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畢業(yè)設(shè)計(論文)精密蝸輪滾齒機設(shè)計學(xué)生姓名: 仇熒杰學(xué)院名稱: 江蘇科技大學(xué)蘇州理工學(xué)院專業(yè)名稱: 機械設(shè)計制造及其自動化指導(dǎo)教師 ：王波2015 年 5 月 20 日摘要隨著社會發(fā)展腳步的不斷加快，為了響應(yīng)國家節(jié)能減排、提高生產(chǎn)效率的號召，我進行了精密蝸輪滾齒機的設(shè)計，精密蝸輪滾齒機主要用于齒輪的加工，主要包括各種材料的齒輪加工，本次設(shè)計的滾齒機的特點就是能夠進行精密蝸輪的加工，并且相對的工作臺面上具有誤差校正機構(gòu)。我的本次設(shè)計任務(wù)是的精密蝸輪滾齒機，滾齒機的總體機構(gòu)設(shè)計、滾齒機的誤差校正機構(gòu)的設(shè)計、滾齒機立柱液壓系統(tǒng)設(shè)計三大主要需要完成的任務(wù)。在設(shè)計機床的一開始我們要先明確機床的整體設(shè)計方案，機床加工時的工藝特性，接著我們要進行機床的動力源設(shè)計，比如說選擇什么樣的電動機，選擇什么樣的傳動方式，并且明確各個傳動機構(gòu)的扭矩以及各軸之間的強度校核等，然后選擇機床的導(dǎo)軌和機床的工作臺，然后進行機床的潤滑系統(tǒng)的設(shè)計最后進行繪制機床的的工作臺圖（包含校正機構(gòu)）、機床立柱的液壓系統(tǒng)的裝配圖、機床刀架體裝配圖，一些主要的零件圖，以及機床整體的液壓系統(tǒng)圖。完成本次的蝸輪滾齒機的設(shè)計，對于提高齒輪的加工精度有著很大的幫助，不僅僅減少了成本，而且對于提高生產(chǎn)效率也有著及其深遠的影響。關(guān)鍵詞：精密蝸輪滾齒機 機床工作臺校正機構(gòu) 機床立柱的液壓系統(tǒng)AbstractWith the accelerating pace of social development, in response to the national energy-saving emission reduction, improve the production efficiency of the call, I precision worm gear hob tooth machine design, precision worm gear rolling gear machine is mainly used for gear processing, mainly including various materials of gear machining, rolling gear machine characteristics of the design is able to machining of precision worm gear, and the relative work table with error correction mechanism.My task of this design is the precision worm gear hobbing machine, rolling gear machine design of the overall structure, rolling gear machine error correction mechanism design, tooth column machine hydraulic system of roller design mainly need to complete the task. In the design of machine tool to overall design we must first clear the machine tool, machining process characteristics, then we need to design power tools, such as the choice of what kind of motor, choose what kind of driving mode, and clear the transmission mechanism between the axis of the torque and the strength check, then select the working table of machine tool guideway and machine tool design, and then the machine lubrication system at the end of the drawing machine working table diagram (including correction mechanism assembly, machine tool), the hydraulic system of the machine tool column body assembly drawing, part drawing major, and the whole machine hydraulic system diagram.Completion of the worm gear hob tooth machine design, to improve the machining accuracy of the gear has a