齒輪自動(dòng)倒角機(jī)設(shè)計(jì)

齒輪自動(dòng)倒角機(jī)設(shè)計(jì),齒輪自動(dòng)倒角機(jī)設(shè)計(jì),齒輪,自動(dòng),倒角,設(shè)計(jì) 大 連 大 學(xué) 本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )開題報(bào)告 論 文 題 目： 齒輪自動(dòng)倒角機(jī) 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 、班 級(jí)： 機(jī)英 132 班 學(xué) 生 姓 名： 莫潔 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： 13431128 指導(dǎo)教師（職稱）： 辛士珍（高級(jí)工程師） 2016 年 12 月 29 日填 一、選題依據(jù) 1論文（設(shè)計(jì)）題目 齒輪自動(dòng)倒角機(jī) 2研究領(lǐng)域 非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì) 3論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值 齒輪作為 機(jī)械中 重要的傳動(dòng)零件，其加工可分為粗加工和精加工。粗加工有滾齒、 插齒等，精加工有剃齒、磨齒等。在經(jīng)過(guò)粗 加工后，齒的端部會(huì) 產(chǎn)生飛邊，且 通常伴 隨著毛刺。 由于鋒利的棱角和毛刺的存在，影響其外觀、傳動(dòng)精度、再加工和裝配，并產(chǎn)生 傳動(dòng)噪音，以至使齒輪的性能可靠性、壽命和潤(rùn)滑效果下降，更主要的是降低了齒輪 的質(zhì)量 ，還 會(huì)導(dǎo)致整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)不能正常工作 , 使可靠性、穩(wěn)定性降低 。 當(dāng)存在毛刺 的機(jī)器作機(jī)械運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)時(shí) , 脫落的毛刺會(huì)造成機(jī)器滑動(dòng)表面 過(guò)早磨損、噪音增大 。 因此我們必須考慮給齒輪倒角。 過(guò)去， 沒有 齒輪倒角 設(shè)備，該工藝都是通過(guò)工人的手 工進(jìn)行的 ，工作環(huán)境惡劣，不但 勞動(dòng)效率低下，對(duì)工人的操作要求高，而且加工質(zhì)量 不高，嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度。 以前 ，用戶對(duì)倒角的質(zhì)量要求不高，齒輪倒角不作為很重 要的工藝，并且生產(chǎn)任務(wù)量少，手工倒角 可以滿足質(zhì)量和效率的要求，但是隨著科學(xué) 技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大， 用戶對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來(lái)越高，齒輪倒角 不再 是可 粗可精可有可無(wú)的工藝，已經(jīng)成為很重要的生產(chǎn)工藝，甚至因?yàn)榈菇?質(zhì)量達(dá)不到要求 導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，并且生產(chǎn)任務(wù)量也越來(lái)越大，手工生 產(chǎn)已滿足不了生產(chǎn)的需要。 因此有必要對(duì)齒輪 倒角工藝的原理進(jìn)行分析并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的機(jī)床。以適應(yīng)現(xiàn)代對(duì) 齒輪倒角加工的生產(chǎn)需要。 齒輪倒角機(jī) 是一種很好的用于給齒輪倒角去除毛刺，去飛邊的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備， 它 采用雙刀分離結(jié)構(gòu)，刀具進(jìn)給，一齒切削完畢，刀軸讓刀、工件分度并開始下一次 的切削。從開始切削起，工件轉(zhuǎn)一周即可完成一個(gè)零件的倒角加工。進(jìn)給方式一般采 用刀具進(jìn)給也可根據(jù)需要采用工件進(jìn)給方式。 同時(shí) 極大的提高齒輪的嚙合精度，有效 地降低了傳動(dòng)過(guò)程中的振動(dòng)和噪音，提高了齒輪的工作壽命?？傊?，該機(jī)床為機(jī)械行 業(yè)提供了可靠的傳動(dòng)零部件 。 齒輪倒角機(jī)是用于變速箱滑移齒輪齒端倒圓角 、 倒尖角以及倒尖拱形角的齒輪加 工機(jī)床 , 是汽車 、 拖拉機(jī) 、 機(jī)床齒輪的批量生產(chǎn)必不可缺的設(shè)備 。 齒輪倒角機(jī)的類型 有指狀銑刀型和端面銑刀型 。 齒輪倒角機(jī)總體結(jié)構(gòu)為臥式布局 , 采用模塊化設(shè)計(jì) ,具有調(diào)整操作方便 ,穩(wěn)定性 好等優(yōu)點(diǎn)。齒輪倒角機(jī)采用用硬質(zhì)合金機(jī)夾刀 (刀具形式根據(jù)加工件選定 )。此機(jī)床具 有高效、加工質(zhì)量好 ,操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn) ,因此它即能滿足小批量新產(chǎn)品的試制加工 ,又 能適合于大批量規(guī)?；a(chǎn)的需要，是汽車齒輪加工的理想設(shè)備。 4目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) 隨著生產(chǎn)幾十年發(fā)展 和使用要求的提高，齒輪正朝著高精度、高強(qiáng)度、高承載、 低噪聲、輕量化及長(zhǎng)壽命方向發(fā)展。對(duì)齒輪輪齒進(jìn)行倒角是控制齒輪噪聲等的一個(gè)十 分重要的工藝措施，已引起國(guó)內(nèi)外齒輪加工制造普遍的關(guān)注和重視。 4.1 國(guó)內(nèi)概況 中國(guó)的齒輪 倒角機(jī) 床研究制造已有 幾 十 年歷史，從 九 十年代初至今近二十多年間 發(fā)展較快 。 目前有三種系列，分別是臥式指形銑刀倒角機(jī)、立式指形銑刀倒角機(jī)、端 面銑刀倒角機(jī)。共有四種品種，分別是最大工件直徑 200mm、 320mm、 500mm、 800mm。 