数控铣床外齿铣刀架结构设计

需要全套设计及图纸请联系：731767310目录1引言12设计任务及参数:13设计方案计算说明书23.1 传动方案的拟定33.2切削传动系统设计43.2.1 伺服电机的特点43.2.2 切削力的计算以及电机的选择：53.3 铣齿机刀架系统图及传动计算73.4 伺服进给系统的设计步骤及计算93.4.3 修正计算结果113.4.4 再修正计算结果123.4.5 计算几何尺寸133.4.6 校核齿根弯曲疲劳强度143.5 低速级齿轮传动的尺寸153.5.1 选定低速级齿轮的类型、材料及齿数153.5.3 修正计算结果163.5.4 再修正计算结果183.5.5 计算几何尺寸193.5.6 校核齿根弯曲疲劳强度203.6 轴的设计253.6.1 轴的材料选择和最小直径估算253.6.2轴的结构设计253.7轴的校核283.7.1 轴的力学模型的建立283.7.2计算轴上的作用力293.7.3计算支反力293.7.5弯扭强度校核323.8 键的选择与校核323.9 滚动轴承的选择与校核324液压分度盘的设计和计算344.1 齿盘式分度工作台344.2水平液压缸的选取365 使用说明书（SM）385.1 主要参数385.1.1 数控铣齿机的结构385.1.2 刀架结构385.1.3 驱动机构385.2 数控铣齿机的工作原理386标准化审核报告（BS）396.1 产品图样的审查396.2 产品技术文件的审查406.3 标注件的使用情况406.4 审查结论407结 论40参考文献41致谢语43数控铣床外齿铣刀架结构设计1引言 大模数齿轮在大型工程车辆，工程机械以及矿山煤矿的传送有着广泛的作用。对于模数大于16mm的渐开线直齿圆柱齿轮，受加工范围的限制，在普通铣齿机上跟本无法完成。在数控机床上加工大模数齿轮的前提是数控系统具有渐开线轨迹的加工功能。目前大多数数控系统（除西门子840D、FANUC-Oi的高档数控系统）均不具有渐开线轨迹的加工功能。实际应运中，使用经济数控系统，在普通铣床上采用特殊结构的数控改造，可以使用指状铣刀采用展成法来直接加工齿轮的渐开线齿形，并且加工精度远超出规定要求，使得我国机械加工水平无论在加工质量方面还是在加工效率方面都有提高。 数控滚铣一体机，主要功能是在一个机床本体上，既能完成工件外齿的滚削任务，又能完成内齿铣削任务。当进行滚削加工时，机床大立柱上安装滚齿刀架，这时候相当于一个数控滚齿机。进行内齿加工时，更换铣刀架1。 该机床是采用成型齿轮铣刀对圆柱内、外齿轮的齿型进行铣削加工的机床，该机床可以加工圆柱直齿内、外齿轮，也可以加工圆柱斜齿内、外齿轮。该机床具有高效，高刚度的特点。 毕业设计是对大学期间所学知识的一次总的检验和巩固，是一次很好的理论联系实际的锻炼，相比以前的几次课程设计，毕业设计对所学基础知识和专业知识的涉及面更加广泛，是知识与实践的有机结合。做好本次毕业设计可以为以后的工作打下坚实的基础和积累丰富的经验，因此本次毕业设计具有很重要的意义。2设计任务及参数: 1. 设计参数如表2-1。 2-1设计参数工艺条件及要求工件直径最大模数30工件材料硬度刀具垂直行程滚刀中心距工作台面距离滚刀转速3000Hbs2401000mm450-145020-200工艺条件及要求铣刀盘最大直径工作台最大承重立柱水平行程内铣齿最小加工直径电机420mm40000kg17001000mm西门子 2、本次设计是加工30模数齿轮的机床（直齿，斜齿，蜗轮蜗杆）。由于加工时间比较长，刀具磨损严重，要求能在不停机状态下完成，滚刀的自动窜刀（100mm）。本机床可以进行，外齿轮滚削加工，和内齿轮铣削加工，加工时通过更换刀架，刀架上的电机随同刀架一起更换。根据设计要求查阅相关资料，掌握机械设计中减速器和分度盘有关知识，了解各个零件的作用和工艺，在设计中合理运用了解的专业知识，绘制装配图、零件图及剖视图，使所画图纸能清晰的表达设计者思想。本次的任务是设计外齿铣刀架以及带动刀架转动的分度盘2。3设计方案计算说明书 (1) 设计任何一项设计，在设计前都要经过充分的论证才能确定最优设计方案。