great help, not only reduces the cost, but also has the its far-reaching impact for improving the production efficiency.Key words: Precision worm gear hob Machine tool calibration mechanism Hydraulic system of machine tool post目錄摘要Abstract第一章： 緒論第二章： 確定精密蝸輪滾齒機的方案2.1 滾齒機的方案設(shè)計2.2 擬定滾齒機的傳動方案設(shè)計第三章： 精密蝸輪滾齒機的傳動裝置的設(shè)計3.1 滾齒機電動機的選擇3.1.1 選擇電動機的類型3.1.2 選擇電動機的轉(zhuǎn)速3.1.3 選擇電動機的功率3.2 機床傳動體系的確立3.3 機床各軸的扭矩的計算3.4 設(shè)計滾齒機的傳動機構(gòu)3.5 進行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，畫出總體方案圖第四章：蝸輪滾齒機的精密導(dǎo)軌選擇及其設(shè)計4.1 導(dǎo)軌的分類及運用4.2 精密導(dǎo)軌的設(shè)計第五章：蝸輪滾齒機的誤差校正機構(gòu)5.1 誤差校正機構(gòu)的分類5.2 絲杠、螺紋加工機床螺旋線誤差校正方式5.2.1 螺旋線誤差校正機構(gòu)校正原理5.2.2 螺旋線誤差校正機構(gòu)校正分析圖第六章：蝸輪滾齒機結(jié)構(gòu)設(shè)計6.1 初算各軸的最小直徑6.2 計算各主要傳動件的結(jié)構(gòu)尺寸6.3 繪制零件工作圖、以及一些重要部件的裝配圖第七章：蝸輪滾齒機的潤滑與密封7.1 滾齒機的密封7.2 滾齒機的潤滑第八章：結(jié)論第九章：致謝第十章：參考文獻第一章：緒論從中國源遠流長的歷史來看，從遠古時期的石器時代到后來的金屬時代，我們炎黃子孫就進行了一些所謂非真正意義上的機械加工的方式，由于當時的生產(chǎn)條件還是比較的落后，導(dǎo)致在生產(chǎn)方面的效率和加工時候的一些關(guān)鍵部位精度都是很很粗糙的。隨著科技的進步，人們無時不刻地都在想方設(shè)法改善自己的生存條件和提高生活水平，正是基于這種原因，極大地刺激了機械化制造技術(shù)的飛速發(fā)展，人們在朝著一個精度更高、效率更高、成本更低、更加人性化的科技化方向發(fā)展。從歷史層面上來講呢，中國歷史文化悠久，社會的發(fā)展也經(jīng)歷了幾千年的風(fēng)風(fēng)雨雨，也有很厚很厚的歷史文化積淀，但是工業(yè)制造方面對于中國來說還是很差勁的，很落后的，我們國家的機械制造技術(shù)比那些西方發(fā)達國家相比還是相差了好幾個臺階的，就好像我們常說的，當機械化步伐已經(jīng)進入了人類的生活后，人類對機械化產(chǎn)品也更加精益求精，一定要提高機械產(chǎn)品的實用和經(jīng)濟性。本次設(shè)計的目的和要求就是設(shè)計一個簡單實用的精密蝸輪滾齒機，其目的在于能夠高效而廉價的加工出生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品，并且要求其生產(chǎn)效率要高，適合多數(shù)不同材料、精密程度較高的齒輪的加工。 本次設(shè)計的精密蝸輪滾齒機主要是針對各種用途金屬進行加工。本次設(shè)計的任務(wù)主要是對滾齒機中工作臺面及有關(guān)零件進行的設(shè)計。并且通過得到的數(shù)據(jù)，繪制總體裝配圖，滾齒機工作臺裝配圖，刀架體裝配圖等。然后各主要基本件也要進行細化一下，繪制了必要的一些零件圖。本次設(shè)計的精密蝸輪滾齒機對于減少工人的勞動強度，以及提高勞動生產(chǎn)效率有著極其深遠的影響。第二章：確定工藝方案2.1 滾齒機總體方案設(shè)計滾齒加工的原理就是依照交錯軸螺旋齒輪嚙合。在加工的過程中（齒輪滾刀進行滾動的時候），與一對螺旋齒輪嚙合的過程相似的。就比如其中的一個齒輪的齒數(shù)不斷地減少，同時導(dǎo)致了螺旋角不斷地增大，呈螺桿狀，再進行開槽和鏟背，使其具有一定范圍內(nèi)的切削的性能，最后便形成了齒輪滾刀。機床使工件和滾刀保持一對螺旋齒輪副嚙合關(guān)系，并且不斷開始相關(guān)旋轉(zhuǎn)運動時，便可在加工的工件上滾切出具有漸開線齒廓的齒槽。機床在進行滾齒運動時，滾刀所切出的齒輪外廓是滾刀切削刃運動軌跡的軌跡線。滾刀進行滾齒運動時齒輪外廓的成形主要方法是展成法，成形滾刀所進行的旋轉(zhuǎn)運動與工件所進行的旋轉(zhuǎn)運動組成的復(fù)合運動就是齒輪展成運動，再加上滾齒機滾刀一直沿著工件軸線九十度方向的所進行的進給運動，便可以切出完整蝸輪的齒長。其設(shè)計依據(jù)如下：a) 最大切削模數(shù) m3mm；b) 銑削蝸輪最大外徑 800m；2.2 擬定傳動方案設(shè)計 滾齒機展成運動傳動鏈：滾刀—4—5—ig —6—7—工作臺，這是機床內(nèi)聯(lián)系傳動鏈所展現(xiàn)形式，漸開線齒廓的復(fù)合成形運動便是通過該運動鏈來達成的。相對一些單頭滾刀，滾刀轉(zhuǎn)過一圈，加工工件轉(zhuǎn)過一個齒距，這便導(dǎo)致滾齒機滾刀與工作臺之間必須要有嚴格的傳動比關(guān)系。