础知识，来解决实际工程的问题，同时也提高了我查阅文献资料设计手册的能力。我的大学四年生涯即将画上个句号。激动之余又有些怅然若失，激动的是自己就要去更广阔的社会天地闯荡，怅然的是很难再见到敬爱的老师们和亲爱的同学们。希望同学们借毕业设计的机会展翅高飞，开拓新的天地。诚愿祝福老师身体健康，工作顺利。附录模块控制回转工作台在三轴数控铣床铣削螺旋伞齿轮中的应用摘要当今，数控机床在机电体化领域中得到了日益广泛的应用。机械电气和数据处理系统与数控技术相结合，引领了新的生产加工理念。近年来，数控技术的发展已将非线性校正技术在切削弧齿锥齿轮中的应用变为可能。在本文中，我们将尝试采用带有外加模块分度台的三轴数控铣床，运用带有索引工作界面的通用铣床的传统连续多重切削方法来加工制造出这个螺旋伞齿轮。该研究包括弧齿锥齿轮的几何建模，运用系统进行传统或新型非传统方案的模拟仿真，数控加工工艺的设计与编程，通过三轴数控铣床的实验切削来探索新方案的正确性。结果表明，开发的螺旋伞齿轮实验切削方案不仅与先进数控加工相比成本更低，而且相比传统切削，加工齿轮的时间也较短。因此，在螺旋伞齿轮加工领域，这是个很经济的方案。关键词齿轮加工，螺旋伞齿轮数控技术交流电动机，逆变，接近传感器，光电传感器，旋转编码器引言齿轮是工业机械领域中重要的精密机构，在平行轴横向交叉或非交叉轴之间用于传递机械功率和机械运动。虽然有时会看不见，但齿轮仍是我们工业文明中最重要的机械元件之。在各式各样的条件下，齿轮会以几乎达到无限的速率运转。得到发展的齿轮加工设备与工艺流程已经非常先进与成熟。无论大批量生产还是小批量生产，无论在小型车间还是分批处理的加工车间，加工齿轮的流程按顺序都需要以下四步操作.下料.切齿.热处理.研磨根据它们的类型应用范围及强度和刚度要求，通常经过铸造挤压锻造粉末冶金注塑加工和滚齿加工来完成齿轮的加工制造。在这系列加工流程中，螺旋伞齿轮是最复杂的种齿轮，在成角度的横轴之间，它用来传递回转运动。沿齿长方向，螺旋伞齿轮有径向弯曲的齿廓曲线。这类齿轮之所以能够保证与配合齿轮有光滑的啮合，主要是因为它们有胜过直齿轮的曲型齿廓，这样它们同时间接触并啮合的齿数会更多。螺旋伞齿轮的设计与制造仍然是个热门的研究课题，在直升机运输齿轮系摩托车齿轮减速器及其他工业分支中都得到十分重要的应用。对于制造而言，这种齿轮通常由种特殊机床加工而成，如滚齿机成型机。目前，基于轮齿加工的特种数控加工机床已运用于工业实践中。这也许就是轮齿加工的相关文献在公开的研究领域稀少的原因所在。最近，基于齿轮加工的数控加工机床已得到长足发展并逐渐运用于工业实践。然而，它们的运动结构与工业数控铣床还是有着内在的差异，前者是为种特种刀具而设计的。先前对齿轮的研究主要涉及齿轮的设计和分析。在对其几何特征与设计参数进行研究的同时，和基于切面方向上的齿轮传动和渐开线齿轮几何学，提供了个关于锥齿直齿轮螺旋伞齿轮的数学曲面模型。后来，这个方案与等人和等人基于精密球面渐开线的齿轮曲面模型进行了比较，从而得出了个截然不同的模型。依据标称偏差，其精确度相比运用特种机床加工的螺旋伞齿轮得到了验证。对于冠齿轮，些结论是可行的。和通过改良直齿轮的基圆提出了运用范成法获得渐开曲线。运用斜齿轮传动误差的修正测定值，在节圆上设计了个标准剖面，在面齿轮的上下表面设计了个改良剖面。