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1、课程设计报告课程名称： 机械制造基础 设计题目： 滚齿机专用工装原理设计 系 别： 机电工程系 专业班级： 机电一体化三班 学生姓名： 张波 学 号： 02043200811 指导老师： 周永 设计时间： 2011.12月 河南质量工程学院目录1 前言31.1 课题背景31.2 机床改造的研究内容41.3 机床改造的研究意义42 设计概述主要任务及目标52.1 设计要求53.2主要任务及目标5_3 总体方案设计53.1 总体方案设计思路5_3.2 注意事项12_ 前言1.1 课题背景随着我国机床消费迈向世界第一，机床改造在工业装备的份量也加重了筹码。我国近700万台的机床保有量让机床改造潜在的
2、市场商机再现，同时随着生产工艺的不断进步和数控技术的不断发展，我国特殊的机床服役年限架构把大量的早年进口老、旧机床推向了改造的道路上。机床改造即为机床再制造，通过对旧机床的改造，可以使其精度恢复，功能升级，技术性能达到甚至超过新机床的水准，为企业节省大量开支，带来丰厚的经济效益，为社会节能省材，促进我国现代制造业更加环保。据统计,目前我国机床种类已达到3500余种,其中数控类及高科技类产品已达到1500多种,很多机床产品在技术上已经达到国际先进水平。我国拥有和使用的机床数量高达378万台,其中金属切削机床为294万台,锻压机床为84万台。如今,这些机床设备有的已经服役了10多年,有的甚至超过了
3、20年,迫切需要更新或改造。机床的改造,不仅是企业发展的需要,也是市场经济发展的需要,更是国家发展,社会资源再利用,走可持续发展道路的需要。机床改造即为机床再制造，通过对旧机床的改造，可以使其精度恢复，功能升级，技术性能达到甚至超过新机床的水准，为企业节省大量开支，带来丰厚的经济效益，为社会节能省材，促进我国现代制造业更加环保。在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个永恒的课题。在美国，机床改造业称为机床再生（Remanufacturing）业。从事再生业的著名公司有：Bertsche工程公司、ayto
4、n机床公司、Devlieg-Bullavd（得宝）服务集团、US设备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司。在日本，机床改造业称为机床改装（Retrofitting）业。从事改装业的著名公司有：大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。1.2 机床改造的研究内容机床改造主要是指为提升原机床的精度、效率与功能所进行的一系列的活动和工程，因为改造的机床多半都是早年生产的，除严重磨损造成精度下降、或某些零部件年久失修需要更换之外，机床本体的刚度稳定性、抗震性以及精度保持性等相对来说都很好。通过技术改造对机床的加工范围进行扩大，使改造后的机床既保持了原机床的
5、功能，又增加了新的功能。本设计通过对YC3180型滚齿机改装，使用滚齿机专用工装，使原滚齿机具有了插齿机的功能，扩大了滚齿机的工艺范围，以最少的投资进行直齿、斜齿、多联齿轮和内齿轮的加工。使其扩大加工范围。这样既减少了设备的投入，又充分的利用了现有设备，将为企业带来良好的经济效益。1.3 机床改造的研究意义企业要在当前市场需求多变，竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。对原有的机床进行工艺和装备的改造，使旧设备满足生产的需要，这样不仅造价低、上马快，而且还可弥补设备的不足，减少投资。设备是企业生产技术发展和实现经营
6、目标的物质基础。设备性能和技术状况的好坏，直接影响到企业的产品质量和经济效益。为了减少企业的生产投入，利用原有的旧机床进行翻新改造，既得到了性能比改造前甚至比新机床更优越的设备，又减少了资金投入；并且为后期维修费用的降低打下了良好基础，或者可以配套本企业的生产装备扩大加工规模，迅速提升其加工能力，技术经济效益十分明显。2 设计概述2.1 设计要求在许多的小型工厂里滚齿机是普遍使用的机床，但滚齿机不能加工内齿齿轮具有一定的局限性。为了节省企业开支设计一套滚齿机专用工装，使用滚齿机专用工装，在原机床主要结构布局不变，尽量减少改动量。使原滚齿机具有了插齿机的功能，扩大了滚齿机的工艺范围，以最少的投资
7、进行直齿、斜齿、多联齿轮和内齿轮的加工。22设计的主要任务及目标使用滚齿机专用工装，使原滚齿机具有了插齿机的功能，扩大了滚齿机的工艺范围，以最少的投资进行直齿、斜齿、多联齿轮和内齿轮的加工。通过滚齿机专用工装原理设计，得到设计构思、方案分析、机床改装、机床传动原理设计等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并树立创新设计的思想和思维。不改变滚齿机原有的性能；安装此工装后即可作插齿机用3 总体方案设计3.1 总体方案设计思路一比较滚齿机和插齿机的异同：1）滚齿机滚齿原理滚齿加工是根据展成法原理来加工齿轮轮齿的。滚切直齿圆柱齿轮 下图为滚直齿的传动原理图，图中标“A”为直线运动、
