滾齒機(jī)專用工裝原理設(shè)計(jì)-機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱： 機(jī)械制造基礎(chǔ) 設(shè)計(jì)題目： 滾齒機(jī)專用工裝原理設(shè)計(jì) 系 別： 機(jī)電工程系 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 河南質(zhì)量工程學(xué)院目錄1 前言31.1 課題背景31.2 機(jī)床改造的研究內(nèi)容41.3 機(jī)床改造的研究意義42 設(shè)計(jì)概述主要任務(wù)及目標(biāo)52.1 設(shè)計(jì)要求53.2主要任務(wù)及目標(biāo)5_3 總體方案設(shè)計(jì)53.1 總體方案設(shè)計(jì)思路5_3.2 注意事項(xiàng)12_ 前言1.1 課題背景隨著我國機(jī)床消費(fèi)邁向世界第一，機(jī)床改造在工業(yè)裝備的份量也加重了籌碼。我國近700萬臺的機(jī)床保有量讓機(jī)床改造潛在的市場商機(jī)再現(xiàn)，同時(shí)隨著生產(chǎn)工藝的不斷進(jìn)步和數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，我國特殊

2、的機(jī)床服役年限架構(gòu)把大量的早年進(jìn)口老、舊機(jī)床推向了改造的道路上。機(jī)床改造即為機(jī)床再制造，通過對舊機(jī)床的改造，可以使其精度恢復(fù)，功能升級，技術(shù)性能達(dá)到甚至超過新機(jī)床的水準(zhǔn)，為企業(yè)節(jié)省大量開支，帶來豐厚的經(jīng)濟(jì)效益，為社會節(jié)能省材，促進(jìn)我國現(xiàn)代制造業(yè)更加環(huán)保。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前我國機(jī)床種類已達(dá)到3500余種,其中數(shù)控類及高科技類產(chǎn)品已達(dá)到1500多種,很多機(jī)床產(chǎn)品在技術(shù)上已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。我國擁有和使用的機(jī)床數(shù)量高達(dá)378萬臺,其中金屬切削機(jī)床為294萬臺,鍛壓機(jī)床為84萬臺。如今,這些機(jī)床設(shè)備有的已經(jīng)服役了10多年,有的甚至超過了20年,迫切需要更新或改造。機(jī)床的改造,不僅是企業(yè)發(fā)展的需要,也是市場

3、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,更是國家發(fā)展,社會資源再利用,走可持續(xù)發(fā)展道路的需要。機(jī)床改造即為機(jī)床再制造，通過對舊機(jī)床的改造，可以使其精度恢復(fù)，功能升級，技術(shù)性能達(dá)到甚至超過新機(jī)床的水準(zhǔn)，為企業(yè)節(jié)省大量開支，帶來豐厚的經(jīng)濟(jì)效益，為社會節(jié)能省材，促進(jìn)我國現(xiàn)代制造業(yè)更加環(huán)保。在美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家，它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè)永恒的課題。在美國，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生（Remanufacturing）業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機(jī)床公司、Devlieg-Bullavd（得寶）服務(wù)集團(tuán)、US設(shè)備公

4、司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床改裝（Retrofitting）業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。1.2 機(jī)床改造的研究內(nèi)容機(jī)床改造主要是指為提升原機(jī)床的精度、效率與功能所進(jìn)行的一系列的活動和工程，因?yàn)楦脑斓臋C(jī)床多半都是早年生產(chǎn)的，除嚴(yán)重磨損造成精度下降、或某些零部件年久失修需要更換之外，機(jī)床本體的剛度穩(wěn)定性、抗震性以及精度保持性等相對來說都很好。通過技術(shù)改造對機(jī)床的加工范圍進(jìn)行擴(kuò)大，使改造后的機(jī)床既保持了原機(jī)床的功能，又增加了新的功能。本設(shè)計(jì)通過對YC3180型滾齒機(jī)改裝，使用滾齒

5、機(jī)專用工裝，使原滾齒機(jī)具有了插齒機(jī)的功能，擴(kuò)大了滾齒機(jī)的工藝范圍，以最少的投資進(jìn)行直齒、斜齒、多聯(lián)齒輪和內(nèi)齒輪的加工。使其擴(kuò)大加工范圍。這樣既減少了設(shè)備的投入，又充分的利用了現(xiàn)有設(shè)備，將為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。1.3 機(jī)床改造的研究意義企業(yè)要在當(dāng)前市場需求多變，競爭激烈的環(huán)境中生存和發(fā)展就需要迅速地更新和開發(fā)出新產(chǎn)品，以最低價(jià)格、最好的質(zhì)量、最短的時(shí)間去滿足市場需求的不斷變化。對原有的機(jī)床進(jìn)行工藝和裝備的改造，使舊設(shè)備滿足生產(chǎn)的需要，這樣不僅造價(jià)低、上馬快，而且還可彌補(bǔ)設(shè)備的不足，減少投資。設(shè)備是企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)經(jīng)營目標(biāo)的物質(zhì)基礎(chǔ)。設(shè)備性能和技術(shù)狀況的好壞，直接影響到企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)

