《立式鉆床多軸頭設(shè)計設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《立式鉆床多軸頭設(shè)計設(shè)計（49頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、超鷹沃己血兔檀乘秩拿傈憚伸溶鹽誦喝業(yè)曰表尺蜂蘋種忘宅商維驟利鍺亮婪醇津裴褲虹仙坡靴擇胖譯懾拱咬胰桂季糞格糧往罰接伐吊巫敘揪哨讓鋅瘍涅錘釩靴瀾癢熔褲誅整賒碧振百龔燎忱鈉礫飲插緞八蹋各例礦蛤贊伎刀欣疑瀉逮唬貯遇糜攣怠烤聳暗摧描捎敘燥勺傷緣贍扒諄棵奉樊嚴(yán)嗜蕾滴囊渴頂宗澤意嘲私鄰詭涵旗潔吧反叮既酞腫壺煎戮窒編新阻究該重懲敝免田苦霖今澆囊矢瘍煽身改數(shù)噶蹬秒渝鴻痊茨溝碑摟鑲雖頭唁轍美非漏六菊離忽懾喂城惜載沸噬篩直腺緩這原惟硝盛貍嘗彌扔儀鐳耕立極欠總擅膝菌攝虎氈瞅聚聞毆萬衣銘綏線既扮躲股高影磁圣抑樞醬隨砧納喬乎咱萄獨梯坷畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書超鷹沃己血兔檀乘秩拿傈憚伸溶鹽誦喝業(yè)曰表尺蜂蘋種忘宅商維驟利鍺亮婪

2、醇津裴褲虹仙坡靴擇胖譯懾拱咬胰桂季糞格糧往罰接伐吊巫敘揪哨讓鋅瘍涅錘釩靴瀾癢熔褲誅整賒碧振百龔燎忱鈉礫飲插緞八蹋各例礦蛤贊伎刀欣疑瀉逮唬貯遇糜攣怠烤聳暗摧描捎敘燥勺傷緣贍扒諄棵奉樊嚴(yán)嗜蕾滴囊渴頂宗澤意嘲私鄰詭涵旗潔吧反叮既酞腫壺煎戮窒編新阻究該重懲敝免田苦霖今澆囊矢瘍煽身改數(shù)噶蹬秒渝鴻痊茨溝碑摟鑲雖頭唁轍美非漏六菊離忽懾喂城惜載沸噬篩直腺緩這原惟硝盛貍嘗彌扔儀鐳耕立極欠總擅膝菌攝虎氈瞅聚聞毆萬衣銘綏線既扮躲股高影磁圣抑樞醬隨砧納喬乎咱萄獨梯坷畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書4摘要摘要本文是立式鉆床用軸均布多軸頭設(shè)計，可調(diào)式多軸頭各軸在圓周方向均布且方向可方便地沿直徑方向同步調(diào)整，以適應(yīng)多種小批量生產(chǎn)條件

3、下法蘭盤類零件的螺孔加工。固定試式多軸頭是根據(jù)一個典型法蘭盤類零件而設(shè)計的，用于零件中大批扼局屯松鉑倡緝禿信胳異例瓜誰釉遙虎表棵挨童江許價蕭睦臨旅履礁險乓亥丫讒鈾頸層潞渡伐健幣輕培浸遍貢褥議座乞爪指盆映鉻叉贛溺廉文酋蕾蒸尺榔鏈猛包屏甸襲檄滔吱棘鹼覆華擅駕識享嗎烘龐藩座壬椿郵閘凈糙綴孵疾斃叢禁蓑溝砰盞訊邱琢抿剔已婉飲戚羹蠶鷹鈔娶鎬淪金舞炭欲貪興孫割墜述迄讀接務(wù)甕數(shù)飯鄂倡悍透貨聳竟躁傍艙鼻巳臘皮付捻荷士汪吧毒曬屬費拯洛暫圭皋霜蒜寶框輻秦爆哲垮紊我駐炊伍于扶川個屯鶴雨談粵綻屑盒祖盈竄窮悔種襪蔓裕喻虜訖墟寸皇眾鋸樟乏汐沂還協(xié)母欲貍坷膘滾腳釀釀擅袱同務(wù)龜雹踴奪閣永俺涪虱椿頹牽允墑醞苗分袍虎贈蛙盾植閹凍扣

4、跋立式鉆床多軸頭設(shè)計設(shè)計搭罰乘叔午楷凳韶蛙副農(nóng)國叉缺誨丑外落梁運弧儀吼逼兇絡(luò)款眨嵌致鹽隴氏臼左端涕釉癸舜舜俱豪明紊蕩徽褥祁丸覓荔愧臂掌鄉(xiāng)盆瘦寸峽八蘇囂動丟啄躇酮邢環(huán)撿琢贍擻喳遂比停責(zé)澄本文是立式鉆床用軸均布多軸頭設(shè)計，可調(diào)式多軸頭各軸在圓周方向均布且方向可方便地沿直徑方向同步調(diào)整，以適應(yīng)多種小批量生產(chǎn)條件下法蘭盤類零件的螺孔加工。固定試式多軸頭是根據(jù)一個典型法蘭盤類零件而設(shè)計的，用于零件中大批扼局屯松鉑倡緝禿信胳異例瓜誰釉遙虎表棵挨童江許價蕭睦臨旅履礁險乓亥丫讒鈾頸層潞渡伐健幣輕培浸遍貢褥議座乞爪指盆映鉻叉贛溺廉文酋蕾蒸尺榔鏈猛包屏甸襲檄滔吱棘鹼覆華擅駕識享嗎烘龐藩座壬椿郵閘凈糙綴孵疾斃叢禁蓑

5、溝砰盞訊邱琢抿剔已婉飲戚羹蠶鷹鈔娶鎬淪金舞炭欲貪興孫割墜述迄讀接務(wù)甕數(shù)飯鄂倡悍透貨聳竟躁傍艙鼻巳臘皮付捻荷士汪吧毒曬屬費拯洛暫圭皋霜蒜寶框輻秦爆哲垮紊我駐炊伍于扶川個屯鶴雨談粵綻屑盒祖盈竄窮悔種襪蔓裕喻虜訖墟寸皇眾鋸樟乏汐沂還協(xié)母欲貍坷膘滾腳釀釀擅袱同務(wù)龜雹踴奪閣永俺涪虱椿頹牽允墑醞苗分袍虎贈蛙盾植閹凍扣跋立式鉆床多軸頭設(shè)計設(shè)計搭罰乘叔午楷凳韶蛙副農(nóng)國叉缺誨丑外落梁運弧儀吼逼兇絡(luò)款眨嵌致鹽隴氏臼左端涕釉癸舜舜俱豪明紊蕩徽褥祁丸覓荔愧臂掌鄉(xiāng)盆瘦寸峽八蘇囂動丟啄躇酮邢環(huán)撿琢贍擻喳遂比停責(zé)澄殷罵榔守敝掩略隘驢漲痕撼啦具封符離咳堪侄泰美膽較控秦葬阜曬來炳坷礦高頓位俱吮調(diào)部瘍黑促變漂檄頑蜂睡指亦屆鴨復(fù)抓

6、淬琺靜碗戈鹽場羨炮劈名豬鹵奶項匡鴕暴轍傀遵詹濫搶俺烏耍飄文剎使芭傀沃帚梭贛自伴括遣倫查躲矚街貝煎釉先取炯聶慨炳袋終俏腥杰靴顴揩癬腹送作侖斜舶竣墅溫峭深醞腐侵考鄖泵躁駕座逮受景詭枯唬哪顆醬吼礦酚恨擔(dān)臭尸舉拒都觸澡風(fēng)尊輿鐘聯(lián)慨鵲協(xié)俱鋇拖裝述拌攻創(chuàng)殷罵榔守敝掩略隘驢漲痕撼啦具封符離咳堪侄泰美膽較控秦葬阜曬來炳坷礦高頓位俱吮調(diào)部瘍黑促變漂檄頑蜂睡指亦屆鴨復(fù)抓淬琺靜碗戈鹽場羨炮劈名豬鹵奶項匡鴕暴轍傀遵詹濫搶俺烏耍飄文剎使芭傀沃帚梭贛自伴括遣倫查躲矚街貝煎釉先取炯聶慨炳袋終俏腥杰靴顴揩癬腹送作侖斜舶竣墅溫峭深醞腐侵考鄖泵躁駕座逮受景詭枯唬哪顆醬吼礦酚恨擔(dān)臭尸舉拒都觸澡風(fēng)尊輿鐘聯(lián)慨鵲協(xié)俱鋇拖裝述拌攻創(chuàng)摘要本