等人对采用平面齿形的锥齿轮研究得出了个点接触模型。这些研究都与专为加工齿轮而特殊设计的那些特种齿轮加工机床如滚齿机成型机返程齿剖面有关。等人对螺旋伞齿轮加工的雕刻面加工方法的可行性做了研究，并验证了运用带有回转摆动升降台的四轴数控铣床生成加工轨迹的可能性。同时，种螺旋伞齿轮基于模型的验证法也得以提出。在本文中，对于螺旋伞齿轮我们将尝试采用种新的加工流程，加工时运用带有可用于控制分度台的模块的三轴铣床。很明显，这种加工方法的生产率不及特种加工机床。可除了生产率，这种加工方法的优点有以下几个方面传统加工方法需要消耗大量投资成本来获得各种特种机床，所选用刀具加工的齿轮种类尺寸和几何形状也非常有限运用这种新的加工方法，各种类型的齿轮都可通过工业三轴数控铣床加工而成相比运用特种加工机床，采用该方法加工更为经济。个不同于先前的工作重点是，为了模拟全部加工过程并获得加工参数，需要开发自动计算机模型。所有先前的研究都在计算复杂的数学方程组和设计几何模型。鉴于上述情况，我们的重点在于螺旋伞齿轮的加工实验检验，而不在于提供螺旋伞齿轮的几何或数学模型。这是第次同时运用机电体化机床和数控铣床来加工特殊齿轮，甚至个机械元件。螺旋伞齿轮的几何规格通常，个齿轮的几何参数都由工程图给出。对于定义其几何形状而言，有些参数主要参数是必须有的。为此，我们采用名为的驱动元件开发软件来算得这些主要参数。螺旋伞齿轮的设计要求高精度的数学计算，并且生产这种齿轮传动机构不仅需要高质量的设备和加工此类齿轮传动机构的机床，而且还需要拓展适当的机床参数设置。这样的设置虽然不合乎标准，但也需要由能够保证符合高质量齿轮传动要求的每种情况的设计根据齿轮传动的几何参数和展成工具来确定。加工螺旋伞齿轮由引言中的讨论，我们知道所有类型的齿轮都能通过加工手法来获得所需要的所有规格，其中高精度齿轮的加工手法仍然非常卓越的。成型铣削是加工任意类型齿轮的最常见的加工工序。所使用的道具都具有类似相邻轮齿间隙的相同形状。标准刀具通常用于齿轮的成型切削。在美国，这些刀具的每个径节都是原来的倍，用于加工标准表上指示的多齿齿轮。格利森公司基于为补充冠齿轮范成原理而产生的锥齿轮范成的普遍概念相互啮合的大小齿轮可分别考虑，运用了表面滚齿的加工手法。由公式可知，表面滚齿加工的速率比应取决于工具齿轮与展成齿轮的齿数比其中，和分别为工具齿轮与展成齿轮的扭转角速度和分别为工具齿轮和展成齿轮的齿数。展成齿轮与工具齿轮的基圆半径由公式确定其中，为机床径向设定值。范成的冠齿轮可考虑为螺旋角为度的特殊斜齿轮。因此，出现了“形齿轮”这个通用术语。当已生成的大小齿轮的配合吃面共轭时，可以考虑对范成冠齿轮的概念进行补充。在实践中，为了使失配的轮齿表面得以匹配，形齿轮的大小齿可能互不相同。形齿轮的旋转由戟齿轮上的摇架旋转体现。用三轴数控铣床加工螺旋伞齿轮，我们首先应该对开发的系统的几何建模和仿真模块尽享程序测试。运用商业软件创建模型和。运用软件运用模型的机械运动分析系统模拟齿轮加工并得到分析结果。对于机床的结构而言，很明显，螺旋伞齿轮的数控机床上，工件的回转运动史必要的。基于其切削的性能分析，通过步安装，螺旋伞齿轮的数控加工至少也可达到四轴控制的要求。因此，对于三轴铣床具备回转工作台是必要的。