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畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書中文摘要
數(shù)控滾銑一體機(jī)銑齒刀架部分的設(shè)計(jì)
摘要 銑齒是一種常用的機(jī)械加工方法，普通銑齒不僅生產(chǎn)效率低、加工質(zhì)量不穩(wěn)定，而且齒尺寸變化的適應(yīng)性差，加工成本較高。為了解決這些問題，使加工過程自動(dòng)化，設(shè)計(jì)一種專用的數(shù)控機(jī)床——數(shù)控滾銑一體機(jī)。本文介紹了數(shù)控銑齒機(jī)的刀架以及分度盤的基本結(jié)構(gòu)，工作原理，銑齒機(jī)有關(guān)部件的計(jì)算及控制。該數(shù)控滾銑一體機(jī)利用展成法原理，加工直、斜圓柱齒輪、蝸輪、小錐度齒輪、鼓形齒輪、及花鍵,該機(jī)床適用于重型汽車制造、起重機(jī)械、礦山、船舶制造、電梯、冶金、發(fā)電設(shè)備、工程機(jī)械行業(yè)等。
關(guān)鍵詞 銑齒，數(shù)控，一體機(jī)，刀架，減速器
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書外文摘要
Numerical control hobbing and milling integrated machine
about milling machine carriage
Abstract
The milled tooth is one commonly used machine-finishing method, the ordinary milled tooth production efficiency is not only low, the processing quality is unstable, moreover the tooth size change's compatibility is bad, the processing cost is high. In order to solve these problems, causes the processing process automation, tries to design one special-purpose numerically-controlled machine tool-------numerical control hobbling and milling integrated machine.
This article introduced the numerical control milling machine carriage and the sub-dial basic structure, working principle, calculation and control about relevant components of milling machine. The machine is designed to cut cylindrical spur&helical gears, worm wheels, crowning or slightly tapered gears,splines,and etc. It is suited for various industries, such as heavy truck, lifting machinery, mine, marine, elevator, metallurgy, power generator, engineering machinery, and etc.
Keywords Gear mill；numerical control；multifunction machine； a reduction gear
目錄
1引言 1
2設(shè)計(jì)任務(wù)及參數(shù): 1
3設(shè)計(jì)方案計(jì)算說明書 2
3.1 傳動(dòng)方案的擬定 3
3.2切削傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4
3.2.1 伺服電機(jī)的特點(diǎn) 4
3.2.2 切削力的計(jì)算以及電機(jī)的選擇： 5
3.3 銑齒機(jī)刀架系統(tǒng)圖及傳動(dòng)計(jì)算 7
3.4 伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟及計(jì)算 9
3.4.3 修正計(jì)算結(jié)果 11
3.4.4 再修正計(jì)算結(jié)果 12
3.4.5 計(jì)算幾何尺寸 13
3.4.6 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 14
3.5 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的尺寸 15
3.5.1 選定低速級(jí)齒輪的類型、材料及齒數(shù) 15
3.5.3 修正計(jì)算結(jié)果 16
3.5.4 再修正計(jì)算結(jié)果 18
3.5.5 計(jì)算幾何尺寸 19
3.5.6 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 20
3.6 軸的設(shè)計(jì) 25
3.6.1 軸的材料選擇和最小直徑估算 25
3.6.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25
3.7軸的校核 28
3.7.1 軸的力學(xué)模型的建立 28
3.7.2計(jì)算軸上的作用力 29
3.7.3計(jì)算支反力 29
3.7.5彎扭強(qiáng)度校核 32
3.8 鍵的選擇與校核 32
3.9 滾動(dòng)軸承的選擇與校核 32
4液壓分度盤的設(shè)計(jì)和計(jì)算 34
4.1 齒盤式分度工作臺(tái) 34
4.2水平液壓缸的選取 36
5 使用說明書（SM） 38
5.1 主要參數(shù) 38
5.1.1 數(shù)控銑齒機(jī)的結(jié)構(gòu) 38
5.1.2 刀架結(jié)構(gòu) 38
5.1.3 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 38
5.2 數(shù)控銑齒機(jī)的工作原理 38
6標(biāo)準(zhǔn)化審核報(bào)告（BS） 39
6.1 產(chǎn)品圖樣的審查 39
6.2 產(chǎn)品技術(shù)文件的審查 40
6.3 標(biāo)注件的使用情況 40
6.4 審查結(jié)論 40
7結(jié) 論 40
參考文獻(xiàn) 41
致謝語(yǔ) 43
本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）選題審批表
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目
數(shù)控銑床外齒銑刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
指 導(dǎo) 教 師
職 稱
學(xué)生具備條件
熟練做圖的能力、演算的能力，以及獨(dú)立分析問題的能力
選題完成形式
畢業(yè)論文和圖紙
內(nèi) 容 簡(jiǎn) 要：
銑齒是一種常用的機(jī)械加工方法，普通銑齒不僅生產(chǎn)效率低、加工質(zhì)量不穩(wěn)定，而且齒尺寸變化的適應(yīng)性差，加工成本較高。為了解決這些問題，使加工過程自動(dòng)化，設(shè)計(jì)一種專用的數(shù)控機(jī)床——數(shù)控滾銑一體機(jī)。本文介紹了數(shù)控銑齒機(jī)的刀架以及分度盤的基本結(jié)構(gòu)，工作原理，銑齒機(jī)有關(guān)部件的計(jì)算及控制。該數(shù)控滾銑一體機(jī)利用展成法原理，加工直、斜圓柱齒輪、蝸輪、小錐度齒輪、鼓形齒輪、及花鍵,該機(jī)床適用于重型汽車制造、起重機(jī)械、礦山、船舶制造、電梯、冶金、發(fā)電設(shè)備、工程機(jī)械行業(yè)等。
分析數(shù)控銑床的工作原理、特性，要明確數(shù)控銑床的裝置組成以及性能要求。對(duì)牧草切根機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，明確結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，找出可能存在的一些問題。提出改進(jìn)或預(yù)防缺陷的措施。根據(jù)該機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出多種方案，綜合對(duì)比分析，選擇最為理想的傳動(dòng)系統(tǒng)、刀架結(jié)構(gòu)。制定出詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案。繪制出裝配圖。
系主任簽字：
年 月 日
院長(zhǎng)簽字：
年 月 日
2
選題的依據(jù)及意義：