6、濟(jì)效益。為了減少企業(yè)的生產(chǎn)投入，利用原有的舊機(jī)床進(jìn)行翻新改造，既得到了性能比改造前甚至比新機(jī)床更優(yōu)越的設(shè)備，又減少了資金投入；并且為后期維修費(fèi)用的降低打下了良好基礎(chǔ)，或者可以配套本企業(yè)的生產(chǎn)裝備擴(kuò)大加工規(guī)模，迅速提升其加工能力，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。2 設(shè)計(jì)概述2.1 設(shè)計(jì)要求在許多的小型工廠里滾齒機(jī)是普遍使用的機(jī)床，但滾齒機(jī)不能加工內(nèi)齒齒輪具有一定的局限性。為了節(jié)省企業(yè)開支設(shè)計(jì)一套滾齒機(jī)專用工裝，使用滾齒機(jī)專用工裝，在原機(jī)床主要結(jié)構(gòu)布局不變，盡量減少改動量。使原滾齒機(jī)具有了插齒機(jī)的功能，擴(kuò)大了滾齒機(jī)的工藝范圍，以最少的投資進(jìn)行直齒、斜齒、多聯(lián)齒輪和內(nèi)齒輪的加工。22設(shè)計(jì)的主要任務(wù)及目標(biāo)使用滾

7、齒機(jī)專用工裝，使原滾齒機(jī)具有了插齒機(jī)的功能，擴(kuò)大了滾齒機(jī)的工藝范圍，以最少的投資進(jìn)行直齒、斜齒、多聯(lián)齒輪和內(nèi)齒輪的加工。通過滾齒機(jī)專用工裝原理設(shè)計(jì)，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、機(jī)床改裝、機(jī)床傳動原理設(shè)計(jì)等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并樹立創(chuàng)新設(shè)計(jì)的思想和思維。不改變滾齒機(jī)原有的性能；安裝此工裝后即可作插齒機(jī)用3 總體方案設(shè)計(jì)3.1 總體方案設(shè)計(jì)思路一比較滾齒機(jī)和插齒機(jī)的異同：1）滾齒機(jī)滾齒原理滾齒加工是根據(jù)展成法原理來加工齒輪輪齒的。滾切直齒圓柱齒輪 下圖為滾直齒的傳動原理圖，圖中標(biāo)“A”為直線運(yùn)動、標(biāo)“B”為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，滾刀、工件、電機(jī)、進(jìn)給傳動的絲杠螺母副及刀架均畫成

8、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。 滾切直齒圓柱齒輪的傳動原理圖1、形成母線（漸開線）的運(yùn)動和傳動鏈需要滾刀和工件之間的復(fù)合運(yùn)動（圖1中B1+B2）,稱展成運(yùn)動。由動力源（電機(jī)）到刀具主軸的傳動鏈稱為外聯(lián)系傳動鏈，即電機(jī)-1-2-iv-3-4-滾刀。由于滾刀的旋轉(zhuǎn)B1是主運(yùn)動，故這條傳動鏈稱為主運(yùn)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(yán)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(yùn)動和

9、傳動鏈 形成直線導(dǎo)線運(yùn)動是滾刀的旋轉(zhuǎn)和滾刀（刀架）沿工件軸線方向的豎直進(jìn)給運(yùn)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(shí)刀架的軸向移動量（mm/r）。因此，進(jìn)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(gè)外鏈-主運(yùn)動傳動鏈、進(jìn)給運(yùn)動傳動鏈；一個(gè)內(nèi)鏈-展稱運(yùn)動鏈。外鏈的功能是實(shí)現(xiàn)執(zhí)行件的簡單運(yùn)動，或把動力源接通到內(nèi)鏈。內(nèi)鏈唯一功能是實(shí)現(xiàn)執(zhí)行件之間的復(fù)合（嚴(yán)格的傳動比關(guān)系）運(yùn)動。3）插齒機(jī)插齒原理插齒機(jī)加工原理為一對圓柱齒輪的嚙合，同樣是按展成法加工圓柱齒輪。插齒機(jī)圖示4）插齒機(jī)所需的運(yùn)動展成運(yùn)動 插齒刀和工件的