该课题设计思路是先设计出刀架部分，根据刀架部分的体积、质量等定出分度盘旋转速度、分度盘大小、驱动力及刚度等，最后和立柱部分能够合理的衔接。初步讨论，有种方案可供参考：1：刀架铣内齿和铣外齿的设计成一个刀架分度盘选用液压齿条式的液压缸来驱动2：刀架铣内齿和铣外齿设计成两个刀架 分度盘选用步进电机串联一个减速器3：刀架铣内齿和铣外齿的设计成两个刀架分度盘选用液压齿条式的液压缸来驱动 (2) 设计方案分析第一种方案刀架铣内外齿用同一个刀架，这样设计的优点是自动化程度高，节省了一定的人力物力，但是这样设计结构比较复杂，会给后期的工作带来不小的麻烦。用液压缸来带动分度盘的方案结构简单，可以得到较高的分度精度，且运行可靠，稳定，角度任意完全符合要求。第二种方案刀架铣内外齿用两个刀架，这样设计会使结构简单，只需要机械传动达到要求即可，但是这样会浪费一定的材料，而且换取刀架需要人力来帮助完成。分度盘用步进电机来串联一个减速器,这样结构庞大，且比较复杂，后期的计算也比较大，不可取。第三种方案刀架铣内齿和铣外齿的设计成两个刀架，分度盘选用液压齿条式的液压缸来驱动，这样结合了前两种方案的优点，可以考虑选取第三种方案来设计。3.1 传动方案的拟定经过上节方案的讨论，最终选取第三种方案，铣内齿和铣外齿的设计成两个刀架，分度盘选用液压齿条式的液压缸来驱动。（1）刀架部分：用一个步进电机来带动铣刀的旋转运动,传动部分可以用一个减速器来实现，初拟传动图如下：图3-1 初拟传动图（2）分度盘部分：用液压缸来带动齿条，齿条的带动一个齿轮，通过轴来连接分度盘，是分度盘能够旋转任意角度。液压回路如下图所示，通过控制电磁换向阀B来控制液压缸，带动齿条左右移动。通过电磁换向阀A来控制分度盘的锁紧。图3-2分度盘液压回路3.2切削传动系统设计：3.2.1 伺服电机的特点伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。伺服电机内部的转子式永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时低级自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度3。伺服电机又分直流伺服电机和交流伺服电机直流伺服电机分为有刷和无刷电机交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机伺服电机的显著特点：1、起动转矩大 2、运行范围较宽 3、无自转现象不同类型的交流伺服电机具有不同的特点。笼型转子交流伺服电动机具有励磁电流较小，体积较小，机械强度搞等特点;但是低速运行不够平稳，有抖动现象。空心杯型转子交流伺服电动机具有结构简单，维护方便，转动惯量小，运行平滑，噪声小，没有无线电干扰，无抖动等现象；但是励磁电流较大，体积也较大，转子易变形，性能上不及直流伺服电动机。3.2.2 切削力的计算以及电机的选择7：主轴和主电机的初选，主要先考虑主要的受力和功率，进行初选。1 （5-1）取： （5-2）铣刀主轴直径 校验：力学模型图5-1 力学模型2、弯矩图 以为原点，其中为剪应力值等于，为距离原点的距离得： （5-3）弯矩图： 图5-2弯矩图3、做出扭矩图 （5-4）图5-3扭矩图4、校核轴的强度根据第三强度理论得 （5-5）扭转切应力为脉冲循环变应力取，直径为的轴，弯曲应力，扭转切应力，代入上式得轴的弯矩合成强度条件为 (5-6)轴的抗弯截面系数代入计算得： (5-7)考虑到传递效率和空载功率初选电机的功率65kw，主轴直径180mm。 电动机的选择：查 查表9.1-8，选取电机型号为MDFQA132-32.76，异步伺服电动机的额定技术参数。连接方式为三角形连接,中心角132，额定转速为2235,额定转矩为257,额定功率为60.1,最大转矩为1100，功率因数,最高转速为4500，质量为。3.3 铣齿机刀架系统图及传动计算7： 圆锥-圆柱齿轮减速器，锥齿轮应布置在高速级，使其不宜过大，便于加工，对减速器的传动比进行分配时，要尽量避免圆锥齿轮尺寸过大，制造困难，因而高速级圆锥齿轮的传动比不宜过大，通常取=0.25,最好使，当要求两级传动打齿轮的浸油深度大致相等时，也可取。