（优秀毕业全套设计）YC3180滚齿机无侧隙双滚子包络换面蜗杆加工设备的改装设计

古代齿轮用手工修锉成形。

年，意大利托里亚诺制造钟表时，制成台使用旋转锉刀切齿装置年，法国勒内制成了使用铣刀齿轮加工机床，并有切削齿条内齿轮附件年前后，英国怀特制造出第台既能加工圆柱齿轮又能加工圆锥齿轮机床。

具有这性能机床到世纪后半叶又有发展。

年，英国惠特沃思获得蜗轮滚齿机专利年，席勒取得圆柱齿轮滚齿机专利以后经多次改进，至年德国普福特制成带差动机构滚齿机，才圆满解决了加工斜齿轮问题。

制成齿轮形插齿刀后，美国费洛斯于年制成了插齿机。

二十世纪初由于汽车工业需要，各种磨齿机相继问世。

年左右美国制成剃齿机年制成珩齿机。

年代以后，现代技术些先进圆柱齿轮加工机床上获得应用，比如大型机床上采用数字显示指示移动量切齿深度滚齿机插齿机磨齿机上采用电子伺服系统数控系统代替机械传动链交换齿轮用设有故障诊断功能可编程序控制器，控制工作循环变换切削参数发展了数字控制非圆齿轮插齿机适应控制滚齿机滚齿机上用电子传感器检测传动链运动误差，并自动反馈补偿误差等。

年美国比尔格拉姆发明了采用单刨刀按展成法加工直齿锥齿轮刨齿机年，美国比尔设计了双刀盘铣削直齿锥齿轮机床。

由于汽车工业需要，年美国制造出带有两把刨刀直齿锥齿轮刨齿机，又于年制成弧齿锥齿轮铣齿机年，出现了准渐开线齿锥齿轮铣齿机年代研制成能把直齿锥齿轮次拉削成形拉齿机，主要用于汽车差动齿轮制造。

年代为适应航空工业需要，发展了弧齿锥齿轮磨齿机。

年，瑞士厄利康公司制成延长外摆线齿锥齿轮铣齿机从年代起，又发展了用双刀体组合式端面铣刀盘，加工延长外摆线齿锥齿轮铣齿机。

型滚齿机.型滚齿机概述型滚齿机能加工的工件最大直径为，最大模数为，最小工件齿数为。

这种滚齿机除具备普通滚齿机的全部功能外，还能采用硬质合金滚刀对高硬度齿面齿轮用滚切工艺进行半精加工或精加工，以部分地取代磨齿。

为此，机床工作精度较高，有较好的刚度和抗振性。

图是的外形图。

图中立柱固定在床身上。

刀架可沿立柱上的导轨上下移动，还可以绕自己的水平轴线转位，以调整滚刀和工件间相对位置安装角，使其相当于对轴线交叉的交错轴斜齿轮副啮合，滚刀安装在滚刀主轴上，作旋转运动。

工件安装在工件心轴上，随同工作台起旋转。

后立柱和工作台装在同溜板上，可沿床身的导轨作水平方向移动，用于调整工件的径向位置或作径向进给运动。

图外形.型滚齿机的传动和运动分析滚切直齿圆柱齿轮型滚齿机的传动系统如图所示。

分析个传动系统，首先分析其运动的组成，有几个简单运动，几个复合运动，需要几条传动链。

每条传动链应按下列次序分析确定末端件。

列出计算位移，即两末端件的运动关系。

对照传动系统图，列出运动平衡式。

计算换置式。

图型滚齿机传动系统主运动传动链两末端件电动机电机转动滚刀主轴滚刀转动。

计算位移电动机转速电，滚刀主轴转速η。

记作电动机η主轴运动平衡式是传动链中速变速箱的传动比。

导出换置公式转速调整可由速变速箱来实现，速变速箱的可变传动比为滚刀的转速选定后，可以由换置公式计算出的值，并由此确定变速箱中变速齿轮的啮合位置，即可得到所需的滚刀转速。