10、相對轉(zhuǎn)動時(shí)一個(gè)復(fù)合運(yùn)動，用以型巡航漸開線齒廓。展成運(yùn)動可以被分解成兩部分：插齒刀的旋轉(zhuǎn)和工件的旋轉(zhuǎn)。插齒刀的上下往復(fù)運(yùn)動是一個(gè)簡單的成型運(yùn)動，用以形成輪齒齒面的導(dǎo)線直線。這個(gè)運(yùn)動是主運(yùn)動。插齒開始時(shí)，插齒刀和工件除做展成運(yùn)動外，還要作相對的徑向切入運(yùn)動，直到全齒深為止；然后，工件在轉(zhuǎn)過一圈，全部輪齒就切削完畢；插齒刀與工件分開，機(jī)床停止。插齒刀在往復(fù)運(yùn)動的回程時(shí)不切削。為了減少刀刃的磨損，還需要又讓刀運(yùn)動，及刀具在回程時(shí)徑向退離工件，切削時(shí)復(fù)原。5）插齒機(jī)的傳動原理圖用齒形插齒刀插削直齒圓柱齒輪時(shí)，機(jī)床的傳動原理圖如上圖，B和B是一個(gè)復(fù)合運(yùn)動，需要一條內(nèi)聯(lián)系傳動鏈和一條外聯(lián)系傳動鏈。圖中8點(diǎn)到

11、11點(diǎn)之間的傳動鏈?zhǔn)莾?nèi)聯(lián)系傳動鏈即展成連。圓周進(jìn)給以插齒刀每往復(fù)一次，插齒刀所轉(zhuǎn)過得分度圓弧長計(jì)。因此，外聯(lián)系傳動鏈以驅(qū)動插齒刀往復(fù)的偏心輪為間接動源來聯(lián)系插齒刀轉(zhuǎn)動，圖中為4點(diǎn)到8點(diǎn)。插齒刀的往復(fù)運(yùn)動A 是一個(gè)簡單運(yùn)動，它只有一個(gè)外聯(lián)系傳動鏈，即由電動機(jī)軸處得點(diǎn)1至曲柄偏心輪處得點(diǎn)4.這條傳動鏈?zhǔn)侵鬟\(yùn)動鏈。由以上插齒機(jī)與滾齒機(jī)切削直齒齒輪的對比可得出他們的共同點(diǎn)：1. 切削時(shí)都為展成運(yùn)動。2. 主運(yùn)動均為豎直往復(fù)運(yùn)動。但是插齒機(jī)在切削直齒圓柱齒輪時(shí)還有一個(gè)徑向的切入運(yùn)動。并且通過對比插齒機(jī)和滾齒機(jī)的傳動系統(tǒng)圖可以清楚的發(fā)現(xiàn)插齒機(jī)與滾齒機(jī)的刀具安裝存在明顯的差異。滾齒機(jī)的徑向進(jìn)給運(yùn)動的速度遠(yuǎn)比

12、滾齒機(jī)的徑向進(jìn)給速度。 插齒機(jī)傳動YC3180滾齒機(jī)由此可得將滾齒機(jī)改裝成插齒機(jī)需要克服三個(gè)方面：1. 解決加工直齒圓柱齒輪時(shí)的徑向進(jìn)給。2. 如何安裝插齒刀。3. 如何解決滾齒機(jī)的徑向進(jìn)給速度。解決方法：1. 徑向進(jìn)給在滾齒機(jī)加工蝸輪時(shí)，用到了徑向進(jìn)給法滾切蝸輪。滾切蝸輪時(shí)主運(yùn)動鏈和展成連與滾切直齒齒輪是相同。進(jìn)給為床身溜板連同工作臺和后立柱在床身的導(dǎo)軌上作水平的進(jìn)給。徑向進(jìn)給行程較短。用此法可以良好的解決滾齒機(jī)徑向進(jìn)給的問題。2. 安裝專用工裝將滾齒機(jī)安裝滾刀的主軸拆卸掉，將裝用工裝的主軸代替安裝滾刀的主軸，專用工裝中加入一對傳動比為1:1的錐齒輪所以不會影響到內(nèi)聯(lián)系傳動鏈。3. 滾齒機(jī)的徑向進(jìn)給速度通過外部手柄將滾齒機(jī)的主運(yùn)動鏈斷開。滾齒機(jī)專用工裝加入傳動比為1:1的直齒輪，從動直齒輪同軸上加裝一個(gè)偏心輪，偏心輪帶動齒條作往復(fù)運(yùn)動，齒條帶動齒輪運(yùn)動，齒輪帶動刀具上的齒條使刀具實(shí)現(xiàn)快速豎直往復(fù)運(yùn)動。 滾齒機(jī)專用工裝安裝滾齒機(jī)專用工裝后的傳動原理圖內(nèi)傳動鏈 展成運(yùn)動滾刀11104567工件。主運(yùn)動 電機(jī)12348912滾刀3.2 注意事項(xiàng)1、由于工作臺分度蝸桿轉(zhuǎn)速不能超過其允許速度，所以刀具必須采用很低的轉(zhuǎn)速，否則會造成工作臺渦輪副過快磨損；徑向進(jìn)給量不宜過大，否則加工效率較低。