Y3150型滚齿机设计毕业论文

Y3150型滚齿机设计毕业论文

摘要 (1)

Y3150E型滚齿机刀架系统 (1)

第一章绪论 (3)

1.1滚齿机国外研究现状 (3)

1.2 滚齿机研制技术的发展趋势 (4)

第二章滚齿机总体设计 (6)

2.1滚齿机总体方案设计 (6)

2.2 拟定传动方案设计 (6)

2.3 确定详细传动方案 (8)

2.4 滚齿机各部件方案设计 (9)

2.4.1 床身设计 (9)

2.4.2 主传动箱设计 (9)

2.4.3 刀架立柱设计 (10)

2..4.4 滚刀牙箱设计 (10)

2..4.5 工作台设计 (10)

2..4.6 外支架设计 (10)

第三章滚刀箱结构设计 (11)

3.1滚刀箱的特性 (11)

3.2滚刀箱的结构设计 (11)

3.2.1 滚刀箱的功能结构分析 (11)

3.2.2 滚刀箱的壁厚 (12)

3.3 滚刀箱的设计计算 (12)

3.3.1 斜齿轮的设计 (12)

3.3.2 滚刀心轴的结构设计 (17)

第四章刀架底座部件设计 (19)

4.1 工作要求 (19)

4.2窜刀运动与工件轴旋转的联动关系 (19)

4.3刀架底座部件的结构特点 (19)

4.4动力参数设计 (20)

4.4.1滚齿机切削力的关系及坐标变换 (20)

4.4.2 等效负载转矩计算 (22)

4.4.3 等效转动惯量的计算 (23)

4.4.4 加速度扭矩的计算 (24)

4.5滚柱丝杠副支承设计技术研究 (25)

4.5.1 滚动轴承的选择 (25)

4.5.2 支承形式设计 (25)

4.5.3丝杠的预拉伸设计 (25)

4.6 滚刀轴部件锁紧的实现 (27)

第五章滚刀箱形状和尺寸的确定 (30)

第六章结束语 (31)

参考文献 (32)

致谢 (33)

附录1 (34)

第一章绪论

1.1滚齿机国外研究现状

齿轮加工机床是一种技术含量高且结构复杂的机床系统，由于齿轮使用的量大面广，齿轮加工机床已成为汽车、摩托车、工程机械、船舶等行业的关键设备。特别是，随着汽车工业的高速发展，对齿轮的需求量日益增加，对齿轮加工的效率、质量及加工成本的要求愈来愈高，使齿轮加工机床在汽车、摩托车等行业中占有越来越重要的作用。滚齿机是齿轮加工机床中的一种，其占齿轮加工机床拥有量的40%～50%。它主要用来加工圆柱齿轮和蜗轮等。

随着重型车市场的高速扩和产销量的迅速增长，变速箱和齿轮制造行业的部竞争必将进一步加剧，为齿轮机床行业增加了良性发展的大好机会，各生产厂商大规模技改投资齿轮加工机床。

目前国际上生产滚齿机的强国———美国、德国和日本，也是世界经济强国和汽车生产大国。美国Gleason-pfauter公司，德国的Liebherr 公司，日本的三菱重工公司、坚藤、清和公司和意大利的SU公司是国外最具实力的滚齿机制造商。这些公司目前生产的滚齿机都是全数控式的，中小规格滚齿机都在朝着高速方向发展，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。近年来，为更好地满足滚齿加工中的绿色制造，德国Liebherr 公司早在十几年前就开始研究高速干式切削滚齿机。日本三菱重工则是最早将高速干式切削滚齿机商品化的制造商，它们的成功还得益于滚刀制造技术的提高。目前，Liebherr、Gleason-pfauter、三菱重工、SU、坚藤和清和均开发了适用于高速干式切削的滚齿机产品。在特别重视环保的世界著名齿轮制造商中，如德国ZF公司、美国Ford汽车公司等使用高速干式滚齿已成为主流。在我国上海汽车齿轮公司及发士特公司也已开始采购三菱重工公司生产的干式切削滚齿机。

近几年，我国在滚齿机设计技术方面研究的主要容经历了从传统机械式滚齿机通过数控改造发展为2-3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。目前，国主要滚齿机制造商机床厂及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——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。

传统滚齿机在加工过程中有以下特点：(1)滚削齿轮时，应用切削液可提高

刀具寿命，改善加工表面质量和利于排出切削热而不致引起机床的热变形。但是，在高速切削过程中切削液的飞溅和形成的油雾对生态环境和人类特别有害，变质切削液的排放也会严重污染环境。(2)机床漏、混油严重。(3)加工成本高。机床的材料用量、能耗、油耗及附加费大，湿式齿轮加工中消耗的切削液及切削液附加装置的费用占加工成本的20%左右。(4)生产效率低下，加工质量差，难以满足现代企业生产的要求。开发研制新的滚齿机可以使公司拥有更大的市场份额，创造更好的经济效益和社会效益，同时在技术上达到一个新的高度。

1.2 滚齿机研制技术的发展趋势

①高速、高效化[17,24,34-35]

综合上面的分析比较，我们可以看到，具有国际先进水平的滚齿机充分利用了高速切削的原理，滚刀最高转速均在3000r/min以上，Liebherr的LC80立式滚齿机甚至达到了9000r/min[7]，不仅提高了生产效率，而且由于切屑带走了90%以上的切削热，既能保证工件的精度又省去了冷却工件的切削液，避免了环境污染。

②全数控化[11-18,24]

通过对机床各运动轴的 CNC 控制及部分轴间的联动，可增加机床功能，使滚削小锥度及鼓形齿轮变得简单；可缩短传动链，提高各轴精度和重复定位精度；可省去计算及更换分齿挂轮和差动挂轮、进给及主轴换档时间，从而减少辅助加工时间，增加机床柔性；由于机械结构变得简单，可在设计时更有利于提高机床的刚性及把热变形降到更低。各轴间没有机械联系，结构设计变得更加典型，有利于实施模块化设计及制造。

③零传动化及高速干式切削[17,33]

国外先进滚齿机已经广泛采用了零传动功能部件，最常见的是刀架由电主轴直接驱动，部分厂家工作台由力矩电机直接驱动。零传动滚齿机滚刀轴速度一般在 3000 转/分以上，能够达到干式切削的速度要求，实现了机床的环保化。干式切削滚齿机使齿轮加工彻底摆脱了切削液，从根本上解决了环境污染问题，还能提高 2 倍以上的加工效率，提高刀具 1～4 倍的寿命，大大降低单件齿轮加工的成本。

④网络化[17]

由于计算机技术的高速发展，现在的高档数控系统已具备通讯联网的功能，数控机床正朝着网络化方向发展，实现远程监控和加工的功能，减少工人负担，提高加工效率。

⑤智能化[19]

由于计算机技术及数控技术的发展，智能技术也逐渐应用于高性能数控齿轮机中，具体表现在：

1) 完成加工质量与加工过程智能控制。根据对工件在线检测的结果和实时采集的机床状态，预测工件的加工质量，并及时调整加工过程的工艺参数，以