從手工到半自動(dòng)再到自動(dòng)， 隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，齒輪加工業(yè)對(duì)于齒輪加 工機(jī) 床的性能要求不斷提高，反之，齒輪加工機(jī)床制造業(yè)對(duì)于齒輪加工又具有導(dǎo)向作用， 形成有機(jī)的聯(lián)動(dòng)發(fā)展。為此，一批能適應(yīng)社會(huì)科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展節(jié)拍的新產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生 。 安徽六安金城機(jī)械有限公司、 溫嶺市美日機(jī)床有限公司、重慶機(jī)床有限公司、陜西秦 川機(jī)床有限公司、天津第一機(jī)床總廠 、天津市達(dá)鑫 精密機(jī)械設(shè)備有限公司 等眾多廠家 都對(duì)齒輪 倒角 機(jī)研發(fā)和生產(chǎn)。 YKD9320C 數(shù)控齒輪倒角機(jī)是天津第一機(jī)床總廠開發(fā)的 數(shù)控齒輪倒角機(jī)， 該機(jī)床 采用四軸數(shù)控系統(tǒng) , 即兩個(gè)倒角軸 , 一個(gè)倒棱軸及一個(gè)工件 分度軸 , 完成切削進(jìn)給 , 讓刀運(yùn)動(dòng)和工件圓周分度運(yùn)動(dòng) ， 主要用于汽車 、 摩托車 、 拖 拉機(jī)變速箱換擋齒輪的倒角加工 , 可加工盤狀齒輪 、 齒圈等的齒部倒尖角和圓弧角并 有專門機(jī)構(gòu)可倒棱 , 可在完成輪齒一側(cè)倒角的同時(shí)加工另一側(cè)的倒棱 。 南京第二機(jī)床 廠經(jīng)過(guò)對(duì) Y9380 型齒輪倒角機(jī)的改進(jìn)，使得它成為了可倒高低齒圓角的倒角機(jī)。 同時(shí) 還生產(chǎn)了 YX9332 端面銑刀型高效齒輪倒角機(jī) ，新一代端面銑刀型高效齒輪倒角機(jī) ， 其目的主要用于變速箱滑移齒輪 , 便于引導(dǎo)兩齒輪進(jìn)入相互嚙合。 還如 天津精誠(chéng)機(jī)床 廠制造的 YH9325F 和 YH9332G 型倒角機(jī)，最近一種新式的旋風(fēng)式齒輪倒角機(jī)也開始 應(yīng)用于生產(chǎn)之中， 這種機(jī)床采用工件與刀具的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行加工，生產(chǎn)效率得到進(jìn) 一步提高。 4.2 國(guó)外概況 國(guó)外 的 齒輪倒角機(jī)床 自動(dòng)化程度、精密度較高。發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)廣泛的將齒輪倒角 工序同其他的齒輪加工工序組合在一起，形成多功能加工機(jī)床，能夠滿足多工位、多 工序的機(jī)械加工要求。生產(chǎn)廠家可根據(jù)倒角的設(shè)計(jì)圖紙，迅速的進(jìn)行調(diào)整并進(jìn)行加工。 例如 德國(guó)的 Prawema 數(shù)控倒角機(jī) , 除可高效倒角外 , 機(jī)床還可配齊自動(dòng)上下料部件 。 此類機(jī)床運(yùn)用數(shù)控旋分原理 , 除作倒角外還可作多面體 、 端面齒和端面槽的高效加 工 。 4.3 倒角機(jī)床發(fā)展趨勢(shì) 與不足 目前，倒角 機(jī)床 的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開放化、 并聯(lián)驅(qū)動(dòng) 化、網(wǎng)絡(luò)化、極端化、綠色化已成為倒角機(jī)床 發(fā)展的趨勢(shì)和方向。 我們應(yīng)看清形勢(shì)，充分認(rèn)識(shí)國(guó)產(chǎn)倒角機(jī)床 的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù) 創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。 （ 1）不斷加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新是提高國(guó)產(chǎn)倒角機(jī)床 水平的關(guān)鍵 。 國(guó)產(chǎn)倒角機(jī)床 缺乏核心技術(shù)，從高性能倒角機(jī)床系統(tǒng)到關(guān)鍵功能部件基本都依賴 進(jìn)口，即使近幾年有些國(guó)內(nèi)制造商艱難地創(chuàng)出了自己的品牌，但其產(chǎn)品的功 能、性能 的可靠性仍然與國(guó)外產(chǎn)品有一定差距。近幾年國(guó)產(chǎn)倒角機(jī)床 制 造商通過(guò)技術(shù)引進(jìn)、海 內(nèi)外并購(gòu)重組以及國(guó)外采購(gòu)等獲得了一些先進(jìn)倒角機(jī)床技術(shù)，但缺乏對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)與精 度、可靠性、人性化設(shè) 計(jì)等基礎(chǔ)性技術(shù)的研究，忽視了自主開發(fā)能力的培育，國(guó)產(chǎn)倒 角機(jī)床 的技術(shù)水平、性能和質(zhì)量與國(guó)外還有較大差距，同樣難以得到大多數(shù)用戶的認(rèn) 可。 （ 2）制造水平與管理手段依然落后 。 一些國(guó)產(chǎn)倒角機(jī)床 制造商不夠重視整體工藝與制造水平的提高，加工手段基本以 普通機(jī)床與低效刀具為主，裝配調(diào)試完全靠手工，加工質(zhì) 量在生產(chǎn)進(jìn)度的緊逼下不能 得到穩(wěn)定與提高。另外很多國(guó)產(chǎn)倒角機(jī)床 制造商的生產(chǎn)管理依然沿用原始的手工臺(tái)賬 管理方式，工藝水平和管理效率低下使得企業(yè)無(wú)法形成足夠生產(chǎn)規(guī)模。如國(guó)外機(jī)床制 造商能做到每周裝調(diào)出產(chǎn)品，而國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)周期過(guò)長(zhǎng)且很難控制。因此我們?cè)谝M(jìn)技 術(shù)的同時(shí)應(yīng)注意加強(qiáng)自身工藝技術(shù)改造和管理水平的提升。 （ 3）服務(wù)水平與能力欠缺也是影響國(guó)產(chǎn)倒角機(jī)床 占有率的一個(gè)重要因素 。 