YC3180型滾齒機改造-無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)換面蝸桿加工設(shè)備的改裝含5張CAD圖

YC3180型滾齒機改造-無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)換面蝸桿加工設(shè)備的改裝含5張CAD圖,yc3180,型滾齒機,改造,無側(cè)隙雙,滾子,包絡(luò),蝸桿,加工,設(shè)備,裝備,改裝,cad XXXXXX XX實 習(xí) 報 告 專 業(yè)： 年 級： 學(xué) 生： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 日 期： 20XX 年 03月 28日 摘要 無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動是一種綜合了精密傳動和動力傳動的新型蝸桿傳動裝置，提出者期望利用該傳動裝置中雙滾子的特殊傳動以消除蝸桿傳動的回程誤差，從而使傳動更加平穩(wěn)，并提高傳動精度。這種新型傳動在諸多領(lǐng)域中具有較廣的應(yīng)用前景，然而這種傳動目前還處于前期的試驗階段，因此針對這一新型無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿進行加工的研究具有重要意義，且對于推廣這種新型傳動也具有重要的作用。為此，本次畢業(yè)設(shè)計以無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的加工設(shè)備為主要對象，簡要介紹了滾齒機的原理，并依據(jù)已有的環(huán)面蝸桿制造技術(shù)制定了相應(yīng)的加工方案，對蝸桿齒面加工中的工件裝夾、對刀進行了簡單分析，制定了無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿副的制造工藝和解決了相關(guān)的關(guān)鍵制造技術(shù)，根據(jù)制造工藝要求，對YC3180型滾齒機進行了改裝，并對改裝后的YC3180的主要零部件利用Pro/E軟件進行三維建模，再將其組裝。 【關(guān)鍵詞】無側(cè)隙，蝸桿傳動，制造工藝，YC3180，改裝，三維建模 Abstract The anti-backlash double-roller enveloping hourglass worm gearing is a new kind of worm drive equipment which integrates precision drive with dynamic drive, this is a new promising drive with eliminated the backlash, improved bearing contact, reduced level of transmission errors and lessened sensitivity to errors of alignment, driving reposefully and accurately, however it has been in pilot phase. For generalizing this worm drive, the paper study mainly the manufacturing technics of the anti-backlash double-roller enveloping hourglass worm gearing, especially for the principle of the worm gearing, the theory of the YC3180 gear hobbling machine, etc. According to the machining technology of existing enveloping hourglass worm gearing, this paper investigates the corresponding craft and vital machining technology of the anti-backlash double-roller enveloping hourglass worm gearing to ascertain the appropriate machining method, and moreover ,the author advanced the re-equipment of the YC3180 gear hobbling machine and investigates the key manufacture technology of the anti-backlash double-roller enveloping hourglass worm gearing .Finally, the paper also introduce the synopsis of Pro/E and its three-dimension modeling , further more, assemble the aforementioned three-dimension parts. 【Key words】anti-backlash, worm gearing, manufacturing technics,YC3180, re-equipment, three-dimension modeling 目 錄 摘要 1 1緒論 2 2無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿副的傳動原理 3 2.1 蝸輪的組成結(jié)構(gòu)及其工作原理 3 2.2 蝸桿齒面的成形原理 5 3 無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的加工設(shè)備 6 3.1加工設(shè)備的特點 6 3.2滾齒機的基本原理 7 3.3 滾切直齒圓柱齒輪 7 3.3.1 滾切直齒圓柱齒輪的傳動原理圖 7 3.3.2 滾刀的安裝 9 3.4?滾切斜齒圓柱齒輪 9 3.4.1?滾切斜齒圓柱齒輪的傳動原理圖 9 3.4.2工件的附加轉(zhuǎn)動 10 3.4.3滾刀的安裝 11 3.5 滾齒機的分類 11 3.6滾齒機及其他齒輪加工機床的應(yīng)用和發(fā)展 11 4 YC3180型滾齒機 13 4.1 YC3180型滾齒機概述 13 4.2 YC3180型滾齒機的傳動和運動分析 13 4.2.1滾切直齒圓柱齒輪 13 4.2.2滾切斜齒圓柱齒輪 16 5 改裝YC3180 17 6 簡析無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的工藝 25 6.1 工藝流程 26 6.2 切齒 26 7 PRO/E概述及零件建模 27 7.1 PRO/E的特點和優(yōu)勢 28 7.2 PRO/E的主要模塊及其功能 29 7.2.1 Pro/Engineer 30 7.2.2 Pro/ASSEMBLY 30 7.2.3 Pro/DETAIL 30 7.2.4 Pro/INTERFACE 32 7.3 改裝后的YC3180的主要零件建模舉列 33 致謝詞 40 參考文獻 41  1緒論 蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的一種傳動，兩軸線間的夾角可為任意值，常用的為90°（如圖1）。蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成，一般蝸桿為主動件。蝸桿和螺紋一樣有右旋和左旋之分，分別稱為右旋蝸桿和左旋蝸桿。蝸桿上只有一條螺旋線的稱為單頭蝸桿，即蝸桿轉(zhuǎn)一周，蝸輪轉(zhuǎn)過一齒，若蝸桿上有兩條螺旋線，就稱為雙頭蝸桿，即蝸桿轉(zhuǎn)一周，蝸輪轉(zhuǎn)過兩個齒[1]。 圖1 普通蝸桿傳動 蝸桿傳動具有如下特點：1.傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊。蝸桿頭數(shù)用Z1表示（一般Z1=1～4），蝸輪齒數(shù)用Z2表示。從傳動比公式i=Z2/Z1可以看出，當(dāng)Z1=1，即蝸桿為單頭，蝸桿須轉(zhuǎn)Z2轉(zhuǎn)蝸輪才轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，因而可得到很大傳動比，一般在動力傳動中，取傳動比i=10～80；在分度機構(gòu)中，i可達1000。這樣大的傳動比如用齒輪傳動，則需要采取多級傳動才行，所以蝸桿傳動結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕。 2. 傳動平穩(wěn)，無噪音。因為蝸桿齒是連續(xù)不間斷的螺旋齒，它與蝸輪齒嚙合時是連續(xù)不斷的，蝸桿齒沒有進入和退出嚙合的過程，因此工作平穩(wěn)，沖擊、震動、噪音小。 3. 具有自鎖性。蝸桿的螺旋升角很小時，蝸桿只能帶動蝸輪傳動，而蝸輪不能帶動蝸桿轉(zhuǎn)動。 4. 蝸桿傳動效率低，一般認為蝸桿傳動效率比齒輪傳動低。尤其是具自鎖性的蝸桿傳動，其效率在0.5以下，一般效率只有0.7～0.9。因為上述特點，使得蝸桿傳動作為機械傳動中的重要傳動方式在國防、冶金、造船、建筑、化工等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用[1]。但是普通蝸桿傳動具有以下顯著缺點： 普通蝸桿傳動為了在嚙合齒廓之間形成潤滑油膜，避免因輪齒摩擦發(fā)熱膨脹而卡死，其共軛的兩個非工作齒廓之間必須留有間隙，此間隙稱為齒間間隙，簡稱側(cè)隙。為了保證蝸桿副正常嚙合和傳動此側(cè)隙通常用以儲藏潤滑油并用來補償傳動所產(chǎn)生的熱變性、彈性變形、制造和安裝誤差等。但是，齒側(cè)間隙的存在會產(chǎn)生齒間沖擊，同時影響傳動的平穩(wěn)性，其最大的缺陷在于明顯降低了普通蝸桿的傳動精度。 普通蝸桿傳動在傳動過程中容易發(fā)生磨損，其原因在于傳動副在共軛齒面處相對運動速度總大于蝸桿的圓周速度或者蝸輪的圓周速度，因此在任何位置接觸點的相對運動速度都不會為零且始終處于滑動摩擦狀態(tài)，即嚙合齒輪間有較大的相對滑動速度，從而會導(dǎo)致齒面的磨損、發(fā)熱和能量的消耗，這就使得普通蝸桿傳動的摩擦損耗功率較大，傳動效率降低，齒面磨損快，精度壽命降低。 為了減少齒面磨損，蝸輪蝸桿機構(gòu)經(jīng)常使用昂貴的材料和良好的潤滑裝置，顯然這樣大大增加了成本。由此可見，普通蝸桿傳動的以上這些缺點使其很難滿足現(xiàn)代工業(yè)中高精度、高效率傳動的要求，尤其又是在一些需要頻繁正反轉(zhuǎn)的蝸桿傳動伺服驅(qū)動系統(tǒng)中，嚙合間隙的存在將會引起較大的累積誤差，嚴重影響整個系統(tǒng)的傳動精度、位置精度和動態(tài)響應(yīng)特性。與此同時，普通蝸桿傳動嚙合齒面間的滑動摩擦，不可避免地存在齒面磨損較嚴重的問題。由于這種問題的存在，導(dǎo)致機器正常使用一段時間后，其嚙合間隙明顯增大、傳動精度降低，甚至整個系統(tǒng)無法使用。因此，這些系統(tǒng)特別需要一種傳動間隙為零，最好是一種能自動消除由齒面磨損產(chǎn)生的齒側(cè)間隙的新型蝸桿傳動裝置，并期望有較高精度壽命及高嚙合效率的優(yōu)點。為了解決蝸桿傳動中的側(cè)隙問題，國內(nèi)外學(xué)者做出大量研究，本文所涉及蝸桿是由王進戈教授提出的一種無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動。 而本次畢業(yè)設(shè)計旨在根據(jù)王進戈教授等學(xué)者的研究，進一步拓展對無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的加工制造，并將現(xiàn)成的滾齒機YC3180進行合理的改裝，使其能磨削加工無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的齒面，以期為這種新型蝸桿傳動方式的推廣起一定的促進作用。 2無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿副的傳動原理 無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動副其主要特征之一就是蝸桿齒面是以兩個滾子面為原始母面一次包絡(luò)而形成的環(huán)面蝸桿，而蝸輪輪齒為兩個能繞自身軸線轉(zhuǎn)動的滾子，滾子的形狀可以為滾柱、滾錐、球狀等，在滾子間可以加入回轉(zhuǎn)軸，從而使嚙合面間的相對滑動基本上全部轉(zhuǎn)換成相對滾動[3]。 2.1 蝸輪的組成結(jié)構(gòu)及其工作原理 無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動機構(gòu)，該傳動機構(gòu)的蝸輪由兩半個蝸輪組成，滾子均勻分布在每半個蝸輪的周向，滾子可繞自身軸線轉(zhuǎn)動（如圖2和圖3所示）；雙排滾子錯位布置，其中一排滾子與蝸桿左側(cè)齒面嚙合，另一排滾子與蝸桿右側(cè)齒面接觸；蝸桿左右齒面分別由位于主平面上方和下方適當(dāng)位置C2處滾子包絡(luò)f而成；通過調(diào)節(jié)兩半個蝸輪輪體的安裝位置，使?jié)L子與蝸桿齒面始終保持接觸，從而實現(xiàn)無側(cè)隙傳動（如圖4和圖5）。就單排滾子齒而言，工作過程中存在側(cè)隙，從而保證了傳動的正常工作和良好的潤滑，但對整體而言，通過采用雙排錯位布置該傳動機構(gòu)消除了傳動的回程誤差，使傳動平穩(wěn)，提高了傳動精度，其結(jié)構(gòu)簡單，便于加工制造，成本低，經(jīng)濟性好，能夠用于精密分度、精密傳動和精密動力傳動。所謂滾子是泛指回轉(zhuǎn)體，可采用深溝球軸承、滾針軸承等[4]。 圖2 兩個半蝸輪組成的蝸輪 圖3 蝸輪整體 雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動的工作原理，如圖3所示。該傳動中蝸輪采用雙排滾子錯位布置，其中一排滾子與蝸桿左側(cè)齒面嚙合，另—排滾子與蝸桿右側(cè)齒面接觸，蝸桿左右齒面分別是由位于中間平面上方和下方適當(dāng)位置C2處的滾子包絡(luò)f而成，通過調(diào)節(jié)蝸輪輪體的安裝位置，在蝸桿的齒槽內(nèi)，使?jié)L子與蝸桿齒面始終保持接觸，從而實現(xiàn)無側(cè)隙傳動。就單排滾子齒而言，工作過程中存在側(cè)隙，從而保證了傳動的正常工作和良好的潤滑，但對整體而言，通過采用雙排錯位布置，消除了傳動的回程誤差，使傳動平穩(wěn)，提高了傳動精度。 