大模數(shù)齒輪在大型工程車輛，工程機(jī)械以及礦山煤礦的傳送有著廣泛的作用。對(duì)于模數(shù)大于１6mm的漸開線直齒圓柱齒輪，受加工范圍的限制，在普通銑齒機(jī)上跟本無法完成。在數(shù)控機(jī)床上加工大模數(shù)齒輪的前提是數(shù)控系統(tǒng)具有漸開線軌跡的加工功能。目前大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)（除西門子840D、FANUC-Oi的高檔數(shù)控系統(tǒng)）均不具有漸開線軌跡的加工功能。實(shí)際應(yīng)運(yùn)中，使用經(jīng)濟(jì)數(shù)控系統(tǒng)，在普通銑床上采用特殊結(jié)構(gòu)的數(shù)控改造，可以使用指狀銑刀采用展成法來直接加工齒輪的漸開線齒形，并且加工精度遠(yuǎn)超出規(guī)定要求，使得我國(guó)機(jī)械加工水平無論在加工質(zhì)量方面還是在加工效率方面都有提高。
數(shù)控滾銑一體機(jī)，主要功能是在一個(gè)機(jī)床本體上，既能完成工件外齒的滾削任務(wù)，又能完成內(nèi)齒銑削任務(wù)。當(dāng)進(jìn)行滾削加工時(shí)，機(jī)床大立柱上安裝滾齒刀架，這時(shí)候相當(dāng)于一個(gè)數(shù)控滾齒機(jī)。進(jìn)行內(nèi)齒加工時(shí)，更換銑刀架【1】。
該機(jī)床是采用成型齒輪銑刀對(duì)圓柱內(nèi)、外齒輪的齒型進(jìn)行銑削加工的機(jī)床，該機(jī)床可以加工圓柱直齒內(nèi)、外齒輪，也可以加工圓柱斜齒內(nèi)、外齒輪。該機(jī)床具有高效，高剛度的特點(diǎn)。
本課題研究?jī)?nèi)容
本次設(shè)計(jì)的數(shù)控銑床主要由數(shù)控系統(tǒng)、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給伺服系統(tǒng)、冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)
等幾大部分組成。
本次設(shè)計(jì)是加工30模數(shù)齒輪的機(jī)床（直齒，斜齒，蝸輪蝸桿）。由于加工時(shí)間比較長(zhǎng)，刀具磨損嚴(yán)重，要求能在不停機(jī)狀態(tài)下完成，滾刀的自動(dòng)竄刀（100mm）。本機(jī)床可以進(jìn)行，外齒輪滾削加工，和內(nèi)齒輪銑削加工，加工時(shí)通過更換刀架，刀架上的電機(jī)隨同刀架一起更換。根據(jù)設(shè)計(jì)要求查閱相關(guān)資料，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)中減速器和分度盤有關(guān)知識(shí)，了解各個(gè)零件的作用和工藝，在設(shè)計(jì)中合理運(yùn)用了解的專業(yè)知識(shí)，繪制裝配圖、零件圖及剖視圖，使所畫圖紙能清晰的表達(dá)設(shè)計(jì)者思想。
本次的任務(wù)是設(shè)計(jì)外齒銑刀架以及帶動(dòng)刀架轉(zhuǎn)動(dòng)的分度盤。
本課題研究方案
從數(shù)控銑床跟普通銑床的分析對(duì)比中中得出，數(shù)控滾銑一體機(jī)是目前最為科學(xué)的改良方法。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，從總體結(jié)構(gòu)、工作原理入手，設(shè)計(jì)主要工作部件，計(jì)算數(shù)據(jù)。
研究的創(chuàng)新之處
工序集中，數(shù)控機(jī)床一般帶有可以自動(dòng)換刀的刀架、刀庫(kù)，換刀過程由程序控制自動(dòng)進(jìn)。自動(dòng)化程度高，數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，不需人工控制刀具，自動(dòng)化程度高，對(duì)操作工人的要求降低。質(zhì)量穩(wěn)定加工效率高。
研究過程(含完成期限)
第5周——查閱資料，擬訂課題
第6周——查閱相關(guān)數(shù)控銑床刀架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)資料，并進(jìn)行概述和文獻(xiàn)綜合。
第7-9周——完成機(jī)架部分的機(jī)械設(shè)計(jì)并繪制裝配圖。
第10-12周——完成刀具及傳動(dòng)部分的機(jī)械設(shè)計(jì)并繪制裝配圖和部分零件圖。
第13周——完成所有的圖紙并進(jìn)一步修改。
第14-15周——在以上基礎(chǔ)上完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一篇。
第16周——修改設(shè)計(jì)，并定稿。
第17周——答辯，提交相關(guān)材料，結(jié)束設(shè)計(jì)。
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室意見
教研室主任簽名：
年 月 日
院系意見
主管領(lǐng)導(dǎo)簽名：
年 月 日
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成績(jī)單
院系
專業(yè)
入學(xué)時(shí)間
學(xué)號(hào)
學(xué)生姓名
班級(jí)
周數(shù)
起止日期
指導(dǎo)教師
職稱
論文（設(shè)計(jì)）題目
數(shù)控銑床外齒銑刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
指
導(dǎo)
教
師
評(píng)
語(yǔ)
建議成績(jī)
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日
評(píng)
閱
人
評(píng)
語(yǔ)
建議成績(jī)
評(píng)閱人簽名
年 月 日
答辯與評(píng)分
綜合成績(jī)
答辯小組
負(fù)責(zé)人簽名
年 月 日
本成績(jī)單一式二份，一份裝訂在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中，一份入學(xué)生學(xué)籍檔案。
本科生畢業(yè)論文
開題報(bào)告
題 目 數(shù)控銑床外齒銑刀架的設(shè)計(jì)
學(xué)院名稱
專業(yè)名稱
年 級(jí)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
職 稱
年 月 日
目錄
1引言 1
2設(shè)計(jì)任務(wù)及參數(shù): 1
3設(shè)計(jì)方案計(jì)算說明書 2
3.1 傳動(dòng)方案的擬定 3
3.2切削傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4
3.2.1 伺服電機(jī)的特點(diǎn) 4
3.2.2 切削力的計(jì)算以及電機(jī)的選擇： 5
3.3 銑齒機(jī)刀架系統(tǒng)圖及傳動(dòng)計(jì)算 7
3.4 伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟及計(jì)算 9
3.4.3 修正計(jì)算結(jié)果 11
3.4.4 再修正計(jì)算結(jié)果 12
3.4.5 計(jì)算幾何尺寸 13
3.4.6 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 14
3.5 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的尺寸 15
3.5.1 選定低速級(jí)齒輪的類型、材料及齒數(shù) 15
3.5.3 修正計(jì)算結(jié)果 16
3.5.4 再修正計(jì)算結(jié)果 18
3.5.5 計(jì)算幾何尺寸 19
3.5.6 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 20
3.6 軸的設(shè)計(jì) 25
3.6.1 軸的材料選擇和最小直徑估算 25
3.6.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25
3.7軸的校核 28
3.7.1 軸的力學(xué)模型的建立 28
3.7.2計(jì)算軸上的作用力 29
3.7.3計(jì)算支反力 29
3.7.5彎扭強(qiáng)度校核 32
3.8 鍵的選擇與校核 32
3.9 滾動(dòng)軸承的選擇與校核 32
4液壓分度盤的設(shè)計(jì)和計(jì)算 34
4.1 齒盤式分度工作臺(tái) 34
4.2水平液壓缸的選取 36
5 使用說明書（SM） 38
5.1 主要參數(shù) 38
5.1.1 數(shù)控銑齒機(jī)的結(jié)構(gòu) 38
5.1.2 刀架結(jié)構(gòu) 38
5.1.3 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 38
5.2 數(shù)控銑齒機(jī)的工作原理 38
6標(biāo)準(zhǔn)化審核報(bào)告（BS） 39
6.1 產(chǎn)品圖樣的審查 39
6.2 產(chǎn)品技術(shù)文件的審查 40
6.3 標(biāo)注件的使用情況 40
6.4 審查結(jié)論 40
7結(jié) 論 40
參考文獻(xiàn) 41
致謝語(yǔ) 43
數(shù)控銑床外齒銑刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1引言