由于倒角機(jī) 床產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，一部分企業(yè)不顧長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，對(duì)提高自身的綜合服務(wù) 水平不夠重視，甚至對(duì)服務(wù)缺乏真正的理解，只注重 推銷而不注重售前與售后服務(wù)。 有些企業(yè)派出的人員對(duì)生產(chǎn)的倒角機(jī)床缺乏足夠了解，不會(huì)使用或使用不好倒角機(jī) 床 ，更不能指導(dǎo)用 戶使用好機(jī)床；有的對(duì)先進(jìn)高效刀具缺乏基本了解，不能提供較好 的工藝解決方案，用戶自然對(duì)制造商缺乏信心。制造商的服務(wù)應(yīng)從研究用戶的加工產(chǎn) 品、工藝、生產(chǎn)類型、質(zhì)量要求入手，幫助用戶進(jìn)行設(shè)備選型，推薦先進(jìn)工藝與工輔 具，配備專業(yè)的培訓(xùn)人員和良好的培訓(xùn)環(huán)境，幫助用戶發(fā)揮機(jī)床的最大效益、加工 出 高質(zhì)量的最終產(chǎn)品，這樣才能逐步得到用戶的認(rèn)同，提高國(guó)產(chǎn)倒角 機(jī)床的市場(chǎng)占有率。 （ 4）加大倒角機(jī)床專業(yè)人才的培養(yǎng)力度 。 從我國(guó)倒角機(jī) 床的發(fā)展 形式來(lái)看需要三種層次的倒角機(jī)床技術(shù)人才：第一種是熟 悉倒角機(jī)床 的操作及加工工藝、懂得簡(jiǎn) 單的機(jī)床維護(hù)、能夠進(jìn)行手工或自動(dòng)編程的車 間技術(shù)操作人員；第二 種是熟悉倒角機(jī)床 機(jī)械結(jié)構(gòu)及倒角機(jī)床系統(tǒng)軟硬件知識(shí)的中級(jí) 人才，要掌握復(fù)雜模具的設(shè)計(jì)和制造知識(shí)，能夠熟練應(yīng)用 UG、 PRO/E等 CAD/CAM軟件， 同時(shí)有扎實(shí)的專業(yè)理論知識(shí) 、較高的英語(yǔ)水平并積累了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；第三種是精 通倒角機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及倒角機(jī)床系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)、能夠進(jìn)行倒角 機(jī)床產(chǎn)品開發(fā)及技術(shù) 創(chuàng)新的倒角機(jī)床技術(shù)高級(jí)人 才。我國(guó)應(yīng)根據(jù)需要有目標(biāo)的加大人才培養(yǎng)力度，為我國(guó) 的倒角機(jī)床 產(chǎn)業(yè)提供強(qiáng)大的技術(shù)人才支撐。 二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容 1.重 點(diǎn)解決的問(wèn)題 （ 1） 齒輪自動(dòng)倒角機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì) （ 2） 齒輪自動(dòng)倒角機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 2.擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路） （ 1）設(shè)計(jì)齒輪 自動(dòng) 倒角機(jī)的意義； （ 2）分析 目前國(guó)內(nèi)外齒輪 倒角相關(guān)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn) ，找出該領(lǐng)域所存在的問(wèn)題； （ 3） 倒角方法的選擇 （ 4）齒輪 自動(dòng) 倒角機(jī)的總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)； （ 5）齒輪 自動(dòng) 倒角機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （ 6）齒輪 自動(dòng) 倒角機(jī)主要零部件的設(shè)計(jì)。 3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果 （ 1） 通過(guò)所查閱的相關(guān)資料和文獻(xiàn)，了解齒輪倒角意義，以及目前國(guó)內(nèi)外的相關(guān) 技術(shù)。 （ 2） 最終提交設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份 ； （ 3） 外文參考文獻(xiàn)翻譯一份； （ 4） 繪制齒輪 自動(dòng) 倒角機(jī)的總裝配圖； （ 5） 主要零部件圖紙。 三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)） （ 1） 調(diào)查、收集相關(guān)的資料。 （ 2）國(guó)內(nèi)外不同齒輪 倒角方法的認(rèn)識(shí)和比較。 （ 3）齒輪 自動(dòng) 倒角機(jī)運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)的選擇。 （ 4）齒輪 自動(dòng) 倒角機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃 第 1 周：收集 齒輪 自動(dòng)倒角機(jī) 相關(guān)資料，準(zhǔn)備撰寫開題報(bào)告 第 2 周：閱讀整理所收集資料 第 3 周：完成開題報(bào)告，交指導(dǎo)老師修改 第 4 周：完成開題報(bào)告并進(jìn)行答辯 第 5 周：齒輪自 動(dòng)倒角機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 第 6 周：齒輪自動(dòng)倒角機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析和計(jì)算 第 7 周：齒輪自動(dòng)倒角機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，進(jìn)行中期撿查。 