成型切削或成型铣削都会在测试中用到。刀具从齿轮毛坯中心想要得到的齿高径向进给，然后穿过齿面，而回转工作台绕其中心旋转工件来获得所需的齿宽。当加工完成个齿间时，刀具后退，分度头指示齿轮毛坯，继续切削下个齿间。从根本上说，这种方法是种简易而灵活的螺旋伞齿轮加工方法。所需的设备和刀具都相对简单，并且只运用标准三轴数控铣床。然而，防止出现任何的工件损坏，就每工步为短程的刀具进给而言，我们有必要做到谨慎考虑。我们在环境下创建螺旋伞齿轮用以模拟操作工序并估算些加工参数，如端铣刀的原始高度接近传感器的位置电动机转矩电动机转速及转动频率。例如，在环境下，端铣刀与螺旋伞齿轮的齿顶间距为.，这是我们沿轴用来垂直定位主轴的。同时，根据我们使用的系统所提供的图形报告，电动机的角速度和转矩分别为和。是种可以生成刀具加工轨迹的机械专业软件。根据齿轮的总深度和表面宽度，在我们的切削程序中可设计出加工轮廓线为矩形的刀具轨迹。其它加工参数和刀具的规格也应录入软件的刀具轨迹菜单。在加工轮廓线窗口，我们要用到以下两个选项考虑到对切削量的较大控制，在多通道口允许刀具多工步进给。在没有额外的几何尺寸条件下，在入口出口位置变动之前，导入导出拉长的或缩短的刀具轨迹，这样有助于我们控制加工补偿，并能使短时间编制固定加工轮廓线变为可能。虽然这种齿轮的成型切削般运用万能铣床上的分度头来完成，但其加工过程缓慢并需要技术熟练的工人师傅和操作者。刀具安装在刀柄轴上，运用分度头来旋转切削轮齿并指示齿轮毛坯。工作台设置在螺旋角为度的角度上，并且分度头也应与工作台的纵向丝杠相适应，以便使齿轮毛坯得以纵向回转运动。针对上述提供的方法，我们采用了连接了蜗轮蜗杆变速箱的交流电动机。蜗轮蜗杆变速箱用来减小交流电动机的输出速度，并将齿线也节圆锥面间的角度设置为螺旋角大小。只要刀具轨迹编制与蜗轮蜗杆变速箱输出轴的旋转运动间的同步性达到要求，机电体化系统便可同时控制四根轴轴用于工作台的回转运动，三轴用于刀具的切削运动。同时，在机电体化系统中我们运用梯形图和通用编程语言来操作。基于梯形图，的操作步骤如下第步读取外部输入信号，例如传感器与旋转编码器的地址。第二步根据第步中的输入信号值，计算输出信号并将其传送给变频器反相器，从而驱动交流电动机正反转或通过旋转编码器使电动机旋转定的角度齿距。配置数控铣床的同时，所有系统的程序按以下五个阶段完成第阶段成型刀抵达第个接近传感器，传感器旦检测到成型刀，就向发送个的信号，正如前面提到的，接收信号并向变频器发送个输出信号来驱动电动机正转。第二阶段以中生成的刀具加工轨迹用成型刀加工旋转的工件。第三阶段刀具抵达第二个接近传感器，传感器通过检测刀具来向传送第二个信号，同时接收并向变频器发送个停止指令。第四阶段铣刀从停止的工件退刀并回到起始位置。同时，变频器驱动电动机反转直到输出轴回到第工位，在这个位置，光电传感器的接收器可可通过输出轴的纵向裂纹接收传输光线。第五阶段重复至四阶段直到第个齿间切削完成。根据运行上述四阶段的次数计数直到达到加工程序中的预设次数。然后，向变频器发送信号指示齿轮毛坯达到加工直径尺寸，接着上述所有阶段重复运行。加工直径由脉转的旋转编码器测定。在本次创新的加工方法的有利体现里，加工时间是主要关注的指标之。例如，加工完成个齿间只需分钟。相比较，运用传统方法加工同样