锥齿轮传动时，利用闭式齿轮传动，传动比的推荐值选2-3。圆柱齿轮传动时，利用闭式齿轮传动，传动比的推荐值选3-5。最终选定三角圆锥-圆柱齿轮减速器。结构图如下图所示：图5-4减速器结构图（一） 传动比 （二）传动比的分配 选择传动比为31.5，为了便于大锥齿轮加工，高速级锥齿轮传动比，取，则，考虑两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应有相近的浸油深度，两级齿轮减速器高速级传动比与低速级传动比的比值取为1.3，即（三）传动装置的运动和动力参数1各轴转速的计算 （5-8） 各轴输入功率计算联轴器，锥齿轮8级闭式齿轮传动，滚动轴承，圆柱齿轮9级精度传动。 （5-9）3各轴的输入转矩 （5-10） 3.4 伺服进给系统的设计步骤及计算 中间级齿轮传动的设计 3.4.1选定中间级齿轮的类型、材料及齿数(1)按传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动（精度级）(2)选择小齿轮材料为40Cr，调制处理，硬度范围为241286.HBW，取为263HBW，大齿轮材料为45钢，调制处理，硬度取为217236HBW，取为236HBW，二者硬度差为27HBW(3)选小齿轮齿数为，大齿轮齿数，取，（4）初选螺旋角3.4.2按齿面接触疲劳强度设计 试选载荷系数， 由表8-6选取齿宽系数（对称布置） 由表8-5查得材料的弹性影响系数（均采用锻钢制造） 由图8-15查得节点区域系数 由图8-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限，计算应力循环次数 （5-11） 由图8-19查得接触疲劳寿命系数， 计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数，由式（8-11）得 （5-12） 端面重合度按式（8-16）近似计算（5-13） 螺旋角按式（8-18）计算 计算小齿轮分度圆直径，代入中的小者 （5-14）取3.4.3 修正计算结果 计算圆周速度 （5-15） 确定模数，取为标准值 （5-16）修正齿数，取 （5-17）修正螺旋角 （5-18） 确定齿宽确定载荷系数K由表8-2查得使用系数，由表8-6查得动载荷系数， （5-19）由表-查得齿间分布系数，由表-4查得齿向载荷分布系数 （5-20）由图8-15查得（5-21）螺旋角系数修正小齿轮分度圆直径 （5-22） 取3.4.4 再修正计算结果 计算圆周速度仍选8级精度确定模数，取为标准值修正齿数，取修正螺旋角确定齿宽确定载荷系数K由表8-2查得使用系数，由表8-6查得动载荷系数，由表-查得齿间分布系数，由表-4查得齿向载荷分布系数 由图8-15查得螺旋角系数修正小齿轮分度圆直径 两次修正后，结果已相近，故最终取3.4.5 计算几何尺寸 法向模数齿数，分度圆直径，齿宽螺旋角端面模数中心距3.4.6 校核齿根弯曲疲劳强度 ，且, （5-23）由图8-12查得 （5-24） 由图8-17，图8-18查得齿形系数，应力修正系数，由图8-22C按齿面硬度查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限，由图8-20查得接触疲劳寿命系数，计算接触疲劳许用应力，取安全系数，由式（8-11）得 （5-25） ， 8 (5-26) 强度足够3.5 低速级齿轮传动的尺寸3.5.1 选定低速级齿轮的类型、材料及齿数(1)按传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动（精度8级）(2)选择小齿轮材料为40Cr，调制处理，硬度范围为241286.HBW，取为280HBW，大齿轮材料为45钢，调制处理，硬度取为217255HBW，取为240HBW，二者硬度差为40HBW(3)选小齿轮齿数为，大齿轮齿数，取，（4）初选螺旋角3.5.2 按齿面接触疲劳强度设计（1）确定公式内的各计算数值，试选载荷系数， 