第 8 周：齒輪自動(dòng)倒角機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) -繪制裝配圖 第 9 周：齒輪自動(dòng)倒角機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) -修改完善裝配圖 第 10 周：齒輪自動(dòng)倒角機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) -繪制零件圖 第 11 周：撰寫齒輪自動(dòng)倒角機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 12 周 ： 完成 齒輪自動(dòng)倒角機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 ，上交老師 第 13 周：修改完善齒輪自動(dòng)倒角機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 14 周：翻譯外文資料 第 15 周：修改完善所有設(shè)計(jì)內(nèi)容 ，準(zhǔn)備 答辯 四 、需要閱讀的參考文獻(xiàn) 1.柯建宏 .機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) M.華中科技大學(xué)出版社 ,2013 2.成大先 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本 S.北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2004 3.韓澤光 .機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社 ,2013 4.石榮 .在滾齒機(jī)上進(jìn)行齒輪倒角 J.機(jī)械工程師 ,2011 5.程進(jìn) .齒輪倒角專機(jī)與刀具的設(shè)計(jì) J.機(jī)械工藝師 ,1993,03:8-10. 6.趙高明 .齒輪倒角夾具 J.機(jī)床與工具 ,1997,06:17. 7.臧福海 .高速自動(dòng)倒角機(jī)研制 D.合肥工業(yè)大學(xué) ,2012 8.陳 軍 .YX9332 端面銑刀型高效齒輪倒角機(jī)的分析與應(yīng)用 J.機(jī)械制造與自動(dòng) 化 ,1994,02:8-11. 9.姚祖揚(yáng) .YB9332D 型半 自動(dòng)齒輪倒角機(jī) J.機(jī)械制造與自動(dòng)化 ,1993,02:5-6. 10.胡運(yùn)林 .大模數(shù)齒輪倒角機(jī)的研制 J.機(jī)械制造 ,2003,02:29-30. 11.楊鐘勝 .齒輪的倒角技術(shù) J.現(xiàn)代零部件 ,2011,07:82-84. 12.張艷冬 ， 金陽(yáng)陽(yáng) ， 栗福生 .大模數(shù)齒輪倒角機(jī)器人 J.機(jī)械制造與自 動(dòng) 化 2012, 41(5) 13.胡昌軍 ,錢瑞明 .基于回轉(zhuǎn)切削機(jī)床的齒輪倒角加工運(yùn)動(dòng)分析與動(dòng)態(tài)仿真 J. 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Aquac Res,2014,Vol.45(4).Wiley Journal 15.Cndida Raquel Scherrer-Montero,Rose Beatriz Antes,Rinaldo Pires dos Santos,Ligia Loss Schwarz,Liege Cunha dos Santos,Cristiane Salete Andreazza,Renar Joo Bender. Effects of brushing in a classifying machine on thecuticles of Fuji and Gala applesJ. Biotemas,2009,222 16 Serife Ozalp,Ozlem Tulunoglu. SEMEDX analysis of brushing abrasion of chitosan and propolis based toothpastes on sound and artificial carious primary enamel surfacesJ. Int J Paediatr Dent,2014,245 附：文獻(xiàn)綜述或報(bào)告 一、 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 最近幾十年，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，加入到 WTO后，以其市場(chǎng)和資源優(yōu)勢(shì)逐漸變成 全球制造中心，也使我國(guó)數(shù)十萬(wàn)大、中、小型企業(yè)面對(duì)著前所未有的挑戰(zhàn)。目前，我 國(guó)在某些制造行業(yè)，例如紡織、輕工業(yè)等等具有競(jìng)爭(zhēng)活力，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，入世后能 夠發(fā)揮比較優(yōu)勢(shì)，獲得較多發(fā)展機(jī)遇，而在高新技術(shù)制造領(lǐng)域，最近幾年雖也有所發(fā) 展，但在技術(shù)等方面基本上依靠境外投資，在多數(shù)領(lǐng)域尚未完成自主發(fā)展。 近幾年我國(guó)汽車領(lǐng)域發(fā)展很快，汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的第四大支柱產(chǎn)業(yè)， 我國(guó)也成為第四大汽車生產(chǎn)國(guó)。隨著汽車 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其機(jī)械換檔裝置中重要的零一 同步器的要求也越來(lái)越高，而國(guó)內(nèi)制造廠家對(duì)其內(nèi)外花鍵齒端倒角的加工一直存在困 難，表現(xiàn)就是該工序的準(zhǔn)備時(shí)間即調(diào)整機(jī)床的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，根據(jù)倒角的不同形式，準(zhǔn)備 時(shí)間少則半天，多則幾天甚至更長(zhǎng)，而且精度也很難保證，不僅同步器的內(nèi)外花鍵， 其他齒輪的倒角加工也面 I臨著同樣的問(wèn)題，例如變速箱中齒輪倒角的加工。