圖4 嚙合原理 圖5 雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿蝸輪的傳動配合 2.2 蝸桿齒面的成形原理 無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿齒面可以根據(jù)選擇蝸輪齒形的不同分為圓柱砂輪磨削、圓錐砂輪磨削、球形砂輪磨削等，但其成形原理都一樣，其蝸桿右齒面由一個與中間平面相距為C2的工具母面包絡(luò)而成，左側(cè)齒面由一個與中間平面相距為- C2的工具母面包絡(luò)而成[4]。參看圖6 。 圖6 蝸桿齒面成形原理 如圖6所示，蝸桿左側(cè)齒面與右側(cè)齒面的成形原理基本相同，其不同之處在于其工作母面相對于中間平面的位置發(fā)生了變化，一個在中間的上方，一個在中間平面的下方，偏距都為C2，組成蝸輪輪齒的雙滾子在其周向具有一個夾角β，而定義α=β/2為蝸輪雙滾子的齒周夾角，簡稱蝸輪齒距角。 3 無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的加工設(shè)備 針對無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的齒面的特殊情況：蝸桿齒面以兩個滾子面為原始母面一次包絡(luò)而形成，為環(huán)面蝸桿，且蝸桿的左右齒面與滾子始終接觸，配合精度較高。故針對其蝸桿齒面的加工，宜采用磨削加工方式[5]。經(jīng)對比研究以及結(jié)合現(xiàn)有的設(shè)備條件，可選用四軸聯(lián)動數(shù)控機床和YC3180型滾齒機進行加工，但如果選用四軸聯(lián)動數(shù)控機床對蝸桿齒面進行加工，由于蝸桿齒面的程序較為復(fù)雜，且很難檢測數(shù)控機床所做的插補運動是否滿足設(shè)計要求，若要對齒面進行修形也較困難，這就不易保證無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿齒面的加工質(zhì)量[4]。故本次畢業(yè)設(shè)計采用滾齒機YC3180進行加工蝸桿齒面，并對其進行改裝以符合蝸桿齒面的設(shè)計要求和工藝要求。 3.1加工設(shè)備的特點 滾齒機(Gear hobbing machine)是齒輪加工機床中應(yīng)用最廣泛的一種機床，在滾齒機上可切削直齒、斜齒圓柱齒輪，還可加工蝸輪、鏈輪等。 用滾刀按展成法加工直齒、斜齒和人字齒圓柱齒輪以及蝸輪的齒輪加工機床。這種機床使用特制的滾刀時也能加工花鍵和鏈輪等各種特殊齒形的工件。普通滾齒機的加工精度為7～6級(JB179-83),高精度滾齒機為4～3級。最大加工直徑達15米。滾齒機具有如下特點： 1、適用于成批，小批及單件生產(chǎn)圓柱斜齒輪和蝸輪，尚可滾切一定參數(shù)范圍的花健軸；2、調(diào)整方便，具有自動停車機構(gòu) ；3、具有可靠的安全裝置以及自動潤滑。 滾齒機(gear hobbing machine)是齒輪加工機床中應(yīng)用最廣泛的一種機床，在滾齒機上可切削直齒、斜齒圓柱齒輪，還可加工蝸輪、鏈輪等；4、經(jīng)過稍微改裝還可以對蝸桿進行加工[6]。用滾刀按展成法加工直齒、斜齒和人字齒圓柱齒輪以及蝸輪的齒輪加工機床。這種機床使用特制的滾刀時也能加工花鍵和鏈輪等各種特殊齒形的工件。普通滾齒機的加工精度為7～6級(JB179-83),高精度滾齒機為4～3級。最大加工直徑達15m。 3.2滾齒機的基本原理 滾齒機加工原理是根據(jù)展成法（Generation）原理加工齒輪輪齒的。用齒輪滾刀加工齒輪的過程，相當(dāng)于一對螺旋齒輪嚙合滾動的過程（圖7-a）。將其中的一個齒數(shù)減少到一個或者幾個，齒輪的螺旋傾角很大(圖7-b)。開槽并鏟背后，就成了齒輪滾刀(圖7-c)。當(dāng)機床使用滾刀和工件嚴格地按照一對螺旋齒輪的傳動關(guān)系作相對旋轉(zhuǎn)運動時，就可以在工件上連續(xù)不斷地切出齒來。 圖7 滾齒原理 齒輪表面可分解為母線和導(dǎo)線。母線和導(dǎo)線形成了，表面也就形成了，因此可以把表面的運動分析轉(zhuǎn)化為對母線和導(dǎo)線形成的運動分析，并由此確定所需要的傳動鏈[7]。 3.3 滾切直齒圓柱齒輪 3.3.1 滾切直齒圓柱齒輪的傳動原理圖 圖8為滾直齒的傳動原理圖，圖中標(biāo)“A”為直線運動、標(biāo)“B”為旋轉(zhuǎn)運動，滾刀、工件、電機、進給傳動的絲杠螺母副及刀架均畫成示意簡圖，而菱形小塊則是一種可變傳動比的換置器官符號。 ? 圖8 滾切直齒圓柱齒輪的傳動原理圖 1、形成母線（漸開線）的運動和傳動鏈 需要滾刀和工件之間的復(fù)合運動（圖1中B1+B2）,稱展成運動。由動力源（電機）到刀具主軸的傳動鏈稱為外聯(lián)系傳動鏈，即電機-1-2-iv-3-4-滾刀。由于滾刀的旋轉(zhuǎn)B1是主運動，故這條傳動鏈稱為主運動傳動鏈。聯(lián)系滾刀和工件之間的傳動鏈，稱展成傳動鏈。它用以保持B1和B2之間的嚴格傳動比關(guān)系，故稱內(nèi)聯(lián)傳動鏈，設(shè)滾刀的頭數(shù)為K，工件的齒數(shù)為Z，則滾刀每轉(zhuǎn)1/K轉(zhuǎn)，工件應(yīng)轉(zhuǎn)1/Z轉(zhuǎn)。圖1中，這條傳動鏈?zhǔn)牵簼L刀（B1）-4-5-ix-6-7-工件（B2）。 2、形成導(dǎo)線（直線）的運動和傳動鏈 形成直線導(dǎo)線運動是滾刀的旋轉(zhuǎn)和滾刀（刀架）沿工件軸線方向的豎直進給運動。為了保證加工工件表面粗糙度要求，操作者真正關(guān)心的是工件每轉(zhuǎn)時刀架的軸向移動量（mm/r）。因此，進給傳動鏈為：工件-7-8-is-9-10-刀架升降絲杠-刀架。 綜上所述，滾切直齒圓柱齒輪所需要的傳動鏈為：兩個外鏈-主運動傳動鏈、進給運動傳動鏈；一個內(nèi)鏈-展稱運動鏈。外鏈的功能是實現(xiàn)執(zhí)行件的簡單運動，或把動力源接通到內(nèi)鏈。內(nèi)鏈唯一功能是實現(xiàn)執(zhí)行件之間的復(fù)合（嚴格的傳動比關(guān)系）運動。 3.3.2 滾刀的安裝 　　　　　　　　　　　a)　　　　　　　 　b） 圖 9滾切直齒圓柱齒輪時安裝角 滾刀刀齒是沿螺旋線分布的，螺旋升角為 ∞。加工直齒圓柱齒輪時，為了使?jié)L刀刀齒方向與被切齒輪的齒槽方向一致，滾刀軸線與被切齒輪端面之間應(yīng)傾斜一個角度 δ，稱為滾刀的安裝角。它在數(shù)量上等于滾刀的螺旋升角∞。用右旋滾刀加工直齒的安裝角如圖9-a所示，用左旋滾刀時傾斜相反，如圖9-b。圖中虛線表示滾刀與齒坯接觸一側(cè)的滾刀螺旋線方向。 3.4?滾切斜齒圓柱齒輪 3.4.1?滾切斜齒圓柱齒輪的傳動原理圖? 斜齒圓柱齒輪與直齒圓柱齒輪相比，端面齒廓均為漸開線，但齒長方向不是直線，而是螺旋線。由于斜齒的齒長一般只是大導(dǎo)程螺旋線的一小段，故看上去輪齒是斜著排列，但不可忘記每個斜齒的導(dǎo)線都屬于一條螺旋線。形成母線（漸開線）的運動和傳動鏈與滾切直齒時相同（僅展成傳動鏈中的合成機構(gòu)有變化）。 由于形成的導(dǎo)線是螺旋線，即刀架的下降運動A和工件的旋轉(zhuǎn)運動B3復(fù)合成螺旋運動。此前工件因參與展成運動與具有旋轉(zhuǎn)運動B2，而工件只有一個自由度，所以B2和B3必須合成一個運動之后再傳給工件才行，B3稱為附加運動。 刀架和工件之間的復(fù)合運動保證刀架直線移動一個螺旋線的導(dǎo)程T時，工件的附加轉(zhuǎn)動為一轉(zhuǎn)。