齒輪自動倒角機設計

齒輪自動倒角機設計,齒輪自動倒角機設計,齒輪,自動,倒角,設計 大 連 大 學 本科畢業(yè)論文 (設計 )開題報告 論 文 題 目： 齒輪自動倒角機 學 院： 機械工程學院 專 業(yè) 、班 級： 機英 132 班 學 生 姓 名： 莫潔 學 生 學 號： 13431128 指導教師（職稱）： 辛士珍（高級工程師） 2016 年 12 月 29 日填 一、選題依據(jù) 1論文（設計）題目 齒輪自動倒角機 2研究領域 非標準機械設計 3論文（設計）工作的理論意義和應用價值 齒輪作為 機械中 重要的傳動零件，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)過粗 加工后，齒的端部會 產生飛邊，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、傳動精度、再加工和裝配，并產生 傳動噪音，以至使齒輪的性能可靠性、壽命和潤滑效果下降，更主要的是降低了齒輪 的質量 ，還 會導致整個機械系統(tǒng)不能正常工作 , 使可靠性、穩(wěn)定性降低 。 當存在毛刺 的機器作機械運動或振動時 , 脫落的毛刺會造成機器滑動表面 過早磨損、噪音增大 。 因此我們必須考慮給齒輪倒角。 過去， 沒有 齒輪倒角 設備，該工藝都是通過工人的手 工進行的 ，工作環(huán)境惡劣，不但 勞動效率低下，對工人的操作要求高，而且加工質量 不高，嚴重影響生產進度。 以前 ，用戶對倒角的質量要求不高，齒輪倒角不作為很重 要的工藝，并且生產任務量少，手工倒角 可以滿足質量和效率的要求，但是隨著科學 技術的發(fā)展和市場的不斷擴大， 用戶對產品的質量要求越來越高，齒輪倒角 不再 是可 粗可精可有可無的工藝，已經(jīng)成為很重要的生產工藝，甚至因為倒角 質量達不到要求 導致產品不合格，并且生產任務量也越來越大，手工生 產已滿足不了生產的需要。 因此有必要對齒輪 倒角工藝的原理進行分析并設計出相應的機床。以適應現(xiàn)代對 齒輪倒角加工的生產需要。 齒輪倒角機 是一種很好的用于給齒輪倒角去除毛刺，去飛邊的自動化機械設備， 它 采用雙刀分離結構，刀具進給，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，工件轉一周即可完成一個零件的倒角加工。進給方式一般采 用刀具進給也可根據(jù)需要采用工件進給方式。 同時 極大的提高齒輪的嚙合精度，有效 地降低了傳動過程中的振動和噪音，提高了齒輪的工作壽命。總之，該機床為機械行 業(yè)提供了可靠的傳動零部件 。 齒輪倒角機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 工機床 , 是汽車 、 拖拉機 、 機床齒輪的批量生產必不可缺的設備 。 齒輪倒角機的類型 有指狀銑刀型和端面銑刀型 。 齒輪倒角機總體結構為臥式布局 , 采用模塊化設計 ,具有調整操作方便 ,穩(wěn)定性 好等優(yōu)點。齒輪倒角機采用用硬質合金機夾刀 (刀具形式根據(jù)加工件選定 )。此機床具 有高效、加工質量好 ,操作簡便等特點 ,因此它即能滿足小批量新產品的試制加工 ,又 能適合于大批量規(guī)?；a的需要，是汽車齒輪加工的理想設備。 4目前研究的概況和發(fā)展趨勢 隨著生產幾十年發(fā)展 和使用要求的提高，齒輪正朝著高精度、高強度、高承載、 低噪聲、輕量化及長壽命方向發(fā)展。對齒輪輪齒進行倒角是控制齒輪噪聲等的一個十 分重要的工藝措施，已引起國內外齒輪加工制造普遍的關注和重視。 4.1 國內概況 中國的齒輪 倒角機 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、立式指形銑刀倒角機、端 面銑刀倒角機。共有四種品種，分別是最大工件直徑 200mm、 320mm、 500mm、 800mm。 從手工到半自動再到自動， 隨著科學技術和經(jīng)濟的發(fā)展，齒輪加工業(yè)對于齒輪加 工機 床的性能要求不斷提高，反之，齒輪加工機床制造業(yè)對于齒輪加工又具有導向作用， 形成有機的聯(lián)動發(fā)展。為此，一批能適應社會科技和經(jīng)濟發(fā)展節(jié)拍的新產品應運而生 。 安徽六安金城機械有限公司、 溫嶺市美日機床有限公司、重慶機床有限公司、陜西秦 川機床有限公司、天津第一機床總廠 、天津市達鑫 精密機械設備有限公司 等眾多廠家 都對齒輪 倒角 機研發(fā)和生產。 YKD9320C 數(shù)控齒輪倒角機是天津第一機床總廠開發(fā)的 數(shù)控齒輪倒角機， 該機床 采用四軸數(shù)控系統(tǒng) , 即兩個倒角軸 , 一個倒棱軸及一個工件 分度軸 , 完成切削進給 , 讓刀運動和工件圓周分度運動 ， 主要用于汽車 、 摩托車 、 拖 拉機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 有專門機構可倒棱 , 可在完成輪齒一側倒角的同時加工另一側的倒棱 。 南京第二機床 廠經(jīng)過對 Y9380 型齒輪倒角機的改進，使得它成為了可倒高低齒圓角的倒角機。 同時 還生產了 YX9332 端面銑刀型高效齒輪倒角機 ，新一代端面銑刀型高效齒輪倒角機 ， 其目的主要用于變速箱滑移齒輪 , 便于引導兩齒輪進入相互嚙合。 還如 天津精誠機床 廠制造的 YH9325F 和 YH9332G 型倒角機，最近一種新式的旋風式齒輪倒角機也開始 應用于生產之中， 這種機床采用工件與刀具的連續(xù)轉動來進行加工，生產效率得到進 一步提高。 4.2 國外概況 國外 的 齒輪倒角機床 自動化程度、精密度較高。發(fā)達國家已經(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，形成多功能加工機床，能夠滿足多工位、多 工序的機械加工要求。生產廠家可根據(jù)倒角的設計圖紙，迅速的進行調整并進行加工。 例如 德國的 Prawema 數(shù)控倒角機 , 除可高效倒角外 , 機床還可配齊自動上下料部件 。 此類機床運用數(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 倒角機床發(fā)展趨勢 與不足 目前，倒角 機床 的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、復合化、智能化、開放化、 并聯(lián)驅動 化、網(wǎng)絡化、極端化、綠色化已成為倒角機床 發(fā)展的趨勢和方向。 我們應看清形勢，充分認識國產倒角機床 的不足，努力發(fā)展先進技術，加大技術 創(chuàng)新與培訓服務力度，以縮短與發(fā)達國家之間的差距。 （ 1）不斷加強技術創(chuàng)新是提高國產倒角機床 水平的關鍵 。 國產倒角機床 缺乏核心技術，從高性能倒角機床系統(tǒng)到關鍵功能部件基本都依賴 進口，即使近幾年有些國內制造商艱難地創(chuàng)出了自己的品牌，但其產品的功 能、性能 的可靠性仍然與國外產品有一定差距。近幾年國產倒角機床 制 造商通過技術引進、海 內外并購重組以及國外采購等獲得了一些先進倒角機床技術，但缺乏對機床結構與精 度、可靠性、人性化設 計等基礎性技術的研究，忽視了自主開發(fā)能力的培育，國產倒 角機床 的技術水平、性能和質量與國外還有較大差距，同樣難以得到大多數(shù)用戶的認 可。 （ 2）制造水平與管理手段依然落后 。 一些國產倒角機床 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 普通機床與低效刀具為主，裝配調試完全靠手工，加工質 量在生產進度的緊逼下不能 得到穩(wěn)定與提高。另外很多國產倒角機床 制造商的生產管理依然沿用原始的手工臺賬 管理方式，工藝水平和管理效率低下使得企業(yè)無法形成足夠生產規(guī)模。如國外機床制 造商能做到每周裝調出產品，而國內的生產周期過長且很難控制。因此我們在引進技 術的同時應注意加強自身工藝技術改造和管理水平的提升。 （ 3）服務水平與能力欠缺也是影響國產倒角機床 占有率的一個重要因素 。 由于倒角機 床產業(yè)發(fā)展迅速，一部分企業(yè)不顧長遠利益，對提高自身的綜合服務 水平不夠重視，甚至對服務缺乏真正的理解，只注重 推銷而不注重售前與售后服務。 有些企業(yè)派出的人員對生產的倒角機床缺乏足夠了解，不會使用或使用不好倒角機 床 ，更不能指導用 戶使用好機床；有的對先進高效刀具缺乏基本了解，不能提供較好 的工藝解決方案，用戶自然對制造商缺乏信心。制造商的服務應從研究用戶的加工產 品、工藝、生產類型、質量要求入手，幫助用戶進行設備選型，推薦先進工藝與工輔 具，配備專業(yè)的培訓人員和良好的培訓環(huán)境，幫助用戶發(fā)揮機床的最大效益、加工 出 高質量的最終產品，這樣才能逐步得到用戶的認同，提高國產倒角 機床的市場占有率。 （ 4）加大倒角機床專業(yè)人才的培養(yǎng)力度 。 從我國倒角機 床的發(fā)展 形式來看需要三種層次的倒角機床技術人才：第一種是熟 悉倒角機床 的操作及加工工藝、懂得簡 單的機床維護、能夠進行手工或自動編程的車 間技術操作人員；第二 種是熟悉倒角機床 機械結構及倒角機床系統(tǒng)軟硬件知識的中級 人才，要掌握復雜模具的設計和制造知識，能夠熟練應用 UG、 PRO/E等 CAD/CAM軟件， 同時有扎實的專業(yè)理論知識 、較高的英語水平并積累了大量的實踐經(jīng)驗；第三種是精 通倒角機床結構設計以及倒角機床系統(tǒng)電氣設計、能夠進行倒角 機床產品開發(fā)及技術 創(chuàng)新的倒角機床技術高級人 才。我國應根據(jù)需要有目標的加大人才培養(yǎng)力度，為我國 的倒角機床 產業(yè)提供強大的技術人才支撐。 二、論文（設計）研究的內容 1.重 點解決的問題 （ 1） 齒輪自動倒角機運動參數(shù)設計 （ 2） 齒輪自動倒角機的結構設計設計 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） （ 1）設計齒輪 自動 倒角機的意義； （ 2）分析 目前國內外齒輪 倒角相關技術優(yōu)缺點 ，找出該領域所存在的問題； （ 3） 倒角方法的選擇 （ 4）齒輪 自動 倒角機的總體結構方案設計； （ 5）齒輪 自動 倒角機的結構設計； （ 6）齒輪 自動 倒角機主要零部件的設計。 3.本論文（設計）預期取得的成果 （ 1） 通過所查閱的相關資料和文獻，了解齒輪倒角意義，以及目前國內外的相關 技術。 （ 2） 最終提交設計說明書一份 ； （ 3） 外文參考文獻翻譯一份； （ 4） 繪制齒輪 自動 倒角機的總裝配圖； （ 5） 主要零部件圖紙。 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)） （ 1） 調查、收集相關的資料。 （ 2）國內外不同齒輪 倒角方法的認識和比較。 （ 3）齒輪 自動 倒角機運動及動力參數(shù)的選擇。 （ 4）齒輪 自動 倒角機的結構設計。 2.論文（設計）進度計劃 第 1 周：收集 齒輪 自動倒角機 相關資料，準備撰寫開題報告 第 2 周：閱讀整理所收集資料 第 3 周：完成開題報告，交指導老師修改 第 4 周：完成開題報告并進行答辯 第 5 周：齒輪自 動倒角機總體方案設計 第 6 周：齒輪自動倒角機的運動參數(shù)分析和計算 第 7 周：齒輪自動倒角機的傳動系統(tǒng)設計，進行中期撿查。 第 8 周：齒輪自動倒角機的結構設計 -繪制裝配圖 第 9 周：齒輪自動倒角機的結構設計 -修改完善裝配圖 第 10 周：齒輪自動倒角機的結構設計 -繪制零件圖 第 11 周：撰寫齒輪自動倒角機設計說明書 第 12 周 ： 完成 齒輪自動倒角機設計說明書 ，上交老師 第 13 周：修改完善齒輪自動倒角機設計說明書 第 14 周：翻譯外文資料 第 15 周：修改完善所有設計內容 ，準備 答辯 四 、需要閱讀的參考文獻 1.柯建宏 .機械制造技術基礎課程設計 M.華中科技大學出版社 ,2013 2.成大先 .機械設計手冊單行本 S.北京：化學工業(yè)出版社， 2004 3.韓澤光 .機械設計課程設計 M.北京：北京航空航天大學出版社 ,2013 4.石榮 .在滾齒機上進行齒輪倒角 J.機械工程師 ,2011 5.程進 .齒輪倒角專機與刀具的設計 J.機械工藝師 ,1993,03:8-10. 6.趙高明 .齒輪倒角夾具 J.機床與工具 ,1997,06:17. 7.臧福海 .高速自動倒角機研制 D.合肥工業(yè)大學 ,2012 8.陳 軍 .YX9332 端面銑刀型高效齒輪倒角機的分析與應用 J.機械制造與自動 化 ,1994,02:8-11. 9.姚祖揚 .YB9332D 型半 自動齒輪倒角機 J.機械制造與自動化 ,1993,02:5-6. 10.胡運林 .大模數(shù)齒輪倒角機的研制 J.機械制造 ,2003,02:29-30. 11.楊鐘勝 .齒輪的倒角技術 J.現(xiàn)代零部件 ,2011,07:82-84. 12.張艷冬 ， 金陽陽 ， 栗福生 .大模數(shù)齒輪倒角機器人 J.機械制造與自 動 化 2012, 41(5) 13.胡昌軍 ,錢瑞明 .基于回轉切削機床的齒輪倒角加工運動分析與動態(tài)仿真 J. 機械傳動 ,2008,32(1) 14.Fahad Saleh Ibrahim, Josefa D Tan-Fermin, Jupit M Donoso, Adel H Al Balushi, Ammar Ali Salim Al Omiri. 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Int J Paediatr Dent,2014,245 附：文獻綜述或報告 一、 國內現(xiàn)狀 最近幾十年，我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，加入到 WTO后，以其市場和資源優(yōu)勢逐漸變成 全球制造中心，也使我國數(shù)十萬大、中、小型企業(yè)面對著前所未有的挑戰(zhàn)。目前，我 國在某些制造行業(yè)，例如紡織、輕工業(yè)等等具有競爭活力，發(fā)展勢頭強勁，入世后能 夠發(fā)揮比較優(yōu)勢，獲得較多發(fā)展機遇，而在高新技術制造領域，最近幾年雖也有所發(fā) 展，但在技術等方面基本上依靠境外投資，在多數(shù)領域尚未完成自主發(fā)展。 近幾年我國汽車領域發(fā)展很快，汽車產業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟的第四大支柱產業(yè)， 我國也成為第四大汽車生產國。