造成這 種情況的主要原因有： 國(guó)內(nèi)對(duì)齒輪倒角的設(shè)計(jì)原理和制造方法不很了解，國(guó)內(nèi)沒有針對(duì)齒輪倒角的研發(fā) 機(jī)構(gòu)，只能靠國(guó)外的圖紙進(jìn)行仿造。 齒輪倒角加工歷史雖然很長(zhǎng)，但是由于汽車行業(yè)的興起 以及齒輪倒角樣式的不斷 更新，所以目前的齒輪倒角加工可以算上新興制造行業(yè)?？傮w來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)對(duì)齒輪倒角 加工方面的研究還是不多，目前倒角加工的重點(diǎn)已經(jīng)從以前單一的平面倒角加 -FN現(xiàn) 在各式各樣的異型倒角加工，國(guó)內(nèi)從技術(shù)、設(shè)備等方面都欠缺。 齒輪倒角機(jī)雖然是輔助機(jī)床，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以國(guó)內(nèi)倒角機(jī)為例，一臺(tái)臥式倒角 機(jī)共有 15個(gè)左右的軸， 3 4個(gè)數(shù)控軸，比一般主要機(jī)床要復(fù)雜的多，這就造成了其制 成本較高，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家對(duì)輔機(jī)的重視不夠，不愿意花高價(jià)購(gòu)買。鑒于復(fù)雜程度、利 潤(rùn)等等方面的考慮，使得國(guó)內(nèi)機(jī)床制造廠家對(duì)倒角機(jī)床的制造和研發(fā) 熱情不高，目前 國(guó)內(nèi)僅有數(shù)家制造廠家能夠制造數(shù)控倒角機(jī)床，間接導(dǎo)致國(guó)內(nèi)倒角機(jī)床的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)落 后于國(guó)外機(jī)床，特別是對(duì)于異性倒角的理論計(jì)算和調(diào)整十分困難。 無(wú)論是倒角形式、倒角機(jī)床還是檢測(cè)倒角的方法，目前國(guó)內(nèi)的情況是： 國(guó)家沒有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)也沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，甚至企業(yè)沒有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致企業(yè)、 用戶、機(jī)床制造廠家之間交流與合作比較困難。鑒于倒角加工存在的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)很多 學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了研究，天津大學(xué)機(jī)械學(xué)院結(jié)合天津某同步器廠對(duì)于同步器內(nèi)外花鍵齒 端倒角加工的問(wèn)題，開發(fā)了一套參數(shù)計(jì)算與仿真系統(tǒng) (在本文以下內(nèi)容中稱為原系 統(tǒng) )，在 一定程度上解決了部分倒角形式的加工問(wèn)題。本文將以其為基礎(chǔ)，對(duì)其作進(jìn) 一步補(bǔ)充和完善，并從機(jī)床本身出發(fā)，設(shè)計(jì)解決該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)未能解決的一些 難題最后將該系統(tǒng)應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，建立基于 web的計(jì)算仿真系統(tǒng)，力圖在現(xiàn)有的 技術(shù)條件下，進(jìn)一步提高加工精度，縮短機(jī)床調(diào)整時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 二、 國(guó)外現(xiàn)狀 對(duì) 美 國(guó) 產(chǎn) 齒 輪 的 研 究 發(fā) 現(xiàn) ， 美 國(guó) 無(wú) 論 是 通 用 公 司 ， 還 是 博 格 華 納 ， GE.BUCYRUS,ALLISON， TEREX,CAT,等公司，生產(chǎn)的無(wú)論是閉式或開式的齒輪，均對(duì)其 經(jīng)行 倒角 ，雖然美國(guó)尚沒有統(tǒng)一的齒輪 倒角 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但是各 公司對(duì)齒輪 倒角 有著相 同的共識(shí) 必須 倒角 ，并按各自公司的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)施。國(guó)外對(duì)這一技術(shù)的應(yīng)用 十分重視，足以表明齒輪 倒角 的重要性和必要性。 近 4 5年來(lái)國(guó)際上齒輪加工機(jī)床行業(yè)已逐步形成 Gleason/Pfauter/Hugh集團(tuán)、 Kapp/Niles集團(tuán)、 Sigma Pool集團(tuán)、 Samputensili/Modul集團(tuán)等幾大跨國(guó)集團(tuán)?？?向用戶提供成套齒輪加工技術(shù)與裝備。 三、 目前趨勢(shì) 進(jìn)入 21 世紀(jì)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)與國(guó)際全面接軌，進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。機(jī)床 制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā) 的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭遇 到加 入世界貿(mào)易組織后激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力，加速推進(jìn)倒角機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī)床 制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對(duì)倒角機(jī)床的大量需求以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn) 代設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速進(jìn)步，倒角機(jī)床 的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大 ，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng) 生產(chǎn)加工的需要。