這條內(nèi)鏈即：刀架-絲杠-12-13-iy-14-15-合成-6-7-ix-8-9-工件，習(xí)慣上稱它為差動傳動鏈。當(dāng)它與另一條內(nèi)鏈（展成鏈）要同時把兩個運動傳給工件時，將發(fā)生干涉。因此，必須在傳動系統(tǒng)的恰滾齒機的合成機構(gòu)是為一差動輪系，圖中來自滾刀的運動和來自刀架的運動分別由5、15兩點輸入合成機構(gòu)，運動合成后由點6輸出，傳給工件。當(dāng)位置設(shè)一合成機構(gòu)，如圖10所示。 圖10 滾切斜齒圓柱齒輪的傳動原理圖 如上所述，滾切斜齒圓柱齒輪時，除了滾切直齒的3個傳動鏈外，只增加了1個差動鏈。滾齒機既要能加工直齒，又要能加工斜齒圓柱齒輪。因此，滾齒機是根據(jù)滾切斜齒輪的傳動原理圖設(shè)計的。當(dāng)滾切直齒圓柱齒輪時，要將差動鏈斷開（其換置器官iy不掛掛輪）使其不起作用；對合成機構(gòu)的結(jié)構(gòu)上稍作變動，把機構(gòu)自由度由二變?yōu)橐?，消除其合成功能，只起?lián)軸器的作用即可。 總之，由于滾齒機運動復(fù)雜，故傳動系統(tǒng)的組成也較復(fù)雜。它既含有外鏈、內(nèi)鏈，又含有合成機構(gòu)。這比某些傳動系統(tǒng)只含外鏈的機床（如普通銑床、鉆床），或雖含外鏈、內(nèi)鏈，但不含合成機構(gòu)的機床（如普通車床），更具有運動分析的代表性。 3.4.2工件的附加轉(zhuǎn)動 滾切斜齒圓柱齒輪時，為了獲得螺旋線齒線，要求工件附加轉(zhuǎn)動B22與滾刀軸向進給運動A21之間必須保持確定的關(guān)系，即滾刀移動一個工件螺旋線導(dǎo)程T時，工件應(yīng)準(zhǔn)確地附加轉(zhuǎn)過1轉(zhuǎn)，對此，設(shè)工件螺旋線為右旋，當(dāng)?shù)都軒е鴿L刀沿工件軸向進給Δf，滾刀由a點到b點時，為了能切出螺旋線齒線，應(yīng)使工件的b’點轉(zhuǎn)到b點，即在工件原來的旋轉(zhuǎn)運動B12的基礎(chǔ)上，再附加轉(zhuǎn)動bb’。當(dāng)滾刀進給至c點時，工件應(yīng)附加轉(zhuǎn)動cc’。依此類推，當(dāng)滾刀進給一個工件螺旋線導(dǎo)程T時，工件應(yīng)附加轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)。附加運動B22的方向，與工件在展成運動中的旋轉(zhuǎn)運動B12方向或者相同，或者相反，這取決于工件螺旋線方向、滾刀螺旋方向及滾刀進給方向。當(dāng)滾刀向下送給時，如果工件與滾刀螺旋線方向相同時（即二者都是右旋，或都是左旋），B22和B12同向，計算時附加運動取+1轉(zhuǎn)。反之，若工件與滾刀螺旋線方向相反時，B22和B12方向相反，則取-1轉(zhuǎn)。 3.4.3滾刀的安裝 就像滾切直齒圓柱齒輪那樣，為了使?jié)L刀的螺旋線方向和被加工齒輪的輪齒方向一致，加工前，要調(diào)整滾刀的安裝角。它不僅與滾刀的螺旋線方向及螺旋升角ω有關(guān)，而且還與被加工齒輪的螺旋線方向及螺旋角β有關(guān)。當(dāng)滾刀與齒輪的螺旋線方向相同（即二者都是右旋，或者都是左旋）時，滾刀的安裝角δ=β-ω；當(dāng)滾刀與齒輪的螺旋線方向相反時，滾刀的安裝角δ=β+ω。 3.5 滾齒機的分類 滾齒機按布局分為立式（圖11-a）和臥式（圖11-b）兩類。大中型滾齒機多為立式，小型滾齒機和專用于加工長的軸齒輪的滾齒機皆為臥式。立式滾齒機又分為工作臺移動和立柱移動兩種。立式滾齒機工作時，滾刀裝在滾刀主軸上，由主電動機驅(qū)動作旋轉(zhuǎn)運動，刀架可沿立柱導(dǎo)軌垂直移動，還可繞水平軸線調(diào)整一個角度。工件裝在工作臺上，由分度蝸輪副帶動旋轉(zhuǎn)，與滾刀的運動一起構(gòu)成展成運動。滾切斜齒時,差動機構(gòu)使工件作相應(yīng)的附加轉(zhuǎn)動。工作臺(或立柱)可沿床身導(dǎo)軋移動,以適應(yīng)不同工件直徑和作徑向進給。有的滾齒機的刀架還可沿滾刀軸線方向移動，以便用切向進給法加工蝸輪。大型滾齒機還設(shè)有單齒分度機構(gòu)、指形銑刀刀架和加工人字齒輪的差動換向機構(gòu)等。 a立式滾齒機 b 臥式滾齒機 圖11兩類滾齒機 3.6滾齒機及其他齒輪加工機床的應(yīng)用和發(fā)展 滾齒機用滾刀按展成法粗、精加工直齒、斜齒、人字齒輪蝸輪等，加工范圍廣，可達到高精度或高生產(chǎn)率；插齒機用插齒刀按展成法加工直齒、斜齒齒輪其他齒形件，主要用于加工多聯(lián)齒輪內(nèi)齒輪；銑齒機用成形銑刀按分度法加工，主要用于加工特殊齒形儀表齒輪；剃齒機用齒輪式剃齒刀精加工齒輪一種高效機床；磨齒機用砂輪，精加工淬硬圓柱齒輪或齒輪刀具齒面高精度機床；珩齒機利用珩輪與被加工齒輪自由嚙合，消除淬硬齒輪毛刺其他齒面缺陷機床；擠齒機利用高硬度無切削刃擠輪與工件自由嚙合，將齒面上微小不平碾光，以提高精度光潔程度機床；齒輪倒角機對內(nèi)外嚙合滑移齒輪齒端部倒圓機床，生產(chǎn)齒輪變速箱其他齒輪移換機構(gòu)不可缺少加工設(shè)備。圓柱齒輪加工機床還包括齒輪熱軋機齒輪冷軋機等。故滾齒機廣泛應(yīng)用汽車、拖拉機、機床、工程機械、礦山機械、冶金機械、石油、儀表、飛機航天器等各種機械制造業(yè)。 齒輪加工機床加工各種圓柱齒輪、錐齒輪其他帶齒零件齒部機床。齒輪加工機床品種規(guī)格繁多，有加工幾毫米直徑齒輪小型機床，加工十幾米直徑齒輪大型機床，還有大量生產(chǎn)用高效機床加工精密齒輪高精度機床[6]。 古代齒輪用手工修銼成形。1540年，意大利托里亞諾制造鐘表時，制成一臺使用旋轉(zhuǎn)銼刀切齒裝置；1783年，法國勒內(nèi)制成了使用銑刀齒輪加工機床，并有切削齒條內(nèi)齒輪附件；1820年前后，英國懷特制造出第一臺既能加工圓柱齒輪又能加工圓錐齒輪機床。具有這一性能機床到19世紀后半葉又有發(fā)展。 1835年，英國惠特沃思獲得蝸輪滾齒機專利；1858年，席勒取得圓柱齒輪滾齒機專利；以后經(jīng)多次改進，至1897年德國普福特制成帶差動機構(gòu)滾齒機，才圓滿解決了加工斜齒輪問題。制成齒輪形插齒刀后，美國費洛斯于1897年制成了插齒機。 二十世紀初由于汽車工業(yè)需要，各種磨齒機相繼問世。1930年左右美國制成剃齒機；1956年制成珩齒機。60年代以后，現(xiàn)代技術(shù)一些先進圓柱齒輪加工機床上獲得應(yīng)用，比如大型機床上采用數(shù)字顯示指示移動量切齒深度；滾齒機、插齒機磨齒機上采用電子伺服系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)代替機械傳動鏈交換齒輪；用設(shè)有故障診斷功能可編程序控制器，控制工作循環(huán)變換切削參數(shù)；發(fā)展了數(shù)字控制非圓齒輪插齒機適應(yīng)控制滾齒機；滾齒機上用電子傳感器檢測傳動鏈運動誤差，并自動反饋補償誤差等。 1884年美國比爾格拉姆發(fā)明了采用單刨刀按展成法加工直齒錐齒輪刨齒機；1900年，美國比爾設(shè)計了雙刀盤銑削直齒錐齒輪機床。 由于汽車工業(yè)需要，1905年美國制造出帶有兩把刨刀直齒錐齒輪刨齒機，又于1913年制成弧齒錐齒輪銑齒機；1923年，出現(xiàn)了準(zhǔn)漸開線齒錐齒輪銑齒機；30年代研制成能把直齒錐齒輪一次拉削成形拉齒機，主要用于汽車差動齒輪制造。 40年代為適應(yīng)航空工業(yè)需要，發(fā)展了弧齒錐齒輪磨齒機。