1、本科毕业设计（论文）说明书IY38 滚齿机进给系统设计摘要齿轮的地位被各个国家所认同是因为轮是工业生产中的重要基础零件，其加工技师和加工能力反映一个国家的工业水平。并且齿轮作为机械传动中最常见，最重要的传动零件，被广泛地应用于机械设备的传动系统中，因此也决定了在一个国家的工业中齿轮的加工的重要地位。实现齿轮加工数控自动化、加工和检测的一体化是目前齿轮加工的发展趋势。所以大多数国家都在努力向研究数控机床的方向发展。由于数控滚齿机的制造难度相当的大，因此目前并没有被广泛的采用。目前各个国家普遍采用的传统的滚齿机型。滚 齿机是齿轮加工机床中应用广泛的一种机床，在其上可切削直齿、斜齿圆柱齿轮，还可加工
2、蜗轮、链轮等。按照加工原理，齿面加工可以分为成形法和展成法两大类。Y38 滚齿机选择范成法加工齿轮的优点是，只要模数和压力角相同，一把刀具可以加工任意齿数的齿轮。生产率和加工精度都比较高。所以在齿轮加工中，范成法应用最为广泛。本文采用功能分析设计法对机构的功能分析，这是本次设计的一次创新，用黑箱实现功能作用然后通过功能原理的选择，作功能分解图，对功能元进行求解分析，排列组合方案系统解，最后采用有限价值法或技术经济评价法对参数作评价决策，最佳方案解的分析确定。本说明书重点是介绍 Y38 滚齿机的进给的路线以及相关的计算及相关部件的选取和校核部分。其中有电机的选取，蜗轮蜗杆的计算校核，液压的计算校
3、核以及丝杠的计算选择。对传动部分如大立柱等部分给予了作图说明。关键词： 齿轮 滚齿机 黑箱 进给本科毕业设计（论文）说明书IIAbstractGear are in industrial production base of the important parts of the process of technicians and processing ability to reflect a state of the industrial level. as a mechanical equipment manufacturing base metal cutting tools, and
4、in the national economy occupies an important place, and the gear as a mechanical drive the most important parts of the transmission, is widely used in machinery equipment transmission. Implement the lean process Computer number control and automation, processing and detection of integration is curr
5、ently one of the development trend.Computer number control gear hobbing machine of the difficulty made considerable size, so there is not been widely adopted. at present, all countries of the widespread use of conventional models gear hobbing machine.Gear hobbing machine is widely used tools in the
6、process of a kind of machine tools, on which may be cutting spur gear, helical-spur gear, and processing turbine, sprockets, etc. according to the process of principle, and spherical machining to the shaping and generating can be divided into two categories. Y38 gear hobbing maching of the options s