由表8-6选取齿宽系数（对称布置）由表8-5查得材料的弹性影响系数（均采用锻钢制造）由图8-15查得节点区域系数由图8-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限，由式（8-12）计算应力循环次数 (5-27)由图8-19查得接触疲劳寿命系数，计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数，由式（8-11）得 (5-28) 端面重合度按式（8-16）近似计算 (5-29)螺旋角按式（8-18）计算 （2）计算小齿轮分度圆直径，由式（8-19），代入中的小者 (5-30)取3.5.3 修正计算结果12（1）计算圆周速度，（2）仍选8级精度，确定模数，取为标准值（3）修正齿数，取，取（4）修正螺旋角（5）确定齿宽（6）确定载荷系数K由表8-2查得使用系数，由表8-6查得动载荷系数，由表8-3查得齿间分布系数，由表8-4查得齿向载荷分布系数 （7）由图8-15查得（8）（9）螺旋角系数（10）修正小齿轮分度圆直径取3.5.4 再修正计算结果（1）计算圆周速度（2）仍选8级精度（3）确定模数，取为标准值（4）修正齿数，取，取（5）修正螺旋角（6）确定齿宽（7）确定载荷系数K由表8-2查得使用系数，由表8-6查得动载荷系数，由表8-3查得齿间分布系数，由表8-4查得齿向载荷分布系数 （8）由图8-15查得（9）（10）螺旋角系数（11）修正小齿轮分度圆直径两次修正后，结果已相近，故最终取3.5.5 计算几何尺寸 法向模数齿数，分度圆直径，齿宽螺旋角端面模数中心距3.5.6 校核齿根弯曲疲劳强度 ，且, 由图8-12查得 由图8-17，图8-18查得齿形系数，应力修正系数，由图8-22C按齿面硬度查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限，由图8-20查得接触疲劳寿命系数，计算接触疲劳许用应力，取安全系数，由式（8-11）得 由式（8-22）得， 由式（8-20）得 (5-31) 强度足够. 表3-1高速级大齿轮结构尺寸10名称结构尺寸经验计算公式结果/mm板孔分布圆直径268板孔直径70腹板厚度C22.4腹板最大直径408毂孔直径d由中间轴设计而定68轮毂宽度L112轮毂直径108表3-2低速级大齿轮结构尺寸名称结构尺寸经验计算公式结果/mm毂孔直径d由中间轴设计而定105轮毂直径168轮毂宽度L165腹板最大直径456.53板孔分布圆直径156.13板孔直径72.13腹板厚度C32.4表3-3中速级齿轮传动尺寸名称计算公式结果/mm法面模数5法面压力角螺旋角齿数2288传动比4分度圆直径83336齿顶圆直径93346齿根圆直径79.5335.5中心距280表3-4低速级齿轮传动尺寸名称计算公式结果/mm法面模数5法面压力角螺旋角 齿数3195传动比3.065分度圆直径122371齿顶圆直径132381.56齿根圆直径109.5358.3中心距329.15齿宽1271223.6 轴的设计73.6.1 轴的材料选择和最小直径估算 根据工作条件，初选轴的材料为45钢，调质处理，按扭矩强度法进行最小直径估算，即，初算轴径时，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴强度的影响，当该轴段截面上有一个键槽时，d增大5%-7%，两个键槽时，d增大10%-15%，值由表14-4确定：， ， 高速轴，因高速轴最小直径处安联轴器，没有一个键槽，则，取整为38mm，安装滚动轴承，取标准值，安装滚动轴承，取标准值， 取3.6.2轴的结构设计1高速轴的结构设计（1）各轴段直径的确定：最小直径，滚动轴承处轴段，。滚动轴承取30210，其 尺寸结构为：锥齿轮轴段，：轴环，根据轴向定位要求，：圆柱齿轮轴段，：滚动轴承处轴段，（2）各轴段长度的确定：由滚动轴承，挡油盘及装配关系等的确定，：圆锥齿轮的宽度, ：轴环宽度，：由圆柱齿轮的毂孔宽度，：由滚动轴承，挡油盘及装配关系确定， （3）细部结构的设计 由表10-1查出，圆柱齿轮处键，锥齿轮处键选用，齿轮轮毂与轴的配合选为；滚动轴承与轴的配合采用过渡配合，此轴毂的直径公差选用，查表7-19，各轴肩出处的圆角半径见图f-18，查表7-19，各侧角为C2，参考表17-10，各轴段表面粗糙度见图f-182 中间轴的结构设计3 （1）各轴段直径的确定：最小直径，滚动轴承处轴段，。