隨著汽車 產業(yè)的發(fā)展，其機械換檔裝置中重要的零一 同步器的要求也越來越高，而國內制造廠家對其內外花鍵齒端倒角的加工一直存在困 難，表現(xiàn)就是該工序的準備時間即調整機床的時間過長，根據(jù)倒角的不同形式，準備 時間少則半天，多則幾天甚至更長，而且精度也很難保證，不僅同步器的內外花鍵， 其他齒輪的倒角加工也面 I臨著同樣的問題，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： 國內對齒輪倒角的設計原理和制造方法不很了解，國內沒有針對齒輪倒角的研發(fā) 機構，只能靠國外的圖紙進行仿造。 齒輪倒角加工歷史雖然很長，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來說，國內對齒輪倒角 加工方面的研究還是不多，目前倒角加工的重點已經(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，國內從技術、設備等方面都欠缺。 齒輪倒角機雖然是輔助機床，但是結構復雜，以國內倒角機為例，一臺臥式倒角 機共有 15個左右的軸， 3 4個數(shù)控軸，比一般主要機床要復雜的多，這就造成了其制 成本較高，國內生產廠家對輔機的重視不夠，不愿意花高價購買。鑒于復雜程度、利 潤等等方面的考慮，使得國內機床制造廠家對倒角機床的制造和研發(fā) 熱情不高，目前 國內僅有數(shù)家制造廠家能夠制造數(shù)控倒角機床，間接導致國內倒角機床的性能遠遠落 后于國外機床，特別是對于異性倒角的理論計算和調整十分困難。 無論是倒角形式、倒角機床還是檢測倒角的方法，目前國內的情況是： 國家沒有國家標準，行業(yè)也沒有行業(yè)標準，甚至企業(yè)沒有企業(yè)標準，導致企業(yè)、 用戶、機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題，國內很多 學者對其進行了研究，天津大學機械學院結合天津某同步器廠對于同步器內外花鍵齒 端倒角加工的問題，開發(fā)了一套參數(shù)計算與仿真系統(tǒng) (在本文以下內容中稱為原系 統(tǒng) )，在 一定程度上解決了部分倒角形式的加工問題。本文將以其為基礎，對其作進 一步補充和完善，并從機床本身出發(fā)，設計解決該系統(tǒng)在實際應用時未能解決的一些 難題最后將該系統(tǒng)應用在網(wǎng)絡環(huán)境中，建立基于 web的計算仿真系統(tǒng)，力圖在現(xiàn)有的 技術條件下，進一步提高加工精度，縮短機床調整時間，提高勞動生產率。 二、 國外現(xiàn)狀 對 美 國 產 齒 輪 的 研 究 發(fā) 現(xiàn) ， 美 國 無 論 是 通 用 公 司 ， 還 是 博 格 華 納 ， GE.BUCYRUS,ALLISON， TEREX,CAT,等公司，生產的無論是閉式或開式的齒輪，均對其 經(jīng)行 倒角 ，雖然美國尚沒有統(tǒng)一的齒輪 倒角 國家標準，但是各 公司對齒輪 倒角 有著相 同的共識 必須 倒角 ，并按各自公司的有關標準進行實施。國外對這一技術的應用 十分重視，足以表明齒輪 倒角 的重要性和必要性。 近 4 5年來國際上齒輪加工機床行業(yè)已逐步形成 Gleason/Pfauter/Hugh集團、 Kapp/Niles集團、 Sigma Pool集團、 Samputensili/Modul集團等幾大跨國集團?？?向用戶提供成套齒輪加工技術與裝備。 三、 目前趨勢 進入 21 世紀，我國經(jīng)濟與國際全面接軌，進入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。機床 制造業(yè)既面臨著機械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā) 的制造裝備發(fā)展的良機，也遭遇 到加 入世界貿易組織后激烈的國際市場競爭的壓力，加速推進倒角機床的發(fā)展是解決機床 制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關鍵。隨著制造業(yè)對倒角機床的大量需求以及計算機技術和現(xiàn) 代設計技術的飛速進步，倒角機床 的應用范圍還在不斷擴大 ，并且不斷發(fā)展以更適應 生產加工的需要。本文簡要分析了倒角機床 高速化、高精度化、復合化、智能化、開 放化、網(wǎng)絡化、多軸化、綠色化等發(fā)展趨勢，并提出了我國倒角機床 發(fā)展中存在的一 些問題。 1.高速化 隨著汽車、國防、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用，對 倒角機 床 加工的高速化要求越來越高。 （ 1）主軸轉速：機床采用電主軸（內裝式主軸電機），主軸最高轉速達 200000r/min； （ 2）進給率：在分辨率為 0.01m 時，最大進給率達到 240m/min 且可獲得復雜 型面的精確加工； （ 3）運算速度：微處理器的迅速發(fā)展為倒角機床系統(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 位的倒角機床系統(tǒng)，頻率提高到幾百兆 赫、上千兆赫。由于運算速度的極大提高，使得當分辨率為 0.1m 、 0.01m 時仍能 獲得高達 24 240m/min 的進給速度； （ 4）換刀速度：目前國外先進加工中心的刀具交換時間普遍已在 1s 左右，高的 已達 0.5s。德國 Chiron 公司將刀庫設計成籃子樣式，以主軸為軸心，刀具在圓周布 置，其刀到刀的換刀時間僅 0.9s。 2 高精度化 倒角機床 精度的要求現(xiàn)在已經(jīng)不局限于靜態(tài)的幾何精度，機床的運動精度、熱變 形以及對振動的監(jiān)測和補償越來越獲得重視。 （ 1）提高 CNC 系統(tǒng)控制精度：采用高速插補技術，以微小程序段實現(xiàn)連續(xù)進給， 使 CNC 控制單位精細化，并采用高分辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度（日本已 開發(fā)裝有 106 脈沖 /轉的內藏 位置檢測器的交流伺服電機，其位置檢測精度可達到 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）采用誤差補償技術：采用反向間隙補償、絲桿螺距誤差補償和刀具誤差補償 等技術，對設備的熱變形誤差和空間誤差進行綜合補償。研究結果表明，綜合誤差補 償技術的應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動軌跡精度，并通過仿真預測機床 的加工精度，以保證機床的定位精度和重復定位精度，使其性能長期穩(wěn)定，能夠在不 同運行條件下完成多種加工任務，并保證零件的加工質量。 3 功能復合化 復合機床的含義是指在一臺機床上實現(xiàn)或盡可能完成從毛坯至成品的多種要素 加工。根據(jù)其結構特點可分為工藝復合型和工序復合型兩類。工藝復合型機床如鏜銑 鉆復合 加工中心、車銑復合 車削中心、銑鏜鉆車復合 復合加工中心等； 工序復合型機床如多面多軸聯(lián)動加工的復合機床和雙主軸車削中心等。采用復合機床 進行加工，減少了工件裝卸、更換和調整刀具的輔助時間以及中間過程中產生的誤差， 提高了零件加工精度，縮短了產品制造周期，提高了生產效率和制造商的市場反應能 力，相對于傳統(tǒng)的工序分散的生產方法具有明顯 的優(yōu)勢。 