7、haping processing gear advantage is that provided by number and the pressure of the same, one of the tool can work any of the gear . productivity and processing are comparatively high precision. in the processing, generation method is used most widely.In the black box analysis of function design of
8、the functional analysis, the function of the principle of choice, as a function is broken. the function of $solution for analysis, the arrangement. the system uses limited value of the law or technical and economic assessment of evaluation parameters for policy-making, best solution for analysis.Man
9、ual emphasis is on the Y38 gear hobbing machine into the line and relevant terms and relevant components s select and check. The seleck of motor, the calculate of worm gear , and its check. The calculate of the hydraulic,and its check. The seleck of the screw rod. Thers are also some graphs show the
10、 transmission part ,for column and so on.Key words: Gear Gear hobbing machine Black box Feed本科毕业设计（论文）说明书III目录摘要.IAbstract.目录.III第 1 章 绪论.11.1 齿轮的重要地位.11.2 滚齿机的发展.51.3 论文主要研究的内容.5第 2 章 Y38 滚齿机的设计方案.62.1 总功能分析.62.2 功能原理的选择.82.3 功能元求解.112.4 方案初步筛选.142.5 方案的比较.152.6 最佳方案的分析和确定.202.7 算滚刀的速度切削功率并选择电动机.25
11、第 3 章 进给部分的设计及其计算 .303.1 蜗轮蜗杆的设计计算 .313.2 丝杠的设计计算 .423.3 液压系统的设计计算 .47结论 .51参考文献 .52致谢 .53附件 1 .54附件 2 .61本科毕业设计（论文）说明书1第 1 章 绪论1.1 齿轮加工的重要地位各个国家之所以都非常的重视齿轮的加工是因为齿轮是工业生产中的重要基础零件，其加工技术和加工能力能够反映一个国家的工业水平。齿轮作为机械传动中最常见，最重要的传动零件，被广泛地应用于机械设备的传动系统中。作为机械制造业的基础装备的金属切削机床，也因此在国民经济中占有重要地位。17 世纪末，人们才开始研究，能正确传递运动
12、的轮齿形状。18 世纪，欧洲工业革命以后，齿轮传动的应用日益广泛；先是发展摆线齿轮，而后是渐开线齿轮，一直到20 世纪初，渐开线齿轮已在应用中占了优势。齿轮在各种机械、仪器、仪表中应用广泛，它是传递运动和动力的重要零件，齿轮的质量直接影响到机电产品的工作性能、承截能力、使用寿命和工作精度等。常用的齿轮副有圆柱齿轮、圆锥齿轮及蜗杆蜗轮等，其加工技术和加工能力反映一个国家的工业水平。齿轮被广泛地应用于机械设备的传动系统中，滚齿是应用最广的切齿方法，滚齿加工大多都是在滚齿机上进行的，因此滚齿机在机械加工中占有举足轻重的作用。在当前的齿轮制造业中，齿轮加工工艺大致相同。齿轮加工的方法很多，但最基本的是