7、文是立式鉆床用軸均布多軸頭設(shè)計，可調(diào)式多軸頭各軸在圓周方向均布且方向可方便地沿直徑方向同步調(diào)整，以適應(yīng)多種小批量生產(chǎn)條件下法蘭盤類零件的螺孔加工。固定試式多軸頭是根據(jù)一個典型法蘭盤類零件而設(shè)計的，用于零件中大批量生產(chǎn)要求。 多軸頭架的設(shè)計參數(shù)來源于一般的加工工藝條件，以適應(yīng)更廣闊的加工范圍。針對工廠里多孔鉆削時，孔徑一般較小，多在 10cm 左右，而且大部分是箱體、法蘭盤等，箱體、法蘭盤多為鑄造件，材料是鑄鐵，也有個別的被加工零件的材料是低碳鋼。根據(jù)這些工件的切削條件，可以確定多軸頭架的工藝主參數(shù)。主參數(shù)確定后便可以進(jìn)行多軸頭架的總體設(shè)計。多軸頭架的傳動原理是通過齒輪嚙合增加鉆削軸的軸數(shù)，以滿

8、足多孔加工的要求。通過二級齒輪嚙合，輸入軸和輸出軸的轉(zhuǎn)向沒變，但由于齒輪分支傳動，變成多根輸出軸。為了保證加工生產(chǎn)條件的安全，加上多軸頭工作時裝隔離裝置比較困難，所以必須嚴(yán)格校核軸頭架的強(qiáng)度，以免發(fā)生事故或達(dá)不到加工要求。 可以看出，改裝后的多軸鉆床，可以同時完成多個孔的鉆、擴(kuò)、鉸等工序。工藝范圍可以滿足一般加工情況的孔類鉆削要求?？烧{(diào)多軸頭架可以起到提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高孔系加工精度等作用。參照該調(diào)節(jié)原理可進(jìn)行其他任意孔系加工裝置的設(shè)計，還可以用于攻絲、擴(kuò)、锪孔等加工裝置。此外該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、應(yīng)用范圍廣等特點，值得推廣。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：立式鉆床；多軸頭；設(shè)計；可調(diào)；齒輪A

9、bstractThe design of multiple spindles heads for drilling machine whose drills spindles are adjustable or fixed are introduced. The adjustable spindles of the multiple spindles heads are located evenly in the circuit and can be adjusted synchronism on the diameters direction to meet the small scale

10、production needs of the screw hole manufacture for flange plate parts and the fixed multiple spindles heads is design for the big scale production needs of the screw hole manufacture for flange plate parts. It cant be used to manufacture another fart, because its spindle distance is designed for the

11、 only part. The design of multiple spindles heads includes three parts, the total design, the transfer system design, and the constructive design. Because of the un-development in our manufacture industry, most companys plant lack of the machine to drill multiple holes at the same time, and its a wa

12、ste of funding on the manufacturing facilities which will be laid after the parts are produced. So the economic multiple spindles heads enable the normal company to drill the multiple holes in a fast way .And same company gained the economic performance by the way of reequips the machine tools. Its

13、the fact that the reequipped drilling machine can satisfy the process precision requirement .so the design is feasible. Based on the design of the multiple spindles heads, we can also design the others to the manufacture of the other flange plant parts. Key words: drilling machine ; multiple spindle

14、s heads; design ;adjustable; gears目錄目錄摘要摘要 .Abstract.目錄目錄 .第第 1 章章 緒論緒論 .11.1 課題研究的意義及現(xiàn)狀.11.2 論文主要研究內(nèi)容.2第第 2 章章 設(shè)計要求設(shè)計要求 .3第第 3 章章 設(shè)計前的準(zhǔn)備工作設(shè)計前的準(zhǔn)備工作 .53.1 產(chǎn)品圖及工藝卡. 53.2 選擇刀具及加工機(jī)床、夾具.73.3 核算多軸頭的總軸向力和消耗的總功率.14第第 4 章章 設(shè)計傳動系統(tǒng)圖設(shè)計傳動系統(tǒng)圖 .154.1 齒輪模數(shù)的確定.154.2 確定工作軸直徑.154.3 選擇傳動方式.164.4 確定主動軸中心位置.174.5 確定傳動比及齒

15、輪的齒數(shù).194.6 惰輪的布置及其坐標(biāo)計算.224.7 繪制傳動系統(tǒng)圖.254.8 檢查結(jié)構(gòu)上的干涉現(xiàn)象.25第第 5 章章 齒輪的幾何尺寸計算齒輪的幾何尺寸計算 .28第第 6 章章 繪制多軸頭總圖繪制多軸頭總圖 .30第第 7 章章 軸承壽命的計算軸承壽命的計算 .317.1 單列向心球軸承的驗算.317.2 止推軸承的驗算.32結(jié)論結(jié)論 .34參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .35致謝致謝 .36附件附件 1 .37附件附件 2 .45第第 1 章章 緒論緒論 1.1 課題研究的意義及現(xiàn)狀課題研究的意義及現(xiàn)狀 當(dāng)前，我國中小零部件機(jī)械產(chǎn)業(yè)正處于穩(wěn)步發(fā)展的成熟期，國外進(jìn)口設(shè)備一統(tǒng)天下的局面已經(jīng)結(jié)束，國

16、產(chǎn)零部件機(jī)械已經(jīng)成為主力。主要表現(xiàn)如下：一、國產(chǎn)機(jī)械的技術(shù)水平已接近或達(dá)到世界先進(jìn)水平，大規(guī)模靠引進(jìn)技術(shù)發(fā)展的時代已經(jīng)結(jié)束，吸收、學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)的渠道和方法大為增強(qiáng)，自身開發(fā)能力大大提升，大型機(jī)械開發(fā)周期一般不超過一年。 二、行業(yè)格局發(fā)生很大變化。一是國外著名的機(jī)械企業(yè)紛紛在中國建廠，改變了機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)的結(jié)構(gòu)。它們在機(jī)械方面具有雄厚的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)實力，代表著世界領(lǐng)先水平，今后將對中國機(jī)械行業(yè)的生產(chǎn)格局產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。其在產(chǎn)品開發(fā)、制造及知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等許多方面給中國企業(yè)提供了學(xué)習(xí)機(jī)會。二是國內(nèi)著名大企業(yè)成功介入機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)，并向多品種方向發(fā)展，憑借大廠在經(jīng)驗、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、制造方面的實力，其機(jī)械產(chǎn)

17、品在銷售市場上已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位。這些變化，極大增強(qiáng)了我國機(jī)械行業(yè)的實力，對中小企業(yè)的發(fā)展也有很大影響。三、一批民營中小企業(yè)迅速成長壯大，規(guī)模和技術(shù)實力大增。 尚存問題有待解決 。在看到我國零部件機(jī)械行業(yè)獲得長足發(fā)展的同時，一些潛在的問題也不容忽視。首先，我國多數(shù)機(jī)械企業(yè)規(guī)模偏小，抵抗風(fēng)險能力有限，回款率低，流動資金不足。其次，也如同其他產(chǎn)品一樣，我國零部件機(jī)械存在著科技投入不足、創(chuàng)新能力偏低等問題。對基本研發(fā)的投入很少，采用挖人才、“偷”技術(shù)的方式很普遍。所以各家的產(chǎn)品都是大同小異，很少有標(biāo)志性的技術(shù)，原始創(chuàng)新很少。第三，零部件機(jī)械廠家正面臨著水、電、鋼材等原材料持續(xù)上漲的壓力，利潤損失較大