展成运动传动链两末端件滚刀主轴滚刀转动工作台工件转动。

计算位移滚刀主轴转转时，工件转转。

为滚刀头数，为工件齿数，记作滚刀工件运动平衡式合成是合成机构的传动比。

加工直齿圆柱齿轮时，合成机构被锁住，故合成。

换置公式即上式中挂轮，用于工件齿数在较大范围内变化时调整的数值，使其数值适中，以便于选取挂轮，根据值，可以有如下三种选择通常取或。

当工件齿轮时，有可能大于，为避免在挂轮架处升速，增加噪声，取这时当工件齿数时，取，这时当工件齿数时，挂轮架的被动轮太大。

取，。

这时。

轴向进给传动链两末端件工作台工件转动刀架滚刀移动。

计算位移工作台每转转时，刀架进给移动量，记作工作台滚刀架运动平衡式换置公式轴向进给量是根据工件材料加工精度及表面粗糙度等条件选定。

滚切斜齿圆柱齿轮滚切斜齿圆柱齿轮时，机床的主运动传动链和轴向进给运动传动链与加工直齿圆柱齿轮时相同。

展成运动传动链展成运动传动链与滚切直齿圆柱齿轮相同，但合成机构不被锁住。

展成运动从行星轮传入，从另行星轮传出。

两行星轮转速相同，但转向相反，故传动比为。

其换置公式为由于使用合成机构后轴的旋转方向改变，所以在安装展成运动传动链挂轮时，必须按机床说明书规定配加惰轮。

差动传动链滚切斜齿圆柱齿轮时，进给是复合运动，需要条内联系传动链来保证螺旋线的导程。

即差动传动链或称附加运动传动链。

两末端件滚刀刀架滚刀移动工作台工作台附加转动计算位移当滚刀刀架沿工件轴向移动个螺旋线导程时，工件应附加转转。

记作滚刀刀架工件运动平衡式式中轴向进给丝杠的导程，单位为合成运动合成机构在附加运动传动链中的传动比，合成展成运动挂轮传动比，被加工齿轮螺旋线的导程，单位为法向模数，单位为被加工齿轮螺旋角，单位为度。

换置公式合成机构是个锥齿轮差动机构。

差动链中，系杆为主动，行星轮为被动，将合成代入运动平衡式，得换置公式改装根据前面对型滚齿机的介绍，不难看出对于加工直齿斜齿人字齿轮蜗轮等，不论粗加工还是精加工都具有定的优势，比较经济，效率也较高。

但是对于蜗杆的加工，又特别是对无侧隙双滚子包络环面蜗杆的加工却不适合。

对于无侧隙双滚子包络环面蜗杆的加工，针对蜗杆既成的环面加工齿面，主要是磨削加工方式，因此我们必须对型滚齿机进行改装。

首先，我们必须要将滚齿机的转速降下来以适应磨削的需要，所以我们在电机与滚齿机间连接有传动比为的蜗轮减速器及级带传动，使滚齿机的转速降为左右，其结构如下图所示其次，需要在滚齿机回转工作台上加相应的工装，其工装要求如下图所示蜗杆的回转中心轴线必须与型滚齿机的回转工作台中心轴线垂直相交，且同时满足经过蜗杆喉部的水平线同时与蜗杆的回转中心轴线和滚齿机的回转工作台中心轴线两两垂直相交。

其中经过蜗杆喉部的水平线的长度应等于蜗杆与蜗轮的中心距。

图蜗轮减速器的连接位置图改装后的的工装要求最后，根据前面所叙述的原理和加工方法，为了确保加工质量，使改装后的滚齿机能准确完整地磨削蜗杆的齿面，那么改装时，需要在型滚齿机回转工作台上加分度盘来调整磨头的周向进给，再在电主轴的支承体上安装丝杠滑板磨头作为轴向进给装置，砂轮磨头装在电主轴如图的可旋转端。

整体接电和接地端电主轴装配图电主轴蜗杆齿面按滚柱包络环面的成形原理在型滚齿机上进行加工，砂轮头采用镀立方氮化硼，其粒度为，本处采用了不同外径的砂轮，例如对于设计滚柱半径为的蜗杆，则采用半径为.，.，.的砂轮进行粗磨半精磨精磨。

由于磨削时，电主轴的转速很高，最高可达，因此对其运转的平稳性以及与其支承箱体的同轴度必须严格保证，为了磨头的回转轴中心线的水平和电主轴高速转动时位置精度，我们对支承电主轴的箱体上盖下箱体支座采用如下工艺图在半圆箱体内侧中部再加深段深的圆弧凹槽，以保证上述要求，同时保证无侧隙双滚子包络环面蜗杆的加工质量。

箱体上盖下箱体支座图支承箱体同时，考虑加工时，电主轴所连接的磨头在高速转动，在加工不同规格不同传动比的蜗杆时，电主轴需要在水平面内略微调整点角度，故电主轴的下箱体支座采取燕尾槽造型与下面基部连接，同时还使用楔形镶条图与调整螺栓配合以调节不同的加工需求，如下图所示。