大模數(shù)齒輪在大型工程車輛，工程機(jī)械以及礦山煤礦的傳送有著廣泛的作用。對(duì)于模數(shù)大于16mm的漸開線直齒圓柱齒輪，受加工范圍的限制，在普通銑齒機(jī)上跟本無法完成。在數(shù)控機(jī)床上加工大模數(shù)齒輪的前提是數(shù)控系統(tǒng)具有漸開線軌跡的加工功能。目前大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)（除西門子840D、FANUC-Oi的高檔數(shù)控系統(tǒng)）均不具有漸開線軌跡的加工功能。實(shí)際應(yīng)運(yùn)中，使用經(jīng)濟(jì)數(shù)控系統(tǒng)，在普通銑床上采用特殊結(jié)構(gòu)的數(shù)控改造，可以使用指狀銑刀采用展成法來直接加工齒輪的漸開線齒形，并且加工精度遠(yuǎn)超出規(guī)定要求，使得我國(guó)機(jī)械加工水平無論在加工質(zhì)量方面還是在加工效率方面都有提高。
數(shù)控滾銑一體機(jī)，主要功能是在一個(gè)機(jī)床本體上，既能完成工件外齒的滾削任務(wù)，又能完成內(nèi)齒銑削任務(wù)。當(dāng)進(jìn)行滾削加工時(shí)，機(jī)床大立柱上安裝滾齒刀架，這時(shí)候相當(dāng)于一個(gè)數(shù)控滾齒機(jī)。進(jìn)行內(nèi)齒加工時(shí)，更換銑刀架[1]。
該機(jī)床是采用成型齒輪銑刀對(duì)圓柱內(nèi)、外齒輪的齒型進(jìn)行銑削加工的機(jī)床，該機(jī)床可以加工圓柱直齒內(nèi)、外齒輪，也可以加工圓柱斜齒內(nèi)、外齒輪。該機(jī)床具有高效，高剛度的特點(diǎn)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)期間所學(xué)知識(shí)的一次總的檢驗(yàn)和鞏固，是一次很好的理論聯(lián)系實(shí)際的鍛煉，相比以前的幾次課程設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的涉及面更加廣泛，是知識(shí)與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。做好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和積累豐富的經(jīng)驗(yàn)，因此本次畢業(yè)設(shè)計(jì)具有很重要的意義。
2設(shè)計(jì)任務(wù)及參數(shù):
1. 設(shè)計(jì)參數(shù)如表2-1。
2-1設(shè)計(jì)參數(shù)
工藝條件及要求
工件直徑最大
模數(shù)30工件材料硬度
刀具垂直行程
滾刀中心距工作臺(tái)面距離
滾刀轉(zhuǎn)速
3000
Hbs240
1000mm
450--1450
20--200
工藝條件及要求
銑刀盤最大直徑
工作臺(tái)最大承重
立柱水平行程
內(nèi)銑齒最小加工直徑
電機(jī)
420mm
40000kg
1700
1000mm
西門子
2、本次設(shè)計(jì)是加工30模數(shù)齒輪的機(jī)床（直齒，斜齒，蝸輪蝸桿）。由于加工時(shí)間比較長(zhǎng)，刀具磨損嚴(yán)重，要求能在不停機(jī)狀態(tài)下完成，滾刀的自動(dòng)竄刀（100mm）。本機(jī)床可以進(jìn)行，外齒輪滾削加工，和內(nèi)齒輪銑削加工，加工時(shí)通過更換刀架，刀架上的電機(jī)隨同刀架一起更換。根據(jù)設(shè)計(jì)要求查閱相關(guān)資料，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)中減速器和分度盤有關(guān)知識(shí)，了解各個(gè)零件的作用和工藝，在設(shè)計(jì)中合理運(yùn)用了解的專業(yè)知識(shí)，繪制裝配圖、零件圖及剖視圖，使所畫圖紙能清晰的表達(dá)設(shè)計(jì)者思想。
本次的任務(wù)是設(shè)計(jì)外齒銑刀架以及帶動(dòng)刀架轉(zhuǎn)動(dòng)的分度盤[2]。
3設(shè)計(jì)方案計(jì)算說明書
(1) 設(shè)計(jì)任何一項(xiàng)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)前都要經(jīng)過充分的論證才能確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。該課題設(shè)計(jì)思路是先設(shè)計(jì)出刀架部分，根據(jù)刀架部分的體積、質(zhì)量等定出分度盤旋轉(zhuǎn)速度、分度盤大小、驅(qū)動(dòng)力及剛度等，最后和立柱部分能夠合理的銜接。
初步討論，有３種方案可供參考：
1：刀架 銑內(nèi)齒和銑外齒的設(shè)計(jì)成一個(gè)刀架
分度盤 選用液壓齒條式的液壓缸來驅(qū)動(dòng)
2：刀架 銑內(nèi)齒和銑外齒設(shè)計(jì)成兩個(gè)刀架
分度盤 選用步進(jìn)電機(jī)串聯(lián)一個(gè)減速器
3：刀架 銑內(nèi)齒和銑外齒的設(shè)計(jì)成兩個(gè)刀架
分度盤 選用液壓齒條式的液壓缸來驅(qū)動(dòng)
(2) 設(shè)計(jì)方案分析
第一種方案刀架銑內(nèi)外齒用同一個(gè)刀架，這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)化程度高，節(jié)省了一定的人力物力，但是這樣設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，會(huì)給后期的工作帶來不小的麻煩。用液壓缸來帶動(dòng)分度盤的方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以得到較高的分度精度，且運(yùn)行可靠，穩(wěn)定，角度任意完全符合要求。
第二種方案刀架銑內(nèi)外齒用兩個(gè)刀架，這樣設(shè)計(jì)會(huì)使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需要機(jī)械傳動(dòng)達(dá)到要求即可，但是這樣會(huì)浪費(fèi)一定的材料，而且換取刀架需要人力來幫助完成。分度盤用步進(jìn)電機(jī)來串聯(lián)一個(gè)減速器,這樣結(jié)構(gòu)龐大，且比較復(fù)雜，后期的計(jì)算也比較大，不可取。
第三種方案刀架銑內(nèi)齒和銑外齒的設(shè)計(jì)成兩個(gè)刀架，分度盤選用液壓齒條式的液壓缸來驅(qū)動(dòng)，這樣結(jié)合了前兩種方案的優(yōu)點(diǎn)，可以考慮選取第三種方案來設(shè)計(jì)。
3.1 傳動(dòng)方案的擬定
經(jīng)過上節(jié)方案的討論，最終選取第三種方案，銑內(nèi)齒和銑外齒的設(shè)計(jì)成兩個(gè)刀架，分度盤選用液壓齒條式的液壓缸來驅(qū)動(dòng)。
（1）刀架部分：用一個(gè)步進(jìn)電機(jī)來帶動(dòng)銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),傳動(dòng)部分可以用一個(gè)減速器來實(shí)現(xiàn)，初擬傳動(dòng)圖如下：
圖3-1 初擬傳動(dòng)圖
（2）分度盤部分：用液壓缸來帶動(dòng)齒條，齒條的帶動(dòng)一個(gè)齒輪，通過軸來連接分度盤，是分度盤能夠旋轉(zhuǎn)任意角度。
液壓回路如下圖所示，通過控制電磁換向閥B來控制液壓缸，帶動(dòng)齒條左右移動(dòng)。通過電磁換向閥A來控制分度盤的鎖緊。
圖3-2分度盤液壓回路
3.2切削傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：
3.2.1 伺服電機(jī)的特點(diǎn)
伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子式永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)低級(jí)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度[3]。
伺服電機(jī)又分直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)
直流伺服電機(jī)分為有刷和無刷電機(jī)
交流伺服電機(jī)也是無刷電機(jī)，分為同步和異步電機(jī)
伺服電機(jī)的顯著特點(diǎn)：1、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大 2、運(yùn)行范圍較寬 3、無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象
不同類型的交流伺服電機(jī)具有不同的特點(diǎn)。籠型轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)具有勵(lì)磁電流較小，體積較小，機(jī)械強(qiáng)度搞等特點(diǎn);但是低速運(yùn)行不夠平穩(wěn)，有抖動(dòng)現(xiàn)象?？招谋娃D(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，運(yùn)行平滑，噪聲小，沒有無線電干擾，無抖動(dòng)等現(xiàn)象；但是勵(lì)磁電流較大，體積也較大，轉(zhuǎn)子易變形，性能上不及直流伺服電動(dòng)機(jī)。
3.2.2 切削力的計(jì)算以及電機(jī)的選擇[7]：
主軸和主電機(jī)的初選，主要先考慮主要的受力和功率，進(jìn)行初選。
1． （5-1）
?。?