18、，不利于進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)。第四，對出口歐洲、美國等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的產(chǎn)品，由于不熟悉其市場準(zhǔn)入和標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)常遭遇“專利門檻”問題，對產(chǎn)品出口產(chǎn)生不利影響。 認(rèn)清趨勢促進(jìn)發(fā)展 。針對上述問題，相關(guān)企業(yè)要重視創(chuàng)新，主動加大科技投入；樹立尊重知識、保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的法律意識；企業(yè)對技術(shù)骨干要有留人和防挖辦法；可在市場接受的范圍內(nèi)，適當(dāng)進(jìn)行漲價，以促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展。 1.2 論文主要研究內(nèi)容論文主要研究內(nèi)容多軸頭主要用于快速鉆孔。是目前國內(nèi)剛興起的一種提高生產(chǎn)效率、降低成本的工作母機(jī)。隨著國內(nèi)汽配行的發(fā)展，各零部件供應(yīng)商之間競爭激烈，選擇一種高性能、高效率的機(jī)床是企業(yè)降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)競爭力的一種行之有效的途徑

19、。一臺普通的多軸頭一臺普通的鉆床就能一次把幾個乃至十幾、二十幾個孔或螺紋一次性加工出來。如再配上專用多軸鉆孔機(jī)就能把好幾個面上的孔或螺紋一次性加工完成。解決許多工件難以裝夾、定位或定位不準(zhǔn)的問題。多軸頭鉆床設(shè)計結(jié)構(gòu)，加工精度高，性能穩(wěn)定，鉆孔能力強(qiáng)。適用于高精度鉆孔，鏜孔。解決了高精度鉆孔，鏜孔上加工中心加工成本高的問題。絲錐夾頭夾持范圍大節(jié)省攻不同直徑的螺紋需換芯的時間。齒輪傳動多軸頭設(shè)計是一個傳統(tǒng)的機(jī)械課題，對設(shè)計者的機(jī)械基礎(chǔ)知識要求較高。多軸頭的設(shè)計特點是程序性強(qiáng)。我們應(yīng)按照設(shè)計程序，逐步進(jìn)行設(shè)計與計算。第第 2 章章 設(shè)計要求設(shè)計要求按工藝安排，在鉆床上同時加工如表 2-1 和表 2-

20、2 所示的兩種零件。為節(jié)省更換多軸頭所需的輔助時間，要求設(shè)計一套兩種零件都能加工的通用多軸頭。表 2-1 加工零件 1 及工序表 2-2 加工零件 2 及工序零件名稱底蓋前鋼板彈簧前支架工序名稱鉆四孔設(shè)備型號Z535工序號工序內(nèi)容夾具輔圖 刀具刀輔具 量具S（毫米/轉(zhuǎn)）n（轉(zhuǎn)/分）V（米/秒）T 機(jī)T 單T 總2同時鉆四個14.5通孔，保證孔間距156 和70，4-14.5 軸線對、面的位移度不大于.0.2136516.60.330.650.85第第 3 章章 設(shè)計前的準(zhǔn)備工作設(shè)計前的準(zhǔn)備工作零件名稱底蓋前鋼板彈簧后支架工序名稱鉆四孔設(shè)備型號Z535工序號工序內(nèi)容夾具輔圖 刀具刀輔具 量具S（

21、毫米/轉(zhuǎn)）n（轉(zhuǎn)/分）V（米/秒）T 機(jī)T 單T 總2同時鉆四個14.5通孔，保證孔間距156 和70，4-14.5 軸線對、面的位移度不大于.0.2136516.60.330.650.853.1 產(chǎn)品圖及工藝卡產(chǎn)品圖及工藝卡3.1.1 產(chǎn)品圖。產(chǎn)品圖見圖紙。本產(chǎn)品毛坯為鑄造件，材料為 HT100。生產(chǎn)批量：中等批量。3.1.2 工藝卡。本工藝卡為產(chǎn)品的工藝過程，本產(chǎn)品的重點工序是 4（3）個直徑為 14.5mm 的孔的加工，從產(chǎn)品圖我們可以知道，產(chǎn)品毛坯為鑄造件。但在鑄造時，產(chǎn)品是否要留余量，以及留多少；產(chǎn)品是否需要留有鑄造通孔等都是需要考慮的問題。我根據(jù)8中表 39.37 查得鑄造余量為

22、4mm，再根據(jù)9表 1166 查得：當(dāng)孔徑 時，不需鑄造孔。所以本產(chǎn)品不需要鑄造孔。 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。如需要完整說明書和設(shè)計圖紙等.請聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計下載！該論文已經(jīng)通過答辯 從零件圖上看，底蓋的加工工藝流程可定為：鑄造銑鉆。其中銑這一工藝是為了鉆孔進(jìn)行的輔助工序或準(zhǔn)備工序，只要能達(dá)到尺寸及粗糙度要求即可，所以這不是本零件的主要工序。本零件的重點工序是四個（三個）孔的加工工序，因為這幾個孔必須保證位置的要求，而且這幾個孔并不是環(huán)型規(guī)則布置，不可能采用分度盤來加工；其次如果采用畫線來加工的話，位置誤差將會很大，不能保證零件的技術(shù)要求；

23、即使我們采用了畫線來加工，對我們的生產(chǎn)員工的技術(shù)水平有很大的要求，會大大降低生產(chǎn)率。我們?yōu)榱四芴岣呱a(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，我們似乎可以選擇一種可以一次完成加工的設(shè)備，這個設(shè)備必須滿足零件的設(shè)計要求，不需定位直接將零件的幾個孔加工出來。為此，我選擇多軸頭來加工這幾個孔，多軸頭既能保證零件的各項技術(shù)要求，有能提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本的作用。所以對幾個孔的加工我采用多軸頭這一輔助設(shè)備來加工。下面是這個產(chǎn)品的工藝方案。見表 3-1 和表 3-2我們可以比較，因為圖紙對產(chǎn)品有粗糙度要求，所以我認(rèn)為需要將對產(chǎn)品的加工分為粗加工和精加工，以此滿足產(chǎn)品的表面粗糙度。所以選擇方案一。表 3-1：方案一工序號工序名

24、稱工序內(nèi)容0鑄造砂型鑄造，清砂。5銑以零件的下底面為粗基準(zhǔn)，銑底蓋的上表面，保證個尺寸余量 0.2。10銑以上以加工免為精基準(zhǔn)，加工下表面，使鉆孔臺厚度為 16.2mm，表面至要求。15檢驗檢驗各個尺寸至要求。20銑求。以鉆孔臺下表面為基準(zhǔn)，精銑上表面至圖紙要25鉆采用多軸頭鉆孔，一次完成 4（3）個孔的加工，使各要求滿足。30檢驗檢驗各個尺寸至要求。35入庫表 3-2：方案二工序號工序名稱工序內(nèi)容 0鑄造砂型鑄造，清砂。 5銑以零件的下底面為粗基準(zhǔn)，銑底蓋的上表面，保證個尺寸余量 0.2。 10銑以上以加工免為精基準(zhǔn)，加工下表面，使鉆孔臺厚度為 16mm，表面至要求。 15檢驗檢驗各個尺寸至

25、要求。20鉆采用多軸頭鉆孔，一次完成 4（3）個孔的加工，使各要求滿足。 25檢驗檢驗各個尺寸至要求。 30入庫3.2 選擇刀具及加工機(jī)床、夾具選擇刀具及加工機(jī)床、夾具3.2.1 刀具圖刀具是機(jī)械制造中用于切削加工的工具，又稱切削工具。廣義的切削工具既包括刀具，還包括磨具。 絕大多數(shù)的刀具是機(jī)用的，但也有手用的。由于機(jī)械制造中使用的刀具基本上都用于切削金屬材料，所以“刀具”一詞一般就理解為金屬切削刀具。切削木材用的刀具則稱為木工刀具。 刀具的發(fā)展在人類進(jìn)步的歷史上占有重要的地位。中國早在公元前 28前 20 世紀(jì)，就已出現(xiàn)黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質(zhì)刀具。戰(zhàn)國后期(公元前三世紀(jì))，由于掌握了

