一致性、鋼球分布的均勻性都對(duì)裝置的分度精度有和承載能力影響很大，必須經(jīng)過嚴(yán)格的挑選，其直徑尺寸偏差和球面輪廓讀誤差均應(yīng)控制在0.3μm 之內(nèi)。圖中所示為上下分度盤，其端面上各嵌有鋼球若干粒。其數(shù)量與分度機(jī)構(gòu)的最小角度值有關(guān)。如圖，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1使移動(dòng)軸3向上運(yùn)動(dòng)將上鋼球盤5抬起，上下分度盤分開，這時(shí)旋轉(zhuǎn)分度盤到某一個(gè)角度后停止，反向旋轉(zhuǎn)手柄，使上分度盤下落兩分度盤在心得位置上鎖緊，分度運(yùn)動(dòng)完成。
方案3回轉(zhuǎn)工作臺(tái)分度轉(zhuǎn)位棘輪機(jī)構(gòu)
如圖8 所示為該機(jī)構(gòu)的視圖。油缸中的液體通過油口A進(jìn)入，推動(dòng)齒條1直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪2及裝在其上的棘輪爪3推動(dòng)棘輪4及回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)軸5順時(shí)針分度轉(zhuǎn)位。當(dāng)齒條1由于油缸液體的流動(dòng)方向的改變而返回原位時(shí)，齒輪2按虛線方向反轉(zhuǎn)，但此時(shí)棘爪3僅在棘輪齒面上滑過，棘輪4及轉(zhuǎn)軸5停歇不動(dòng)，即工作臺(tái)靜止，圖中螺釘6用來調(diào)節(jié)齒條1的移動(dòng)距離，以改變工作臺(tái)轉(zhuǎn)位角的大小，這樣棘輪由于需要單向轉(zhuǎn)動(dòng)，故棘輪齒形應(yīng)制成不對(duì)稱梯形齒。
圖8回轉(zhuǎn)工作臺(tái)分度轉(zhuǎn)位棘輪機(jī)構(gòu)
1-齒條 2-齒輪 3-棘爪 4-棘輪 5-轉(zhuǎn)軸6-螺釘
該種分度回轉(zhuǎn)裝置，分度準(zhǔn)確，定位可靠，僅用一螺釘即可調(diào)節(jié)每回分度轉(zhuǎn)角的大小，但該裝置引入液壓系統(tǒng)，將夾具的結(jié)構(gòu)大大復(fù)雜化。
方案4 端齒盤分度裝置 其結(jié)構(gòu)如圖9 所示。圖中上齒盤 為工作臺(tái)，下齒盤為底座，轉(zhuǎn)動(dòng)起落手柄，上下齒盤脫開按照分度圈上的刻度可將上齒盤轉(zhuǎn)過一個(gè)需要的角度，進(jìn)行分度 ，然后落下上齒盤 ，使兩齒盤相互嚙合，就完成了分度動(dòng)作。
端齒盤分度裝置的特點(diǎn)是：分度精度高，分度范圍大，精度重復(fù)性好，精度保持性好，并且具有良好的剛度。但其制造費(fèi)用較高，所以價(jià)格較高。
在全面分析和比較了上述四種翻覆案的基礎(chǔ)上，最后，選擇端齒盤分度裝置來實(shí)現(xiàn)夾具所要完成的回轉(zhuǎn)分度工作。
圖 9 端齒盤分度裝置
端齒盤分度裝置的特點(diǎn)：
1分度精度高、分度精度的重復(fù)性和持久性好。一般機(jī)械分度裝置的精度，隨著分度裝置的磨損將逐漸降低。但立式端齒盤在使用的過程中卻相當(dāng)于上、下齒盤在連續(xù)不斷地對(duì)眼研，因此使用越久，上下齒盤的嚙合越好，分度精度的重復(fù)性和持久性越好。
2分度范圍大：端齒盤的齒數(shù)可任意確定，以適應(yīng)各種分度需要。例如齒數(shù)為360的端齒盤，最小分度值為1°。
3剛性好：上下齒盤嚙合無間隙且能自動(dòng)定心，整個(gè)分度盤形成一個(gè)剛性良好的整體。
4結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便
2.5 轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)
為了調(diào)整銑刀盤的初始位置，夾具體除了要完成回轉(zhuǎn)分度動(dòng)作以外還必須完成能使刀盤所在平面與水平面成一個(gè)角度的動(dòng)作。為了實(shí)現(xiàn)這一動(dòng)作，夾具必須能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角的功能，現(xiàn)提出兩種方案