滚动轴承取30214，其尺寸结构为：低速小齿轮轴段，：轴环，根据轴向定位要求，：高速级大齿轮轴段，：滚动轴承处轴段，（2）各轴段长度的确定：由滚动轴承，挡油盘及装配关系等的确定，：由低速级小齿轮的毂孔宽度确定, ：轴环宽度，：由高速级大齿轮的毂孔宽度，：由滚动轴承，挡油盘及装配关系确定， （3）细部结构的设计 由表10-1查出，高速级大齿轮处键，低速级小轮处键选用，滚动轴承与轴的配合采用过渡配合，此轴段的直径公差选用，查表7-19，各轴肩出处的圆角半径见图f-18，查表7-19，各侧角为C23低速轴的结构设计（1）各轴段直径的确定：滚动轴承处轴段，。滚动轴承取30219，其尺寸结构为 ：低速级大齿轮轴段，：轴环，根据轴向定位要求，：锥齿轮轴段，：滚动轴承处轴段，（2）各轴段长度的确定：由滚动轴承，挡油盘及装配关系等的确定，：由低速级大齿轮的毂孔宽度确定, ：轴环宽度，3.7轴的校核以中间轴为例：3.7.1 轴的力学模型的建立12 轴上里的作用点位置和指点跨距的确定齿轮对轴的力作用点按简化原则应在齿轮宽度的重点，因此可决定中间轴上两齿轮力的作用点位置，轴上的30214轴承，从表12-6可知它的负荷中心到轴承外断面的距离a=25.8mm，故可计算出支点跨距和轴上各力作用点相互位置尺寸。支点（实际33.5mm），低速级小齿轮的力作用点C到支点A距离（实际106.7mm），两齿轮的力作用点之间的距离（实际147.5mm），高速级大齿轮的力作用点D到右支点B的距离（实际79.2mm）。 绘制轴的力学模型图 初步选定高速级小齿轮右旋，高速级大齿轮左旋，根据中间轴左受轴向力最小的要求，低速级小齿轮的为右旋，低速级大齿轮为右旋，根据要求的传动速度方向，控制的轴力学模型图5-5。 图5-5轴力学模型图3.7.2计算轴上的作用力 齿轮3： （5-32） 齿轮4： 3.7.3计算支反力 垂直面的支反力（XZ平面）绕支点B的力矩和，得 方向向下同理由绕支点A的力矩和，得 （5-33） （5-34）方向向下由轴上的合力校核： 计算无误 水平面支反力（XY平面） 绕支点B的力矩和，得 （5-35）方向向下同理由绕支点A的力矩和，得 方向向下由轴上的合力校核： 计算无误1 A点总支反力 （5-36） B点总支反力3.7.4绘制转矩弯矩图 垂直面内的弯矩图 C处弯矩： （5-37） D处弯矩： 水平面内的弯矩图C处弯矩： D处弯矩： 合成弯矩图C处： D处： 转矩： 因为是单向回转轴，所以扭转切应力视为脉动循环变应力，折算小数C处： D处： 3.7.5弯扭强度校核 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和最大转矩的界面（即危险界面C）的强度： （5-38）根据选定的轴的材料45钢，调质处理，由所引用教材表15-1查得，因，故强度足够。3.8 键的选择与校核 这里只以中间轴上的键为例，由中间部的细部结构设计，选定高速级大齿轮处键为，标记：键,低速级小齿轮处键2为，由于是同一根轴上的键，传递的转矩相同，所以，只需要校核断的键1即可，齿轮轴段d=80mm，键的工作长度L-b=100-22=78mm，键的接触角度，传递的转矩，按所引用教材表5-2查处键静联接时的挤压许用应力为，（键，齿轮轮毂，轴的材料均为45钢调质） 键联接强度足够3.9 滚动轴承的选择与校核9以中间轴上的滚动轴承为例3.9.1滚动轴承的选择 根据载荷及速度情况，拟定选用圆锥滚子轴承，由中间轴的设计，选取30214，其基本参数查表，,，,3.9.2滚动轴承的校核 轴承受力图如图所示：图5-6轴承受力图 径向载荷根据轴的分析，可知：A点总支反力B点总支反力 轴向载荷外部轴向力,从最不利受力情况考虑，指向A处1轴承（方向向左），轴承派生轴向力由圆锥滚子轴承的计算公式求出：，（方向向右） （5-39），（方向向左）因为：所以A处1轴承被压紧，B处2轴承放松，故 当量动载荷P 根据工况（中等冲击，中等惯性力），由所引用教材表12-6查处载荷系数 1轴承：因 由表12-5可知 （5-40）2轴承：因 4液压分度盘的设计和计算4： 数控机床（主要是钻床、镗床和铣镗床）的分度工作台与数控回转工作台不同，它只能完成分度运动，而不能实现圆周进给。