本文簡(jiǎn)要分析了倒角機(jī)床 高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開 放化、網(wǎng)絡(luò)化、多軸化、綠色化等發(fā)展趨勢(shì)，并提出了我國(guó)倒角機(jī)床 發(fā)展中存在的一 些問(wèn)題。 1.高速化 隨著汽車、國(guó)防、航 空、航天等工業(yè)的高速發(fā)展以及鋁合金等新材料的應(yīng)用，對(duì) 倒角機(jī) 床 加工的高速化要求越來(lái)越高。 （ 1）主軸轉(zhuǎn)速：機(jī)床采用電主軸（內(nèi)裝式主軸電機(jī)），主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá) 200000r/min； （ 2）進(jìn)給率：在分辨率為 0.01m 時(shí)，最大進(jìn)給率達(dá)到 240m/min 且可獲得復(fù)雜 型面的精確加工； （ 3）運(yùn)算速度：微處理器的迅速發(fā)展為倒角機(jī)床系統(tǒng)向高速、高精度方向發(fā)展提 供了保障，開發(fā)出 CPU 已發(fā)展到 32 位以及 64 位的倒角機(jī)床系統(tǒng)，頻率提高到幾百兆 赫、上千兆赫。由于運(yùn)算速度的極大提高，使得當(dāng)分辨率為 0.1m 、 0.01m 時(shí)仍能 獲得高達(dá) 24 240m/min 的進(jìn)給速度； （ 4）換刀速度：目前國(guó)外先進(jìn)加工中心的刀具交換時(shí)間普遍已在 1s 左右，高的 已達(dá) 0.5s。德國(guó) Chiron 公司將刀庫(kù)設(shè)計(jì)成籃子樣式，以主軸為軸心，刀具在圓周布 置，其刀到刀的換刀時(shí)間僅 0.9s。 2 高精度化 倒角機(jī)床 精度的要求現(xiàn)在已經(jīng)不局限于靜態(tài)的幾何精度，機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度、熱變 形以及對(duì)振動(dòng)的監(jiān)測(cè)和補(bǔ)償越來(lái)越獲得重視。 （ 1）提高 CNC 系統(tǒng)控制精度：采用高速插補(bǔ)技術(shù)，以微小程序段實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給， 使 CNC 控制單位精細(xì)化，并采用高分辨率位置檢測(cè)裝置，提高位置檢測(cè)精度（日本已 開發(fā)裝有 106 脈沖 /轉(zhuǎn)的內(nèi)藏 位置檢測(cè)器的交流伺服電機(jī)，其位置檢測(cè)精度可達(dá)到 0.01m/ 脈沖），位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法； （ 2）采用誤差補(bǔ)償技術(shù)：采用反向間隙補(bǔ)償、絲桿螺距誤差補(bǔ)償和刀具誤差補(bǔ)償 等技術(shù)，對(duì)設(shè)備的熱變形誤差和空間誤差進(jìn)行綜合補(bǔ)償。研究結(jié)果表明，綜合誤差補(bǔ) 償技術(shù)的應(yīng)用可將加工誤差減少 60% 80%； （ 3）采用網(wǎng)格解碼器檢查和提高加工中心的運(yùn)動(dòng)軌跡精度，并通過(guò)仿真預(yù)測(cè)機(jī)床 的加工精度，以保證機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度，使其性能長(zhǎng)期穩(wěn)定，能夠在不 同運(yùn)行條件下完成多種加工任務(wù)，并保證零件的加工質(zhì)量。 3 功能復(fù)合化 復(fù)合機(jī)床的含義是指在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)或盡可能完成從毛坯至成品的多種要素 加工。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為工藝復(fù)合型和工序復(fù)合型兩類。工藝復(fù)合型機(jī)床如鏜銑 鉆復(fù)合 加工中心、車銑復(fù)合 車削中心、銑鏜鉆車復(fù)合 復(fù)合加工中心等； 工序復(fù)合型機(jī)床如多面多軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合機(jī)床和雙主軸車削中心等。采用復(fù)合機(jī)床 進(jìn)行加工，減少了工件裝卸、更換和調(diào)整刀具的輔助時(shí)間以及中間過(guò)程中產(chǎn)生的誤差， 提高了零件加工精度，縮短了產(chǎn)品制造周期，提高了生產(chǎn)效率和制造商的市場(chǎng)反應(yīng)能 力，相對(duì)于傳統(tǒng)的工序分散的生產(chǎn)方法具有明顯 的優(yōu)勢(shì)。 加工過(guò)程的復(fù)合化也導(dǎo)致了機(jī)床向模塊化、多軸化發(fā)展。德國(guó) Index 公司最新 推出的車削加工中心是模塊化結(jié)構(gòu)，該加工中心能夠完成車削、銑削、鉆削、滾齒、 磨削、激光熱處理等多種工序，可完成復(fù)雜零件的全部 加工。隨著現(xiàn)代機(jī)械加工要求 的不斷提高，大量的多軸聯(lián)動(dòng)倒角機(jī)床 越來(lái)越受到各大企業(yè)的歡迎。 在 2005 年中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)（ CIMT2005）上，國(guó)內(nèi)外制造商展出了形式各異 的多軸加工機(jī)床（包括雙主軸、雙刀架、 9 軸控制等）以及可實(shí)現(xiàn) 4 5 軸聯(lián)動(dòng)的五軸 高速門式加工中心、五軸聯(lián)動(dòng)高速銑削中心等。 4 控制智能化 隨著人工智能技術(shù)的發(fā) 展，為了滿足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動(dòng)化的發(fā)展需求， 倒角機(jī)床 的智能化程度在不斷提高。