（5-2）
銑刀主軸直徑
校驗(yàn)：
力學(xué)模型
圖5-1 力學(xué)模型
2、彎矩圖
以為原點(diǎn)，，其中為剪應(yīng)力值等于，為距離原點(diǎn)的距離
得： （5-3）
彎矩圖：
圖5-2彎矩圖
3、做出扭矩圖
（5-4）
圖5-3扭矩圖
4、校核軸的強(qiáng)度
根據(jù)第三強(qiáng)度理論得 （5-5）
扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈沖循環(huán)變應(yīng)力取，直徑為的軸，彎曲應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，代入上式得軸的彎矩合成強(qiáng)度條件為
(5-6)
軸的抗彎截面系數(shù)
代入計(jì)算得： (5-7)
考慮到傳遞效率和空載功率初選電機(jī)的功率65kw，主軸直徑180mm。
電動(dòng)機(jī)的選擇：查<<機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè)> >查表9.1-8，選取電機(jī)型號(hào)為MDFQA132-32.76，異步伺服電動(dòng)機(jī)的額定技術(shù)參數(shù)。
連接方式為三角形連接,中心角132，額定轉(zhuǎn)速為2235,額定轉(zhuǎn)矩為257,額定功率為60.1,最大轉(zhuǎn)矩為1100，功率因數(shù),最高轉(zhuǎn)速為4500，質(zhì)量為。
3.3 銑齒機(jī)刀架系統(tǒng)圖及傳動(dòng)計(jì)算[7]：
圓錐-圓柱齒輪減速器，錐齒輪應(yīng)布置在高速級(jí)，使其不宜過大，便于加工，對(duì)減速器的傳動(dòng)比進(jìn)行分配時(shí)，要盡量避免圓錐齒輪尺寸過大，制造困難，因而高速級(jí)圓錐齒輪的傳動(dòng)比不宜過大，通常取=0.25,最好使，當(dāng)要求兩級(jí)傳動(dòng)打齒輪的浸油深度大致相等時(shí)，也可取。
錐齒輪傳動(dòng)時(shí)，利用閉式齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比的推薦值選2-3。
圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)，利用閉式齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比的推薦值選3-5。
最終選定三角圓錐-圓柱齒輪減速器。
結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：
圖5-4減速器結(jié)構(gòu)圖
（一） 傳動(dòng)比
（二）傳動(dòng)比的分配
選擇傳動(dòng)比為31.5，為了便于大錐齒輪加工，高速級(jí)錐齒輪傳動(dòng)比，取，則，考慮兩級(jí)齒輪潤(rùn)滑問題，兩級(jí)大齒輪應(yīng)有相近的浸油深度，兩級(jí)齒輪減速器高速級(jí)傳動(dòng)比與低速級(jí)傳動(dòng)比的比值取為1.3，即
（三）傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
1．各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算
（5-8）
２．各軸輸入功率計(jì)算
聯(lián)軸器，錐齒輪8級(jí)閉式齒輪傳動(dòng)，滾動(dòng)軸承，圓柱齒輪9級(jí)精度傳動(dòng)。
（5-9）
3．各軸的輸入轉(zhuǎn)矩
（5-10）
3.4 伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟及計(jì)算
中間級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
3.4.1選定中間級(jí)齒輪的類型、材料及齒數(shù)
(1)按傳動(dòng)方案選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)（精度８級(jí)）
(2)選擇小齒輪材料為40Cr，調(diào)制處理，硬度范圍為241～286.HBW，取為263HBW，大齒輪材料為45鋼，調(diào)制處理，硬度取為217～236HBW，取為236HBW，二者硬度差為27HBW
(3)選小齒輪齒數(shù)為，大齒輪齒數(shù)，取，
（4）初選螺旋角
3.4.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
⑴試選載荷系數(shù)，
由表8-6選取齒寬系數(shù)（對(duì)稱布置）
由表8-5查得材料的彈性影響系數(shù)（均采用鍛鋼制造）
由圖8-15查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)
由圖8-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
（5-11）
由圖8-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)，
計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1%，安全系數(shù)，由式（8-11）得
（5-12）
端面重合度按式（8-16）近似計(jì)算
（5-13）
螺旋角按式（8-18）計(jì)算
⑵計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入中的小者
（5-14）
取
3.4.3 修正計(jì)算結(jié)果
⑴計(jì)算圓周速度 （5-15）
⑵確定模數(shù)，取為標(biāo)準(zhǔn)值 （5-16）
⑶修正齒數(shù)，取
（5-17）
⑷修正螺旋角 （5-18）
⑸確定齒寬
⑹確定載荷系數(shù)K
由表8-2查得使用系數(shù)，由表8-6查得動(dòng)載荷系數(shù)
， （5-19）
由表８-３查得齒間分布系數(shù)，
由表８-4查得齒向載荷分布系數(shù)
（5-20）
⑺由圖8-15查得
⑻（5-21）
⑼螺旋角系數(shù)
⑽修正小齒輪分度圓直徑
（5-22）
取
3.4.4 再修正計(jì)算結(jié)果
⑴計(jì)算圓周速度
⑵仍選8級(jí)精度
⑶確定模數(shù)，取為標(biāo)準(zhǔn)值
⑷修正齒數(shù)，取
⑸修正螺旋角
⑹確定齒寬
⑺確定載荷系數(shù)K
由表8-2查得使用系數(shù)，由表8-6查得動(dòng)載荷系數(shù)
，
由表８-３查得齒間分布系數(shù)，
由表８-4查得齒向載荷分布系數(shù)
⑻由圖8-15查得
⑼
⑽螺旋角系數(shù)
⑾修正小齒輪分度圓直徑
兩次修正后，結(jié)果已相近，故最終取
3.4.5 計(jì)算幾何尺寸
⑴法向模數(shù)
⑵齒數(shù)，
⑶分度圓直徑，
⑷齒寬
⑸螺旋角
⑹端面模數(shù)
⑺中心距
3.4.6 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
⑴，且, （5-23）
由圖8-12查得
（5-24）
⑵
由圖8-17，圖8-18查得齒形系數(shù)，，應(yīng)力修正系數(shù)，
⑶由圖8-22C按齒面硬度查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
⑷，
⑸由圖8-20查得接觸疲勞壽命系數(shù)，
⑹計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取安全系數(shù)，由式（8-11）得
（5-25）
⑺，
[8] (5-26)
強(qiáng)度足夠
3.5 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的尺寸
3.5.1 選定低速級(jí)齒輪的類型、材料及齒數(shù)
(1)按傳動(dòng)方案選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)（精度8級(jí)）