8、标“B”为旋转运动，滚刀、工件、电机、进给传动的丝杠螺母副及刀架均画成示意简图，而菱形小块则是一种可变传动比的换置器官符号。 滚切直齿圆柱齿轮的传动原理图1、形成母线（渐开线）的运动和传动链需要滚刀和工件之间的复合运动（图1中B1+B2）,称展成运动。由动力源（电机）到刀具主轴的传动链称为外联系传动链，即电机-1-2-iv-3-4-滚刀。由于滚刀的旋转B1是主运动，故这条传动链称为主运动传动链。联系滚刀和工件之间的传动链，称展成传动链。它用以保持B1和B2之间的严格传动比关系，故称内联传动链，设滚刀的头数为K，工件的齿数为Z，则滚刀每转1/K转，工件应转1/Z转。图1中，这条传动链是：滚刀（B
9、1）-4-5-ix-6-7-工件（B2）。2、形成导线（直线）的运动和传动链 形成直线导线运动是滚刀的旋转和滚刀（刀架）沿工件轴线方向的竖直进给运动。为了保证加工工件表面粗糙度要求，操作者真正关心的是工件每转时刀架的轴向移动量（mm/r）。因此，进给传动链为：工件-7-8-is-9-10-刀架升降丝杠-刀架。 综上所述，滚切直齿圆柱齿轮所需要的传动链为：两个外链-主运动传动链、进给运动传动链；一个内链-展称运动链。外链的功能是实现执行件的简单运动，或把动力源接通到内链。内链唯一功能是实现执行件之间的复合（严格的传动比关系）运动。3）插齿机插齿原理插齿机加工原理为一对圆柱齿轮的啮合，同样是按展成
10、法加工圆柱齿轮。插齿机图示4）插齿机所需的运动展成运动 插齿刀和工件的相对转动时一个复合运动，用以型巡航渐开线齿廓。展成运动可以被分解成两部分：插齿刀的旋转和工件的旋转。插齿刀的上下往复运动是一个简单的成型运动，用以形成轮齿齿面的导线直线。这个运动是主运动。插齿开始时，插齿刀和工件除做展成运动外，还要作相对的径向切入运动，直到全齿深为止；然后，工件在转过一圈，全部轮齿就切削完毕；插齿刀与工件分开，机床停止。插齿刀在往复运动的回程时不切削。为了减少刀刃的磨损，还需要又让刀运动，及刀具在回程时径向退离工件，切削时复原。5）插齿机的传动原理图用齿形插齿刀插削直齿圆柱齿轮时，机床的传动原理图如上图，B
11、和B是一个复合运动，需要一条内联系传动链和一条外联系传动链。图中8点到11点之间的传动链是内联系传动链即展成连。圆周进给以插齿刀每往复一次，插齿刀所转过得分度圆弧长计。因此，外联系传动链以驱动插齿刀往复的偏心轮为间接动源来联系插齿刀转动，图中为4点到8点。插齿刀的往复运动A 是一个简单运动，它只有一个外联系传动链，即由电动机轴处得点1至曲柄偏心轮处得点4.这条传动链是主运动链。由以上插齿机与滚齿机切削直齿齿轮的对比可得出他们的共同点：1. 切削时都为展成运动。2. 主运动均为竖直往复运动。但是插齿机在切削直齿圆柱齿轮时还有一个径向的切入运动。并且通过对比插齿机和滚齿机的传动系统图可以清楚的发现
12、插齿机与滚齿机的刀具安装存在明显的差异。滚齿机的径向进给运动的速度远比滚齿机的径向进给速度。 插齿机传动YC3180滚齿机由此可得将滚齿机改装成插齿机需要克服三个方面：1. 解决加工直齿圆柱齿轮时的径向进给。2. 如何安装插齿刀。3. 如何解决滚齿机的径向进给速度。解决方法：1. 径向进给在滚齿机加工蜗轮时，用到了径向进给法滚切蜗轮。滚切蜗轮时主运动链和展成连与滚切直齿齿轮是相同。进给为床身溜板连同工作台和后立柱在床身的导轨上作水平的进给。径向进给行程较短。用此法可以良好的解决滚齿机径向进给的问题。2. 安装专用工装将滚齿机安装滚刀的主轴拆卸掉，将装用工装的主轴代替安装滚刀的主轴，专用工装中加
13、入一对传动比为1:1的锥齿轮所以不会影响到内联系传动链。3. 滚齿机的径向进给速度通过外部手柄将滚齿机的主运动链断开。滚齿机专用工装加入传动比为1:1的直齿轮，从动直齿轮同轴上加装一个偏心轮，偏心轮带动齿条作往复运动，齿条带动齿轮运动，齿轮带动刀具上的齿条使刀具实现快速竖直往复运动。 滚齿机专用工装安装滚齿机专用工装后的传动原理图内传动链 展成运动滚刀11104567工件。主运动 电机12348912滚刀3.2 注意事项1、由于工作台分度蜗杆转速不能超过其允许速度，所以刀具必须采用很低的转速，否则会造成工作台涡轮副过快磨损；径向进给量不宜过大，否则加工效率较低。2、滚齿机刀架主轴的轴向游动对加工质量影响比滚齿大得多，因此轴向间隙应调整到.007mm内，另外轴向振摆要求也要好。3、插齿刀在刀具轴上安装时，刃口端面必须与刀架回转中心重合，以减小工件齿形压力角误差。主要参考文献1 张世昌.机械制造技术基础.北京:高等教育出版社,2010.22 戴曙.金属切削机床.北京:机械工业出版社,2009.33 刘文剑.夹具工程师手册.黑龙江科学技术出版社，1992.8 13