中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)為 ig，其目的是用來適應(yīng)加工工件齒數(shù)與滾刀頭數(shù)的變化，當然所仍需要求的最重要的一點它們之間的傳動比要達到一定精確度。對于滾刀螺旋角方向和工作臺旋轉(zhuǎn)旋向來說，這兩者之間還是有一定的聯(lián)系的，所以傳動鏈中，還需要有工作臺變向機構(gòu)的加入。滾齒機軸向進給運動傳動鏈：工件—7—8—iz—9—10—刀架升降絲杠，這條傳動鏈屬于機床外傳動鏈，齒寬方向直線形齒形的運動便是通過該條傳動鏈來達成的。傳動鏈中間機構(gòu)為 iz，通過 iz 滾齒機便可以調(diào)整軸向進給量的大小以及調(diào)節(jié)軸向進給量的方向，滿足各種不同加工表面粗糙度的要求，滾齒機軸向進給運動是相對簡單的機床獨立運動，該傳動鏈是機床的外聯(lián)系傳動鏈，這便賦予了該傳動鏈能夠使用相對獨立的運動源來進行驅(qū)動，機床的工作臺可以作為間接的運動源來使用，尤其由于在滾齒時機床的進給量通常以加工工件每轉(zhuǎn)一圈時刀架體刀架的位移量來衡量，當?shù)都苓\動速度相對低速的時候，通過機床這種傳動方案從加工工藝層面上的滿足了加工零件的加工需要，機床的結(jié)構(gòu)還能進一步的簡單化。滾齒機主運動傳動鏈：電動機—1—2—iy—3—4—滾刀，這是滾齒機一條外聯(lián)系的傳動鏈，為了達成滾刀的主要運動。其中，iy 為機床用來換擋的機構(gòu)，其目的是用來改變滾刀的轉(zhuǎn)速。第三章：傳動裝置的設(shè)計與計算3.1 電動機的選擇如果要進行選擇精密蝸輪滾齒機的電動機，我們就必須了解三相異步電動機的結(jié)構(gòu)與類型，必須了解電動機的功率和扭矩，合理地選擇機床的電機，就要選擇一些電機來進行對比，精密蝸輪滾齒機對電動機的轉(zhuǎn)速要求還是挺高的。3.1.1 類型的選擇在機床制造行業(yè)里面一般都采用三相交流電源，所以選用三相異步電機作為機床的動力源，三相交流異步電機具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠的工作穩(wěn)定性，而且價格也較為合理，維護也比較方便，我們在選擇不同類型的電動機時候，主要考慮的是：靜載荷或者是慣性載荷的大小，工作機械長期的連續(xù)工作時或者是重復(fù)的短時工作時，本次設(shè)計中由于載荷變動比較小，工作環(huán)境還是可以的，選用三相異步單機應(yīng)該就能滾齒機日常加工工藝的需求。3.1.2 轉(zhuǎn)速的選擇 通過查閱資料可以得知異步電機的轉(zhuǎn)速可以分為以下四種情況：3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min。當工作機械的長期要求在轉(zhuǎn)速較高時運作時，通常情況下滾齒機選用同步轉(zhuǎn)速為 3000r/min 的電機就能滿足其日常加工工藝的需求。假如說工作機械的轉(zhuǎn)速太低時（就像我們常說的機械傳動裝置的總的傳動比比較大的時候）傳動裝置的結(jié)構(gòu)非常的復(fù)雜這是必然的，同樣機械結(jié)構(gòu)的價格也是非常昂貴的。蝸輪滾齒機設(shè)計中可選的轉(zhuǎn)速有1500r/min 和 750r/min。這兩種轉(zhuǎn)速的電機適應(yīng)性大在一般的機械機構(gòu)中都會選用的。3.1.3 功率的選擇機床設(shè)計中選擇電動機就是必須確定電動機的負載，電動機本身發(fā)熱狀況、載荷的大小、工作時間的累積量都必須在三相異步電動機功率的選擇時候考慮進去，機床電機負載在運行時候的發(fā)熱條件一般就能導(dǎo)致電機的功率選擇。一般選擇電動機的額定功率是所需功率 1.1 倍便可以來作為選擇電動機的負載。所以根據(jù)以上各種情況進行匯總分析可以得出結(jié)論，可以確定滾齒機電機額定功率為 P=3.5Kw，電動機滿載時候轉(zhuǎn)速一般情況為 N=1650r/min，由于滾齒機載荷變動小，還要能夠滿足多種場合的需要。所以選用 Y90L-4 型電動機比較合適，滾齒機電機額定功率 P 電=6.5Kw，電機滿載轉(zhuǎn)速 n 電=1800r/min，電機的同步轉(zhuǎn)速 2000r/min(4 極)，還可以得出電動機的最大轉(zhuǎn)矩為 3.2N?m。最終滾齒機電動機確定以后，滾齒機的傳動比便可以即便進一步確定為：i 總= = =20nⅠ14073.2 擬訂傳動方案一般情況下，機床的傳動方案的設(shè)定，通常是指機床傳動鏈的選擇及其布局方案。一般可以分為以下的幾種形式；（1）機床中通過凸輪機構(gòu)和平面連接機構(gòu)來實現(xiàn)機床的特定運動；（2）機床中通過螺旋傳動、凸輪機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)、齒輪齒條傳動等一些機構(gòu)來實現(xiàn)機床中往返直線運動和擺動；（3）然而還有一些比較特殊的機床運動，比如說機床間歇運動，則必須通過一些特殊的機構(gòu)來達成，如棘輪機構(gòu)和槽輪機構(gòu)；（4）一般來說，回轉(zhuǎn)運動在機床中是比較常見的，一般有以下機構(gòu)：齒輪傳動、蝸輪傳動、鏈傳動和帶傳動等。一般我們可以通過機器工作原理、載荷的性質(zhì)、機器的工作循環(huán)方式所要求的運動規(guī)律來決定機床的傳動機構(gòu)，最后我們通過一些分析和比較不同的傳動機構(gòu)的特性的基礎(chǔ)上來決定一種最好的方案。