(2)選擇小齒輪材料為40Cr，調(diào)制處理，硬度范圍為241～286.HBW，取為280HBW，大齒輪材料為45鋼，調(diào)制處理，硬度取為217～255HBW，取為240HBW，二者硬度差為40HBW
(3)選小齒輪齒數(shù)為，大齒輪齒數(shù)，取，
（4）初選螺旋角
3.5.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值，試選載荷系數(shù)，
由表8-6選取齒寬系數(shù)（對(duì)稱布置）
由表8-5查得材料的彈性影響系數(shù)（均采用鍛鋼制造）
由圖8-15查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)
由圖8-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，由式（8-12）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
(5-27)
由圖8-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)，
計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1%，安全系數(shù)，由式（8-11）得
(5-28)
端面重合度按式（8-16）近似計(jì)算
(5-29)
螺旋角按式（8-18）計(jì)算
（2）計(jì)算小齒輪分度圓直徑，由式（8--19），代入中的小者
(5-30)
取
3.5.3 修正計(jì)算結(jié)果[12]
（1）計(jì)算圓周速度，
（2）仍選8級(jí)精度，確定模數(shù)，取為標(biāo)準(zhǔn)值
（3）修正齒數(shù)，取，，取
（4）修正螺旋角
（5）確定齒寬
（6）確定載荷系數(shù)K
由表8-2查得使用系數(shù)，由表8-6查得動(dòng)載荷系數(shù)
，
由表8-3查得齒間分布系數(shù)，
由表8-4查得齒向載荷分布系數(shù)
（7）由圖8-15查得
（8）
（9）螺旋角系數(shù)
（10）修正小齒輪分度圓直徑
取
3.5.4 再修正計(jì)算結(jié)果
（1）計(jì)算圓周速度
（2）仍選8級(jí)精度
（3）確定模數(shù)，取為標(biāo)準(zhǔn)值
（4）修正齒數(shù)，取，，取
（5）修正螺旋角
（6）確定齒寬
（7）確定載荷系數(shù)K
由表8-2查得使用系數(shù)，由表8-6查得動(dòng)載荷系數(shù)
，
由表8-3查得齒間分布系數(shù)，
由表8-4查得齒向載荷分布系數(shù)
（8）由圖8-15查得
（9）
（10）螺旋角系數(shù)
（11）修正小齒輪分度圓直徑
兩次修正后，結(jié)果已相近，故最終取
3.5.5 計(jì)算幾何尺寸
⑴法向模數(shù)
⑵齒數(shù)，
⑶分度圓直徑，
⑷齒寬
⑸螺旋角
⑹端面模數(shù)
⑺中心距
3.5.6 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
⑴，且,
由圖8-12查得
⑵
由圖8-17，圖8-18查得齒形系數(shù)，，應(yīng)力修正系數(shù)，
⑶由圖8-22C按齒面硬度查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
⑷，
⑸由圖8-20查得接觸疲勞壽命系數(shù)，
⑹計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取安全系數(shù)，由式（8-11）得
⑺由式（8-22）得，
⑻由式（8-20）得
(5-31)
強(qiáng)度足夠.
表3-1高速級(jí)大齒輪結(jié)構(gòu)尺寸[10]
名稱
結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式
結(jié)果/mm
板孔分布圓直徑
268
板孔直徑
70
腹板厚度C
22.4
腹板最大直徑
408
轂孔直徑d
由中間軸設(shè)計(jì)而定
68
輪轂寬度L
112
輪轂直徑
108
表3-2低速級(jí)大齒輪結(jié)構(gòu)尺寸
名稱
結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式
結(jié)果/mm
轂孔直徑d
由中間軸設(shè)計(jì)而定
105
輪轂直徑
168
輪轂寬度L
165
腹板最大直徑
456.53
板孔分布圓直徑
156.13
板孔直徑
72.13
腹板厚度C
32.4
表3-3中速級(jí)齒輪傳動(dòng)尺寸
名稱
計(jì)算公式
結(jié)果/mm
法面模數(shù)
5
法面壓力角
螺旋角
齒數(shù)
22
88
傳動(dòng)比
4
分度圓直徑
83
336
齒頂圓直徑
93
346
齒根圓直徑
79.5
335.5
中心距
280
表3-4低速級(jí)齒輪傳動(dòng)尺寸
名稱
計(jì)算公式
結(jié)果/mm
法面模數(shù)
5
法面壓力角
螺旋角
齒數(shù)
31
95
傳動(dòng)比
3.065
分度圓直徑
122
371
齒頂圓直徑
132
381.56
齒根圓直徑
109.5
358.3
中心距
329.15
齒寬
127
122
3.6 軸的設(shè)計(jì)[7]
3.6.1 軸的材料選擇和最小直徑估算
根據(jù)工作條件，初選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，按扭矩強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑估算，即，初算軸徑時(shí)，若最小直徑軸段開有鍵槽，還要考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響，當(dāng)該軸段截面上有一個(gè)鍵槽時(shí)，d增大5%-7%，，兩個(gè)鍵槽時(shí)，d增大10%-15%，值由表14-4確定：， ，，
高速軸，因高速軸最小直徑處安聯(lián)軸器，沒有一個(gè)鍵槽，則
，
取整為38mm，
，安裝滾動(dòng)軸承，
取標(biāo)準(zhǔn)值
，安裝滾動(dòng)軸承，
取標(biāo)準(zhǔn)值
，
取
3.6.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1．高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）各軸段直徑的確定
：最小直徑，滾動(dòng)軸承處軸段，。滾動(dòng)軸承取30210，其 尺寸結(jié)構(gòu)為
：錐齒輪軸段，
：軸環(huán)，根據(jù)軸向定位要求，
：圓柱齒輪軸段，
：滾動(dòng)軸承處軸段，
（2）各軸段長(zhǎng)度的確定
：由滾動(dòng)軸承，擋油盤及裝配關(guān)系等的確定，
：圓錐齒輪的寬度,
：軸環(huán)寬度，
：由圓柱齒輪的轂孔寬度，
：由滾動(dòng)軸承，擋油盤及裝配關(guān)系確定，
（3）細(xì)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
由表10-1查出，圓柱齒輪處鍵，錐齒輪處鍵選用，齒輪輪轂與軸的配合選為；滾動(dòng)軸承與軸的配合采用過渡配合，此軸轂的直徑公差選用，查表7-19，各軸肩出處的圓角半徑見圖f-18，查表7-19，各側(cè)角為C2，參考表17-10，各軸段表面粗糙度見圖f-18
2． 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3． （1）各軸段直徑的確定
：最小直徑，滾動(dòng)軸承處軸段，。滾動(dòng)軸承取30214，其尺寸結(jié)構(gòu)為
：低速小齒輪軸段，
：軸環(huán)，根據(jù)軸向定位要求，
：高速級(jí)大齒輪軸段，
：滾動(dòng)軸承處軸段，
（2）各軸段長(zhǎng)度的確定
：由滾動(dòng)軸承，擋油盤及裝配關(guān)系等的確定，
：由低速級(jí)小齒輪的轂孔寬度確定,
：軸環(huán)寬度，
：由高速級(jí)大齒輪的轂孔寬度，
：由滾動(dòng)軸承，擋油盤及裝配關(guān)系確定，
（3）細(xì)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