加工過程的復合化也導致了機床向模塊化、多軸化發(fā)展。德國 Index 公司最新 推出的車削加工中心是模塊化結構，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，可完成復雜零件的全部 加工。隨著現(xiàn)代機械加工要求 的不斷提高，大量的多軸聯(lián)動倒角機床 越來越受到各大企業(yè)的歡迎。 在 2005 年中國國際機床展覽會（ CIMT2005）上，國內外制造商展出了形式各異 的多軸加工機床（包括雙主軸、雙刀架、 9 軸控制等）以及可實現(xiàn) 4 5 軸聯(lián)動的五軸 高速門式加工中心、五軸聯(lián)動高速銑削中心等。 4 控制智能化 隨著人工智能技術的發(fā) 展，為了滿足制造業(yè)生產柔性化、制造自動化的發(fā)展需求， 倒角機床 的智能化程度在不斷提高。具體體現(xiàn)在以下幾個方面： （ 1）加工過程自適應控制技術：通過監(jiān)測加工過程中的切削力、主軸和進給電機 的功率、電流、電壓等信息，利用傳統(tǒng)的或現(xiàn)代的算法進行識別，以辯識出刀具的受 力、磨損、破損狀態(tài)及機床加工的穩(wěn)定性狀態(tài)，并根據(jù)這些狀態(tài)實時調整加工參數(shù)（主 軸轉速、進給速度）和加工指令，使設備處于最佳運行狀態(tài)，以提高加工精度、降低 加工表面粗糙度并提高設備運行的安全性； （ 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、零件加工的一般與 特殊規(guī)律，用現(xiàn)代智能方法，構造基于專家系統(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)，從而達到提高編程效率和加工工藝水平、 縮短生產準備時間的目的； （ 3）智能故障自診斷與自修復技術：根據(jù)已有的故障信息，應用現(xiàn)代智能方法實 現(xiàn)故障的快速準確定位； （ 4）智能故 障回放和故障仿真技術：能夠完整記錄系統(tǒng)的各種信息，對倒角機床 發(fā)生的各種錯誤和事故進行回放和仿真，用以確定錯誤引起的原因，找出解決問題的 辦法，積累生產經(jīng)驗； （ 5） 智能化交流伺服驅動裝置：能自動識別負載，并自動調整參數(shù)的智能化伺服 系統(tǒng)，包括智能主軸交流驅動裝置和智能化進給伺服裝置。這種驅動裝置能自動識別 電機及負載的轉動慣量，并自動對控制系統(tǒng)參數(shù)進行優(yōu)化和調整，使驅動系統(tǒng)獲得最 佳運行； （ 6）智能 4M 倒角機床系統(tǒng)：在制造過程中，加工、檢測一體化是實現(xiàn)快速制造、 快速檢測和快速響應的有效途徑，將測量（ Measurement）、建模（ Modelling）、加工 （ Manufacturing）、機器操作（ Manipulator）四者（即 4M）融合在一個系統(tǒng)中，實 現(xiàn)信息共享，促 進測量、建模、加工、裝夾、操作的一體化。 5 體系開放化 （ 1）向未來技術開放：由于軟硬件接口都遵循公認的標準協(xié)議，只需少量的重新 設計和調整，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生命周 期； （ 2）向用戶特殊要求開放：更新產品、擴充功能、提供硬軟件產品的各種組合以 滿足特殊應用要求； （ 3）倒角機床標準的建立：國際上正在研究和制定一種新的 CNC 系統(tǒng)標準 ISO14649（ STEP-NC），以提供一種不依 賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產品整個 生命周期內的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程乃至各個工業(yè)領域產品信息的標 準化。標準化的編程語言，既方便用戶使用，又降低了和操作效率直接有關的勞動消 耗。 6 驅動并聯(lián)化 并聯(lián)運動機床克服了傳統(tǒng)機床串聯(lián)機構移動部件質量大、系統(tǒng)剛度低、刀具只能 沿固定導軌進給、作業(yè)自由度偏低、設備加工靈活性和機動性不夠等固有缺陷，在機 床主軸（一般為動平臺）與機座（一般為靜平臺）之間采用多桿并聯(lián)聯(lián)接機構驅動， 通過控制桿系中桿的長度使桿系支撐的平臺獲得相應自由度的運動，可實現(xiàn)多坐標 聯(lián) 動倒角機床加工、裝配和測量多種功能，更能滿足復雜特種零件的加工，具有現(xiàn)代機 器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優(yōu)點。 并聯(lián)機床作為一種新型的加工設備，已成為當前機床技術的一個重要研究方向， 受到了國際機床行業(yè)的高度重視，被認為是 “ 自發(fā)明倒角機床技術以來在機床行業(yè)中 最有意義的進步 ” 和 “21 世紀新一代倒角機床加工設備 ” 。 7 極端化（大型化和微型化） 國防、航空、航天事業(yè)的 發(fā)展和能源等基礎產業(yè)裝備的大型化需要大型且性能良 好的倒角機床 的支撐。而超精密加工技術和微納米技術是 21 世紀的戰(zhàn)略技術，需 發(fā) 展能適應微小型尺寸和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備，所以微型機床包括微 切削加工（車、銑、磨）機床、微電加工機床、微激光加工機床和微型壓力機等的需 求量正在逐漸增大。 8 信息交互網(wǎng)絡化 對于面臨激烈競爭的企業(yè)來說，使倒角機床 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部門間暢 通無阻是非常重要的。既可以實現(xiàn)網(wǎng)絡資源共享，又 能實現(xiàn)倒角機床 的遠程監(jiān)視、控制、培訓、教學、管理，還可實現(xiàn)倒角機床裝備的數(shù) 字化服務（倒角機床機床故障的遠程診斷、維護等）。例如，日本 Mazak 公司推出新 一代的加工中心 配備了一個稱為信息塔（ e-Tower）的外部設備，包括計算機、手機、 機外和機內攝像頭等，能夠實現(xiàn)語音、圖形、視像和文本的通信故障報警顯示、在線 幫助排除故障等功能，是獨立的、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機與主軸部件的集成，具 有體積小、轉 速高、可無級調速等一系列優(yōu)點，在各種新型倒角機床 中已經(jīng)獲得廣泛的應用； （ 2）直線電動機：近年來 ，直線電動機的應用日益廣泛，雖然其價格高于傳統(tǒng)的 伺服系統(tǒng)，但由于負載變化擾動、熱變形補償、隔磁和防護等關鍵技術的應用，機械 傳動結構得到簡化，機床的動態(tài)性能有了提高。如：西門子公司生產的 1FN1 系列三 相交流永磁式同步直線電動機已開始廣泛應用于高速銑床、加工中心、磨床、并聯(lián)機 床以及動態(tài)性能和運動精度要求高的機床等；德國 EX-CELL-O 公司的 XHC 臥式加工中 心三向驅動均采用兩個直線電動機； （ 3）電滾珠絲桿： 電滾珠絲桿是伺服電動機與滾珠絲桿的集成，可以大大簡化倒 角機床 的結構，具有傳動環(huán)節(jié)少、結構緊湊等一系列 優(yōu)點。 