方案一 液壓轉(zhuǎn)角器
方案二 機(jī)械轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)
方案的分析與選擇
方案一 液壓轉(zhuǎn)角器（齒條傳動(dòng)活塞液壓缸）其結(jié)構(gòu)如圖10所示，液壓轉(zhuǎn)角器是將液壓缸活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)動(dòng)軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將兩個(gè)活塞液壓缸用一個(gè)齒條對(duì)接起來。兩端油口交替進(jìn)入液壓油。液壓力作用在活塞上，使活塞和齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。用行程螺釘可以調(diào)整活塞的行程。兩端的端蓋均采用半環(huán)連接，可以承受大的液壓力。
圖10液壓轉(zhuǎn)角器
1- 形成調(diào)整螺釘 2端蓋 3-半環(huán) 4-O型密封
5-缸體6-齒條 7-齒輪 8-轉(zhuǎn)動(dòng)軸 9-活塞
這種轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)，使用方便，操作簡(jiǎn)單，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
方案二 機(jī)械轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)， 其結(jié)構(gòu)如圖11所示，分為上下兩部分。上滑塊可沿圓弧型軌道相對(duì)于下滑塊滑動(dòng)。因?yàn)檐壍朗菆A弧型的，這就使上滑塊在滑動(dòng)的過程中形成了一個(gè)夾角，轉(zhuǎn)過角度的大小可有滑塊上的刻度線來確定在下滑塊中加工出一個(gè)弧型的T型槽，上下滑塊用T型槽用螺栓連接，T性槽用螺栓相對(duì)于上滑塊是固定的，一起沿軌道相對(duì)于下滑塊滑動(dòng)。
圖11 機(jī)械轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)
這種轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但它是手動(dòng)使用起來沒有液壓轉(zhuǎn)角器方便。
考慮到萬能工具磨床體積較小，如果在其上使用的夾具體積過大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的化，極有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象。液壓轉(zhuǎn)角器雖然使用方便，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要增設(shè)液壓回路，而機(jī)械轉(zhuǎn)角器雖然操作起來沒有液壓轉(zhuǎn)角器方便但其結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。
基于上述分析，選擇機(jī)械轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)來完成轉(zhuǎn)角的功。
2.6 夾具體方按設(shè)計(jì)
夾具所要完成的動(dòng)作主要有三個(gè)，兩個(gè)回轉(zhuǎn)分度動(dòng)作和一個(gè)轉(zhuǎn)角動(dòng)作，已經(jīng)選擇了相應(yīng)的機(jī)構(gòu)去完成，下面所要進(jìn)行的任務(wù)就是要把這些機(jī)構(gòu)組合在一起，并且將其安裝在萬能工具磨床上。
2.6.1 總體方案設(shè)計(jì)
夾具體由四個(gè)機(jī)構(gòu)組成，他們分別是一個(gè)工件座，兩個(gè)回轉(zhuǎn)分度裝置和一個(gè)轉(zhuǎn)角裝置?，F(xiàn)提出三種方案將這四個(gè)機(jī)構(gòu)組合在一起。