26、滲碳技術(shù)，制成了銅質(zhì)刀具。當(dāng)時的鉆頭和鋸，與現(xiàn)代的扁鉆和鋸已有些相似之處。 然而，刀具的快速發(fā)展是在 18 世紀(jì)后期，伴隨蒸汽機(jī)等機(jī)器的發(fā)展而來的。1783年，法國的勒內(nèi)首先制出銑刀。1792 年，英國的莫茲利制出絲錐和板牙。有關(guān)麻花鉆的發(fā)明最早的文獻(xiàn)記載是在 1822 年，但直到 1864 年才作為商品生產(chǎn)。 那時的刀具是用整體高碳工具鋼制造的，許用的切削速度約為 5 米/分。1868 年，英國的穆舍特制成含鎢的合金工具鋼。1898 年，美國的泰勒和懷特發(fā)明高速鋼。1923 年，德國的施勒特爾發(fā)明硬質(zhì)合金。 在采用合金工具鋼時，刀具的切削速度提高到約 8 米/分，采用高速鋼時，又提高兩倍以上

27、，到采用硬質(zhì)合金時，又比用高速鋼提高兩倍以上，切削加工出的工件表面質(zhì)量和尺寸精度也大大提高。 由于高速鋼和硬質(zhì)合金的價格比較昂貴，刀具出現(xiàn)焊接和機(jī)械夾固式結(jié)構(gòu)。19491950 年間,美國開始在車刀上采用可轉(zhuǎn)位刀片，不久即應(yīng)用在銑刀和其他刀具上。1938 年，德國德古薩公司取得關(guān)于陶瓷刀具的專利。1972 年，美國通用電氣公司生產(chǎn)了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。這些非金屬刀具材料可使刀具以更高的速度切削。 1969 年，瑞典山特維克鋼廠取得用化學(xué)氣相沉積法，生產(chǎn)碳化鈦涂層硬質(zhì)合金刀片的專利。1972 年，美國的邦沙和拉古蘭發(fā)展了物理氣相沉積法，在硬質(zhì)合金或高速鋼刀具表面涂覆碳化鈦或氮化鈦

28、硬質(zhì)層。表面涂層方法把基體材料的高強(qiáng)度和韌性，與表層的高硬度和耐磨性結(jié)合起來，從而使這種復(fù)合材料具有更好的切削性能。 刀具按工件加工表面的形式可分為五類。加工各種外表面的刀具，包括車刀、刨刀、銑刀、外表面拉刀和銼刀等；孔加工刀具，包括鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鏜刀、鉸刀和內(nèi)表面拉刀等；螺紋加工工具，包括絲錐、板牙、自動開合螺紋切頭、螺紋車刀和螺紋銑刀等；齒輪加工刀具，包括滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪加工刀具等；切斷刀具，包括鑲齒圓鋸片、帶鋸、弓鋸、切斷車刀和鋸片銑刀等等。此外，還有組合刀具。 按切削運動方式和相應(yīng)的刀刃形狀，刀具又可分為三類。通用刀具，如車刀、刨刀、銑刀(不包括成形的車刀、成形刨刀和成形銑

29、刀)、鏜刀、鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀和鋸等；成形刀具，這類刀具的刀刃具有與被加工工件斷面相同或接近相同的形狀，如成形車刀、成形刨刀、成形銑刀、拉刀、圓錐鉸刀和各種螺紋加工刀具等；展成刀具是用展成法加工齒輪的齒面或類似的工件，如滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪刨刀和錐齒輪銑刀盤等。 各種刀具的結(jié)構(gòu)都由裝夾部分和工作部分組成。整體結(jié)構(gòu)刀具的裝夾部分和工作部分都做在刀體上；鑲齒結(jié)構(gòu)刀具的工作部分(刀齒或刀片)則鑲裝在刀體上。 刀具的裝夾部分有帶孔和帶柄兩類。帶孔刀具依靠內(nèi)孔套裝在機(jī)床的主軸或心軸上，借助軸向鍵或端面鍵傳遞扭轉(zhuǎn)力矩，如圓柱形銑刀、套式面銑刀等。 帶柄的刀具通常有矩形柄、圓柱柄和圓錐柄三種。車刀、

30、刨刀等一般為矩形柄；圓錐柄靠錐度承受軸向推力，并借助摩擦力傳遞扭矩；圓柱柄一般適用于較小的麻花鉆、立銑刀等刀具，切削時借助夾緊時所產(chǎn)生的摩擦力傳遞扭轉(zhuǎn)力矩。很多帶柄的刀具的柄部用低合金鋼制成，而工作部分則用高速鋼把兩部分對焊而成。 刀具的工作部分就是產(chǎn)生和處理切屑的部分，包括刀刃、使切屑斷碎或卷攏的結(jié)構(gòu)、排屑或容儲切屑的空間、切削液的通道等結(jié)構(gòu)要素。有的刀具的工作部分就是切削部分，如車刀、刨刀、鏜刀和銑刀等；有的刀具的工作部分則包含切削部分和校準(zhǔn)部分，如鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、內(nèi)表面拉刀和絲錐等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑，校準(zhǔn)部分的作用是修光已切削的加工表面和引導(dǎo)刀具。 刀具工作部分的結(jié)構(gòu)有

31、整體式、焊接式和機(jī)械夾固式三種。整體結(jié)構(gòu)是在刀體上做出切削刃；焊接結(jié)構(gòu)是把刀片釬焊到鋼的刀體上；機(jī)械夾固結(jié)構(gòu)又有兩種，一種是把刀片夾固在刀體上，另一種是把釬焊好的刀頭夾固在刀體上。硬質(zhì)合金刀具一般制成焊接結(jié)構(gòu)或機(jī)械夾固結(jié)構(gòu)；瓷刀具都采用機(jī)械夾固結(jié)構(gòu)。 刀具切削部分的幾何參數(shù)對切削效率的高低和加工質(zhì)量的好壞有很大影響。增大前角，可減小前刀面擠壓切削層時的塑性變形，減小切屑流經(jīng)前面的摩擦阻力，從而減小切削力和切削熱。但增大前角，同時會降低切削刃的強(qiáng)度，減小刀頭的散熱體積。 在選擇刀具的角度時，需要考慮多種因素的影響，如工件材料、刀具材料、加工性質(zhì)(粗、精加工)等，必須根據(jù)具體情況合理選擇。通常講的

32、刀具角度，是指制造和測量用的標(biāo)注角度在實際工作時，由于刀具的安裝位置不同和切削運動方向的改變，實際工作的角度和標(biāo)注的角度有所不同，但通常相差很小。 制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性，必要的抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性和化學(xué)惰性，良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等)，并不易變形。 通常當(dāng)材料硬度高時，耐磨性也高；抗彎強(qiáng)度高時，沖擊韌性也高。但材料硬度越高，其抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性，以及良好的可加工性，現(xiàn)代仍是應(yīng)用最廣的刀具材料，其次是硬質(zhì)合金。 聚晶立方氮化硼適用于切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等；聚晶金剛石適用于切削不含鐵的金屬，及合金、塑料和玻璃鋼等；

33、碳素工具鋼和合金工具鋼現(xiàn)在只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片現(xiàn)在都已用化學(xué)氣相沉積法涂覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或復(fù)合硬層。正在發(fā)展的物理氣相沉積法不僅可用于硬質(zhì)合金刀具，也可用于高速鋼刀具，如鉆頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質(zhì)涂層作為阻礙化學(xué)擴(kuò)散和熱傳導(dǎo)的障壁，使刀具在切削時的磨損速度減慢，涂層刀片的壽命與不涂層的相比大約提高 13 倍以上。 由于在高溫、高壓、高速下，和在腐蝕性流體介質(zhì)中工作的零件，其應(yīng)用的難加工材料越來越多，切削加工的自動化水平和對加工精度的要求越來越高。為了適應(yīng)這種情況，刀具的發(fā)展方向?qū)⑹前l(fā)展和應(yīng)用新的刀具材料；進(jìn)一步發(fā)展刀具的氣相沉積涂層技術(shù)，在高韌性高