由于结构上的原因，通常分度工作台的分度运动只限于某些规定的角度（如90、60或45等）。机床上的分度传动机构，它本身很难保证工作台分度的高精度要求，因此常需要定位机构和分度机构结合在一起，并由夹紧装置保证机床工作时的安全可靠。4.1 齿盘式分度工作台齿盘式分度工作台是数控机床和其他加工设备中应用很广大的一种分度装置。它既可以作为机床的标准附件，用T型螺钉紧固在机床工作台上使用，也可以和数控机床的工作台设计成一个整体。齿盘分度机构的向心多齿啮合，应用了误差平均原理，因而能够获得较高的分度精度和定心精度（分度精度为0.53s）。现介绍Z65258型转塔式坐标卧式钻床的齿盘式分度工作台，下图为分度工作台的结构图。图5-7分度工作台结构图齿盘式分度工作台主要由工作台、底座、压紧液压缸、分度液压缸和一对齿盘等零件组成。齿盘是保证分度精度的关键零件，每个齿盘的端面均加工有数目相同的三角形齿（z=120或180），两个齿盘啮合时，能自动确定周向和径向的相对位置。齿盘式分度工作台分度运动时，其工作过程分为四个步骤：(1)分度工作台上升且齿盘脱离啮合当需要分度时，数控装置发出分度指令（也可用手动按钮进行手动分度）。这是，二位三通电磁换向阀A的电磁铁通电，分度工作台1中央的差动式压紧液压缸下腔13从管道4进压力油，于是活塞3向上移动，液压缸上腔14的油液经管道2、电磁阀A再进入液压缸下腔13，形成差动。活塞3上移时，通过推力轴承5使分度工作台1也向上抬起，齿盘6和7脱离啮合（上齿盘6固定在工作台1上，下齿盘7固定在底座上）。同时，固定在工作台回转轴下端的推力轴承10和齿轮11也向上与外齿轮12啮合，完成了分度前的准备。 (2)工作台回转分度当分度工作台1向上抬起时，推杆8在弹簧作用下也同时抬起，推杆9向右移动，于是微动开关D的触头松开，使二位四通电磁换向阀的电磁铁通电，压力油从管道15进入分度液压缸左腔16，于是齿条活塞17向右移动，右腔19中油液经管道18、节流阀流回邮箱。当齿条活塞17向右移动时，与它啮合的外齿轮12便做逆时针方向回转，由于外齿轮12与内齿轮11已经啮合，分度工作台也随着一起回转相应的角度。分度运动的速度，可由回油管道18中的节流阀控制。当外齿轮12开始回转时，其上的挡块21就离开推杆22，微动开关C的触头松开，通过互锁电路，使电磁阀的电磁铁不准通电，始终保持工作台处于抬升状态。按设计要求，当齿条活塞17移动113时，工作台回转90，回转角度的近似值由微动开关和挡铁20控制。 (3)分度工作台下降并定位压紧当工作台回转90位置附近，其上的挡铁20压推杆23，微动开关E的触头被压紧，使电磁阀A的电磁铁断电，压紧液压缸上腔14从管道2进压力油，下腔13中的油从管道4经节流阀回油箱，活塞3带动分度工作台下降，上、下齿盘在新的位置重新啮合，并定位夹紧。管道4中的节流阀用来限制工作台的下降速度，保护齿面不受冲击。(4)分度齿条活塞退回当分度工作台下降时，推杆8受压，使推杆9左移，于是微动开关D的触头被压紧，使电磁换向阀B的电磁铁断电，压力油从管道18进入分度液压缸右腔19，齿条活塞17左移，左腔16的油液从管道15流回油箱。齿条活塞17左移时，带动外齿轮12作顺时针回转，但因工作台下降时，内齿轮11也同时下降与外齿轮12脱开，故工作台保持静止状态。外齿轮12作顺时针回转90时，其上挡块21又压推杆22，微动开关C的触头又被压紧，外齿轮就停止转动而回到原始位置。当挡铁20离开推杆23，微动开关E的触头又被松开，通过自保电路保证电磁换向阀A的电磁铁断电，工作台始终处于压紧状态。齿盘式分度工作台和其他分度工作台相比，具有重复定位精度高、定位刚性好和结构简单等优点。齿盘接触面大、磨损小和寿命长，而且随着使用时间的延续，定位精度还有进一步提高的趋势【8】。