楔形镶条抽出表示整体表示图楔形镶条的位置和作用根据前述可以得知，磨削时，电主轴的转速很高。

故电主轴发热量较大，需要散热和润滑。

所以，我们在箱体上盖钻了个小的散热孔如图，又在连接箱体上盖和下箱体支座的右端盖切了个方形槽以便插入润滑油管道，如图。

磨削润滑液使用优质号油，其运动粘度为，倾点为，闪点为，电主轴与之配套的专用变频器驱动，在磨削过程中可以根据实际情况控制电主轴的转速。

图箱体上盖图右端盖前面叙述过为了保证蜗杆的加工符合要求，必须使得蜗杆的回转中心轴线与型滚齿机的回转工作台中心轴线垂直相交，且同时满足经过蜗杆喉部的水平线同时与蜗杆的回转中心轴线和滚齿机的回转工作台中心轴线两两垂直相交。

此外，还必须满足砂轮磨头的回转中心线与蜗杆工件的回转中心线在同水平面内图，这就必须满足装配好的电主轴体与下面整个连接基体有精准的定位和精密的配合，所以，本次采用了定位键连接燕尾导轨和下面的工字型基体，下图中，可以看出为了达到前述目的，我们在燕尾导轨与工字型基体的两端均安装了定位键。

图和都在平面内定位键图定位键的安装位置其实，在正式加工之前还必须用百分表检测滚齿机回转工作台的回转中心线和无侧隙双滚子包络环面蜗杆的回转中心线，看两线是否在同水平面内，再利用自身的手柄调节回转工作台在机床导轨方向方向的运动来调整蜗轮蜗杆的中心距，利用刀具工作台在竖直方向方向的距离来调整砂轮滚子的偏距。

待切都检测调整好以后，便可以对无侧隙双滚子包络环面蜗杆的齿面进行磨削加工了。

但是加工过程中需要对砂轮磨头进行轴向进给运动和周向进给运动，为了解决这种问题，本次改装中，采取了在分度头上安装丝杠来保证磨头的轴向进给，再在滚齿机的回转工作台上安装了分度盘以调整磨头的周向进给，下图所示。

图丝杠的作用及其布置图丝杠和分度盘的布置对无侧隙双滚子包络环面蜗杆进行磨齿面加工之前，还需要对其进行高精度的定位和夹紧，因为此前已经对蜗杆进行了车切铣钳等加工，若要保证蜗杆的回转中心线与水平面平行，我们必须采取定的措施。

针对此次无侧隙双滚子包络环面蜗杆的特殊情况蜗杆的两端外环面已经精车加工，端平面已经钻了螺纹孔图，我们采取了在蜗杆端加高精度铜套图配合固定，另端利用其螺纹孔与拉杆上的螺纹配合图，以保证蜗杆与其的同轴度从而达到使蜗杆回转轴线平行于水平面的目的。

蜗杆端面螺纹孔铜套位置及整体配合蜗杆与拉杆的配合图蜗杆的装夹根据前述型滚齿机各部分细节的改良，以及无侧隙双滚子包络环面蜗杆加工精度的保证，综合现有的设备和各种状况，现将型滚齿机改装如下图所示因页面限制部分细节和零件无法全部展示。

图改装后的型滚齿机简析无侧隙双滚子包络环面蜗杆的工艺本次毕业设计中，针对无侧隙双滚子包络环面蜗杆的具体情况，并结合现有的加工设备，且参照滚锥包络环面蜗杆副的制造技术，可确定出加工蜗杆的方案大致如下蜗杆的外环面采用车削加工，先粗车加工后再进行表面热处理，使工件获得良好的综合机械性能如强度塑性和韧性，本次可以采用淬火和高温回火双重热处理方式即调质处理，工件有了良好的性能后再进行半精加工和精加工其环面，然后再磨削出高精度的工艺基准以便后续加工，后面便可以继续诸如切齿铣齿磨齿面渗氮抛光铣键槽等加工。

.工艺流程由于蜗杆轴向齿廓呈弧形分布，同时接触多个蜗轮轮齿滚子，而且蜗杆齿面必须经表面硬化处理后再精磨而成，使得齿面硬度，粗糙度.，加工工艺过程如果和其成形过程保持完全致，便能够可靠地保证无侧隙双滚子包络环面蜗杆的制造精度和啮合的理论状态。

根据前述情况，综合各种因素，制定加工无侧隙双滚子包络环面蜗杆的工艺流程为下料粗车环面调质半精车精车环面磨工艺基准在滚齿机上粗切齿铣齿面铣去不完整齿钳修进出端口齿部辉光离子淡化修整工艺基准粗磨半精磨精磨齿面对研检测精车各轴颈及轴向尺寸渗氮处理齿面抛光打磨齿底部铣键槽磨各轴颈入库。

.切齿在无侧隙双滚子包络环面蜗杆切齿之前需要将其毛坯加工成图中形状，该工序的主要目的是加工出蜗杆的初始形状以及加工齿面时所需的工艺基准。

图蜗杆蜗杆的切齿，必须搞清楚其蜗杆副的成形原理，在蜗杆副传动中，任何个瞬时，在蜗杆同齿槽内均同时有两