由表10-1查出，高速級(jí)大齒輪處鍵，低速級(jí)小輪處鍵選用，滾動(dòng)軸承與軸的配合采用過渡配合，此軸段的直徑公差選用，查表7-19，各軸肩出處的圓角半徑見圖f-18，查表7-19，各側(cè)角為C2
3．低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）各軸段直徑的確定
：滾動(dòng)軸承處軸段，。滾動(dòng)軸承取30219，其尺寸結(jié)構(gòu)為
：低速級(jí)大齒輪軸段，
：軸環(huán)，根據(jù)軸向定位要求，
：錐齒輪軸段，
：滾動(dòng)軸承處軸段，
（2）各軸段長(zhǎng)度的確定
：由滾動(dòng)軸承，擋油盤及裝配關(guān)系等的確定，
：由低速級(jí)大齒輪的轂孔寬度確定,
：軸環(huán)寬度，
3.7軸的校核
以中間軸為例：
3.7.1 軸的力學(xué)模型的建立[12]
軸上里的作用點(diǎn)位置和指點(diǎn)跨距的確定
齒輪對(duì)軸的力作用點(diǎn)按簡(jiǎn)化原則應(yīng)在齒輪寬度的重點(diǎn)，因此可決定中間軸上兩齒輪力的作用點(diǎn)位置，軸上的30214軸承，從表12-6可知它的負(fù)荷中心到軸承外斷面的距離a=25.8mm，故可計(jì)算出支點(diǎn)跨距和軸上各力作用點(diǎn)相互位置尺寸。支點(diǎn)（實(shí)際33.5mm），低速級(jí)小齒輪的力作用點(diǎn)C到支點(diǎn)A距離（實(shí)際106.7mm），兩齒輪的力作用點(diǎn)之間的距離（實(shí)際147.5mm），高速級(jí)大齒輪的力作用點(diǎn)D到右支點(diǎn)B的距離（實(shí)際79.2mm）。
繪制軸的力學(xué)模型圖
初步選定高速級(jí)小齒輪右旋，高速級(jí)大齒輪左旋，根據(jù)中間軸左受軸向力最小的要求，低速級(jí)小齒輪的為右旋，低速級(jí)大齒輪為右旋，根據(jù)要求的傳動(dòng)速度方向，控制的軸力學(xué)模型圖5-5。
圖5-5軸力學(xué)模型圖
3.7.2計(jì)算軸上的作用力
齒輪3： （5-32）
齒輪4：：
3.7.3計(jì)算支反力
垂直面的支反力（XZ平面）
繞支點(diǎn)B的力矩和，得
方向向下
同理由繞支點(diǎn)A的力矩和，得
（5-33） （5-34）
方向向下
由軸上的合力校核：
計(jì)算無誤
水平面支反力（XY平面）
繞支點(diǎn)B的力矩和，得
（5-35）
方向向下
同理由繞支點(diǎn)A的力矩和，得
方向向下
由軸上的合力校核：
計(jì)算無誤
1． A點(diǎn)總支反力
（5-36）
B點(diǎn)總支反力
3.7.4繪制轉(zhuǎn)矩彎矩圖
垂直面內(nèi)的彎矩圖
C處彎矩： （5-37）
D處彎矩：
水平面內(nèi)的彎矩圖
C處彎矩：
D處彎矩：
合成彎矩圖
C處：
D處：
轉(zhuǎn)矩：
因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)軸，所以扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力視為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，折算小數(shù)
C處：
D處：
3.7.5彎扭強(qiáng)度校核
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和最大轉(zhuǎn)矩的界面（即危險(xiǎn)界面C）的強(qiáng)度：
（5-38）
根據(jù)選定的軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由所引用教材表15-1查得
，因，故強(qiáng)度足夠。
3.8 鍵的選擇與校核
這里只以中間軸上的鍵為例，由中間部的細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選定高速級(jí)大齒輪處鍵為，標(biāo)記：鍵,低速級(jí)小齒輪處鍵2為，由于是同一根軸上的鍵，傳遞的轉(zhuǎn)矩相同，所以，只需要校核斷的鍵1即可，齒輪軸段d=80mm，鍵的工作長(zhǎng)度L-b=100-22=78mm，鍵的接觸角度，傳遞的轉(zhuǎn)矩，按所引用教材表5-2查處鍵靜聯(lián)接時(shí)的擠壓許用應(yīng)力為，（鍵，齒輪輪轂，軸的材料均為45鋼調(diào)質(zhì)）
鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠
3.9 滾動(dòng)軸承的選擇與校核[9]
以中間軸上的滾動(dòng)軸承為例
3.9.1滾動(dòng)軸承的選擇
根據(jù)載荷及速度情況，擬定選用圓錐滾子軸承，由中間軸的設(shè)計(jì)，選取30214， 其基本參數(shù)查表，,，，,
3.9.2滾動(dòng)軸承的校核
軸承受力圖如圖所示：
圖5-6軸承受力圖
徑向載荷
根據(jù)軸的分析，可知：A點(diǎn)總支反力
B點(diǎn)總支反力
軸向載荷
外部軸向力,從最不利受力情況考慮，指向A處1軸承（方向向左），軸承派生軸向力由圓錐滾子軸承的計(jì)算公式求出：
，（方向向右） （5-39）
，（方向向左）
因?yàn)椋?
所以A處1軸承被壓緊，B處2軸承放松，故
當(dāng)量動(dòng)載荷P
根據(jù)工況（中等沖擊，中等慣性力），由所引用教材表12-6查處載荷系數(shù)
1軸承：因
由表12-5可知
（5-40）
2軸承：因
4液壓分度盤的設(shè)計(jì)和計(jì)算[4]：
數(shù)控機(jī)床（主要是鉆床、鏜床和銑鏜床）的分度工作臺(tái)與數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)不同，它只能完成分度運(yùn)動(dòng)，而不能實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給。由于結(jié)構(gòu)上的原因，通常分度工作臺(tái)的分度運(yùn)動(dòng)只限于某些規(guī)定的角度（如90°、60°或45°等）。機(jī)床上的分度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它本身很難保證工作臺(tái)分度的高精度要求，因此常需要定位機(jī)構(gòu)和分度機(jī)構(gòu)結(jié)合在一起，并由夾緊裝置保證機(jī)床工作時(shí)的安全可靠。
4.1 齒盤式分度工作臺(tái)
齒盤式分度工作臺(tái)是數(shù)控機(jī)床和其他加工設(shè)備中應(yīng)用很廣大的一種分度裝置。它既可以作為機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)附件，用T型螺釘緊固在機(jī)床工作臺(tái)上使用，也可以和數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)設(shè)計(jì)成一個(gè)整體。齒盤分度機(jī)構(gòu)的向心多齒嚙合，應(yīng)用了誤差平均原理，因而能夠獲得較高的分度精度和定心精度（分度精度為±0.5～±3s）。
現(xiàn)介紹Z6525·8型轉(zhuǎn)塔式坐標(biāo)臥式鉆床的齒盤式分度工作臺(tái)，下圖為分度工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖。
圖5-7分度工作臺(tái)結(jié)構(gòu)圖
齒盤式分度工作臺(tái)主要由工作臺(tái)、底座、壓緊液壓缸、分度液壓缸和一對(duì)齒盤等零件組成。齒盤是保證分度精度的關(guān)鍵零件，每個(gè)齒盤的端面均加工有數(shù)目相同的三角形齒（z=120或180），兩個(gè)齒盤嚙合時(shí)，能自動(dòng)確定周向和徑向的相對(duì)位置。
齒盤式分度工作臺(tái)分度運(yùn)動(dòng)時(shí)，其工作過程分為四個(gè)步驟：
(1)分度工作臺(tái)上升且齒盤脫離嚙合