傳動裝置、工作機、原動機是傳統(tǒng)的機器裝置的三大組成部分，一般情況下來說，在原動機和工作機之間我們一般在中間安置一個傳動裝置，傳遞動力和運動都是靠通過傳動裝置來實現(xiàn)的，為了適應(yīng)我們機械裝置的功能，傳動裝置可以改變轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的大小和改變運動形式。機床的性能、尺寸、重量以及成本都與機床的傳動裝置有一定關(guān)聯(lián)度的，一套合理的機床傳動方案在機床設(shè)計中占有很重要的地位，在本次的機床設(shè)計中，我們已經(jīng)知道了蝸輪滾齒機的傳動比 i 總=20 ，如果采用蝸桿，一次減速在設(shè)計的基礎(chǔ)上是可以實現(xiàn)的，但是機床在設(shè)計中，加工時的工作回轉(zhuǎn)中心的直徑，即加工時最大的直徑是800mm，兩個滾筒的中心距不能小于 108mm，所以就導(dǎo)致了兩個滾筒的齒輪外直徑不能大于滾筒的直徑。如果我們按照 Z?=2，蝸輪 Z?=40，模數(shù)為 4，那么就可以得出渦輪的分度圓直徑為 160mm，從計算數(shù)值可以看出，蝸輪的分度圓直徑要比同一個軸齒輪要大，這樣做的后果是很危險的，滾筒和蝸輪之間的距離太小，將導(dǎo)致滾筒和蝸輪相撞，所以，我們可以通過增加中心距來八這個問題給解決掉，精密蝸輪滾齒機設(shè)計中，我們采用齒數(shù)為 50，模數(shù)為 4 蝸輪，因為眾所周知，帶傳動也有很多的缺點，比如說帶傳動具有緩沖和過載打滑，這直接讓我們決定把它放在電動機之后的第一級傳動，另外可以得知在高速級數(shù)的傳動中，開式齒輪不合適，會導(dǎo)致很多的問題產(chǎn)生，比如說：工作易產(chǎn)生巨大噪聲和沖擊力，在低速級的傳動中，我們才開始布置齒輪傳動，我們知道在一個好的傳動方案中，滿足機械裝置的功能要求是放在首要位置的，但是我們在滿足機器功能的同時，我們也應(yīng)該注意機器的工作可靠、尺寸緊湊、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、維護的便利性，我們通過把各種傳動方案進行對比，我們可以發(fā)現(xiàn)帶傳動、蝸桿傳動、齒輪傳動組成的傳動方案比較適合精密蝸輪滾齒機的傳動體系，下面就簡單的畫出機床傳動方案。蝸輪蝸桿加中間惰輪傳動方案圖 帶傳動、蝸輪蝸桿、中間惰輪、齒輪方案圖幾種主要傳動機構(gòu)的特性比較類 型特 性帶傳動 齒輪傳動 蝸桿傳動主要優(yōu)點中心距變化范圍較大,結(jié)構(gòu)簡單, 傳動平穩(wěn),能緩沖, 起過載安全保護作用外廓尺寸小,傳動比準確,效率高, 壽命長,適用的功率和速度范圍大外廓尺寸小,傳動比大而準確,工作平穩(wěn),可制成自鎖的傳動單級傳動比,i 開口平型帶:2～4,最大值≤6,三角帶開式圓柱齒輪: 4～6,最大值≤15. 閉式: 10～40,最大值≤100型: 2～4, 最大值≤7 有張緊輪平型帶:3～5 最大值≤8開式圓柱正齒輪: 3～4,最大值≤10. 閉式圓柱齒輪: 2～3,最大值≤6開式: 15～60,最大值≤100外廓尺寸 大 中, 小 小成本 低 中 高效率 h平型帶 0.92～0.98三角帶 0.9～0.96開式加工齒0.92～0.96閉式 0.95～0.99開式 0.5～0.7 閉式 0.7～0.94 自鎖0.40～0.45結(jié)構(gòu),尺寸, 重量,工作條件和制造安裝等一些制約因素在傳動裝置中很重要的，所以這些因素也要一起考慮進去的,所以我們在設(shè)計機床時必須對傳動比進行合理地分配，根據(jù)公式，T=9550 （N/M）,我們知道當機械裝置的傳動功率恒定的時候，轉(zhuǎn)速 n（r/min）越高時候，所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩就會越來越小，“減速要先少后多”是我們在進行分配傳動比時候的所要遵循的首要原則，在使用 V 帶傳動的時候，我們應(yīng)該注意傳動比不能過大，否則減速器的中心會比大帶輪的半徑低的很多，這樣就給機座的設(shè)計和安裝帶來了諸多的不便之處，假如說在傳動過程中，齒輪的減速比較大時，這樣就會導(dǎo)致被動齒輪直徑變大，徑向尺寸也會變大，就會發(fā)生根切現(xiàn)象；在齒輪齒輪升速傳動的時候，假如說升速比較大時候，強烈的振動和巨大的噪聲是不可避免的，造成傳動機構(gòu)的不穩(wěn)定，，所以，我們從實際情況出發(fā)，各個傳動比的情況進行了一下分配：i1=1.2;i2=50;i3=1.5;i4=60 i 總= i1i2 i3i4=1.2 50 1.5 =20 3.3 計算各軸的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩由表一我們可知，取 帶=0.96， 蝸=0.72， 齒=0.94， 滾=0.98 ，由公式可知：122121,950,nPNTTii nhh==AⅠ計算出每一個軸的轉(zhuǎn)速： 1406.7/min.2nri=Ⅰ2123./i·.5i=′ⅠⅠ3123401.5/innrii=ⅠⅠ41234 70/mi.50./4.ii =×′′Ⅰ各軸的功率為：·Ph=′Ⅰ1.5096.4ⅠKw各軸傳遞的轉(zhuǎn)矩為：T=P/n=1500/1400=1.071T?=T·i?·h=2.045T?=T?·I?·h·h=256.35 N·m因為裝的是過度齒輪，所以第三軸只有彎矩。