4.2水平液压缸的选取 液压缸是液压装置中将液压能转换为机械能，实现直线往复运动式摆动往复运动的执行元件 参考同类型的机床，取液压缸的工作压力位1Mpa. 查液压气动技术速查手册表4-1，液压缸的类型及特性，根据工作要求选取双活塞缸，等速行程式缸，活塞两端杆径相同，活塞正反向运动时，输出推力和速度均相同缸筒内径计算：取圆整标准直径：D=125mm缸筒采用铸钢，缸筒壁厚的计算：根据新编液压工程手册 -液压缸的额定压力16Mpa 因为，应按下式校核：所以符合。外壁直径缸筒底部厚度计算缸筒底部为平面时，其厚度可以按照下列公式计算：-底部厚度 -计算厚度处的直径-额定压力Mpa-缸筒底部材料的许用应力5 使用说明书（SM）45.1 主要参数 工件直径最大：3000mm 模数：30 工件材料硬度：hbs240 刀具垂直行程：1000mm，滚刀中心距工作台面距离：450-1450 滚刀转速：20-200 立柱水平行程：1700从输入到输出各轴输入功率分别是：60.1 59.499 55.394 52.115 49.030齿轮传动比从高速到低速依次是：2.58 3.984 3.0655.1.1 数控铣齿机的结构 数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成。5.1.2 刀架结构 数控铣床上所采用的刀具要根据被加工零件的材料、几何形状、表面质量要求、热处理状态、切削性能及加工余量等，选择刚性好、耐用度高的刀具并保证刀具所需功率在机床额定功率范围以内。通过变速箱对刀的转速进行控制。5.1.3 驱动机构 伺服电机，大齿轮小齿轮，减速器，机架等5.2 数控铣齿机的工作原理根据零件形状、尺寸、精度和表面粗糙度等技术要求制定加工工艺，选择加工参数。通过手工编程或利用CAM 软件自动编程，将编好的加工程序输入到控制器。控制器对加工程序处理后，向伺服装置传送指令。伺服装置向伺服电机发出控制信号。主轴电机使刀具旋转，X、Y 和Z向的伺服电机控制刀具和工件按一定的轨迹相对运动，从而实现工件的切削。 数控铣床主要由床身、铣头、纵向工作台、横向床鞍、升降台、电气控制系统等组成。能够完成基本的铣削、镗削、钻削、攻螺纹及自动工作循环等工作，可加工各种形状复杂的凸轮、样板及模具零件等。数控铣床的床身固定在底座上，用于安装和支承机床各部件，控制台上有彩色液晶显示器、机床操作按钮和各种开关及指示灯。纵向工作台、横向溜板安装在升降台上，通过纵向进给伺服电机、横向进给伺服电机和垂直升降进给伺服电机的驱动，完成X、Y、Z坐标的进给。电器柜安装在床身立柱的后面，其中装有电器控制部分。5.3润滑使用及维修各轴承座和变速箱中定期充注食品级润滑油，工作初期应注意油的清洁，如果脏掉立即换油，换油同时应清除机体内的污物。必须定期检查油的质量。12工作初期当齿面出现擦伤现象时，如擦伤所占面积不大于齿工作面的20%，允许用油石或刮刀修正。如需打开机盖维修时，要注意密封，可用机盖上螺孔用螺钉打开，切勿敲击密合面。检修完检查密合面及通盖有无碰伤，密封胶洗净没有，否则会引起漏油。6标准化审核报告（BS）76.1 产品图样的审查数控铣床铣外齿刀架结构的设计已经基本完成，现以具备全套图纸和一线基本数据，根据有关规定，对其进行标注化审查，结果如下： （1） 产品的图样完整、统一、表达准确清楚、图样清楚。符合GB4440-84、GB-83机械制图的规定。（2） 产品图样公差与配合的选择与标准符合GB/T1800、3-1998的规定。（3） 产品图样的编号符合JB/T5054.5-2000中华人民共和国机械行业标准产品图样及设计的完整性。（4） 图纸的标题栏与明细栏符合GB/T10609. 1-1989GB/T10690. 2-1989的规定。（5） 产品图样粗糙度的标注符合GB131-83表面特征代号及注法的规定。（6） 产品图样焊缝的代号符合GB324-80焊缝代号的规定。6.2 产品技术文件的审查（1） 产品的技术文件名称、术语符合ZB/TJ01和0351-90产品图样及设计文件术语及有关标准的规定。（2） 量和单位符合GB3100GB3102-93的规定。