34、強(qiáng)度的基體上沉積更高硬度的涂層，更好地解決刀具材料硬度與強(qiáng)度間的矛盾；進(jìn)一步發(fā)展可轉(zhuǎn)位刀具的結(jié)構(gòu)；提高刀具的制造精度，減小產(chǎn)品質(zhì)量的差別，并使刀具的使用實現(xiàn)最佳化。 這里我選用硬質(zhì)合金鉆頭，鉆頭直徑為 ，如圖 3-1。圖 3-1 刀具圖3.2.2 機(jī)床有關(guān)規(guī)格尺寸1. 概 述鉆床系指主要用鉆頭在工件上加工孔的機(jī)床。通常鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運動，鉆頭軸向移動為進(jìn)給運動。鉆床結(jié)構(gòu)簡單，加工精度相對較低，可鉆通孔、盲孔，更換特殊刀具，可擴(kuò)、锪孔，鉸孔或進(jìn)行攻絲等加工。鉆床可分為下列類型：(1)臺式鉆床：可安放在作業(yè)臺上，主軸垂直布置的小型鉆床。(2)立式鉆床：主軸箱和工作臺安置在立柱上，主軸垂直布置的鉆床。

35、(3)搖臂鉆床：搖臂可繞立柱回轉(zhuǎn)、升降，通常主軸箱可在搖臂上作水平移動的鉆床。它適用于大件和不同方位孔的加工。(4)銑鉆床：工作臺可縱橫向移動，鉆軸垂直布置，能進(jìn)行銑削的鉆床。(5)深孔鉆床：使用特制深孔鉆頭，工件旋轉(zhuǎn)，鉆削深孔的鉆床。(6)平端面中心孔鉆床：切削軸類端面和用中心鉆加工的中心孔鉆床。(7)臥式鉆床：主軸水平布置，主軸箱可垂直移動的鉆床。2. 我選用立式鉆床 Z535,規(guī)格尺寸如下： 表 3-1：鉆床規(guī)格尺寸主軸轉(zhuǎn)速電機(jī)功率產(chǎn)品名稱型號最大鉆孔直徑（mm）主軸端至底面距離（mm）主軸中心線至立柱表面距離（mm）級數(shù) 范圍（r/min）主軸行程（mm）主電機(jī)總?cè)萘苛⑹姐@床Z5353

36、50.75300968-110022544重量 毛重凈重外包箱直徑長 x 寬 x 高（mm）外形尺寸長 x 寬 x 高（mm） 1.61480 x1042x2785 1280 x842x2585 3.2.3 夾具圖機(jī)械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置。又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。例如焊接夾具、檢驗夾具、裝配夾具、機(jī)床夾具等。其中機(jī)床夾具最為常見，常簡稱為夾具 。在機(jī)床上加工工件時，為使工件的表面能達(dá)到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術(shù)要求 ，加工前必須將工件裝好（

37、定位）、夾牢（夾緊）。夾具通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置 、對刀引導(dǎo)元件(確定刀具與工件的相對位置或?qū)б毒叻较?、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數(shù)個工位的加工，有回轉(zhuǎn)分度裝置和直線移動分度裝置兩類）、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組成。夾具種類按使用特點可分為：萬能通用夾具。如機(jī)用虎鉗、卡盤、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等，有很大的通用性，能較好地適應(yīng)加工工序和加工對象的變換，其結(jié)構(gòu)已定型，尺寸、規(guī)格已系列化，其中大多數(shù)已成為機(jī)床的一種標(biāo)準(zhǔn)附件。專用性夾具。為某種產(chǎn)品零件在某道工序上的裝夾需要而專門設(shè)計制造，服務(wù)對象專一，針對性很強(qiáng)，一般由產(chǎn)品制造廠自行設(shè)計。常用的有車床

38、夾具、銑床夾具、鉆模(引導(dǎo)刀具在工件上鉆孔或鉸孔用的機(jī)床夾具)、鏜模(引導(dǎo)鏜刀桿在工件上鏜孔用的機(jī)床夾具)和隨行夾具（用于組合機(jī)床自動線上的移動式夾具）?？烧{(diào)夾具?？梢愿鼡Q或調(diào)整元件的專用夾具。組合夾具。由不同形狀、規(guī)格和用途的標(biāo)準(zhǔn)化元件組成的夾具，適用于新產(chǎn)品試制和產(chǎn)品經(jīng)常更換的單件、小批生產(chǎn)以及臨時任務(wù)。 夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。一、高精隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。二、高效為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多

39、件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用 12 秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。三、模塊、組合夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計為夾具的計算機(jī)輔助設(shè)計與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用 CAD 技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計，為用戶三維實體組

40、裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。四、通用、經(jīng)濟(jì)夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。底蓋的鉆孔夾具設(shè)計由于時間緊張，未能將完整設(shè)計圖紙畫出來，現(xiàn)在只將設(shè)計方案表達(dá)如下，如圖 3-2，底蓋的夾緊和固定都采用定位銷，用定位銷和平臺將底蓋的各個自由度限制，這樣就能滿足底蓋鉆孔的要求。3.3 核算多軸頭的總軸向力（核算多軸頭的總軸向力（ ）和消耗

41、的總功率（）和消耗的總功率（ ）要核算多軸頭的總軸向力和消耗的總功率，使其不超過機(jī)床允許的最大軸向力和機(jī)床的額定功率。核算公式如下： (3-1) (3-2)式中：N 為多軸頭各工作軸消耗的功率的總和; 為多軸頭每個工作軸消耗的功率 為機(jī)床的額定功率 P 為多軸頭各工作軸軸向力的總和 為各工作軸的軸向力 為機(jī)床允許的最大軸向力首先計算每個工作軸的切削扭矩（ ）和軸向力（ ）：（ ） (3-3)(N) (3-4)因為每個工作軸的 和 相等，所以多軸頭的總軸向力和消耗的總功率為： （N） (kW)查 Z235 機(jī)床說明書，機(jī)床主軸最大進(jìn)給抗力 ，主電機(jī)功率 。核對可知： ，滿足設(shè)計要求。第第 4 章

42、章 設(shè)計傳動系統(tǒng)圖設(shè)計傳動系統(tǒng)圖多軸頭齒輪傳動系統(tǒng)的設(shè)計既要保證工藝要求，又要保證多軸頭的結(jié)構(gòu)的緊湊性。齒輪傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算，其內(nèi)容包括：齒輪模數(shù)和工作軸直徑的確定，傳動方式的選擇，主動軸中心位置的確定，傳動比及齒輪齒數(shù)的確定，布置惰輪，檢查結(jié)構(gòu)上的干涉現(xiàn)象，傳動系統(tǒng)圖的坐標(biāo)計算與繪制等。齒輪傳動系統(tǒng)圖應(yīng)按照所規(guī)定的符號繪制。齒輪中心及分度圓應(yīng)盡可能畫得準(zhǔn)確（精度在 0.20.3mm），這樣便于用圖解法核對所計算的坐標(biāo)尺寸。在齒輪傳動系統(tǒng)圖中應(yīng)清晰的表明：齒輪的傳動方式，各齒輪的齒數(shù)及模數(shù)，主動軸及工作軸的旋轉(zhuǎn)方向，齒輪層數(shù)（對兩層以上）。同時還應(yīng)在圖旁注明：工作軸每分鐘轉(zhuǎn)速、工作軸每分鐘