（2-17）12342323··0.51.096.740.91/4Tih=′′′′Ⅰ ⅠNm把以上數(shù)據(jù)帶入以下的表格中：各軸 主軸 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ傳動比 i 1.2 50 1.5 1/4.5轉(zhuǎn)速n(r/min)1410 116.7 23.3 15.5 70功率 P(Kw) 1.5 1.44 1.03 0.96 0.89轉(zhuǎn)矩T（N·m）10.23 11.78 420.02 328.60 122.33.4 計算與設(shè)計傳動機構(gòu)3.4.1 帶傳動設(shè)計帶傳動比較適用的場合：中心距變化范圍比較大的，而且結(jié)構(gòu)比較簡單的，傳動也更加趨向于平穩(wěn)的，必要時候也能進行緩沖，可起到過載安全保險的作用。缺點是外廓尺寸太大，軸上受力也比較大，而且常常導(dǎo)致傳動比不能得到嚴格保證，壽命也是比較低的（約 3000~5000 小時）在精密蝸輪滾齒機中，一般的帶的工作情況系數(shù)為 1.1，則計算功率為：P 計 = KⅠ?P 電=1.1 1.5=1.65(Kw) 由計算得出的功率和轉(zhuǎn)速，A 型三角帶比較合適。先選擇小帶輪直徑 d1=120mm,大帶輪直徑 d2=150mm,標準直徑 d2=130mm驗算帶輪： 1014=7.36/606dnv msp′=′小于 25m/s，適合。先選定中心距 a0，根據(jù)公式，那么可以得到 a0=360mm.通過下列的公式我們可以得到，三角帶的長度為：21001202()2()453531.7dLaamp-=+′′AL 計=1033mm 作為標準的長度，L 內(nèi)=1000mm 作為圓周長度。所以實際中心距為：0013054522La m--=+=由公式得出小帶輪上包角 α1：o21d--8057.3-57.3a=oo′′-10α4 6720,o\?Ⅰ計算三角帶輪根數(shù)。當帶輪速度 v=7.35m/s 時，選用 A 型三角帶，小帶輪直徑d1=120mm 時，通過查表 N=0.096，K 包角=0.99 ，K 帶長=0.88 ，所以：0N1.65.9908z==′Ⅰ Ⅰ取 z=2 根。3.4.2 齒輪模數(shù)的確定齒輪的材料，熱處理方式和受力的大小可以通過齒輪的模數(shù)得出。一般可以通過公式法來設(shè)計齒輪的模數(shù)。查表可知：齒形系數(shù) y=0.298，許用彎曲應(yīng)力[σ 彎]=19.7kg/mm2, 傳動齒面磨損對于開式齒輪來說是比較嚴重的，實際許用彎曲應(yīng)力應(yīng)該為許用彎曲應(yīng)力的 80%：[σ 彎]‘ =19.6?80%=15.68kg/mm2通過開式齒輪傳動，我們一般可以了解到 ψm=8～15 的齒寬系數(shù)，作為懸臂支承，而且齒輪的制造精度又較低的話，所以 ψm=10 作為齒輪的齒寬系數(shù)。載荷系數(shù) K=1.3～1.5，由于懸臂支承，取 K=1.3，根據(jù)公式：3'2315[]'.1034672.515.283.mKNzyns3′=′?AⅠ由上式可知，我們可以得到齒輪模數(shù)為 m=3mm。一般情況下來說，傳動系統(tǒng)里面，每一個齒輪模數(shù)都一定不相同的，傳遞的轉(zhuǎn)矩也不一樣，但是通常情況下，相應(yīng)的種類應(yīng)該越少越好，在這里我們統(tǒng)一選用模數(shù)為 3 的。3.4.3 確定蝸輪蝸桿模數(shù)確定材料是我們首要的任務(wù)，４５號鋼作為蝸桿的材料，還要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理；無錫青銅 ZQA19-4 作為蝸輪的材料也比較合適。根據(jù)公式： 313296.407529.618mNkznhy=′?取標準模數(shù) m=2，q=11。3.4.4 齒數(shù)的確定根據(jù)每一組的傳動比，我們就可以確定齒輪的齒數(shù)。 通過根據(jù)傳動比和最小齒數(shù)，齒輪的加工方法決定了齒輪的最小齒數(shù)，避免根切，齒數(shù)不得小于 17，在用齒輪插齒刀加工直齒輪準齒輪時，選取最小齒輪齒數(shù)為 z4=18 作為最小齒輪。在根據(jù)具體的工作環(huán)境確定的傳動比得到：， 。 3'21.5zi=431.5zi=將 z4=18 代入，則 。并由此可以推得：43318,184.5.iz=′=。238'51.zi=從而，可以得到滾齒機全部齒輪（蝸輪蝸桿）的齒數(shù)：z1=1，z2=50 ，z2 =54，z3=81， z4=18。如圖所示：滾齒機齒輪（蝸輪蝸桿）的齒數(shù)3.5 畫出滾齒機的總體方案圖以及機床總體結(jié)構(gòu)機床的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計必須考慮到方方面面，比如說機床的傳動裝置，機床的動力源，機床的機電系統(tǒng)控制，如滾齒機設(shè)計了柜式工作臺，臺面下柜內(nèi)吊裝電動機和減速箱。滾齒機總體結(jié)構(gòu)如圖?？傮w結(jié)構(gòu)圖第四章：蝸輪滾齒機的精密導(dǎo)軌選擇及其設(shè)計4.1 導(dǎo)軌的分類及運用按照導(dǎo)軌的形狀來區(qū)分，精密導(dǎo)軌可以分為:棱-平導(dǎo)軌、V-平導(dǎo)軌、雙棱-平導(dǎo)軌、雙 V-導(dǎo)軌、燕尾導(dǎo)軌、圓柱導(dǎo)軌，直角導(dǎo)軌、矩形導(dǎo)軌 通過導(dǎo)軌性質(zhì)的不同，精密導(dǎo)軌可以分為：滾動導(dǎo)軌（滾珠導(dǎo)軌、滾柱導(dǎo)軌、軸承導(dǎo)軌、滾子導(dǎo)軌、直線滾動導(dǎo)軌）、滑動導(dǎo)軌、液體靜壓導(dǎo)軌、氣體靜顧名思義，衡量一臺機床的精密程度導(dǎo)軌是必不可少的，導(dǎo)軌是精密機床、精密儀器及機械設(shè)備的關(guān)鍵部件，是機械設(shè)備的精度基礎(chǔ)。