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1）加工過(guò)程自適應(yīng)控制技術(shù)：通過(guò)監(jiān)測(cè)加工過(guò)程中的切削力、主軸和進(jìn)給電機(jī) 的功率、電流、電壓等信息，利用傳統(tǒng)的或現(xiàn)代的算法進(jìn)行識(shí)別，以辯識(shí)出刀具的受 力、磨損、破損狀態(tài)及機(jī)床加工的穩(wěn)定性狀態(tài)，并根據(jù)這些狀態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整加工參數(shù)（主 軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度）和加工指令，使設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，以提高加工精度、降低 加工表面粗糙度并提高設(shè)備運(yùn)行的安全性； （ 2）加工參數(shù)的 智能優(yōu)化與選擇：將工藝專家或技師的經(jīng)驗(yàn)、零件加工的一般與 特殊規(guī)律，用現(xiàn)代智能方法，構(gòu)造基于專家系統(tǒng)或基于模型的 “ 加工參數(shù)的智能優(yōu)化 與選擇器 ” ，利用它獲得優(yōu)化的加工參數(shù)，從而達(dá)到提高編程效率和加工工藝水平、 縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間的目的； （ 3）智能故障自診斷與自修復(fù)技術(shù)：根據(jù)已有的故障信息，應(yīng)用現(xiàn)代智能方法實(shí) 現(xiàn)故障的快速準(zhǔn)確定位； （ 4）智能故 障回放和故障仿真技術(shù)：能夠完整記錄系統(tǒng)的各種信息，對(duì)倒角機(jī)床 發(fā)生的各種錯(cuò)誤和事故進(jìn)行回放和仿真，用以確定錯(cuò)誤引起的原因，找出解決問(wèn)題的 辦法，積累生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)； （ 5） 智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置：能自動(dòng)識(shí)別負(fù)載，并自動(dòng)調(diào)整參數(shù)的智能化伺服 系統(tǒng)，包括智能主軸交流驅(qū)動(dòng)裝置和智能化進(jìn)給伺服裝置。這種驅(qū)動(dòng)裝置能自動(dòng)識(shí)別 電機(jī)及負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并自動(dòng)對(duì)控制系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最 佳運(yùn)行； （ 6）智能 4M 倒角機(jī)床系統(tǒng)：在制造過(guò)程中，加工、檢測(cè)一體化是實(shí)現(xiàn)快速制造、 快速檢測(cè)和快速響應(yīng)的有效途徑，將測(cè)量（ Measurement）、建模（ Modelling）、加工 （ Manufacturing）、機(jī)器操作（ Manipulator）四者（即 4M）融合在一個(gè)系統(tǒng)中，實(shí) 現(xiàn)信息共享，促 進(jìn)測(cè)量、建模、加工、裝夾、操作的一體化。 5 體系開放化 （ 1）向未來(lái)技術(shù)開放：由于軟硬件接口都遵循公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，只需少量的重新 設(shè)計(jì)和調(diào)整，新一代的通用軟硬件資源就可能被現(xiàn)有系統(tǒng)所采納、吸收和兼容，這就 意味著系統(tǒng)的開發(fā)費(fèi)用將大大降低而系統(tǒng)性能與可靠性將不斷改善并處于長(zhǎng)生命周 期； （ 2）向用戶特殊要求開放：更新產(chǎn)品、擴(kuò)充功能、提供硬軟件產(chǎn)品的各種組合以 滿足特殊應(yīng)用要求； （ 3）倒角機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)的建立：國(guó)際上正在研究和制定一種新的 CNC 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) ISO14649（ STEP-NC），以提供一種不依 賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè) 生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo) 準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化的編程語(yǔ)言，既方便用戶使用，又降低了和操作效率直接有關(guān)的勞動(dòng)消 耗。 6 驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化 并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床克服了傳統(tǒng)機(jī)床串聯(lián)機(jī)構(gòu)移動(dòng)部件質(zhì)量大、系統(tǒng)剛度低、刀具只能 沿固定導(dǎo)軌進(jìn)給、作業(yè)自由度偏低、設(shè)備加工靈活性和機(jī)動(dòng)性不夠等固有缺陷，在機(jī) 床主軸（一般為動(dòng)平臺(tái)）與機(jī)座（一般為靜平臺(tái)）之間采用多桿并聯(lián)聯(lián)接機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)， 通過(guò)控制桿系中桿的長(zhǎng)度使桿系支撐的平臺(tái)獲得相應(yīng)自由度的運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo) 聯(lián) 動(dòng)倒角機(jī)床加工、裝配和測(cè)量多種功能，更能滿足復(fù)雜特種零件的加工，具有現(xiàn)代機(jī) 器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優(yōu)點(diǎn)。 并聯(lián)機(jī)床作為一種新型的加工設(shè)備，已成為當(dāng)前機(jī)床技術(shù)的一個(gè)重要研究方向， 受到了國(guó)際機(jī)床行業(yè)的高度重視，被認(rèn)為是 “ 自發(fā)明倒角機(jī)床技術(shù)以來(lái)在機(jī)床行業(yè)中 最有意義的進(jìn)步 ” 和 “21 世紀(jì)新一代倒角機(jī)床加工設(shè)備 ” 。 