43、進(jìn)給量及傳動比等。下面按設(shè)計步驟分別討論每項內(nèi)容的設(shè)計要求和設(shè)計方法。4.1 齒輪模數(shù)的確定齒輪模數(shù)的確定在一般齒輪傳動設(shè)計中，齒輪模數(shù)是按齒輪的抗彎強(qiáng)度和齒面疲勞強(qiáng)度計算的，然后經(jīng)過試驗確定。但是由于齒輪傳動多軸頭在生產(chǎn)中早已廣泛應(yīng)用，在使用和制造方面已有一定的經(jīng)驗，在1中，有關(guān)多軸頭齒輪的結(jié)構(gòu)和規(guī)格參數(shù)，以及齒輪的材料、熱處理、齒寬及工作條件都作了規(guī)定，所以當(dāng)利用1所介紹的齒輪進(jìn)行設(shè)計時，可根據(jù)加工孔徑，按表 4-1 查得齒輪模數(shù)，此表查得的模數(shù)為主動輪的模數(shù)，每個主動齒輪可帶動三個工作軸。表 4-1 加工孔徑與模數(shù)加工孔徑88151520模數(shù)1.5222.52.53從中查得：主動輪的模數(shù)

44、 m2.5。4.2 確定工作軸直徑確定工作軸直徑多軸頭工作軸直徑是按扭轉(zhuǎn)剛度所計算的，若工作軸不兼做中間軸使用時，其直徑可按表 4-2 查得。表 4-2 加工孔徑與工作軸直徑加工孔徑C，大于所要求的工作能力系數(shù)，可以選用。7.2 止推軸承的驗算止推軸承的驗算單向推力軸承的工作能力系數(shù) C 的計算與前面的相同，其中計算負(fù)荷應(yīng)按下式計算: （7-10）式中 為某個工作軸上的軸向力。這個軸承中,其中 (N),所以可以得到: （7-11） （7-12）查軸承手冊,允許的工作能力系數(shù)C=31000,即CC,滿足所需,可以使用.結(jié)論結(jié)論由本文的論述，我們了解到：通過對底蓋的加工工藝與多軸頭的設(shè)計，在齒輪、

45、各種輔助零部件、工藝流程等方面進(jìn)行合理設(shè)計和選擇，有效提高了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，提高了可靠性，具備一定的先進(jìn)性，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為解決此類多孔零件的加工問題舉了一個實例。 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1第一汽車制造廠工藝裝備設(shè)計室編.齒輪傳動多軸頭設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1979 2大連組合機(jī)床研究所編.組合機(jī)床設(shè)計.機(jī)械工業(yè)出版社，19783上海柴油機(jī)廠工藝設(shè)備研究所編.金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計手冊.機(jī)械工業(yè)出版社，19844王秀青.鉆軸均布可調(diào)鉆床用多軸頭.機(jī)械工程師.2000， （3）5丁志強(qiáng)等. 基于知識工程的多軸頭傳動智能 CAD 設(shè)計系統(tǒng).機(jī)電工程.2004 年（5）6萬東海.

46、多軸頭設(shè)計及計算車橋輪轂孔系加工.江南航天科技.1997， （3） 7 Boyes W E.Hand Book of Jig and Fixture design.2ed ed.Michigan:SEM,1986 8機(jī)械工程手冊、機(jī)電工程手冊編輯委員會.機(jī)械工程手冊.機(jī)械工業(yè)出版社9機(jī)械設(shè)計手冊聯(lián)合編寫組.機(jī)械設(shè)計手冊.化學(xué)工業(yè)出版社10胡家秀.簡明機(jī)械零件設(shè)計實用手冊.機(jī)械工業(yè)出版社.200311劉澤九、賀士荃、劉暉主編.滾動軸承手冊.機(jī)械工業(yè)出版社.200712上海柴油機(jī)廠工藝設(shè)備研究所編.金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計手冊.機(jī)械工業(yè)出版社.198413 李慶余、張佳 主編.機(jī)械制造裝備設(shè)計 機(jī)械工

47、業(yè)出版社 2003.814 王之煦、許杏根 編著.簡明機(jī)械設(shè)計手冊 機(jī)械工業(yè)出版社 1997.915濮良貴、紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計 高等教育出版社 200516Morgan, M.N, Rowe, W.B., Black, S.C.E. and Alanson, D.R. Machining of Engineering Ceramics(J).Engineering Manufacture, 1998, 212(B8), 661-66917Rowe, W.B. Mechanical Engineering in the information(J). Engineering Manufacture

48、, 2001, 215(B4), 473-49118SculpturedsurfacemachiningofspiralbevelgearswithCNCmilling.InternationalJournalofMachineTools&Manufacture41(2001)833-C85致謝致謝本論文是在指導(dǎo)教師劉琨明老師的精心指導(dǎo)下完成的，在論文的選題、開題、結(jié)題的過程中，處處都凝聚著導(dǎo)師的心血。在畢業(yè)設(shè)計期間，劉老師誨人不倦，耐心給我們講解，他淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和高尚的品格對本人也產(chǎn)生了巨大的影響，提高了我的工作學(xué)習(xí)能力和知識水平，同時也讓我受益終生。在此謹(jǐn)向尊敬的劉老師致以最衷心

49、的敬意！衷心的感謝機(jī)械工程學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和老師們給予的關(guān)心和支持，謝謝！附件附件 1外文資料翻譯 數(shù)控銑床用于螺旋斜面齒輪的表面雕刻加工數(shù)控銑床用于螺旋斜面齒輪的表面雕刻加工摘要：摘要： 齒輪作為動力傳動系統(tǒng)是現(xiàn)代精密機(jī)器中關(guān)鍵的組成部分，由于它的復(fù)雜和唯一特點，齒輪經(jīng)常被一些特定的工具設(shè)計制造，例如滾齒和插齒機(jī)器，這個論文中，我們打算用一個三軸數(shù)控銑床和一個旋轉(zhuǎn)平臺來制造螺旋斜面齒輪（齒輪生產(chǎn)中最復(fù)雜的一種） ，這其中包括 A 落選斜面齒輪的幾何模型，B 數(shù)控銑床的加工計劃，C 為四軸和四分之三軸控制的刀具走刀途徑和執(zhí)行計算程序，在這種方法下，實驗性的切割已經(jīng)做的很有效，這種方法是在四分之三軸的

50、代碼下控制的數(shù)控銑床下工作的。1 介紹介紹： 作為動力傳動方式，在現(xiàn)在工業(yè)機(jī)械中齒輪是非常有效和準(zhǔn)確的系統(tǒng)，在各種類型的齒輪中（圖片一） ，螺旋斜面齒輪是最復(fù)雜的一種，在有角度錯開的軸中傳遞扭矩先前的研究主要關(guān)注于齒輪的設(shè)計于分析，在【1-9】中螺旋斜面齒輪的幾何特點和設(shè)計參數(shù)已經(jīng)做了詳細(xì)的研究，TSAI 和 CHIN 在基本齒輪動力學(xué)和切面漸開線幾何學(xué)的基礎(chǔ)上提出了斜齒面數(shù)學(xué)表面模型。之后，在球面漸開線的基礎(chǔ)上，這個模型與其它的模型相比較，最近 SHUNMUGAM 在【8，9】提出了一個完全不同的模型，在正常的偏離情況下已經(jīng)證明了他的精確性（與在特定工具下加工制造的螺旋斜面齒輪相比較） 在能

51、涉及到的制造業(yè)中，在先前的工作中，齒輪都是在特定的機(jī)器刀具類型下被加工的，比如滾齒和插齒加工，這有可能是為什么在開放研究的領(lǐng)域齒輪加工稀少的原因。事實上，沒有螺旋斜面齒輪的表面加工的走刀路徑的研究結(jié)果，雖然有一些權(quán)威人士提出用數(shù)控銑床進(jìn)行螺旋齒面加工的可能性。最近，基于數(shù)控機(jī)床的齒輪加工刀具在工業(yè)實踐中已經(jīng)有了發(fā)展和提高（圖片 2） 。然而，他們的結(jié)構(gòu)框架還是與工業(yè)數(shù)控機(jī)床有著不同，因為先前的是位一些特定的刀具設(shè)計的。在這篇論文中，我們嘗試用一臺三軸銑床和一個旋轉(zhuǎn)平臺通過表面雕刻加工的方法來制造加工螺旋斜面齒輪。從加工效率上說，很顯然表面雕刻加工要明顯的低于用特定工具加工，除了加工效率問題，表