中國作為一個制造大國，主要還是依靠勞動力、價格、資源等方面的比較優(yōu)勢， 而在產品的技術創(chuàng)新與自主開發(fā)方面與國外同行的差距還很大。中國的倒角機床產業(yè) 不能安于現(xiàn)狀，應該抓住機會不斷發(fā)展，努力發(fā)展自己的先進技術，加大技術創(chuàng)新與 人才培訓力度，提高企業(yè)綜合 服務能力，努力縮短與發(fā)達國家之間的差距。力爭早日 實現(xiàn)倒角機床 產品從低端到高端、從初級產品加工到高精尖產品制造的轉變，實現(xiàn)從 中國制造到中國創(chuàng)造、從制造大國到制造強國的轉變。 作為一名大學生，我還不具備設計出以上那么先進的倒角機床，所以我設 計的是簡易齒輪自動 倒角機 ，以 達到齒輪倒角目的。 審 核 意 見 指導教師評閱意見 （對選題情況、研究內容、工作安排、文獻綜述等方面進行評 閱） 簽字： 年 月 日 教研室主任意見 簽字： 年 月 日 學院教學指導委員會意見 簽字： 年 月 日 公章： 開題報告 論 文 題 目： 齒輪自動倒角機 學 院： 專 業(yè) 、班 級： 學 生 姓 名： 學 生 學 號： 指導教師（職稱）： 2016 年 12 月 29 日填 一、選題依據(jù) 1．論文（設計）題目 齒輪自動倒角機 2．研究領域 非標準機械設計 3．論文（設計）工作的理論意義和應用價值 齒輪作為機械中重要的傳動零件，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)過粗加工后，齒的端部會產生飛邊，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、傳動精度、再加工和裝配，并產生傳動噪音，以至使齒輪的性能可靠性、壽命和潤滑效果下降，更主要的是降低了齒輪的質量，還會導致整個機械系統(tǒng)不能正常工作, 使可靠性、穩(wěn)定性降低。當存在毛刺的機器作機械運動或振動時, 脫落的毛刺會造成機器滑動表面過早磨損、噪音增大。因此我們必須考慮給齒輪倒角。過去，沒有齒輪倒角設備，該工藝都是通過工人的手工進行的，工作環(huán)境惡劣，不但勞動效率低下，對工人的操作要求高，而且加工質量不高，嚴重影響生產進度。以前，用戶對倒角的質量要求不高，齒輪倒角不作為很重要的工藝，并且生產任務量少，手工倒角可以滿足質量和效率的要求，但是隨著科學技術的發(fā)展和市場的不斷擴大，用戶對產品的質量要求越來越高，齒輪倒角不再是可粗可精可有可無的工藝，已經(jīng)成為很重要的生產工藝，甚至因為倒角質量達不到要求導致產品不合格，并且生產任務量也越來越大，手工生產已滿足不了生產的需要。 因此有必要對齒輪倒角工藝的原理進行分析并設計出相應的機床。以適應現(xiàn)代對齒輪倒角加工的生產需要。 齒輪倒角機是一種很好的用于給齒輪倒角去除毛刺，去飛邊的自動化機械設備，它采用雙刀分離結構，刀具進給，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，工件轉一周即可完成一個零件的倒角加工。進給方式一般采用刀具進給也可根據(jù)需要采用工件進給方式。同時極大的提高齒輪的嚙合精度，有效地降低了傳動過程中的振動和噪音，提高了齒輪的工作壽命?？傊摍C床為機械行業(yè)提供了可靠的傳動零部件。 齒輪倒角機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床, 是汽車、拖拉機、機床齒輪的批量生產必不可缺的設備。齒輪倒角機的類型有指狀銑刀型和端面銑刀型。 齒輪倒角機總體結構為臥式布局, 采用模塊化設計,具有調整操作方便,穩(wěn)定性好等優(yōu)點。齒輪倒角機采用用硬質合金機夾刀(刀具形式根據(jù)加工件選定)。此機床具有高效、加工質量好,操作簡便等特點,因此它即能滿足小批量新產品的試制加工,又 能適合于大批量規(guī)?；a的需要，是汽車齒輪加工的理想設備。 4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢 隨著生產幾十年發(fā)展和使用要求的提高，齒輪正朝著高精度、高強度、高承載、低噪聲、輕量化及長壽命方向發(fā)展。對齒輪輪齒進行倒角是控制齒輪噪聲等的一個十分重要的工藝措施，已引起國內外齒輪加工制造普遍的關注和重視。 4.1 國內概況 中國的齒輪倒角機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、立式指形銑刀倒角機、端 面銑刀倒角機。共有四種品種，分別是最大工件直徑 200mm、320mm、500mm、800mm。 從手工到半自動再到自動，隨著科學技術和經(jīng)濟的發(fā)展，齒輪加工業(yè)對于齒輪加工機床的性能要求不斷提高，反之，齒輪加工機床制造業(yè)對于齒輪加工又具有導向作用，形成有機的聯(lián)動發(fā)展。為此，一批能適應社會科技和經(jīng)濟發(fā)展節(jié)拍的新產品應運而生。安徽六安金城機械有限公司、溫嶺市美日機床有限公司、重慶機床有限公司、陜西秦川機床有限公司、天津第一機床總廠、天津市達鑫精密機械設備有限公司等眾多廠家 都對齒輪倒角機研發(fā)和生產。YKD9320C 數(shù)控齒輪倒角機是天津第一機床總廠開發(fā)的數(shù)控齒輪倒角機，該機床采用四軸數(shù)控系統(tǒng), 即兩個倒角軸, 一個倒棱軸及一個工件分度軸, 完成切削進給, 讓刀運動和工件圓周分度運動，主要用于汽車、摩托車、拖拉機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構可倒棱, 可在完成輪齒一側倒角的同時加工另一側的倒棱。南京第二機床廠經(jīng)過對 Y9380 型齒輪倒角機的改進，使得它成為了可倒高低齒圓角的倒角機。同時還生產了 YX9332 端面銑刀型高效齒輪倒角機，新一代端面銑刀型高效齒輪倒角機，其目的主要用于變速箱滑移齒輪, 便于引導兩齒輪進入相互嚙合。還如天津精誠機床廠制造的 YH9325F 和 YH9332G 型倒角機，最近一種新式的旋風式齒輪倒角機也開始應用于生產之中，這種機床采用工件與刀具的連續(xù)轉動來進行加工，生產效率得到進一步提高。 4.2 國外概況 國外的齒輪倒角機床自動化程度、精密度較高。發(fā)達國家已經(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，形成多功能加工機床，能夠滿足多工位、多工序的機械加工要求。生產廠家可根據(jù)倒角的設計圖紙，迅速的進行調整并進行加工。例如德國的 Prawema 數(shù)控倒角機, 除可高效倒角外, 機床還可配齊自動上下料部件。此類機床運用數(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 倒角機床發(fā)展趨勢與不足 目前，倒角機床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、復合化、智能化、開放化、并聯(lián)驅動化、網(wǎng)絡化、極端化、綠色化已成為倒角機床發(fā)展的趨勢和方向。 我們應看清形勢，充分認識國產倒角機床的不足，努力發(fā)展先進技術，加大技術創(chuàng)新與培訓服務力度，以縮短與發(fā)達國家之間的差距。 （1）不斷加強技術創(chuàng)新是提高國產倒角機床水平的關鍵。 國產倒角機床缺乏核心技術，從高性能倒角機床系統(tǒng)到關鍵功能部件基本都依賴進口，即使近幾年有些國內制造商艱難地創(chuàng)出了自己的品牌，但其產品的功能、性能的可靠性仍然與國外產品有一定差距。近幾年國產倒角機床制造商通過技術引進、海內外并購重組以及國外采購等獲得了一些先進倒角機床技術，但缺乏對機床結構與精度、可靠性、人性化設計等基礎性技術的研究，忽視了自主開發(fā)能力的培育，國產倒角機床的技術水平、性能和質量與國外還有較大差距，同樣難以得到大多數(shù)用戶的認可。 （2）制造水平與管理手段依然落后。 一些國產倒角機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床與低效刀具為主，裝配調試完全靠手工，加工質量在生產進度的緊逼下不能得到穩(wěn)定與提高。另外很多國產倒角機床制造商的生產管理依然沿用原始的手工臺賬管理方式，工藝水平和管理效率低下使得企業(yè)無法形成足夠生產規(guī)模。如國外機床制造商能做到每周裝調出產品，而國內的生產周期過長且很難控制。因此我們在引進技術的同時應注意加強自身工藝技術改造和管理水平的提升。 （3）服務水平與能力欠缺也是影響國產倒角機床占有率的一個重要因素。 由于倒角機床產業(yè)發(fā)展迅速，一部分企業(yè)不顧長遠利益，對提高自身的綜合服務水平不夠重視，甚至對服務缺乏真正的理解，只注重推銷而不注重售前與售后服務。有些企業(yè)派出的人員對生產的倒角機床缺乏足夠了解，不會使用或使用不好倒角機床，更不能指導用戶使用好機床；有的對先進高效刀具缺乏基本了解，不能提供較好的工藝解決方案，用戶自然對制造商缺乏信心。制造商的服務應從研究用戶的加工產品、工藝、生產類型、質量要求入手，幫助用戶進行設備選型，推薦先進工藝與工輔具，配備專業(yè)的培訓人員和良好的培訓環(huán)境，幫助用戶發(fā)揮機床的最大效益、加工出高質量的最終產品，這樣才能逐步得到用戶的認同，提高國產倒角機床的市場占有率。 （4）加大倒角機床專業(yè)人才的培養(yǎng)力度。 從我國倒角機床的發(fā)展形式來看需要三種層次的倒角機床技術人才：第一種是熟悉倒角機床的操作及加工工藝、懂得簡單的機床維護、能夠進行手工或自動編程的車間技術操作人員；第二種是熟悉倒角機床機械結構及倒角機床系統(tǒng)軟硬件知識的中級人才，要掌握復雜模具的設計和制造知識，能夠熟練應用UG、PRO/E等CAD/CAM軟件，同時有扎實的專業(yè)理論知識、較高的英語水平并積累了大量的實踐經(jīng)驗；第三種是精通倒角機床結構設計以及倒角機床系統(tǒng)電氣設計、能夠進行倒角機床產品開發(fā)及技術創(chuàng)新的倒角機床技術高級人才。我國應根據(jù)需要有目標的加大人才培養(yǎng)力度，為我國的倒角機床產業(yè)提供強大的技術人才支撐。 二、論文（設計）研究的內容 1.重點解決的問題（1）齒輪自動倒角機運動參數(shù)設計 （2）齒輪自動倒角機的結構設計設計 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）（1）設計齒輪自動倒角機的意義； （2）分析目前國內外齒輪倒角相關技術優(yōu)缺點，找出該領域所存在的問題；（3）倒角方法的選擇（4）齒輪自動倒角機的總體結構方案設計； （5）齒輪自動倒角機的結構設計；（6）齒輪自動倒角機主要零部件的設計。 3.本論文（設計）預期取得的成果 （1） 通過所查閱的相關資料和文獻，了解齒輪倒角意義，以及目前國內外的相關 技術。 （2） 最終提交設計說明書一份；（3） 外文參考文獻翻譯一份； （4） 繪制齒輪自動倒角機的總裝配圖；（5） 主要零部件圖紙。 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)） （1）調查、收集相關的資料。 （2）國內外不同齒輪倒角方法的認識和比較。 （3）齒輪自動倒角機運動及動力參數(shù)的選擇。 （4）齒輪自動倒角機的結構設計。 2.論文（設計）進度計劃 第 1 周：收集齒輪自動倒角機相關資料，準備撰寫開題報告 第 2 周：閱讀整理所收集資料 第 3 周：完成開題報告，交指導老師修改 第 4 周：完成開題報告并進行答辯 第 5 周：齒輪自動倒角機總體方案設計 第 6 周：齒輪自動倒角機的運動參數(shù)分析和計算 第 7 周：齒輪自動倒角機的傳動系統(tǒng)設計，進行中期撿查。 第 8 周：齒輪自動倒角機的結構設計-------繪制裝配圖 第 9 周：齒輪自動倒角機的結構設計-------修改完善裝配圖 第 10 周：齒輪自動倒角機的結構設計----繪制零件圖 第 11 周：撰寫齒輪自動倒角機設計說明書 第 12 周：完成齒輪自動倒角機設計說明書，上交老師 第 13 周：修改完善齒輪自動倒角機設計說明書 第 14 周：翻譯外文資料 第 15 周：修改完善所有設計內容，準備答辯 四、需要閱讀的參考文獻 [1].柯建宏.機械制造技術基礎課程設計[M].華中科技大學出版社,2013 [2].成大先.機械設計手冊單行本[S].北京：化學工業(yè)出版社，2004 [3].韓澤光.機械設計課程設計[M].北京：北京航空航天大學出版社,2013 [4].石榮.在滾齒機上進行齒輪倒角[J].機械工程師,2011 [5].程進.齒輪倒角專機與刀具的設計[J].機械工藝師,1993,03:8-10. 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Int J Paediatr Dent,2014,245 附：文獻綜述或報告一、國內現(xiàn)狀 最近幾十年，我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，加入到WTO后，以其市場和資源優(yōu)勢逐漸變成全球制造中心，也使我國數(shù)十萬大、中、小型企業(yè)面對著前所未有的挑戰(zhàn)。目前，我國在某些制造行業(yè)，例如紡織、輕工業(yè)等等具有競爭活力，發(fā)展勢頭強勁，入世后能夠發(fā)揮比較優(yōu)勢，獲得較多發(fā)展機遇，而在高新技術制造領域，最近幾年雖也有所發(fā)展，但在技術等方面基本上依靠境外投資，在多數(shù)領域尚未完成自主發(fā)展。 近幾年我國汽車領域發(fā)展很快，汽車產業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟的第四大支柱產業(yè)，我國也成為第四大汽車生產國。隨著汽車產業(yè)的發(fā)展，其機械換檔裝置中重要的零一同步器的要求也越來越高，而國內制造廠家對其內外花鍵齒端倒角的加工一直存在困難，表現(xiàn)就是該工序的準備時間即調整機床的時間過長，根據(jù)倒角的不同形式，準備時間少則半天，多則幾天甚至更長，而且精度也很難保證，不僅同步器的內外花鍵，其他齒輪的倒角加工也面I臨著同樣的問題，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： 國內對齒輪倒角的設計原理和制造方法不很了解，國內沒有針對齒輪倒角的研發(fā)機構，只能靠國外的圖紙進行仿造。 