1944年，瑞士厄利康公司制成延長外擺線齒錐齒輪銑齒機；從50年代起，又發(fā)展了用雙刀體組合式端面銑刀盤，加工延長外擺線齒錐齒輪銑齒機。 4 YC3180型滾齒機 4.1 YC3180型滾齒機概述 YC3180型滾齒機能加工的工件最大直徑為800mm，最大模數(shù)為10mm，最小工件齒數(shù)為8。這種滾齒機除具備普通滾齒機的全部功能外，還能采用硬質(zhì)合金滾刀對高硬度齒面齒輪用滾切工藝進行半精加工或精加工，以部分地取代磨齒。為此，機床工作精度較高，有較好的剛度和抗振性。 圖12是YC3180的外形圖。圖中立柱固定在床身上。刀架可沿立柱上的導(dǎo)軌上下移動，還可以繞自己的水平軸線轉(zhuǎn)位，以調(diào)整滾刀和工件間相對位置（安裝角），使其相當(dāng)于一對軸線交叉的交錯軸斜齒輪副嚙合，滾刀安裝在滾刀主軸上，作旋轉(zhuǎn)運動。工件安裝在工件心軸上，隨同工作臺一起旋轉(zhuǎn)。后立柱和工作臺裝在同一溜板上，可沿床身的導(dǎo)軌作水平方向移動，用于調(diào)整工件的徑向位置或作徑向進給運動[7]。 圖12 YC3180外形 4.2 YC3180型滾齒機的傳動和運動分析 4.2.1滾切直齒圓柱齒輪 YC3180型滾齒機的傳動系統(tǒng)如圖13所示。分析一個傳動系統(tǒng)，首先分析其運動的組成，有幾個簡單運動，幾個復(fù)合運動，需要幾條傳動鏈。每一條傳動鏈應(yīng)按下列次序分析：①確定末端件。②列出計算位移，即兩末端件的運動關(guān)系。③對照傳動系統(tǒng)圖，列出運動平衡式。④計算換置式。 圖13 YC3180型滾齒機傳動系統(tǒng) （1）主運動傳動鏈 　　① 兩末端件 電動機（電機轉(zhuǎn)動）——滾刀主軸（滾刀轉(zhuǎn)動）。 　　② 計算位移 電動機轉(zhuǎn)速n電（1500r／min），滾刀主軸轉(zhuǎn)速nη（r／min）。記作 :1500r／min（電動機）——nη（主軸） 　?、?運動平衡式 1500 　　uv是傳動鏈中9速變速箱的傳動比。 　?、?導(dǎo)出換置公式 　　轉(zhuǎn)速調(diào)整可由 9速變速箱來實現(xiàn)，9速變速箱的可變傳動比為： 　　滾刀的轉(zhuǎn)速選定后，可以由換置公式計算出uv的值，并由此確定變速箱中變速齒輪的嚙合位置，即可得到所需的滾刀轉(zhuǎn)速。 （2）展成運動傳動鏈 　?、?兩末端件 滾刀主軸（滾刀轉(zhuǎn)動）——工作臺（工件轉(zhuǎn)動）。 　?、?計算位移 滾刀主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，工件轉(zhuǎn)k/z轉(zhuǎn)。k為滾刀頭數(shù)，z為工件齒數(shù)，記作 :1（滾刀）——k/z（工件） 　?、?運動平衡式 　　u合成1是合成機構(gòu)的傳動比。加工直齒圓柱齒輪時，合成機構(gòu)被鎖住，故 u合成1=1。 　?、?換置公式 24 即 　　上式中e/f掛輪，用于工件齒數(shù)z在較大范圍內(nèi)變化時調(diào)整ux的數(shù)值，使其數(shù)值適中，以便于選取掛輪，根據(jù)值k/z，e/f可以有如下三種選擇：通常取 k=l或2。 當(dāng)工件齒輪8≤z≤20時，24 k/z有可能大于1，為避免在掛輪架處升速，增加噪聲，取e=56， f=28，這時: ； 當(dāng)工件齒數(shù)21≤z≤161時，取e=f=42，這時: 24 ； 當(dāng)工件齒數(shù)z＞161時，掛輪架的被動輪太大。取2=28，f=56。這時: 。 (3）軸向進給傳動鏈 　　① 兩末端件工作臺（工件轉(zhuǎn)動）——刀架（滾刀移動）。 ② 計算位移工作臺每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，刀架進給移動量f(mm)，記作 : 1（工作臺）——f(滾刀架） 　　③ 運動平衡式 　?、?換置公式 　　 軸向進給量f是根據(jù)工件材料、加工精度及表面粗糙度等條件選定。 4.2.2滾切斜齒圓柱齒輪 滾切斜齒圓柱齒輪時，機床的主運動傳動鏈和軸向進給運動傳動鏈與加工直齒圓柱齒輪時相同[7]。 (1）展成運動傳動鏈 展成運動傳動鏈與滾切直齒圓柱齒輪相同，但合成機構(gòu)不被鎖住。展成運動從行星輪傳入，從另一行星輪傳出。兩行星輪轉(zhuǎn)速相同，但轉(zhuǎn)向相反，故傳動比為-1。其換置公式為 由于使用合成機構(gòu)后軸的旋轉(zhuǎn)方向改變，所以在安裝展成運動傳動鏈掛輪時，必須按機床說明書規(guī)定配加惰輪。 (2）差動傳動鏈 滾切斜齒圓柱齒輪時，進給是復(fù)合運動，需要一條內(nèi)聯(lián)系傳動鏈來保證螺旋線的導(dǎo)程。即差動傳動鏈（或稱附加運動傳動鏈）。 　?、?兩末端件 滾刀刀架（滾刀移動）——工作臺（工作臺附加轉(zhuǎn)動） 　　② 計算位移 當(dāng)滾刀刀架沿工件軸向移動一個螺旋線導(dǎo)程T時，工件應(yīng)附加轉(zhuǎn)±1轉(zhuǎn)。 記作： 　T（滾刀刀架）——±1（工件） 　?、?運動平衡式 　　式中3π——軸向進給絲杠的導(dǎo)程，單位為 mm； 　　u合成2——運動合成機構(gòu)在附加運動傳動鏈中的傳動比，u合成2； 　　——展成運動掛輪傳動比,； T——被加工齒輪螺旋線的導(dǎo)程，單位為mm: ； 　　m——法向模數(shù)，單位為 mm； 　　β——被加工齒輪螺旋角，單位為度。 　　④ 換置公式 合成機構(gòu)是一個錐齒輪差動機構(gòu)。差動鏈中，系桿為主動，行星輪為被動，將u合成2代入運動平衡式，得換置公式： 5 改裝YC3180 根據(jù)前面對YC3180型滾齒機的介紹，不難看出YC3180對于加工直齒、斜齒、人字齒輪、蝸輪等，不論粗加工還是精加工都具有一定的優(yōu)勢，比較經(jīng)濟，效率也較高。但是對于蝸桿的加工，又特別是對無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的加工卻不適合。對于無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的加工，針對蝸桿既成的環(huán)面加工齒面，主要是磨削加工方式，因此我們必須對YC3180型滾齒機進行改裝。 首先，我們必須要將滾齒機的轉(zhuǎn)速降下來以適應(yīng)磨削的需要，所以我們在電機與滾齒機間連接有一傳動比為1/40的蝸輪減速器及一級V帶傳動，使?jié)L齒機的轉(zhuǎn)速降為36r/min左右，其結(jié)構(gòu)如下（圖15）所示： 其次，需要在滾齒機回轉(zhuǎn)工作臺上加相應(yīng)的工裝，其工裝要求如下圖16所示：蝸桿的回轉(zhuǎn)中心軸線L1必須與YC3180型滾齒機的回轉(zhuǎn)工作臺中心軸線L2垂直相交，且同時滿足經(jīng)過蝸桿喉部的水平線L3同時與蝸桿的回轉(zhuǎn)中心軸線L1和滾齒機的回轉(zhuǎn)工作臺中心軸線L2兩兩垂直相交。其中經(jīng)過蝸桿喉部的水平線的長度L3應(yīng)等于蝸桿與蝸輪的中心距。 圖15 蝸輪減速器的連接位置 圖16 改裝后的YC3180的工裝要求 最后，根據(jù)前面所敘述的原理和加工方法，為了確保加工質(zhì)量，使改裝后的滾齒機能準(zhǔn)確完整地磨削蝸桿的齒面，那么改裝時，需要在YC3180型滾齒機回轉(zhuǎn)工作臺上加一分度盤來調(diào)整磨頭的周向進給，再在電主軸的支承體上安裝一絲杠滑板磨頭作為軸向進給裝置，砂輪磨頭裝在電主軸（如圖17）的可旋轉(zhuǎn)端。 