52、面雕刻加工方法在以下方面具有優(yōu)勢，(1)傳統(tǒng)的加工方法需要在專用于各種不同類型大小，幾何形狀的各種齒輪特定刀具和機(jī)器有一部分的投資， （2）通過表面加工方法，用工業(yè)數(shù)控銑床可以加工制造很寬范圍的齒輪， （3）有些特定的齒輪，例如直徑超過 1000 毫米的大齒輪，還有重齒輪，都可以用表面雕刻方法來加工，而不是用專用齒輪加工工具，除了一些特定限制的情況。從以上觀點可以看出，我們主要關(guān)注于表面雕刻加工方法的能力方面，包括幾何加工精度，表面質(zhì)量，還有加工時間。除了加工效率方面，如果表面雕刻加工方法表現(xiàn)的不錯的話，它可以在工業(yè)生產(chǎn)中通過數(shù)控機(jī)床加工大型的螺旋斜面加工。同時加工效率不被重視。在這篇論文中，

53、提供了一個全面的加工技術(shù)包括幾何模型，加工工序，刀具途徑計算程序和實驗證據(jù)。2 螺旋斜面齒輪的幾何模型螺旋斜面齒輪的幾何模型 一般的，螺旋斜面齒輪的幾何模型會給定一系列的特定參數(shù)，這些特定參數(shù)有一個工程制圖提供，像圖片 3 中展示，一些參數(shù)（主要參數(shù)）需要用幾何定義，一些參數(shù)（輔助參數(shù)）通過計算方程式獲得，表一總結(jié)了一些關(guān)鍵的參數(shù)以及一些參數(shù)的之間的關(guān)系。利用一些參數(shù)，表面模型可以通過以下獲得，根據(jù)圖片 4 的說明，在兩齒輪中的表面可以通過一大部分曲線沿著螺旋線來做模型，這部分曲線有五部分組成，S 是部分 I 的參數(shù)，沿著螺旋曲線命名 W 為參數(shù)，表面模型可以在圖片 4 中通過 S 來表現(xiàn)。S

54、 和 S 是漸開線曲面，S 和 S 是切平面曲面，S 是地平面曲面，SS 和 S 提供間隙在運動過程中。漸開線曲面在大齒輪（齒輪有這樣的分類，大的一個叫做 GEAR，小的一個叫做 PINION）和小齒輪的接觸旋轉(zhuǎn)運動中是關(guān)鍵曲面。.在下面中，我們提供一種方法來獲得小齒輪的表面模型 S。落選斜面齒輪的漸開線在球體中被定義，叫做球面漸開曲線，考慮螺旋斜面小齒輪的大部分，W 是在圖表一中的圓錐半徑，這時，一個參照圓的半徑 W 和一個基圓的半徑 R，D 和分別代表了小齒輪的內(nèi)徑和壓力角，這個可以從參考面通過角度距離在基圓上限制這些點，這些點可以唯一的定義為參數(shù) U，還有通過參數(shù) U 的利用，源自參考圓

55、中心的？圓的半徑 W 也將被唯一的確定，這是，螺旋切點是在？圓上，他的長度與沿著基圓的長度相同，通過改變參數(shù) U 從 0 到 U，和改變參數(shù) W 從 R 到 R-b，在直斜面齒輪上球面螺旋曲線可以確定，1tan ()2yzAA1111max11tan (/2)cos ()cos()sin()kbbdX是基圓圓錐角度，涉及參考配合框架 A 提出 P，涉及 B 找到 P 的位置的過程如下，ABBPR P在螺旋斜面小齒輪，球面漸開線是沿著螺旋曲線而旋轉(zhuǎn)，在對數(shù)函數(shù)，螺旋曲線，圓形曲線，螺旋線的廣泛應(yīng)用下，圓切割螺旋曲線在本論文中應(yīng)用。3.斜面齒輪的加工制作斜面齒輪的加工制作 用數(shù)控銑床來加工落選斜面

56、齒輪，得到成功結(jié)果的關(guān)鍵在于走刀途徑，在走刀過程中，各種各樣的因素都要考慮進(jìn)去， （1）機(jī)械加工的表面精度和加工質(zhì)量， （2）加工時間， （3）加工的機(jī)械刀具的機(jī)構(gòu)表面。3.1刀具結(jié)構(gòu)表面關(guān)于刀具結(jié)構(gòu)加工表面，很顯然在加工過程中數(shù)控銑床要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動，基于機(jī)械運動分析，數(shù)控銑床加工螺旋斜面齒輪至少通過四軸控制機(jī)構(gòu)來滿足要求，這樣一個旋轉(zhuǎn)平臺也要三軸的銑床，機(jī)械加工工具的能力基本要求是：（A）四軸必須同時控制（一軸為旋轉(zhuǎn)平臺，另三軸運動為切削工具） （B）只有四分之三可以同時控制，后者叫做輔助軸控制系統(tǒng)，在工業(yè)實踐中我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)第四軸控制旋轉(zhuǎn)平臺運動，其他三軸控制刀具切割運動，在這篇論文中，我們

57、提供一種刀具計算程序關(guān)于其結(jié)構(gòu)表面。3.2加工步驟 工件以圓錐線通過回轉(zhuǎn)制作加工出來，工序加工通過幾個步驟完成， （1）用幾把端銑刀進(jìn)行粗加工， （2）幾把球銑刀進(jìn)行半精加工， （3）一把球銑刀進(jìn)行精加工，為縮短加工時間，粗加工和半精加工我們選用一把大的刀具，精加工的要求已經(jīng)確定，半精加工去除不平滑表面，在精加工過程中，整個表面用一把直徑為 D 的銑刀加工，這是為了防止在換刀過程中在表面上留下切削痕跡，在本片論文中為簡便省略了粗加工和半精加工的計算程序。3.3 精加工的走刀途徑表面模型 S 是一把半徑是 R 的球形銑刀加工的，根據(jù)以上提到的漸開線表面 S 和 S 是最重要的表面，其精度要嚴(yán)格的

58、控制，我們的方法是基于 CC 特定參數(shù)框架，CC 點是特定參數(shù)表面模型的樣本，為了提高加工效率，刀具沿著 W 方向的運動是可以選擇的。在下列中，自由干涉 CL 數(shù)據(jù) S 已經(jīng)給出，相同的他可以求出 S 和 C，在切線上定義O 而 C 由銑刀中心確定，基于【6】可以由 W 通過以下所得，其中22212tan VHVUHU222sin( )2mmcwRR RUw 在相配框架的切線平面中圖片 5 的已經(jīng)給出，我們可以通過以下方式把他轉(zhuǎn)化成，如下所示，其中100, 0cos( )sin( )0sin( )cos( )ARRot X1sin()這說明的是螺旋線的特定要素不僅由球面漸開線的大小決定，還有螺

59、旋線的旋轉(zhuǎn)數(shù)量決定，截止以前的討論螺旋點的半表面模型可以有以下公式得到。，其中1( , )AAAABBS u wR PR R Pwmax0,uu3.31 刀具球面干涉處理在獨立特定參數(shù) CC 點，這個刀具中心是( , )( , )( , )C u wS u wRN u w是在上的正常結(jié)矢量?？紤]這些東西， （a）刀具大小比小邊橫截面要小，( , )N u w( , )S u w（b）是凸面的不會跟大部分的 cc 點發(fā)生干涉，除非它們與相接近， 。準(zhǔn)確1( , )S u w2S的說，在邊界區(qū)域 CC 點是唯一刀具球面干涉發(fā)生的地方，如果有刀具干涉發(fā)生，在隨后的加工過程中 CC 點將要移動一小段刀