方案的分析與比較 方案一、二的共同特點(diǎn)是：當(dāng)調(diào)整好刀片的初始位置后，刃磨完第一個(gè)刀片后，要進(jìn)行分度轉(zhuǎn)位，來刃磨下一個(gè)刀片，這會(huì)使調(diào)整好的初始位置被改變，這使得每刃磨完一個(gè)刀片后就得進(jìn)行一次位置的調(diào)整，而方案三將轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)放在兩個(gè)分度盤中間，這樣就避免了這樣現(xiàn)象的發(fā)生。只調(diào)整好初始位置后即可開始刃磨，在分度時(shí)不會(huì)改變初始位置
2.6.2夾具與機(jī)床的連接
如圖12所示。在夾具體底部加工出一個(gè)長(zhǎng)鍵槽，將兩個(gè)長(zhǎng)鍵用螺釘固定在鍵槽內(nèi)，然后將夾具體和 長(zhǎng)鍵一起放在機(jī)床導(dǎo)軌的T型槽內(nèi)，只有長(zhǎng)鍵的兩個(gè)側(cè)面與導(dǎo)軌的T型槽接觸，這樣即可使夾具在機(jī)床上滑動(dòng)，并且保證定位準(zhǔn)確、可靠。
圖12 夾具與機(jī)床連接示意圖
1夾具體；2定位塊；3 T型槽；4機(jī)床導(dǎo)軌
第3章 誤差分析
3.1定位誤差分析
工價(jià)以圓孔在心軸（或定位銷）上定位上定位所產(chǎn)生的定位誤差，應(yīng)根據(jù)心軸水平設(shè)置或垂直設(shè)置分為固定邊接觸和非固定邊接觸兩種情況分別計(jì)算。工件以圓孔定位時(shí)所產(chǎn)生定位誤差的原因是由于圓孔與心軸或定位銷之間存在安裝所需的間隙，造成圓孔中心與心軸或定位銷中心發(fā)生偏移而產(chǎn)生了基準(zhǔn)位移誤差。如果工件以以圓孔中心線為基準(zhǔn)在過盈配合心軸上定位，因無間隙存在，圓孔中心線的位置不變，屬于基準(zhǔn)重合情形，故不產(chǎn)生定位誤差。
3.1.1固定邊接觸
如圖所示，工件以圓孔在配合心軸上定位，若加工表面M時(shí)，要求保證加工尺寸h。此時(shí)，假設(shè)工件軸心線與心軸軸心線重合，在這樣理想的安裝位置上不會(huì)有定位誤差產(chǎn)生。但由于定位圓孔與心軸間存在著裝配間隙，若心軸水平放置時(shí)，工件便會(huì)因自重而始終使圓孔上母線和心軸上母線保持固定邊接觸，如圖所示。此時(shí)，工件上加工表面M的工序基準(zhǔn)（定位圓孔中心線）向下產(chǎn)生偏移，有點(diǎn)O移至點(diǎn)O1。因此，工序基準(zhǔn)O的極限位置變動(dòng)量(ΔJXO)就是加工尺寸h時(shí)所產(chǎn)生的定位誤差。故得
圖 13 固定邊接觸兩銷對(duì)定誤差
ΔDWh=ΔJXO=h′-h”=OO1
= (Dmax-dmin)/2
因?yàn)? D=D+Δd=d+Xmin+ΔD
dmin=d-Δd
所以 ΔDWh=[(d+Xmin+ΔD)-(d-Δd)]/2
=(ΔD+Δd+Xmin)/2
式中
ΔD---------定位圓孔直徑公差
Δd----------定位心軸直徑公差
Dmax---------定位圓孔的最大直徑
Dmin---------定位心軸的最小直徑
Xmin--------定位圓孔與定位心軸間的最小配合間隙
其中Xmin是一個(gè)由配合性質(zhì)所決定的常量，因此，在必要
時(shí)通過對(duì)刀具位置的調(diào)整予以消除。
3.1.2非固定邊接觸
如圖所示，工件以圓孔在動(dòng)配合心軸上定位，若要求在該
零件上加工一側(cè)面，保證加工尺寸L。如果心軸垂直設(shè)置時(shí)，工件定位圓孔與心軸母線之間的接觸可以是任意方向的，即非固定邊接觸。工序基準(zhǔn)O的最大變動(dòng)范圍，如圖所示。本例中，對(duì)加工尺寸L產(chǎn)生影響的工序基準(zhǔn)最大變動(dòng)量為O1O2。因此，對(duì)尺寸L所產(chǎn)生的定位誤差為
圖 14 非固定邊接觸兩銷對(duì)定誤差
ΔDWL=ΔJXO=L′-L”=O1O2
=OO1+OO2
=（Dmax-dmin）/2+（Dmax-dmin）/2
=Dmax-dmin
=ΔD+Δd+Xmin]
由上述分析計(jì)算得出了，定位誤差的計(jì)算公式為：
ΔD=Dmax-dmin
對(duì)于本設(shè)計(jì)而言 Dmax=126.968 dmin=125.852
所以定位誤差 ΔD=0.016
屬于非固定邊接觸的情況.