a整體 　　 b接電和接地端 c 電主軸裝配 圖17 電主軸 蝸桿齒面按滾柱包絡(luò)環(huán)面的成形原理在YC3180型滾齒機上進行加工，砂輪頭采用鍍立方氮化硼（CBN），其粒度為120，本處采用了不同外徑的砂輪，例如對于設(shè)計滾柱半徑為5mm的蝸桿，則采用半徑為3.5mm，4.5mm，5.0mm的砂輪進行粗磨、半精磨、精磨。由于磨削時，電主軸的轉(zhuǎn)速很高，最高可達30000r/min，因此對其運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性以及與其支承箱體的同軸度必須嚴格保證，為了磨頭的回轉(zhuǎn)軸中心線的水平和電主軸高速轉(zhuǎn)動時位置精度，我們對支承電主軸的箱體上蓋、下箱體支座采用如下工藝（圖18）：在半圓箱體內(nèi)側(cè)中部再加深一段2mm深的圓弧凹槽，以保證上述要求，同時保證無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的加工質(zhì)量。 a 箱體上蓋 b 下箱體支座 圖18 支承箱體 同時，考慮加工時，電主軸所連接的磨頭在高速轉(zhuǎn)動，在加工不同規(guī)格、不同傳動比的蝸桿時，電主軸需要在水平面內(nèi)略微調(diào)整一點角度，故電主軸的下箱體支座采取燕尾槽造型與下面基部連接，同時還使用楔形鑲條(圖19-a)與調(diào)整螺栓配合以調(diào)節(jié)不同的加工需求，如下圖19所示。 a 楔形鑲條 b抽出表示 c整體表示 圖19 楔形鑲條的位置和作用 根據(jù)前述可以得知，磨削時，電主軸的轉(zhuǎn)速很高。故電主軸發(fā)熱量較大，需要散熱和潤滑。所以，我們在箱體上蓋鉆了一個小的散熱孔（如圖20），又在連接箱體上蓋和下箱體支座的右端蓋切了一個方形槽以便插入潤滑油管道，如圖21。磨削潤滑液使用優(yōu)質(zhì)5號油，其運動粘度（40o）為：4.5～5.5mm2/s,傾點為-40o，閃點為140o，電主軸與之配套的專用變頻器驅(qū)動，在磨削過程中可以根據(jù)實際情況控制電主軸的轉(zhuǎn)速。 圖20 箱體上蓋 圖21 右端蓋 前面敘述過：為了保證蝸桿的加工符合要求，必須使得蝸桿的回轉(zhuǎn)中心軸線與YC3180型滾齒機的回轉(zhuǎn)工作臺中心軸線垂直相交，且同時滿足經(jīng)過蝸桿喉部的水平線同時與蝸桿的回轉(zhuǎn)中心軸線和滾齒機的回轉(zhuǎn)工作臺中心軸線兩兩垂直相交。此外，還必須滿足砂輪磨頭的回轉(zhuǎn)中心線L3與蝸桿工件的回轉(zhuǎn)中心線L1在同一水平面內(nèi)(圖22)，這就必須滿足裝配好的電主軸體與下面整個連接基體有精準(zhǔn)的定位和精密的配合，所以，本次采用了定位鍵連接燕尾導(dǎo)軌和下面的工字型基體，下圖23中，可以看出為了達到前述目的，我們在燕尾導(dǎo)軌與工字型基體的兩端均安裝了定位鍵。 圖22 L1和L3都在DTM1平面內(nèi) 定位鍵 圖23 定位鍵的安裝位置 其實，在正式加工之前還必須用百分表檢測滾齒機回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)中心線和無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的回轉(zhuǎn)中心線，看兩線是否在同一水平面內(nèi)，再利用YC3180自身的手柄調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)工作臺在機床導(dǎo)軌方向（X方向）的運動來調(diào)整蝸輪蝸桿的中心距，利用刀具工作臺在豎直方向（Y方向）的距離來調(diào)整砂輪滾子的偏距C2。 待一切都檢測、調(diào)整好以后，便可以對無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的齒面進行磨削加工了。但是加工過程中需要對砂輪磨頭進行軸向進給運動和周向進給運動，為了解決這種問題，本次改裝中，采取了在分度頭上安裝一絲杠來保證磨頭的軸向進給，再在滾齒機的回轉(zhuǎn)工作臺上安裝了一分度盤以調(diào)整磨頭的周向進給，下圖24所示。 圖24-a 絲杠的作用及其布置 圖24-b 絲杠和分度盤的布置 對無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿進行磨齒面加工之前，還需要對其進行高精度的定位和夾緊，因為此前已經(jīng)對蝸桿進行了車、切、銑、鉗等加工，若要保證蝸桿的回轉(zhuǎn)中心線與水平面平行，我們必須采取一定的措施。針對此次無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的特殊情況：蝸桿的兩端外環(huán)面已經(jīng)精車加工，一端平面已經(jīng)鉆了螺紋孔（圖25-a），我們采取了在蝸桿一端加高精度銅套（圖25-b）配合固定，另一端利用其螺紋孔與拉桿上的螺紋配合（圖25-c），以保證蝸桿與其的同軸度從而達到使蝸桿回轉(zhuǎn)軸線平行于水平面的目的。 a 蝸桿端面螺紋孔 b銅套位置及整體配合 c蝸桿與拉桿的配合 圖25 蝸桿的裝夾 根據(jù)前述YC3180型滾齒機各部分細節(jié)的改良，以及無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿加工精度的保證，綜合現(xiàn)有的設(shè)備和各種狀況，現(xiàn)將YC3180型滾齒機改裝如下圖26所示（因頁面限制部分細節(jié)和零件無法全部展示）。 圖26改裝后的YC3180型滾齒機 6 簡析無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的工藝 本次畢業(yè)設(shè)計中，針對無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的具體情況，并結(jié)合現(xiàn)有的加工設(shè)備，且參照滾錐包絡(luò)環(huán)面蝸桿副的制造技術(shù)，可確定出加工蝸桿的方案大致如下：蝸桿的外環(huán)面采用車削加工，先粗車加工后再進行表面熱處理，使工件獲得良好的綜合機械性能（如強度、塑性和韌性），本次可以采用淬火和高溫回火雙重?zé)崽幚矸绞郊凑{(diào)質(zhì)處理，工件有了良好的性能后再進行半精加工和精加工其環(huán)面，然后再磨削出高精度的工藝基準(zhǔn)以便后續(xù)加工，后面便可以繼續(xù)諸如切齒、銑齒、磨齒面、滲氮、拋光、銑鍵槽等加工。 6.1 工藝流程 由于蝸桿軸向齒廓呈弧形分布，同時接觸多個蝸輪輪齒（滾子），而且蝸桿齒面必須經(jīng)表面硬化處理后再精磨而成，使得齒面硬度：HRC≥50，粗糙度Ra≤0.8 ，加工工藝過程如果和其成形過程保持完全一致，便能夠可靠地保證無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的制造精度和嚙合的理論狀態(tài)。??? 根據(jù)前述情況，綜合各種因素，制定加工無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的工藝流程為：下料→粗車環(huán)面→調(diào)質(zhì)→半精車、精車環(huán)面→磨工藝基準(zhǔn)→在滾齒機上粗切齒→銑齒面→銑去不完整齒→鉗修進出端口→齒部輝光離子淡化→修整工藝基準(zhǔn)→粗磨、半精磨、精磨齒面→對研檢測→精車各軸頸及軸向尺寸→滲氮處理、齒面拋光→打磨齒底部→銑鍵槽→磨各軸頸→入庫。 