當(dāng)需要分度時(shí)，數(shù)控裝置發(fā)出分度指令（也可用手動(dòng)按鈕進(jìn)行手動(dòng)分度）。這是，二位三通電磁換向閥A的電磁鐵通電，分度工作臺(tái)1中央的差動(dòng)式壓緊液壓缸下腔13從管道4進(jìn)壓力油，于是活塞3向上移動(dòng)，液壓缸上腔14的油液經(jīng)管道2、電磁閥A再進(jìn)入液壓缸下腔13，形成差動(dòng)。活塞3上移時(shí)，通過推力軸承5使分度工作臺(tái)1也向上抬起，齒盤6和7脫離嚙合（上齒盤6固定在工作臺(tái)1上，下齒盤7固定在底座上）。同時(shí)，固定在工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸下端的推力軸承10和齒輪11也向上與外齒輪12嚙合，完成了分度前的準(zhǔn)備。
(2)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)分度
當(dāng)分度工作臺(tái)1向上抬起時(shí)，推桿8在彈簧作用下也同時(shí)抬起，推桿9向右移動(dòng)，于是微動(dòng)開關(guān)D的觸頭松開，使二位四通電磁換向閥的電磁鐵通電，壓力油從管道15進(jìn)入分度液壓缸左腔16，于是齒條活塞17向右移動(dòng)，右腔19中油液經(jīng)管道18、節(jié)流閥流回郵箱。當(dāng)齒條活塞17向右移動(dòng)時(shí)，與它嚙合的外齒輪12便做逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn)，由于外齒輪12與內(nèi)齒輪11已經(jīng)嚙合，分度工作臺(tái)也隨著一起回轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。分度運(yùn)動(dòng)的速度，可由回油管道18中的節(jié)流閥控制。當(dāng)外齒輪12開始回轉(zhuǎn)時(shí)，其上的擋塊21就離開推桿22，微動(dòng)開關(guān)C的觸頭松開，通過互鎖電路，使電磁閥的電磁鐵不準(zhǔn)通電，始終保持工作臺(tái)處于抬升狀態(tài)。按設(shè)計(jì)要求，當(dāng)齒條活塞17移動(dòng)113㎜時(shí)，工作臺(tái)回轉(zhuǎn)90°，回轉(zhuǎn)角度的近似值由微動(dòng)開關(guān)和擋鐵20控制。
(3)分度工作臺(tái)下降并定位壓緊
當(dāng)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)90°位置附近，其上的擋鐵20壓推桿23，微動(dòng)開關(guān)E的觸頭被壓緊，使電磁閥A的電磁鐵斷電，壓緊液壓缸上腔14從管道2進(jìn)壓力油，下腔13中的油從管道4經(jīng)節(jié)流閥回油箱，活塞3帶動(dòng)分度工作臺(tái)下降，上、下齒盤在新的位置重新嚙合，并定位夾緊。管道4中的節(jié)流閥用來限制工作臺(tái)的下降速度，保護(hù)齒面不受沖擊。
(4)分度齒條活塞退回
當(dāng)分度工作臺(tái)下降時(shí)，推桿8受壓，使推桿9左移，于是微動(dòng)開關(guān)D的觸頭被壓緊，使電磁換向閥B的電磁鐵斷電，壓力油從管道18進(jìn)入分度液壓缸右腔19，齒條活塞17左移，左腔16的油液從管道15流回油箱。齒條活塞17左移時(shí)，帶動(dòng)外齒輪12作順時(shí)針回轉(zhuǎn)，但因工作臺(tái)下降時(shí)，內(nèi)齒輪11也同時(shí)下降與外齒輪12脫開，故工作臺(tái)保持靜止?fàn)顟B(tài)。外齒輪12作順時(shí)針回轉(zhuǎn)90°時(shí)，其上擋塊21又壓推桿22，微動(dòng)開關(guān)C的觸頭又被壓緊，外齒輪就停止轉(zhuǎn)動(dòng)而回到原始位置。當(dāng)擋鐵20離開推桿23，微動(dòng)開關(guān)E的觸頭又被松開，通過自保電路保證電磁換向閥A的電磁鐵斷電，工作臺(tái)始終處于壓緊狀態(tài)。
齒盤式分度工作臺(tái)和其他分度工作臺(tái)相比，具有重復(fù)定位精度高、定位剛性好和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。齒盤接觸面大、磨損小和壽命長(zhǎng)，而且隨著使用時(shí)間的延續(xù)，定位精度還有進(jìn)一步提高的趨勢(shì)【8】。
4.2水平液壓缸的選取
液壓缸是液壓裝置中將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)式擺動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件
參考同類型的機(jī)床，取液壓缸的工作壓力位1Mpa.
查《液壓氣動(dòng)技術(shù)速查手冊(cè)》表4-1，液壓缸的類型及特性，根據(jù)工作要求選取雙活塞缸，等速行程式缸，活塞兩端桿徑相同，活塞正反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸出推力和速度均相同缸筒內(nèi)徑計(jì)算：
取圓整標(biāo)準(zhǔn)直徑：D=125mm
缸筒采用鑄鋼，缸筒壁厚的計(jì)算：
根據(jù)《新編液壓工程手冊(cè)》
-液壓缸的額定壓力16Mpa
因?yàn)椋瑧?yīng)按下式校核：
所以符合。
外壁直徑
缸筒底部厚度計(jì)算
缸筒底部為平面時(shí)，其厚度可以按照下列公式計(jì)算：
-底部厚度
-計(jì)算厚度處的直徑
-額定壓力Mpa
-缸筒底部材料的許用應(yīng)力
5 使用說明書（SM）[4]
5.1 主要參數(shù)
工件直徑最大：3000mm 模數(shù)：30 工件材料硬度：hbs240 刀具垂直行程：1000mm，
滾刀中心距工作臺(tái)面距離：450--1450 滾刀轉(zhuǎn)速：20---200 立柱水平行程：1700
從輸入到輸出各軸輸入功率分別是：60.1 59.499 55.394 52.115 49.030
齒輪傳動(dòng)比從高速到低速依次是：2.58 3.984 3.065
5.1.1 數(shù)控銑齒機(jī)的結(jié)構(gòu)
數(shù)控銑床一般由數(shù)控系統(tǒng)、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給伺服系統(tǒng)、冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)等幾大部分組成。
5.1.2 刀架結(jié)構(gòu)
數(shù)控銑床上所采用的刀具要根據(jù)被加工零件的材料、幾何形狀、表面質(zhì)量要求、熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量等，選擇剛性好、耐用度高的刀具并保證刀具所需功率在機(jī)床額定功率范圍以內(nèi)。通過變速箱對(duì)刀的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。
5.1.3 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
伺服電機(jī)，大齒輪小齒輪，減速器，機(jī)架等
5.2 數(shù)控銑齒機(jī)的工作原理
根據(jù)零件形狀、尺寸、精度和表面粗糙度等技術(shù)要求制定加工工藝，選擇加工參數(shù)。通過手工編程或利用CAM 軟件自動(dòng)編程，將編好的加工程序輸入到控制器?？刂破鲗?duì)加工程序處理后，向伺服裝置傳送指令。伺服裝置向伺服電機(jī)發(fā)出控制信號(hào)。主軸電機(jī)使刀具旋轉(zhuǎn)，X、Y 和Z向的伺服電機(jī)控制刀具和工件按一定的軌跡相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)工件的切削。