3.2分度誤差的分析
一般的分度裝置都是以一個(gè)對(duì)定銷來依次對(duì)準(zhǔn)分度盤上的銷孔或槽（齒）來實(shí)現(xiàn)分度對(duì)定的。按這樣原理工作的分度裝置，其分度精度受到分度分度盤上銷孔或槽（齒）的等分誤差的嚴(yán)重影響，很難達(dá)到高精度。下面就介紹應(yīng)用“誤差均化原理”來進(jìn)行分度對(duì)定，從理論上來講，其分度精度可以不受分度盤上下分度槽（齒）的等分誤差影響，因此能達(dá)到很高的分度精度。
當(dāng)采用一個(gè)對(duì)定銷進(jìn)行分度對(duì)定時(shí)，在360度內(nèi)的最大分度誤差等于各次分度誤差中的最大值。若采用兩個(gè)對(duì)定銷同時(shí)進(jìn)行分度對(duì)定，如圖所示，對(duì)頂銷1、2用箭頭表示，由于分度盤在制造中的等分誤差，使其分度槽（或孔、齒）不可能精確分布。設(shè)分度盤上各分度槽間的理論分度角為α，并分別以Δα1，Δα2，…Δαn表示各分度槽在加工時(shí)，槽間距的角度誤差。圖中實(shí)線表示本次對(duì)定位置，虛線表示轉(zhuǎn)過分度角φ1之后的下次對(duì)定位置。
設(shè)在本次對(duì)定時(shí)，對(duì)定銷1與分度槽完全對(duì)定，但由于分度槽見的等分誤差，對(duì)定銷2與分度槽側(cè)存在對(duì)定偏差Δγ1。當(dāng)進(jìn)行 依次分度轉(zhuǎn)角φ1之后，對(duì)定銷仍與分度槽完全對(duì)定，而對(duì)定銷2的對(duì)定偏差則為Δγ2。由兩銷對(duì)定尺寸鏈圖16可得
圖15 兩銷對(duì)定示意圖
φ1=α+Δα1
或φ1=α+Δα2+Δγ1+Δγ2
或?qū)⒁陨蟽墒较嗉拥?
2φ1=2α+（Δα1+Δα2）+（Δγ1+Δγ2）
若分度時(shí)，每一次對(duì)定都能使兩個(gè)對(duì)定銷同時(shí)參與對(duì)定作用，即可使得
（Δγ1+Δγ2）=0
那么，兩銷同時(shí)對(duì)定的實(shí)際分度角則為
φ1=α+（Δα1+Δα2）/2
圖16 兩銷對(duì)定尺寸鏈圖
由此可見，在分度精度相同的條件下，兩銷同時(shí)對(duì)定所產(chǎn)生的分度轉(zhuǎn)角誤差是分度盤上兩相鄰分度孔等分角度誤差之和的平均值，從而使轉(zhuǎn)角誤差因均化而減小。
以次類推，當(dāng)采用n個(gè)對(duì)定銷，并使其都同時(shí)參與對(duì)定作用，則實(shí)際分度轉(zhuǎn)角為
φ=α+（Δα1+Δα2+…+Δαn）/n
若對(duì)定銷的個(gè)數(shù)n與分度數(shù)360?/α相等，并保證全部對(duì)定銷都同時(shí)參與對(duì)定作用，由“圓度誤差的封閉性”原理可知，任何圓分度在一整圈內(nèi)的累積分度誤差恒等于零。即可使得式φ=α+（Δα1+Δα2+…+Δαn）/n中的
Δα1+Δα2+…+Δαn=0?，
以實(shí)現(xiàn)分度誤差的完全均化，使其實(shí)際分度角φ等于其理論（平均）分度角α。這就是誤差均化的基本原理 。
端齒盤分度裝置就是“平面齒輪”多齒嚙合的“誤差平均效應(yīng)”分度器中的應(yīng)用。端齒盤實(shí)際是兩個(gè)直徑、齒數(shù)、齒型相同的“平面齒輪”。當(dāng)齒輪的兩個(gè)相對(duì)表面，旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度強(qiáng)迫進(jìn)入嚙合時(shí)（齒根對(duì)齒頂 ），它就鎖緊在一個(gè)由大多數(shù)齒面接觸狀況共同確定的某一位置，不能再旋轉(zhuǎn)和側(cè)向移動(dòng)。其實(shí)上齒盤相當(dāng)于一般分度裝置中的分度盤，下齒盤中的全部齒相當(dāng)于對(duì)定銷。正是由于上下齒盤的全部齒都參加對(duì)定，因此端齒盤的分度輸出誤差，就因“誤差平均效應(yīng)”的大大減小。
端齒盤一般分度精度為±3″~±6″左右，最高可達(dá)
±0.1″。根據(jù)分度精度的高低，目前我國(guó)生產(chǎn)的端齒分度盤分為普通級(jí)、精密級(jí)及超精密級(jí)。
第4章 運(yùn)動(dòng)分析