齒輪倒角加工歷史雖然很長，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來說，國內對齒輪倒角加工方面的研究還是不多，目前倒角加工的重點已經(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，國內從技術、設備等方面都欠缺。 齒輪倒角機雖然是輔助機床，但是結構復雜，以國內倒角機為例，一臺臥式倒角機共有15個左右的軸，3—4個數(shù)控軸，比一般主要機床要復雜的多，這就造成了其制成本較高，國內生產廠家對輔機的重視不夠，不愿意花高價購買。鑒于復雜程度、利潤等等方面的考慮，使得國內機床制造廠家對倒角機床的制造和研發(fā)熱情不高，目前國內僅有數(shù)家制造廠家能夠制造數(shù)控倒角機床，間接導致國內倒角機床的性能遠遠落后于國外機床，特別是對于異性倒角的理論計算和調整十分困難Ⅲ。 無論是倒角形式、倒角機床還是檢測倒角的方法，目前國內的情況是： 國家沒有國家標準，行業(yè)也沒有行業(yè)標準，甚至企業(yè)沒有企業(yè)標準，導致企業(yè)、用戶、機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題，國內很多學者對其進行了研究，天津大學機械學院結合天津某同步器廠對于同步器內外花鍵齒端倒角加工的問題，開發(fā)了一套參數(shù)計算與仿真系統(tǒng)(在本文以下內容中稱為原系統(tǒng))，在一定程度上解決了部分倒角形式的加工問題。本文將以其為基礎，對其作進一步補充和完善，并從機床本身出發(fā)，設計解決該系統(tǒng)在實際應用時未能解決的一些難題最后將該系統(tǒng)應用在網(wǎng)絡環(huán)境中，建立基于web的計算仿真系統(tǒng)，力圖在現(xiàn)有的技術條件下，進一步提高加工精度，縮短機床調整時間，提高勞動生產率。 二、國外現(xiàn)狀 對美國產齒輪的研究發(fā)現(xiàn)，美國無論是通用公司，還是博格華納， GE.BUCYRUS,ALLISON，TEREX,CAT,等公司，生產的無論是閉式或開式的齒輪，均對其 經(jīng)行倒角，雖然美國尚沒有統(tǒng)一的齒輪倒角國家標準，但是各公司對齒輪倒角有著相 同的共識——必須倒角，并按各自公司的有關標準進行實施。國外對這一技術的應用 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．國際上齒輪加工機床行業(yè)已逐步形成Gleason/Pfauter/Hugh集團、 Kapp/Niles集團、SigmaΣPool集團、Samputensili/Modul集團等幾大跨國集團。可向用戶提供成套齒輪加工技術與裝備。 三、目前趨勢 進入 21 世紀，我國經(jīng)濟與國際全面接軌，進入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。機床制造業(yè)既面臨著機械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機，也遭遇到加入世界貿易組織后激烈的國際市場競爭的壓力，加速推進倒角機床的發(fā)展是解決機床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關鍵。隨著制造業(yè)對倒角機床的大量需求以及計算機技術和現(xiàn)代設計技術的飛速進步，倒角機床的應用范圍還在不斷擴大，并且不斷發(fā)展以更適應生產加工的需要。本文簡要分析了倒角機床高速化、高精度化、復合化、智能化、開放化、網(wǎng)絡化、多軸化、綠色化等發(fā)展趨勢，并提出了我國倒角機床發(fā)展中存在的一些問題。 1.高速化 隨著汽車、國防、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用，對倒角機床加工的高速化要求越來越高。 （1）主軸轉速：機床采用電主軸（內裝式主軸電機），主軸最高轉速達 200000r/min； （2）進給率：在分辨率為 0.01μm 時，最大進給率達到 240m/min 且可獲得復雜型面的精確加工； （3）運算速度：微處理器的迅速發(fā)展為倒角機床系統(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 位的倒角機床系統(tǒng)，頻率提高到幾百兆赫、上千兆赫。由于運算速度的極大提高，使得當分辨率為 0.1μm、0.01μm 時仍能獲得高達 24～240m/min 的進給速度； （4）換刀速度：目前國外先進加工中心的刀具交換時間普遍已在 1s 左右，高的已達 0.5s。德國 Chiron 公司將刀庫設計成籃子樣式，以主軸為軸心，刀具在圓周布置，其刀到刀的換刀時間僅 0.9s。 2 高精度化 倒角機床精度的要求現(xiàn)在已經(jīng)不局限于靜態(tài)的幾何精度，機床的運動精度、熱變形以及對振動的監(jiān)測和補償越來越獲得重視。 （1）提高 CNC 系統(tǒng)控制精度：采用高速插補技術，以微小程序段實現(xiàn)連續(xù)進給，使 CNC 控制單位精細化，并采用高分辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度（日本已 開發(fā)裝有 106 脈沖/轉的內藏位置檢測器的交流伺服電機，其位置檢測精度可達到 0.01μm/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）采用誤差補償技術：采用反向間隙補償、絲桿螺距誤差補償和刀具誤差補償?shù)燃夹g，對設備的熱變形誤差和空間誤差進行綜合補償。研究結果表明，綜合誤差補償技術的應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動軌跡精度，并通過仿真預測機床的加工精度，以保證機床的定位精度和重復定位精度，使其性能長期穩(wěn)定，能夠在不同運行條件下完成多種加工任務，并保證零件的加工質量。 3 功能復合化 復合機床的含義是指在一臺機床上實現(xiàn)或盡可能完成從毛坯至成品的多種要素加工。根據(jù)其結構特點可分為工藝復合型和工序復合型兩類。工藝復合型機床如鏜銑鉆復合——加工中心、車銑復合——車削中心、銑鏜鉆車復合——復合加工中心等；工序復合型機床如多面多軸聯(lián)動加工的復合機床和雙主軸車削中心等。采用復合機床進行加工，減少了工件裝卸、更換和調整刀具的輔助時間以及中間過程中產生的誤差，提高了零件加工精度，縮短了產品制造周期，提高了生產效率和制造商的市場反應能力，相對于傳統(tǒng)的工序分散的生產方法具有明顯的優(yōu)勢。 加工過程的復合化也導致了機床向模塊化、多軸化發(fā)展。德國 Index 公司最新推出的車削加工中心是模塊化結構，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，可完成復雜零件的全部加工。隨著現(xiàn)代機械加工要求的不斷提高，大量的多軸聯(lián)動倒角機床越來越受到各大企業(yè)的歡迎。 在 2005 年中國國際機床展覽會（CIMT2005）上，國內外制造商展出了形式各異的多軸加工機床（包括雙主軸、雙刀架、9 軸控制等）以及可實現(xiàn) 4～5 軸聯(lián)動的五軸高速門式加工中心、五軸聯(lián)動高速銑削中心等。 4 控制智能化 隨著人工智能技術的發(fā)展，為了滿足制造業(yè)生產柔性化、制造自動化的發(fā)展需求，倒角機床的智能化程度在不斷提高。