數(shù)控銑床主要由床身、銑頭、縱向工作臺(tái)、橫向床鞍、升降臺(tái)、電氣控制系統(tǒng)等組成。能夠完成基本的銑削、鏜削、鉆削、攻螺紋及自動(dòng)工作循環(huán)等工作，可加工各種形狀復(fù)雜的凸輪、樣板及模具零件等。數(shù)控銑床的床身固定在底座上，用于安裝和支承機(jī)床各部件，控制臺(tái)上有彩色液晶顯示器、機(jī)床操作按鈕和各種開關(guān)及指示燈?？v向工作臺(tái)、橫向溜板安裝在升降臺(tái)上，通過縱向進(jìn)給伺服電機(jī)、橫向進(jìn)給伺服電機(jī)和垂直升降進(jìn)給伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，完成X、Y、Z坐標(biāo)的進(jìn)給。電器柜安裝在床身立柱的后面，其中裝有電器控制部分。5.3潤(rùn)滑使用及維修
各軸承座和變速箱中定期充注食品級(jí)潤(rùn)滑油，工作初期應(yīng)注意油的清潔，如果臟掉立即換油，換油同時(shí)應(yīng)清除機(jī)體內(nèi)的污物。必須定期檢查油的質(zhì)量。[12]
工作初期當(dāng)齒面出現(xiàn)擦傷現(xiàn)象時(shí)，如擦傷所占面積不大于齒工作面的20%，允許用油石或刮刀修正。
如需打開機(jī)蓋維修時(shí)，要注意密封，可用機(jī)蓋上螺孔用螺釘打開，切勿敲擊密合面。檢修完檢查密合面及通蓋有無碰傷，密封膠洗凈沒有，否則會(huì)引起漏油。
6標(biāo)準(zhǔn)化審核報(bào)告（BS）[7]
6.1 產(chǎn)品圖樣的審查
數(shù)控銑床銑外齒刀架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成，現(xiàn)以具備全套圖紙和一線基本數(shù)據(jù)，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，對(duì)其進(jìn)行標(biāo)注化審查，結(jié)果如下：
（1） 產(chǎn)品的圖樣完整、統(tǒng)一、表達(dá)準(zhǔn)確清楚、圖樣清楚。符合GB4440-84、GB-83《機(jī)械制圖》的規(guī)定。
（2） 產(chǎn)品圖樣公差與配合的選擇與標(biāo)準(zhǔn)符合GB/T1800、3-1998的規(guī)定。
（3） 產(chǎn)品圖樣的編號(hào)符合JB/T5054.5-2000《中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)的完整性。
（4） 圖紙的標(biāo)題欄與明細(xì)欄符合GB/T10609. 1-1989GB/T10690. 2-1989的規(guī)定。
（5） 產(chǎn)品圖樣粗糙度的標(biāo)注符合GB131-83《表面特征代號(hào)及注法》的規(guī)定。
（6） 產(chǎn)品圖樣焊縫的代號(hào)符合GB324-80《焊縫代號(hào)》的規(guī)定。
6.2 產(chǎn)品技術(shù)文件的審查
（1） 產(chǎn)品的技術(shù)文件名稱、術(shù)語(yǔ)符合ZB/TJ01和0351-90《產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)文件術(shù)語(yǔ)》及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
（2） 量和單位符合GB3100—GB3102-93的規(guī)定。
（3）技術(shù)文件所用的編碼符合JB/T8823-1998《機(jī)械工業(yè)企業(yè)計(jì)算機(jī)輔助管理信息分類編碼導(dǎo)則》的規(guī)定。
（4）技術(shù)文件的完整性符合JB/T5054.5-2000《產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件完整性》的規(guī)定及農(nóng)機(jī)部門的有關(guān)具體要求。
6.3 標(biāo)注件的使用情況
本設(shè)計(jì)所用的緊固件均采用標(biāo)準(zhǔn)的螺栓，材料及材料代號(hào)也符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。
6.4 審查結(jié)論
經(jīng)過對(duì)刀架裝置和傳動(dòng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化審查，認(rèn)為該設(shè)計(jì)基本貫徹了國(guó)家最新頒發(fā)的各種標(biāo)準(zhǔn)，圖紙和設(shè)計(jì)文件完整齊全，符合標(biāo)準(zhǔn)化得要求。
7結(jié) 論
（1） 工序集中 數(shù)控機(jī)床一般帶有可以自動(dòng)換刀的刀架、刀庫(kù)，換刀過程由程序控制自動(dòng)進(jìn)行，因此，工序比較集中，減少機(jī)床占地面積，節(jié)約廠房，同時(shí)減少或沒有中間環(huán)節(jié)（如半成品的中間檢測(cè)、暫存搬運(yùn)等），既省時(shí)間又省人力。
（2） 自動(dòng)化程度高 數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，不需人工控制刀具，自動(dòng)化程度高，對(duì)操作工人的要求降低。數(shù)控操作工在數(shù)控機(jī)床上加工出的零件比普通工在傳統(tǒng)機(jī)床上加工出的零件精度高，而且省時(shí)、省力，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
（3） 本文介紹了數(shù)控銑齒機(jī)的刀的基本結(jié)構(gòu)，工作原理，銑齒機(jī)有關(guān)部件的計(jì)算及控制；
（4）該數(shù)控滾銑一體機(jī)利用展成法原理，加工直、斜圓柱齒輪、蝸輪、小錐度齒輪、鼓形齒輪、及花鍵,該機(jī)床適用于重型汽車制造、起重機(jī)械、礦山、船舶制造、電梯、冶金、發(fā)電設(shè)備、工程機(jī)械行業(yè)等。
（5）產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 數(shù)控機(jī)床的加工自動(dòng)化，免除了普通機(jī)床上工人的疲勞、粗心等人為誤差，提高了產(chǎn)品的一致性。
（6）加工效率高 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀等使加工過程緊湊，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。
（7）柔性化高 改變數(shù)控加工程序，就可以在數(shù)控機(jī)床上加工新的零件，且又能自動(dòng)化操作，柔性好，效率高，因此數(shù)控機(jī)床很適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。
（8）數(shù)控滾銑一體機(jī)，主要功能是在一個(gè)機(jī)床本體上，既能完成工件外齒的滾削任務(wù)，又能完成內(nèi)齒銑削任務(wù)，該機(jī)床具有高效，高剛度的特點(diǎn)。
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致謝語(yǔ)
本次設(shè)計(jì)是在張老師的精心指導(dǎo)下、各成員的共同的努力下完成的。在設(shè)計(jì)過程中，張老師不顧自身工作繁重，在百忙之中不辭勞苦地指導(dǎo)我們，檢查我的進(jìn)度,給我們的設(shè)計(jì)提供了很多幫助，從而確保設(shè)計(jì)順利進(jìn)行。其間，張老師毫不保留地將積累多年的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)傳授給我，使我不僅學(xué)到了知識(shí)，更領(lǐng)悟到很多做人處世的道理,他那淵博的知識(shí)以及對(duì)學(xué)生高度負(fù)責(zé)的態(tài)度，使我心中的敬意油然而生；她的平易近人、和藹可親，讓我倍感親切；她那嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的作風(fēng)使我終身受益，張老師的諄諄教誨，我將銘記在心！在此對(duì)張老師致以衷心和誠(chéng)懇的感謝！
再次對(duì)各位老師和師兄的耐心指導(dǎo)、熱心幫助表示衷心的感謝！
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