按如工和測量運動的要求，同一臺設(shè)備可能在 X、Y 、Z 三個方向都有導(dǎo)軌，或者同一方向有幾層導(dǎo)軌，導(dǎo)軌有運動原件、支承導(dǎo)向件、運動件和承導(dǎo)件之間的介質(zhì)或中間運動件及動力傳遞系統(tǒng)組成。 磁懸浮導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、彈性導(dǎo)軌、。在各個形狀導(dǎo)軌的運動件和承導(dǎo)件之間的介質(zhì)如為滾動體則為滾動導(dǎo)軌；為壓力氣體則為氣浮導(dǎo)軌，又稱靜壓導(dǎo)軌；裝有壓力油則為液體靜壓導(dǎo)軌；有裝配彈性元件的則為彈性導(dǎo)軌。滑動導(dǎo)軌因為接觸面積較大，摩擦力大，運動欠靈活，磨損嚴重，但是導(dǎo)向性較好，精度可以很高而且很穩(wěn)定，承載能力較大，重復(fù)性較好，故在一般通用的機床中（如車、銑、刨、鉆、磨、鏜等）廣泛采用，在一些高精密儀器、一些非機動光學(xué)儀器類中也應(yīng)用的十分普遍。滾動導(dǎo)軌摩擦力較小，運動靈活，承載力較大，工藝性較好，直線度精度達到≤1um/100um。故在精密機床、高速切削機床、數(shù)控機床、加工中心、高精密儀器中應(yīng)用廣泛。氣浮導(dǎo)軌摩擦力很小，在幾克力至幾十克力之間，導(dǎo)軌磨損極小，精度保持性較好，氣浮導(dǎo)軌接觸面的面積大，對導(dǎo)軌本體的局部誤差有平均效應(yīng)，對導(dǎo)軌運動件和承導(dǎo)件的精度之比一般為 3:1.導(dǎo)軌不容易污染，使用維護更加方便，但是，氣浮導(dǎo)軌剛性差，承載力不強，不允許載荷變化太大而導(dǎo)致氣隙大小變化而影響精度。另外，對壓力氣體要嚴格凈化，去水、去油、去塵和穩(wěn)壓。目前主要運用于各類的高精度的儀器中，如測量中心、坐標測量器等。液體靜壓導(dǎo)軌的優(yōu)點介于滑動導(dǎo)軌和氣浮導(dǎo)軌之間，主要是油路設(shè)計復(fù)雜，容易漏油，防護不方便，所以，選擇液體靜壓導(dǎo)軌不如選一種相適應(yīng)的滾動導(dǎo)軌，目前很少選用。彈性導(dǎo)軌無外摩擦，無空程，運動靈活，結(jié)構(gòu)簡單，加工及裝配都十分方便，導(dǎo)向精度極高，但是行程比較小。精密導(dǎo)軌形狀及摩擦性質(zhì)的選擇主要取決于以下幾個方面：① 設(shè)備的用途、承載力和載荷分布及受力情況② 坐標的運動數(shù)量、導(dǎo)軌的層數(shù)、各種導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度要求③ 導(dǎo)軌的行程大小及運動方式④ 生產(chǎn)廠家的加工水平、檢查水平等因素4.2 精密導(dǎo)軌的設(shè)計導(dǎo)軌的設(shè)計要滿足以下要求：① 運動特性：靈活、平穩(wěn)、穩(wěn)定、無爬行、無停滯② 很高導(dǎo)軌運動精度③ 滿足載荷的大小，變化及分布，并且剛性較好④ 導(dǎo)軌精度保持性好，并且還要具有較好的耐磨性⑤ 運動發(fā)熱小，對溫度不敏感，對于長導(dǎo)軌要設(shè)計溫度變化導(dǎo)致導(dǎo)軌變化的補償方法⑥ 導(dǎo)軌的設(shè)計要合理，符合或接近阿貝原則，要設(shè)計誤差補償機構(gòu)，精度調(diào)節(jié)機構(gòu)，裝調(diào)使用方便對重型加工機床和測量機選用導(dǎo)軌，水平導(dǎo)軌常常采用雙棱型，雙 V 型，如下左圖所示，為雙棱導(dǎo)軌，如下右圖為雙 V 型導(dǎo)軌雙 V 型、雙棱型導(dǎo)軌對中型好的，載荷能力強的，又不受載荷偏離的影響，耐磨性好，磨損不影響對中性，但是工藝性復(fù)雜，費工時，V 角、棱角一般為 90 度因此，精密蝸輪滾齒機的主導(dǎo)軌應(yīng)采用雙 V 型或者雙棱型導(dǎo)軌合理性較高。4.3 導(dǎo)軌的精度及其測試導(dǎo)軌的運動綜合精度為:導(dǎo)軌的運動件水平方向運動的直線度；垂直方向運動的直線度；運動件的運動時的擺動扭曲度；以及對運動中的爬行、蠕動及噪聲進行評估。導(dǎo)軌運動精度的保持性和穩(wěn)定性主要和接觸精度有關(guān)。為了保證導(dǎo)軌運動綜合精度，在導(dǎo)軌零件加工中對承導(dǎo)件和運動件的導(dǎo)向精度指標和接觸精度要進行工藝測量和產(chǎn)品驗收，這是導(dǎo)軌運動綜合精度的基礎(chǔ)。V-型平導(dǎo)軌副的測量:對承導(dǎo)件的 V-平，運動件的棱-平在 ZOX 和 ZOY 平面內(nèi)的直線度，相互平行度，平面長向、短向的平面度，V 和棱的對稱度等進行測量。對直角導(dǎo)軌、矩形導(dǎo)軌：對圓度、圓柱度、棱度以及圓柱導(dǎo)軌之間的平行度、垂直度、對稱度等進行測量。對直角導(dǎo)軌、矩形導(dǎo)軌：要測量導(dǎo)向面之間的垂直度，對大平面的導(dǎo)軌還要進行測量平面度，對其測量方法和數(shù)據(jù)處理可參考有關(guān)專著。