具體體現(xiàn)在以下幾個方面： （1）加工過程自適應控制技術：通過監(jiān)測加工過程中的切削力、主軸和進給電機的功率、電流、電壓等信息，利用傳統(tǒng)的或現(xiàn)代的算法進行識別，以辯識出刀具的受力、磨損、破損狀態(tài)及機床加工的穩(wěn)定性狀態(tài)，并根據(jù)這些狀態(tài)實時調整加工參數(shù)（主軸轉速、進給速度）和加工指令，使設備處于最佳運行狀態(tài)，以提高加工精度、降低加工表面粗糙度并提高設備運行的安全性； （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、零件加工的一般與特殊規(guī)律，用現(xiàn)代智能方法，構造基于專家系統(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)，從而達到提高編程效率和加工工藝水平、縮短生產準備時間的目的； （3）智能故障自診斷與自修復技術：根據(jù)已有的故障信息，應用現(xiàn)代智能方法實 現(xiàn)故障的快速準確定位； （4）智能故障回放和故障仿真技術：能夠完整記錄系統(tǒng)的各種信息，對倒角機床發(fā)生的各種錯誤和事故進行回放和仿真，用以確定錯誤引起的原因，找出解決問題的辦法，積累生產經(jīng)驗； （5）智能化交流伺服驅動裝置：能自動識別負載，并自動調整參數(shù)的智能化伺服系統(tǒng)，包括智能主軸交流驅動裝置和智能化進給伺服裝置。這種驅動裝置能自動識別電機及負載的轉動慣量，并自動對控制系統(tǒng)參數(shù)進行優(yōu)化和調整，使驅動系統(tǒng)獲得最佳運行； （6）智能 4M 倒角機床系統(tǒng)：在制造過程中，加工、檢測一體化是實現(xiàn)快速制造、快速檢測和快速響應的有效途徑，將測量（Measurement）、建模（Modelling）、加工（Manufacturing）、機器操作（Manipulator）四者（即 4M）融合在一個系統(tǒng)中，實現(xiàn)信息共享，促進測量、建模、加工、裝夾、操作的一體化。 5 體系開放化（1）向未來技術開放：由于軟硬件接口都遵循公認的標準協(xié)議，只需少量的重新 設計和調整，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生命周期； （2）向用戶特殊要求開放：更新產品、擴充功能、提供硬軟件產品的各種組合以滿足特殊應用要求； （3）倒角機床標準的建立：國際上正在研究和制定一種新的 CNC 系統(tǒng)標準 ISO14649（STEP-NC），以提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產品整個生命周期內的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程乃至各個工業(yè)領域產品信息的標準化。標準化的編程語言，既方便用戶使用，又降低了和操作效率直接有關的勞動消耗。 6 驅動并聯(lián)化 并聯(lián)運動機床克服了傳統(tǒng)機床串聯(lián)機構移動部件質量大、系統(tǒng)剛度低、刀具只能沿固定導軌進給、作業(yè)自由度偏低、設備加工靈活性和機動性不夠等固有缺陷，在機床主軸（一般為動平臺）與機座（一般為靜平臺）之間采用多桿并聯(lián)聯(lián)接機構驅動，通過控制桿系中桿的長度使桿系支撐的平臺獲得相應自由度的運動，可實現(xiàn)多坐標聯(lián)動倒角機床加工、裝配和測量多種功能，更能滿足復雜特種零件的加工，具有現(xiàn)代機器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優(yōu)點。 并聯(lián)機床作為一種新型的加工設備，已成為當前機床技術的一個重要研究方向，受到了國際機床行業(yè)的高度重視，被認為是“自發(fā)明倒角機床技術以來在機床行業(yè)中最有意義的進步”和“21 世紀新一代倒角機床加工設備”。 7 極端化（大型化和微型化） 國防、航空、航天事業(yè)的發(fā)展和能源等基礎產業(yè)裝備的大型化需要大型且性能良 好的倒角機床的支撐。而超精密加工技術和微納米技術是 21 世紀的戰(zhàn)略技術，需發(fā)展能適應微小型尺寸和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備，所以微型機床包括微切削加工（車、銑、磨）機床、微電加工機床、微激光加工機床和微型壓力機等的需求量正在逐漸增大。 8 信息交互網(wǎng)絡化 對于面臨激烈競爭的企業(yè)來說，使倒角機床具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在車間各個部門間暢通無阻是非常重要的。既可以實現(xiàn)網(wǎng)絡資源共享，又能實現(xiàn)倒角機床的遠程監(jiān)視、控制、培訓、教學、管理，還可實現(xiàn)倒角機床裝備的數(shù)字化服務（倒角機床機床故障的遠程診斷、維護等）。例如，日本 Mazak 公司推出新一代的加工中心配備了一個稱為信息塔（e-Tower）的外部設備，包括計算機、手機、機外和機內攝像頭等，能夠實現(xiàn)語音、圖形、視像和文本的通信故障報警顯示、在線幫助排除故障等功能，是獨立的、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機與主軸部件的集成，具有體積小、轉速高、可無級調速等一系列優(yōu)點，在各種新型倒角機床中已經(jīng)獲得廣泛的應用； （2）直線電動機：近年來，直線電動機的應用日益廣泛，雖然其價格高于傳統(tǒng)的伺服系統(tǒng)，但由于負載變化擾動、熱變形補償、隔磁和防護等關鍵技術的應用，機械傳動結構得到簡化，機床的動態(tài)性能有了提高。如：西門子公司生產的 1FN1 系列三相交流永磁式同步直線電動機已開始廣泛應用于高速銑床、加工中心、磨床、并聯(lián)機床以及動態(tài)性能和運動精度要求高的機床等；德國 EX-CELL-O 公司的 XHC 臥式加工中心三向驅動均采用兩個直線電動機； （3）電滾珠絲桿：電滾珠絲桿是伺服電動機與滾珠絲桿的集成，可以大大簡化倒角機床的結構，具有傳動環(huán)節(jié)少、結構緊湊等一系列優(yōu)點。 中國作為一個制造大國，主要還是依靠勞動力、價格、資源等方面的比較優(yōu)勢，而在產品的技術創(chuàng)新與自主開發(fā)方面與國外同行的差距還很大。中國的倒角機床產業(yè)不能安于現(xiàn)狀，應該抓住機會不斷發(fā)展，努力發(fā)展自己的先進技術，加大技術創(chuàng)新與人才培訓力度，提高企業(yè)綜合服務能力，努力縮短與發(fā)達國家之間的差距。力爭早日實現(xiàn)倒角機床產品從低端到高端、從初級產品加工到高精尖產品制造的轉變，實現(xiàn)從中國制造到中國創(chuàng)造、從制造大國到制造強國的轉變。 作為一名大學生，我還不具備設計出以上那么先進的倒角機床，所以我設計的是簡易齒輪自動倒角機，以達到齒輪倒角目的。 審 核意見 指導教師評閱意見（對選題情況、研究內容、工作安排、文獻綜述等方面進行評閱） 簽字： 年 月 日 教研室主任意見 簽字： 年 月 日 學院教學指導委員會意見 簽字： 年 月 日 公章：