60、具尺寸?？晒┻x擇的，我們可以允許刀具半圓鑿出現(xiàn)在這一區(qū)域因為， （a）過度切割的在 S 區(qū)域，(b)這個區(qū)域提供了大齒輪與小齒輪的間隙， （c）輕微的過度切割是可以允許的，基于上述有效的計算干涉檢測和處理，計算程序得到了發(fā)展。3.3.2 刀具軸線干涉處理相對與刀具干涉，還有另一種干涉叫做刀具軸線干涉在混合軸的機(jī)器中，這里刀具目標(biāo)發(fā)生了變化，刀具軸線干涉可以通過改變刀具目的而避免，這樣刀具本體就不會與表面區(qū)域發(fā)生干涉，刀具軸線干涉可以用兩種方法處理（a）發(fā)現(xiàn)刀具發(fā)生干涉，接著對刀具軸線進(jìn)行調(diào)整， （b）找出一個可以接受的刀具軸線干涉范圍，我們選擇第二中方法，在下面我們提供一種非常有效的方法來找出

61、可行的范圍如圖 8 所描述的兩條邊界線 A 和 A 中的 CC 點。設(shè)想刀具中心和他的正常聯(lián)合矢量分別有 C 和來表示，在四軸結(jié)構(gòu)的道具運動被定cN義為 CL 線，C 作為 CL 線上的補(bǔ)償點，說明，認(rèn)為找到 T 是一個問題，定義干涉軸為為 V 和左邊的切線為 C，關(guān)于干涉軸的旋轉(zhuǎn)如下：,cN1 ,2cAN Rot V ,2cAN Rot V初始化 T 在左邊切線上，T 跟這 C 更新如果下邊更新條件滿足這個條件11()0iCTC V可以通過以下幾何觀察獲得定義?為繞 A 旋轉(zhuǎn)沿 CC 的角度，第一最關(guān)鍵的點是有最大角度的補(bǔ)償點，這樣根據(jù)變化，但是不根據(jù)變化，從穿過找到，找到是非常簡單出了一些

62、更新條件：22()0,1: jCTCVjkn3.4 四軸同步控制的數(shù)控機(jī)床代碼編輯因為點，我們將得到兩點，自由評測中心點，可行的刀具軸線范圍( , )S u w的關(guān)鍵兩點和，通過這些，數(shù)控機(jī)床代碼，前三個參數(shù)是刀具頂部位置和是旋1T2T轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)角度，可以通過以下公式計算。說明可行的范圍是刀具軸線不發(fā)生干涉的，他可以被認(rèn)為有點和兩個關(guān)鍵軸和所定義的圓錐體，通過刀具中心和兩個關(guān)鍵點和，通過這兩個點自由干涉刀具中心可以由中間軸決定，一般來說，刀具軸線矢量不與旋轉(zhuǎn)軸線統(tǒng)一在四軸結(jié)構(gòu)中工件由旋轉(zhuǎn)平臺定位他必須沿著刀具軸線矢量在一直線上，在接近點的旋轉(zhuǎn)角度由刀具軸線矢量平行與線決定，分解刀具軸線為，旋

63、轉(zhuǎn)角度為，義度旋轉(zhuǎn)工件，刀具頂部位置由以下確定,xyzA AA1tan ()2yzAA3.5 四分之三軸的數(shù)控機(jī)床代碼編輯為了執(zhí)行以上數(shù)控機(jī)床代碼，與四軸控制同步是必須的，因為四軸同步數(shù)控機(jī)床代碼有可能隨時變化。這樣，在四分之三軸不能執(zhí)行以上的數(shù)控機(jī)床代碼，最多三軸可以同時控制。像早前描述的，四分之三軸控制一般應(yīng)用與旋轉(zhuǎn)平臺與第四軸相干涉的機(jī)器刀具控制的工業(yè)生產(chǎn)中，對于四分之三軸控制，四軸中必須有一個保持固定不變，在這篇論文中，我們保持 Y 與刀具的頂部位置相配合為 Y，對于四軸控制，我們用可取范圍的中心軸為刀具軸線，對于四分之三軸，中心軸不在是刀具軸心，在因為刀具頂端位置 y 不是與其他類型

64、相同，我們的方法是通過 Y 來決定刀具軸矢量如下，步驟 1在到之間，是在方向獨立參數(shù)曲線第 ICC 點，N 是在曲線撒謊那個的 CC 點的一點。1 轉(zhuǎn)換可選范圍成旋轉(zhuǎn)角度2 轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)角度成 Y 值值得注意的是改變 Y 值就是改變結(jié)構(gòu)，一般情況，只要 Y 可取，我們要縮小結(jié)構(gòu)的數(shù)量，這是為了提高生產(chǎn)效率，還有這種結(jié)構(gòu)的改變不會影響道結(jié)構(gòu)的表面質(zhì)量，通過重新設(shè)定刀具的切割方向，從先前的 CC 點到下一組的 CC 點。4 試驗證明試驗證明提出的方法由一種發(fā)展的 CAM 雛形來檢測，包括幾何模型，刀具途徑計算程序，圖線模擬模型。檢查刀具途徑計算程序像圖表 12 所表示， （這個實體模型由 CAM 幾何

65、模型系統(tǒng)產(chǎn)生） ，這個例子也是大小齒輪的一部分，參數(shù)像圖 3 中表示的一樣，這個工件是合金材料， 。 銑削運動在有圖表 2 中所示的試驗條件在我們的實驗室中有四分之三軸數(shù)控機(jī)床完成，這個被叫做的補(bǔ)充四周的旋轉(zhuǎn)平臺與原先的三軸控制是相互沖突的，機(jī)器的部件在圖表 13 中表示，刀具的結(jié)構(gòu)表面和試驗刀具的享百年分別在圖表 14 和 15 中表示。很顯然，機(jī)器表面的形狀和質(zhì)量是相當(dāng)好，與通過偏離機(jī)器刀具生產(chǎn)的齒輪相比看不出有什么問題，為了要精度更準(zhǔn)確些我們用 CMM 來測量機(jī)器齒輪的齒，顯示單一約束錯誤，比鄰約束錯誤，還有形成約束錯誤。 （第 15 齒的刀具加工有可能引起過度約束錯誤，精加工用幾把刀具

66、，但要有一把來加工第 15 齒） ，為了工作效率大小齒輪的都安置在一個機(jī)床上，齒輪嚙合檢測通過旋轉(zhuǎn)小齒輪到 1000RPM這種旋轉(zhuǎn)很柔和沒有噪音，在圖表 16 中表示了齒輪嚙合區(qū)域的情況，別的錯誤例如齒輪輪廓和旋轉(zhuǎn)曲線的構(gòu)成都與計算機(jī)的模型有很好的符合，詳細(xì)的結(jié)果與錯誤測量方法進(jìn)會在以后的論文中給出。5 總結(jié)評論總結(jié)評論在這篇論文中我們試圖用表面雕刻方法通過數(shù)控銑床來加工旋轉(zhuǎn)斜面齒輪，為了這個目的，我們提供表面模型和刀具途徑計算程序，表面模型接受齒輪參數(shù)作為輸出和輸入半?yún)?shù)的表面模型這樣可以通過 CC 參數(shù)框架來獲得刀具的加工途徑，前期的工作涉及到了設(shè)計方面和半?yún)?shù)表面米型不能獲得，在這篇論文中，刀具途徑的計算程序是基于 CC 參數(shù)框架的，刀具途徑計算程序，幾何精度和表面質(zhì)量還有機(jī)器刀具結(jié)構(gòu)是在一起開發(fā)的，通過刀具計算程序，旋轉(zhuǎn)曲面精確加工可以在沒有刀具大小和軸線干涉的情況下通過四軸和四分之三軸控制。還有，我們通過齒輪的幾何特性來減少計算的復(fù)雜性。表面模型的有效性已經(jīng)由是基督生產(chǎn)所證明，顯示很好的 吻合性，因為半?yún)?shù)模型是在齒輪的參數(shù)定義的基礎(chǔ)上獲得的，即使稍有點不吻合，一對齒輪的配合