將刀盤的錐型孔對(duì)準(zhǔn)夾具上的錐型凸臺(tái)，使刀盤在夾具上定位，然后再將四個(gè)螺釘擰緊，即完成了刀盤在夾具上的夾緊。
夾具可在機(jī)床導(dǎo)軌上滑動(dòng)，當(dāng)夾具滑動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢脮r(shí)，就可以進(jìn)行初始位置的調(diào)整，所謂初始位置的調(diào)整就是將第一個(gè)刀片的前刀面對(duì)準(zhǔn)砂輪的工作表面，為了達(dá)到這一目的夾具必須完成一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)角運(yùn)動(dòng)，擰開螺母10和11使整個(gè)夾具體轉(zhuǎn)過一個(gè)所需要的角度,使銑刀片的前刀面與砂輪的工作表面大致一致,這時(shí)再擰緊螺母10和11將回轉(zhuǎn)盤固定.但此時(shí),砂輪工作表面與銑刀片的前刀面并沒有完全對(duì)正，而是成一個(gè)微小的角度。這時(shí)擰開轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)上的螺母12 ，搬動(dòng)轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)的上滑塊使刀盤所在平面轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，直到將刀片的前刀面對(duì)準(zhǔn)了砂輪的工作表面，這時(shí)反向擰動(dòng)螺母，將轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)固定，到此就完成了初始位置的調(diào)整，開始刃磨第一個(gè)刀片，刃磨完畢后，將砂輪退回原來位置，將手柄4順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)扇型齒輪3和齒輪螺母2轉(zhuǎn)動(dòng)，而由于齒輪螺母軸向固定沒，只能轉(zhuǎn)動(dòng)，因此使其所組成的螺旋副的移動(dòng)軸1向上移動(dòng)，通過軸承內(nèi)圈9將上齒盤抬起，上下8和5兩端齒盤脫開嚙合，便可進(jìn)行回轉(zhuǎn)分度，轉(zhuǎn)到下一個(gè)刀片的位置后，將手柄反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)下降，上下兩齒盤重新嚙合并鎖緊。使用時(shí)，為了便于確定轉(zhuǎn)盤所需的回轉(zhuǎn)度數(shù)，可利用定位器6和定位銷7，按所需分度的角度，在相應(yīng)的定位小孔中插入定位銷，通過定位器達(dá)到分度的目的。就這樣依次刃磨每一個(gè)刀片，直到將所有的刀片刃磨完畢。
圖 17 夾具體的運(yùn)動(dòng)分析
1-回轉(zhuǎn)底座，2-齒輪螺母，3-扇型齒輪，4-手柄，5-下齒盤，6-定位器，7-定位銷，8-上齒盤，9-軸承內(nèi)圈,10、11-T型槽用螺栓和螺母，12-T形槽用螺栓和螺母
第5章 結(jié) 論
通過以上的設(shè)計(jì)和分析論述，相信所設(shè)計(jì)的夾具一定能達(dá)到工藝的要求。完成對(duì)裝配式弧齒錐齒輪銑刀盤的刃磨，并能保證較高的精度。但由于作者的能力有限，并且缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)的過程中也出現(xiàn)了許多問題，譬如，端齒分度盤雖然分度精度高，但其加工成本也較高 ，是否能選用一種即能保證較高的精度，有能使成本降為最低的分度裝置來完成回轉(zhuǎn)分度的功能。本夾具是一種專用夾具，為了使其結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，在這里所選擇的動(dòng)力源是手動(dòng)，這樣人的感官誤差很有可能影響到刃磨的精度，若選用液動(dòng)或氣動(dòng)等裝置做為動(dòng)力源又會(huì)使夾具的結(jié)構(gòu)大為復(fù)雜化，這一矛盾還有待今后的解決，此外，若能自動(dòng)排屑的功能就更好了。
以上的問題是今后工作要主要任務(wù)。