13、切削加工方法，齿轮机床按加工原理分为两类，仿形法和范成法(或称展成法)。仿形法是用刀具的刀刃形状来保证齿轮齿形的准确性，用单分齿来保证分齿的均匀。范成法是按照齿轮啮合原理进行加工，假想刀具为齿轮的牙形，它在切削被加工齿轮时好似一对齿轮啮合传动，被加工齿轮就是在类似啮合传动的过程中被范成成形的范成法具有加工精度高，粗糙度值低，生产率高等特点，因而得到广泛应用。齿轮加工机床的种类繁多，但一般可以划分为圆柱齿轮加工机床和锥齿齿轮加工机床两大类。圆柱齿轮加工机床主要有滚齿机、插齿机车齿机等；锥齿齿轮加工机床除加工直齿锥齿轮的刨齿机、铣齿机、拉齿机和加工弧齿锥齿轮铣齿机外，还有加工齿长方向为摆线或渐开线
14、外摆线和准渐开线的铣齿机。研齿机、剃齿机、磨齿机等齿轮加工机床，则属于齿轮齿面精度加工用的机床。本科毕业设计（论文）说明书21.2 滚齿机的发展滚齿机是用滚刀按展成法加工直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮以及蜗轮的齿轮加工机床。传统的机械传动式滚齿机，其特征为各主轴采用机械式的传动形式，包括差动、分齿、工件轴、滚刀轴和进给等。由于传动链固有的理论误差和安装间隙，造成速度很慢，精度很低。在齿轮加工中应用最广泛.这种机床使用特制的滚刀时也能加工花键和链轮等各种特殊齿形的工件。滚齿机按布局分为立式和卧式两类。大中型滚齿机多为立式，小型滚齿机和专用于加工长的轴齿轮的滚齿机皆为卧式。立式滚齿机又分为工作台移动和
15、立柱移动两种。立式滚齿机工作时，滚刀装在滚刀主轴上，由主电动机驱动作旋转运动，刀架可沿立柱导轧垂直移动，还可绕水平轴线调整一个角度。工件装在工作台上，由分度蜗轮副带动旋转，与滚刀的运动一起构成展成运动。滚切斜齿时,差动机构使工件作相应的附加转动。工作台( 或立柱) 可沿床身导轧移动,以适应不同工件直径和作径向进给。有的滚齿机的刀架还可沿滚刀轴线方向移动，以便用切向进给法加工蜗轮。大型滚齿机还设有单齿分度机构、指形铣刀刀架和加工人字齿轮的差动换向机构等。随着时代发展，各公司对滚齿机的效率和质量要求越来越高，有些用户要求CPK1.67 以及 f、f、Fp 达 DIN 6 级标准。另外，高可靠性和高
16、数字化程度也是各公司的重点考虑范围。目前，滚齿机一般有粗、精加工两种，粗加工精度低于 8 级，一般精加工为 76 级，高精度精加工则高于 6 级。滚齿机制造技术的发展可划分为机械式滚齿机和数控滚齿机两个阶段。传统的机械传动式滚齿机，其特征为各主轴采用机械式的传动形式，包括差动、分齿、工件轴、滚刀轴和进给等。由于传动链固有的理论误差和安装间隙，造成速度很慢，精度很低。工作时，滚刀装在滚刀主轴上，由主电动机通过齿轮副和蜗轮副驱动作旋转运动；刀架可沿立柱导轧垂直移动，还可绕水平轴线调整一个角度。工件装在工件轴上，由分度蜗轮副带动旋转，与滚刀的运动一起构成展成运动。滚切斜齿时，差动机构使工件作相应的附
17、加转动。工作台(或立柱)可沿床身导轨移动，以适应不同工件直径和作径向进给。本说明书重点介绍的 Y38 滚齿机的工作原理是利用范成法来加工齿轮的，其主要工作工程有：切削运动（主运动），即滚刀的旋转运动，其切削速度由变速齿轮的传动比决定。分齿运动，即工件的旋转运动，其运动的速度必须和滚刀的旋转速度保持本科毕业设计（论文）说明书3齿轮与齿条的啮合关系。其运动关系由分齿挂轮的传动比来实现。对于单线滚刀，当滚刀每转一转时，齿坯需转过一个齿的分度角度，即 1/z 转。垂直进给运动，即滚刀沿工件轴线自上而下的垂直移动，这是保证切出整个齿宽所必须的运动，由进给挂轮的传动比再通过与滚刀架相连接的丝杆螺母来实现。
18、随着数控技术的发展，出现了 13 个轴数控化的滚齿机，其中的一部分轴采用伺服电机数字化控制。直到 20 世纪 80 年代，世界上才出现真正意义上的六轴数控滚齿机。在过去的 20 年中，数控滚齿机的发展可以划分为 4 代。第一代数控滚齿机的工件轴和滚刀轴等采用传统的蜗杆蜗轮副传动，速度依然较低，但精度有所提高。随着刀具技术的发展，切削线速度有了很大的提高，原来的滚齿机已不能满足刀具的高速切削要求，于是更快的第二代数控滚齿机诞生。其工件轴和滚刀轴采用齿轮副传动，速度有很大的提高。第三代数控滚齿机于 90 年代末期出现，它与世界上两大齿轮装备巨头的合并不无干系。差动机构滚齿机发明人 H.Pfaute