6.2 切齒 在無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿切齒之前需要將其毛坯加工成圖27中形狀，該工序的主要目的是加工出蝸桿的初始形狀以及加工齒面時所需的工藝基準(zhǔn)。 圖27蝸桿 蝸桿的切齒，必須搞清楚其蝸桿副的成形原理，在蝸桿副傳動中，任何一個瞬時，在蝸桿同一齒槽內(nèi)均同時有兩個滾子與蝸桿兩個齒面相嚙合，前面已經(jīng)提過，蝸桿的左右齒面實際上分別由位于中間平面上方和下方適當(dāng)位置C2處的滾子包絡(luò)而成，蝸桿實則是以滾子為原始母面一次包絡(luò)形成的環(huán)面蝸桿。而無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的切齒與直廓環(huán)面蝸桿齒面的成形原理相似：一條與成形圓相切、位于蝸桿軸線平面內(nèi)的直線，在繞成形圓中心軸線作等角速度的周周運動的同時，又與一起圍繞蝸桿軸線作等角速度的旋轉(zhuǎn)，這條直線在空間形成軌跡曲面，就是環(huán)面蝸桿的齒面。???? 根據(jù)現(xiàn)有的試驗設(shè)備，對蝸桿的切齒主要在滾齒機上進行，加工原理圖如下圖28所示，切蝸桿的車刀根據(jù)其形狀，環(huán)形分布三把，分別是左車刀、右車刀、中間車刀。加工時，蝸桿同樣低速回轉(zhuǎn)，三把車刀在滾齒機的回轉(zhuǎn)工作臺上，輪流對其切齒加工。 圖28蝸桿粗切齒原理示意圖 7 PRO/E概述及零件建模 PRO/E是美國PTC公司旗下的產(chǎn)品Pro/Engineer軟件的簡稱。Pro/E（Pro/Engineer操作軟件）是美國參數(shù)技術(shù)公司（Parametric Technology Corporation，簡稱PTC）的重要產(chǎn)品。是一款集CAD/CAM/CAE功能一體化的綜合性三維軟件，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，并作為當(dāng)今世界機械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認可和推廣，是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一[11]。 在中國也有很多用戶直接稱PRO/E為“破衣”。1985年，PTC公司成立于美國波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER誕生了。經(jīng)過10余年的發(fā)展，Pro/ENGINEER已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。目前已經(jīng)發(fā)布了Pro/ENGINEER WildFire6.0（中文名野火6)。PTC的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計和機械設(shè)計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro/ENGINEER還提供了全面、集成緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。是一套由設(shè)計至生產(chǎn)的機械自動化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個參數(shù)化、基于特征的實體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能的綜合性MCAD軟件。 7.1 PRO/E的特點和優(yōu)勢 經(jīng)過20多年不斷的創(chuàng)新和完善，pore現(xiàn)在已經(jīng)是三維建模軟件領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊之一，它具有如下特點和優(yōu)勢： 參數(shù)化設(shè)計和特征功能：Pro/Engineer是采用參數(shù)化設(shè)計的、基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計者提供了在設(shè)計上從未有過的簡易和靈活。 單一數(shù)據(jù)庫：Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不象一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設(shè)計過程的任何　一處發(fā)生改動，亦可以前后反應(yīng)在整個設(shè)計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應(yīng)在整個三維模型上。這種獨特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)合起來。這一優(yōu)點，使得設(shè)計更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價格也更便宜。 全相關(guān)性：Pro/ENGINEER的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進行的修改，能夠擴展到整個設(shè)計中，同時自動更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵在開發(fā)周期的任一點進行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。 基于特征的參數(shù)化造型：Pro/ENGINEER使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機械對象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進行修改。例如：設(shè)計特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉的，因而易于使用。裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨特的特征。通過給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進行多次設(shè)計疊代，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。 數(shù)據(jù)管理：加速投放市場，需要在較短的時間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實現(xiàn)這種效率，必須允許多個學(xué)科的工程師同時對同一產(chǎn)品進行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時進行的各項工作，由于使用了Pro/ENGINEER獨特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。 