目前，先進的測量工具主要是準直儀和水平儀。保證導(dǎo)軌運動綜合精度的工藝方法的是：對鑄鐵材料的滑動導(dǎo)軌主要配磨或配刮；對鋼制的或者是花崗石導(dǎo)軌副，主要是配磨或配研；對滾動導(dǎo)軌及液壓或氣浮導(dǎo)軌對其中介質(zhì)要嚴格測量、控制，裝配時進行選配和調(diào)整。4.4 導(dǎo)軌主要的零件設(shè)計導(dǎo)軌副為中等精度，輕載荷，形狀較為復(fù)雜，為灰鑄鐵 HT200、HT250 珠光體材質(zhì)，鑄件在粗加工之前和精加工前各進行一次時效處理，穩(wěn)定材料性能，在導(dǎo)軌摩擦面上粘貼聚四氟乙烯軟帶便于加工，保證接觸精度。導(dǎo)軌副主要冷加工手段是：粗刨、精刨，分別刮研。或者在精刨之后用專用磨床磨削成形。在加工中為了保證 V-平導(dǎo)軌和棱- 平導(dǎo)軌配合尺寸的一致性，可用同一副卡板量具測量控制。在第二次時效處理之后，采用配對的專用刮膜先把床身的V-平導(dǎo)軌為基準，配刮運動件的棱- 平導(dǎo)軌達到導(dǎo)軌的運動綜合精度。對淬硬鋼導(dǎo)軌采用磨削和配研磨工藝。導(dǎo)軌磨削有以下優(yōu)點：① 導(dǎo)軌磨削可獲得高的精度和低的表面粗糙度，并且導(dǎo)軌的直線度可達到 0.007mm/1000mm，平行度 0.01mm/1000mm，表面粗糙度Ra0.8mm。② 可以加工淬硬鋼導(dǎo)軌③ “以磨代刮”可以提高工效 2——5 倍端面磨削和周邊磨削是導(dǎo)軌磨削主要兩種方式。其中最普遍的方法就是端面磨削。導(dǎo)軌磨床有一個或幾個旋轉(zhuǎn)磨頭磨削不同角度的導(dǎo)軌面。在粗削的時候，為了減少與工件的接觸面積要使主軸傾斜 3 度到 5 度，改善散熱條件。通常選用相對于導(dǎo)軌寬度的 1.3 到 1.5 倍的砂輪直徑。同樣最最高效磨削方法是周邊磨削，通過選用多片組合砂輪都進行磨削各導(dǎo)軌面所示，這種加工方法精度高，效率也高，加工成本也高，適用于大批大量的產(chǎn)品加工，V- 平導(dǎo)軌與棱 -平導(dǎo)軌相配加工時要保證導(dǎo)軌的綜合精度，還應(yīng)保證導(dǎo)軌的接觸精度，即在導(dǎo)軌的任一截面內(nèi)兩者形狀吻合的精確度。為此，在加工中對兩者要控制三要素：V 型導(dǎo)軌 V 的半徑誤差△α /2；平導(dǎo)軌的角度誤差△β；V- 平導(dǎo)軌的不等高誤差△h 。相配的 V 型導(dǎo)軌角度不相等，或者角度相等但有半角誤差，則兩導(dǎo)軌的中心線不重合，都會影響導(dǎo)軌的接觸精度，所以，對 V 型導(dǎo)軌必須控制長向和短向的直線度誤差，對稱度誤差，控制平導(dǎo)軌直線度誤差小于 0.01mm，控制 V型導(dǎo)軌的中心線直線度誤差小于 0.01mm，V-平導(dǎo)軌的直線度誤差也同時控制了△h 高度誤差，為了控制平面導(dǎo)軌的△β 角度誤差，要求兩平面導(dǎo)軌的平行度誤差小于 0.01mm。這些誤差用準直儀或水平儀進行綜合測量，也可對零件誤差單項測量。對淬硬鋼導(dǎo)軌磨削后精度和表面粗糙度不合格者，可用研磨器具進行研磨，研磨是一種零件的光整加工的方法，是一種傳統(tǒng)精密加工工藝，通常是手工操作，工人技術(shù)水平?jīng)Q定被加工零件的精度，隨著機械工藝水平的發(fā)展，研磨也已經(jīng)逐步機械化，研磨表面粗糙度可達到 Ra0.16-0.008um，當兩種零件要求精密配合時則配對研磨，這是最有效的加工方法，研磨的速度很低，是微量切削方法，每次研磨量不會超過 0.002mm，所以，工藝上面留研磨量要求控制在0.005-0.003mm，推薦值如表 3-2 到 3-4 所示。第五章：誤差校正機構(gòu)5.1 誤差的主要分類以及產(chǎn)生誤差的主要因素對于加工機床或者測量儀器，由于設(shè)計、零件制造、裝配以及使用條件等方面的原因，使其加工出來的產(chǎn)品有誤差，或者對產(chǎn)品的測量結(jié)果要產(chǎn)生誤差，此誤差的大小和變化就是該設(shè)備的精度。影響設(shè)備精度的原因各種各樣，因而產(chǎn)生各種誤差，根據(jù)特性可以分為三大類，即粗大誤差、偶然誤差和系統(tǒng)誤差。粗大誤差是設(shè)備工作中由于激烈的瞬時變化，如沖擊、碰撞及工作條件的波動造成的誤差，這種誤差可作拋棄處理。偶然誤差是設(shè)備工作中七本身一些尚未控制好的微笑因素，如傳動鏈中間隙變化、零件的彈性變形、潤滑油帶來的停滯、摩擦力的變化等造成的誤差。這些誤差的大小變化及誤差方向沒有規(guī)律，對這些因素要嚴格加以控制，現(xiàn)代數(shù)控機床及加工中心可以對影響因素隨時監(jiān)控并反饋加工，自動校正。對于測量儀器的測量結(jié)果，可以多次等精度測量，將結(jié)果處理值。系統(tǒng)誤差是影響設(shè)備精度的主要因素，在各項誤差中占主要成分。一般由設(shè)備的關(guān)鍵部件、零件精度和裝配精度決定，其誤差的大小和變化規(guī)律的固定不變，可以采用誤差校正機構(gòu)來減少和消除系統(tǒng)誤差對設(shè)備工作精度的影響。同一臺設(shè)備中有可能存在許多系統(tǒng)誤差，但有些系統(tǒng)誤差很難實現(xiàn)校正。例如，蝸輪滾齒機的滾齒加工中，影響齒輪齒距誤差和齒距累積誤差最主要的原因是機床末端 1/72 的蝸桿- 蝸輪副本身的齒距誤差和齒距累積誤差以及 72 齒蝸輪的安裝偏心，其次是齒柸在機床上的安裝偏心。