（3）技术文件所用的编码符合JB/T8823-1998机械工业企业计算机辅助管理信息分类编码导则的规定。（4）技术文件的完整性符合JB/T5054.5-2000产品图样及技术文件完整性的规定及农机部门的有关具体要求。6.3 标注件的使用情况本设计所用的紧固件均采用标准的螺栓，材料及材料代号也符合国家标准和部颁标准的相关规定。6.4 审查结论经过对刀架装置和传动设计的标准化审查，认为该设计基本贯彻了国家最新颁发的各种标准，图纸和设计文件完整齐全，符合标准化得要求。7结 论（1） 工序集中 数控机床一般带有可以自动换刀的刀架、刀库，换刀过程由程序控制自动进行，因此，工序比较集中，减少机床占地面积，节约厂房，同时减少或没有中间环节（如半成品的中间检测、暂存搬运等），既省时间又省人力。（2） 自动化程度高 数控机床加工时，不需人工控制刀具，自动化程度高，对操作工人的要求降低。数控操作工在数控机床上加工出的零件比普通工在传统机床上加工出的零件精度高，而且省时、省力，降低了工人的劳动强度。（3） 本文介绍了数控铣齿机的刀的基本结构，工作原理，铣齿机有关部件的计算及控制；（4）该数控滚铣一体机利用展成法原理，加工直、斜圆柱齿轮、蜗轮、小锥度齿轮、鼓形齿轮、及花键,该机床适用于重型汽车制造、起重机械、矿山、船舶制造、电梯、冶金、发电设备、工程机械行业等。（5）产品质量稳定数控机床的加工自动化，免除了普通机床上工人的疲劳、粗心等人为误差，提高了产品的一致性。（6）加工效率高数控机床的自动换刀等使加工过程紧凑，提高了劳动生产率。（7）柔性化高改变数控加工程序，就可以在数控机床上加工新的零件，且又能自动化操作，柔性好，效率高，因此数控机床很适应市场竞争。（8）数控滚铣一体机，主要功能是在一个机床本体上，既能完成工件外齿的滚削任务，又能完成内齿铣削任务，该机床具有高效，高刚度的特点。参考文献1李洪.实用机床设计手册M .辽宁:辽宁科学技术出版社，1995.15-182现代实用机床设计手册编委会编.现代实用机床设计手册M下册. 机械工业出版社,2001.28-313齐占天 .机床电器控制技术M. 燕山大学:机械工业出版社,1986.34-364文怀兴 , 夏天数控机床系统设计M . 化工业出版社,1998.26-285庞怀玉 .机械制造工程学 M . 机械工业出版社,1997.32-366 施平 .机电工程专业英语M. 哈尔滨工业大学出版社,2005.32-357段玉凤.机械设计课程设计M. 机械工业出版社,2006.48-508任玉田 ,包杰 ,喻逸君, 焦振学,等。新编机床数控技术M . 北京理工大学出版社,2005.62-659熊诗波, 黄长艺 .机械工程测试技术基础M . 机械工业出版社,2007.58-6110机械制造工程学基础M. 国防工业出版社,2003.34-3711肖继德 ,陈宁平 .机床夹具设计 M . 机械工业出版社, 2006.62-64 12杨叔子. 机械加工工艺手册M . 机械工业出版社, 2004.72-74 13陈泽民 .公差配和技术测量M.机械工业出版社, 2004.58-62 14孟少农.机械加工工业手册M. 机械加工出版社,2000.44-4715 张瑞肖. ZL50工作装置的改进（J）. 机械产品与科技. 2005,1(1)：293016 机械设计手册软件版 R2.0 . 北京：机械工业出版社.17 曹旭阳, 张卫虎, 王国彪. ZL30C工作装置的改进设计. 建筑机械. 2005, 1(1)：93 94,103致谢语本次设计是在张老师的精心指导下、各成员的共同的努力下完成的。在设计过程中，张老师不顾自身工作繁重，在百忙之中不辞劳苦地指导我们，检查我的进度,给我们的设计提供了很多帮助，从而确保设计顺利进行。其间，张老师毫不保留地将积累多年的知识和经验传授给我，使我不仅学到了知识，更领悟到很多做人处世的道理,他那渊博的知识以及对学生高度负责的态度，使我心中的敬意油然而生；她的平易近人、和蔼可亲，让我倍感亲切；她那严谨治学的作风使我终身受益，张老师的谆谆教诲，我将铭记在心！在此对张老师致以衷心和诚恳的感谢！再次对各位老师和师兄的耐心指导、热心帮助表示衷心的感谢！ 43