裝配管理：Pro/ENGINEER的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如“嚙合”、“插入”、“對齊”等很容易的把零件裝配起來，同時保持設(shè)計意圖。高級的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。 易于使用：菜單以直觀的方式聯(lián)級出現(xiàn)，提供了邏輯選項和預(yù)先選取的最普通選項，同時還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用。 7.2 PRO/E的主要模塊及其功能 Pro/E之所以能高效率地完成各項復(fù)雜的任務(wù)，因為它具有很多完善的功能模塊。各模塊之間的相互配合協(xié)作，最終幫助用戶解決各種問題[12]。其大致流程如下圖29所示： 圖29 分析流程圖 7.2.1 Pro/Engineer Pro/Engineer是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實體零件及組裝造型，三維上色實體或線框造型棚完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖（三維造型還可移動，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。Pro/Engineer是一個功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設(shè)計專用功能來實現(xiàn)，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用這種手段來建立形體，對于工程師來說是更自然，更直觀，無需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個參數(shù)改變，其也相關(guān)的特征也會自動修正。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機上或一些支持 Postscript格式的彩色打印機。Pro/Engineer還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來實現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer軟件的其它模塊或自行利用 C語言編程，以增強軟件的功能。它在單用戶環(huán)境下 (沒有任何附加模塊)具有大部分的設(shè)計能力，組裝能力(人工)和工程制圖能力(不包括ANSI，ISO， DIN或 JIS標(biāo)準(zhǔn))，并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀(HP，HPGL)和黑白及彩色打印機的二維和三維圖形輸出。 7.2.2 Pro/ASSEMBLY Pro/ASSEMBLY是一個參數(shù)化組裝管理系統(tǒng)，能提供用戶自定義手段去生成一組組裝系列及可自動地更換零件。Pro/ASSEMBLY是Pro/ADSSEMBLY的一個擴展選項模塊，只能在 Pro/Engineer環(huán)境下運行，它具有如下功能： 1． 在組合件內(nèi)自動零件替換(交替式) ； 2． 規(guī)則排列的組合(支持組合件子集) ； 3． 組裝模式下的零件生成(考慮組件內(nèi)已存在的零件來產(chǎn)生一個新的零件)； 4． Pro/ASSEMBLY里有一個Pro/Program模塊，它提供一個開發(fā)工具。使用戶能自行編寫參數(shù)化零件及組裝的自動化程序，這種程序可使不是技術(shù)性用戶也可產(chǎn)生自定義設(shè)計，只需要輸入一些簡單的參數(shù)即可； 5． 組件特征(繪零件與，廣組件組成的組件附加特征值．如：給兩中零件之間加一個焊接特征等）。 7.2.3 Pro/DETAIL Pro/ENGINEER提供了一個很寬的生成工程圖的能力，包括：自動尺寸標(biāo)注、參數(shù)特征生成，全尺寸修飾，自動生成投影面，輔助面，截面和局部視圖，Pro/DETAIL擴展Pro/ENGINEER這些基本功能，允許直接從Pro/ENGINEER的實體造型產(chǎn)品按ANSI/ISO/JIS/DIN標(biāo)準(zhǔn)的工程圖。Pro/DETAIL支持的功能包括： 1． 支持ANSI，ISO，JIS和DIN標(biāo)準(zhǔn)； 2． 全幾何公差配合：特征控制標(biāo)志、基本尺寸標(biāo)注、公差基準(zhǔn)面和軸； 3． 測量標(biāo)準(zhǔn) ： 毫米尺寸、公差尺寸、角度尺寸 ； 4． 字符高度控制； 5． 圖內(nèi)可變字符高度； 6． 用戶自定義字體； 7． 圖內(nèi)多種字體； 8． 雙尺寸標(biāo)準(zhǔn)； 9． 縱向尺寸標(biāo)注； 10． 擴展視圖功能：零組件剖視圖、自動畫面剖線、半剖圖、多暴露視圖、旋轉(zhuǎn)面剖視圖、比例視圖 （所有視圖不同比例）、軸測圖(ISO標(biāo)準(zhǔn))； 11． 表面光潔度標(biāo)記； 12． 用戶自定義繪圖格式和繪圖格式庫； 13． 圖表； 14． 用于Pro/DETAIL設(shè)置隱含標(biāo)準(zhǔn)的配置文件； 15． 用于注釋表面光潔度和球星的多引線種類； 16． 尺寸與尺寸線平行； 17． 可選擇的消隱線顯示觀察； 18． 具有輸入用于注釋的ASCII文件能力； 19． 多層零件圖和布置圖。 Pro/DETAIL也包括2D非參數(shù)化制圖功能，可用于生成不需要3D模型的產(chǎn)品圖。Pro/DETAIL提供下列功能： 1． 具有讀其它符合 IGES4．0、SET和 DXF標(biāo)準(zhǔn)的 CAD系統(tǒng)生成的圖形能力。 　　2． 具有修改輸入圖形來影響設(shè)計修改或更新能力。 　　3． 具有利用 Pro/PROJECT提供圖形儲存、恢復(fù)等功能來管理這些圖形的能力。 　　4． 具有通過 IGES到 PTC支持的繪圖儀輸出這些圖形能力。 　　5． 具有將非相關(guān)性幾何體加到 Pro/DETAIL圖形的能力。 　　6． 具有生成用戶自定義的符號和符號庫的能力。 7． 具有生成用戶自定義的線型能力。 7.2.4 Pro/INTERFACE Pro/INTERFACE是一個完整的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，提供 Pro/Engineer與其它設(shè)計自動化系統(tǒng)之間的各種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式．它可用于 Pro/ENGINEER幾何的輸入和輸出。剖面可以參數(shù)化并被構(gòu)造 Pro/ENGINEER內(nèi)的任意特征種類。 1．二維和三維圖形：Pro/INTERFACE提供了將2D和3D圖形通過 IGES4．0或 SET輸入到 Pro/ENGINEER的繪圖模式里的能力，輸入后，正常制圖功能都是有效的。 2． 三維線框圖形：Pro/INTERFACE提供了將3D線框幾何體通過 IGES4．0或 SET 輸入到 Pro/ENGINEER內(nèi)的能力，該線框體能被用于生成全參數(shù)化，以特征為基礎(chǔ)的實體模型。如果需要，可以覆蓋到非參數(shù)化的實體模型上。 3． 任意形狀曲面：Pro/INTERFACE提供了通過 IGES4．0或 SET將一