齒柸的安裝偏心可以從從工藝上嚴格控制到可以忽略的齒輪影響又不一樣。有根據(jù) 1∶1 地反映到被加工齒輪的齒距和齒距累積上，加工另一些齒數(shù)的齒輪影響又不一樣，又如，加工齒輪螺旋線(齒向)，其誤差來源主要是機床差動鏈的誤差，齒柸的安裝傾斜，以及滾刀架垂直走刀運動對機床工作臺回轉(zhuǎn)軸線的平行度誤差（前母線為 3∶1 的影響，側(cè)母線為 1:1 影響）等。這些誤差雖是線性變化的系統(tǒng)誤差，但又要受到安裝齒柸的上頂尖、下頂尖偏心的影響而使加工齒輪的齒向誤差雖然其大小和方向按三角函數(shù)關(guān)系在變化，但相位是不確定的，所以也很難進行誤差校正。目前，最有效的辦法是將滾齒加工機床數(shù)控化，提高柔性，提高智能化，在加工過程中對齒輪誤差進行自動檢查并反饋，自動進行誤差補償。對一些設(shè)備的主要系統(tǒng)誤差可以采用簡單的誤差校正機構(gòu)進行校正。5.2 常見的誤差校正機構(gòu)5.3 絲杠、螺紋加工機床螺旋線誤差校正方式在螺紋磨床上加工測量蝸桿時的螺旋線校正機構(gòu)，是該機床未加校正機構(gòu)時，加工一根測量蝸桿，在高精度儀器上測出此蝸桿螺旋線誤差，該誤差主要來源于加工機床絲杠的螺距誤差及螺旋線誤差，根據(jù)該誤差曲線按比例在長度方向上首尾對應(yīng)，按機床修正杠桿的參數(shù)，放大 K=100~200 倍率，把校正尺 3修成凹凸的形狀曲線并按首尾對應(yīng)關(guān)系安裝在機床身上。加工中砂輪只轉(zhuǎn)動，而測量蝸桿既轉(zhuǎn)動又按比例關(guān)系軸向移動，校正尺上凹凸的曲線由刀口觸頭4，桿臂 5 讓移動中的螺母 2 相對絲杠 1 產(chǎn)生附加的轉(zhuǎn)動，而改變測量蝸桿的軸向移動量，達到校正螺旋線誤差的目的。校正的精度主要取決于校正尺的修銼精度，可以達到 2~3um/50mm。S7332 對刀和螺距校正機構(gòu)，經(jīng)過車削加工后的螺桿在磨削加工時需要進行對刀，即把砂輪對準于螺桿的齒槽中【調(diào)整工件（螺桿）與砂輪的相對位置】，以保證兩側(cè)磨削余量均勻，螺母 2 固定在齒輪套 3 上以及支承體 5 中，支承體與床身 4 固定連接，通過蝸桿帶動渦輪套旋轉(zhuǎn)使齒輪套的螺紋相對于做軸向移動，并帶動螺母作軸向移動，使螺桿的齒槽與砂輪調(diào)至中央；螺距的校正由校正機構(gòu)獲得，螺母 2 在彈簧力的作用下，通過干干 7 使刀口觸頭緊緊地壓在校正尺 6 的上面，齒面曲線是按該機床的螺距誤差大小經(jīng)過放大而形成的，當工作臺移動時候刀口觸頭沿著校正尺上面運動，使螺母獲得一個附加回轉(zhuǎn)運動從而使絲杠 1 連同工作臺的移動速度加快或者減慢，相應(yīng)地被磨削的螺桿的螺距會增大或減小，使被加工螺桿的螺距得到相應(yīng)的校正。高精度絲杠車床SG8630 校正機構(gòu)，校正尺 1 固定在床身上，尺工作面上的曲線形狀是按機床絲杠 6 各處的實際誤差按比例放大后而形成的,即齒面上的凹凸曲線形狀與絲杠相應(yīng)的位置上的螺距誤差值相對應(yīng)，螺母 5 裝在刀架的床鞍上的，相對于床鞍軸向固定，而周向可以自由擺動，彈簧 4 使螺母 5 順時針擺動，經(jīng)過齒輪副 Z?和Z?以及杠桿 3 使推桿 2 始終抵緊在校正尺尺面上，當螺母帶動床鞍縱向移動時推桿的觸頭沿尺面滑動，根據(jù)校正尺尺面的凹凸變化情況，推動傳動螺母 5 相應(yīng)附加的周向擺動，使床鞍得到附加的縱向位移，來補償絲杠的螺距誤差。螺距校正裝置還能校正機床絲杠本身的累積誤差和工件在加工中因熱變形因素所產(chǎn)生的誤差，校正累積誤差的方法是將校正尺相對絲杠的軸線偏轉(zhuǎn)一定的角度 β，則在距離校正尺偏轉(zhuǎn)中心 L（mm）處，校正尺面產(chǎn)生的位移量h=Ltanβ，從而床鞍產(chǎn)生的附加位移量△f= （h/2Π R）（z1/z2）P附加位移量應(yīng)等于絲杠在 L 昌都內(nèi)的累積誤差，實際使用時 β 不易測定準確，h 值可以用千分表進行測量，所以用 H 值來確定校正的偏轉(zhuǎn)位置。若實際情況絲杠既有螺距誤差△p1 ，也有累積誤差△Pp ，可以進行同時校正。5.3.1 螺旋線誤差校正機構(gòu)校正原理若絲杠有螺距誤差△P，需要螺母正、反轉(zhuǎn)動一個角度△Q 進行補償，則△Q 與床鞍的附加位移量△ f（應(yīng)等于螺距誤差△P）有如下關(guān)系：△Q=2 π△f /P=2π△P /P式中 P——螺距，mm；△Q— —螺母附加轉(zhuǎn)角，rad；△f——床鞍附加位移，mm；△P— —螺距誤差，mm；要使螺母 5 轉(zhuǎn)過△Q，推桿所需要的位移△h 為△h=R△QZ? /Z?將△Q 代入上式經(jīng)整理可得△h=2π(R/P)(Z?/Z?)△P式中△h——校正尺曲線的修正量，mm ，其正、負（即凸或者凹）由螺距誤差情況及具體結(jié)構(gòu)決定;R——杠桿 3 的工作臂長， mm；Z?、 Z?——杠桿及螺母 5 上的齒輪輪數(shù)。由上式可知△h/△P=2 π（R/P ）(Z?/Z?)△PK 稱為放大比（校正比），是機床型號常數(shù)。比如機床的 R=38.2mmZ?=16,Z?=160,P=12mm,因此放大比為 K=200，若需校正某一點處的螺距誤差△P=0.01mm 時，尺面上的相應(yīng)點的修正量應(yīng)為△ h=K△P=200*0.01=2mm5.3.2 誤差校正機構(gòu)的校正分析圖