7 極端化（大型化和微型化） 國(guó)防、航空、航天事業(yè)的 發(fā)展和能源等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)裝備的大型化需要大型且性能良 好的倒角機(jī)床 的支撐。而超精密加工技術(shù)和微納米技術(shù)是 21 世紀(jì)的戰(zhàn)略技術(shù)，需 發(fā) 展能適應(yīng)微小型尺寸和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備，所以微型機(jī)床包括微 切削加工（車、銑、磨）機(jī)床、微電加工機(jī)床、微激光加工機(jī)床和微型壓力機(jī)等的需 求量正在逐漸增大。 8 信息交互網(wǎng)絡(luò)化 對(duì)于面臨激烈競(jìng)爭(zhēng)的企業(yè)來(lái)說(shuō)，使倒角機(jī)床 具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以 保證信息流在車間各個(gè)部門間暢 通無(wú)阻是非常重要的。既可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，又 能實(shí)現(xiàn)倒角機(jī)床 的遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制、培訓(xùn)、教學(xué)、管理，還可實(shí)現(xiàn)倒角機(jī)床裝備的數(shù) 字化服務(wù)（倒角機(jī)床機(jī)床故障的遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)等）。例如，日本 Mazak 公司推出新 一代的加工中心 配備了一個(gè)稱為信息塔（ e-Tower）的外部設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)、手機(jī)、 機(jī)外和機(jī)內(nèi)攝像頭等，能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音、圖形、視像和文本的通信故障報(bào)警顯示、在線 幫助排除故障等功能，是獨(dú)立的、自主管理的制造單元。 9 新型功能部件 為了提高倒角機(jī)床 各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的應(yīng)用 成為必然。具有代表性的新型功能部件包括： （ 1）高頻電主軸：高頻電主軸是高頻電動(dòng)機(jī)與主軸部件的集成，具 有體積小、轉(zhuǎn) 速高、可無(wú)級(jí)調(diào)速等一系列優(yōu)點(diǎn)，在各種新型倒角機(jī)床 中已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用； （ 2）直線電動(dòng)機(jī)：近年來(lái) ，直線電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，雖然其價(jià)格高于傳統(tǒng)的 伺服系統(tǒng)，但由于負(fù)載變化擾動(dòng)、熱變形補(bǔ)償、隔磁和防護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，機(jī)械 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能有了提高。如：西門子公司生產(chǎn)的 1FN1 系列三 相交流永磁式同步直線電動(dòng)機(jī)已開始廣泛應(yīng)用于高速銑床、加工中心、磨床、并聯(lián)機(jī) 床以及動(dòng)態(tài)性能和運(yùn)動(dòng)精度要求高的機(jī)床等；德國(guó) EX-CELL-O 公司的 XHC 臥式加工中 心三向驅(qū)動(dòng)均采用兩個(gè)直線電動(dòng)機(jī)； （ 3）電滾珠絲桿： 電滾珠絲桿是伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲桿的集成，可以大大簡(jiǎn)化倒 角機(jī)床 的結(jié)構(gòu)，具有傳動(dòng)環(huán)節(jié)少、結(jié)構(gòu)緊湊等一系列 優(yōu)點(diǎn)。 中國(guó)作為一個(gè)制造大國(guó)，主要還是依靠勞動(dòng)力、價(jià)格、資源等方面的比較優(yōu)勢(shì)， 而在產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新與自主開發(fā)方面與國(guó)外同行的差距還很大。中國(guó)的倒角機(jī)床產(chǎn)業(yè) 不能安于現(xiàn)狀，應(yīng)該抓住機(jī)會(huì)不斷發(fā)展，努力發(fā)展自己的先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與 人才培訓(xùn)力度，提高企業(yè)綜合 服務(wù)能力，努力縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。力爭(zhēng)早日 實(shí)現(xiàn)倒角機(jī)床 產(chǎn)品從低端到高端、從初級(jí)產(chǎn)品加工到高精尖產(chǎn)品制造的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)從 中國(guó)制造到中國(guó)創(chuàng)造、從制造大國(guó)到制造強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變。 作為一名大學(xué)生，我還不具備設(shè)計(jì)出以上那么先進(jìn)的倒角機(jī)床，所以我設(shè) 計(jì)的是簡(jiǎn)易齒輪自動(dòng) 倒角機(jī) ，以 達(dá)到齒輪倒角目的。 審 核 意 見 指導(dǎo)教師評(píng)閱意見 （對(duì)選題情況、研究?jī)?nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評(píng) 閱） 簽字： 年 月 日 教研室主任意見 簽字： 年 月 日 學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見 簽字： 年 月 日 公章：