19、 创办了 PFAUTER 公司，100 多年来，PFAUTER 公司不断探索，使滚齿机制造技术始终处于世界领先地位。1997 年，世界著名锥齿轮制造商美国格里森公司成功收购德国 PFAUTER 公司。通过技术的强强联手，第三代数控滚齿机 GP 系列诞生。其以全直驱技术的利用为特征，工件轴和滚刀轴的直接驱动实现了真正意义的全闭环控制。直驱技术的使用，保证了高速度；电子齿轮箱和机械间隙的数控补偿，保证了高精度。这时，数控滚齿机似乎进入顶峰。作为齿轮技术和装备的领导者，近 10 年间，基于多年的齿轮机床制造经验以及不断的创新意识，格里森公司又开发出第四代滚齿机 GENESIStm 130H，这也是当
20、今世界上唯一的第四代数控滚齿机。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应用于粗加工机床，可见粗加工对于后续工序的进行影响很大。同时，GENESIStm 130H 还应用了快速上下料机构、干切技术、快换夹具、人性化的人机界面、安全集成模块等最新技术。数控滚齿机朝着超高速、超精度、超可靠性、超数字化方向发展格里森 GENESIStm 130H 立式滚齿机具备突破性的新设计，可以优化干切程序，显著减少占地面积，大大改善节拍时间。床身采用先进的人造大理石的整体性框形结构，将传统的床身和机床立柱、尾架立柱铸造为一体，两立柱上部用横杆共同组成整体框架
21、。采用人造大理石的优点在于，它不会因为时间的推移、温度的变化而降低精度。另外，它比常规铸铁床身的制成速度更快、更精确，具有更高的刚度。这既保证本科毕业设计（论文）说明书4了优越的减振效果和热稳定性，也保证了更小、更紧凑的机床占地面积，只有 7m2，使用户只需叉车就可以安装和搬迁机床。2007 年 4 月，中国本土生产的第一台带有人造大理石床身、高速主轴直驱的滚齿机正式问世。这台滚齿机经过严格测试，各项精度指标和性能完全满足格里森美国和德国标准，标志着中国齿轮机床的制造技术从此跨入了一个崭新的高度。格里森公司首先在中国投产的就是当今世界最先进的数控滚齿机 GENESIStm 130H。机床采用西
22、门子 840D 数控系统，具有 7 个数控轴（X 轴是径向轴，Y 轴是切向轴，Z 轴是轴向轴，A 是刀架旋转轴，B 是滚刀主轴，C 是工件轴，Z2 是尾架轴） ，其中，4 个为联动轴（X、Z、B 和 C） ；采用干切技术，高速钢滚刀切削；转速达955r/min，线速度达 180m/min，完成单件全部（包括上下料）过程仅需 19s；精度高于DIN Class 7；用于精密加工时可达到 DIN Class 5 甚至更高，真正达到高精度、高速度。本科毕业设计（论文）说明书51.3 论文主要研究内容本次论文主要是 Y38 滚齿机的设计 ，应用了采用黑箱功能分析设计法对机构的功能分析。对滚齿机的各个部
23、分：差动，分齿，进给，主传动进行了各种情况的讨论，最后优化组合确定出最佳的方案。我主要设计的部分是进给部分的设计。图 1.3.1如上图所示，本部分主要的是 1 液压缸，2 丝杠，3 蜗轮蜗杆的设计，计算选择及其校核。123本科毕业设计（论文）说明书6第 2 章 Y38 滚齿机方案设计2.1.总功能分析采用黑箱法进行总功能分析：噪音 工作温度 振动齿轮损耗的冷却剂冷却的润滑剂机床运作毛坯剂冷却润滑剂机械能电力能齿轮加工机床控制信号工作台，刀具，及齿轮等部件的运动物质流 能量流 信息流图 2.1黑箱法通过对其输入量和输出量的全面分析，逐步掌握输入和输出的基本特征和转换关系，寻求能实现这种基本特性和
24、转换关系的工作原理和功能载。这种设计思想方法的转变时黑箱法有利于抓住为题的本质、扩大思路、摆脱传统结构的旧框框，从而获得创造性和高水平设计方案。物质流是用来制造齿轮的毛坯以及在加工齿轮过程中起润滑、减少摩擦、带走切屑等作用的润滑油及冷却剂等。能量流是机械系统完成特定工作过程所需的能量形态变化和实现工作过程所需的动力。例如，机械能、热能、电能、核能、信息流是反映信号、数据的检测、传输、变换和显示的过程。实现机械系统工作过程的操纵、控制以及对某些信号实现传输、变换和显示。例如，某些物理量讯号，机械运动状态参数，图形显示、数据传输等等。齿轮加工机床通过对输入、输出的转换，来获得我们所需要的零件，可以知道：齿轮加工机床的总功能是在一定动力驱动下，通过控制和辅助操作，将齿轮毛坯加工本科毕业设计（论文）说明书7成齿轮。
