滚刀铲齿车床数控化再制造技术研究

山东大学自学考试毕业设计（本科）I摘要滚刀是一种高效齿轮加工刀具，它直接决定着齿轮的加工精度。目前滚刀精加工设备的滚刀铲齿车床，大都属机械式且人工金刚笔修整砂轮，难以满足复杂截形滚刀的高精度、高效率加工要求。为此，本文进行了滚车床的数控化再制造研究，它不仅有助于解决复杂高精度滚刀的加工问题也增量盘活了现有滚刀铲齿车床，具有较为重要的循环经济效益和应用价值。首先，论文介绍了普通滚刀铲齿车床的结构及加工原理，提出了滚刀床数控化再制造的思路，进行了滚刀铲齿车床数控化再制造的功能要求与标体系的研究，为滚刀铲齿车床数控化再制造提供理论依据；其次，确定了数控化再制造的总体方案，包括再制造的具体内容及控总体方案。最后，进行了机床零部件的再设计，它包括机械传动系制造设计、砂轮修整系统结构设计、磨头的结构改造设计等。初步试验表明：再制造机床的加工精度能够满足复杂高精度滚刀的加工由于再制造成本显著低于新购同类设备费用，具有较好的应用前景。。关键词：数控化再制造，滚刀，铲齿车床，磨削山东大学自学考试毕业设计（本科）IIABSTRACTHobisaefficienttoolformachininggearwhichdirectlydeterminesthemachiningprecisionofgear.Atpresent，asanequipmentforhobfinishmachining，hobbacking-offlathearemechanical，andmoreover，thegrindingwheelwasmanuallyfinishedbydiamondpen，itismoreandmoredifficulttomeetthemachiningrequirementsofhighprecisionandefficiencyforcomplextruncatedhob.Therefore，NCremanufacturingofthehobbacking-offlathewasadvanced.Itnotonlycontributetosolvethemachiningproblemofcomplexhigh-precisionhob，butalsorevitalizetheexistinghobbacking-offlatheonalargescale，whichhighlightsthecirculareconomicefficiencyandappliedvalue.Firstofall，thestructureandworkprincipleofordinaryhobbacking-offlatheisintroducedinthepaper.ThemethodofNCremanufacturingforthehobbacking-offlathewasadvanced.ThefunctionalrequirementsandtechnicalIndicatorSystemofNCremanufacturingforthehobbacking-offlathehavebeenresearched，allofwhichprovideatheoreticalbasisoftheNCremanufacturingforhobbacking-offlathe.Secondly，thetotalschemeonnumericalcontrolledremanufacturingisestablished.Thedetailsandoverallcontrolschemeofcontrolsystemareincluded.Basedontheaboveresearch，thepartofmachinetoolisremanufactured，suchasthemechanicaltransmissionsystem，abrasivewheelfinishersystem，grindingheadpart，andsoon.Astheremanufacturingcostisgreatlylowerthanthechargeofbuyingthesamefunctionequipment.Itgainsbetterapplicationforeground.Keywords:NumericalControlledRemanufacturing,Hob,Backing-offLathe,Grinding,山东大学自学考试毕业设计（本科）III目录1引言...................................................................11.1论文研究的背景.....................................................11.2国内外研究现状.....................................................11.3论文研究的目的及意义...............................................22滚刀铲齿车床数控化再制造总体方案设计.....................................32.1普通滚刀铲齿车床工作原理...........................................32.2滚刀铲齿车床数控化再制造总体方案设计...............................42.2.1机床数控化再制造的主要内容...................................42.2.2机械部分再设计方案...........................................42.3数字控制系统改造...................................................42.3.1数控系统类型的确定...........................................42.3.2控制系统总体方案的确定.......................................53数控化再制造专用数控系统硬件设计.........................................63.1数控系统硬件总体结构...............................................63.2数控系统的硬件选型.................................................63.3系统电气控制设计..................................................123.3.1系统电气控制总体方案.........................................123.3.2伺服驱动系统电气控制设计.....................................133.3.3修整轮电主轴变频调速控制端口电气原理图.......................143.3.4系统辅助功能控制电气原理图...................................154滚刀铲齿车床零部件再设计..............................................174.1铲齿车床的总体结构设计............................................174.2主轴丝杠系统的修理要点............................................184.3机械传动系统的再制造设计..........................................194.4主轴传动的结构设计................................................194.5进给传动系统的结构设计............................................204.6轴向传动的结构设计................................................204.7径向传动的结构设计................................................134.8砂轮数控修整器机械本体设计.......................................14山东大学自学考试毕业设计（本科）IV4.9磨头的结构改造设计...............................................15结论...................................................................17致谢...................................................................25参考文献.................................................................26山东大学自学考试毕业设计（本科）11引言1.1论文研究的背景普通机床是我国制造业使用最多的一种传统式机床，其中大多数的服役年龄较长，设备陈旧落后。现代工业飞速发展，普通机床已不能满足现代加工精度及提高劳动生产率的要求。集微电子技术、计算机技术、机械技术于一体的数控机床的出现，使零件加工精度提高，产品制造周期缩短，且改善了工作环境，大大提高了劳动生产率，因而越来越受到各生产企业的重视，是制造业现代化的必然趋势[1]。全部淘汰这些旧机床而采用新型的数控机床，不仅所需资金太大，而且会造成原有设备的闲置和浪费，不符合我国的国情。再制造工程是解决资源浪费、环境污染和废旧装备翻新的最佳方法和途径，是符合国家可持续发展战略的一项绿色系统工程[1]。它是以产品全生命周期设计和管理为指导，以使废旧产品实现性能跨越式提升为目标，以优质、高效、节能、节材、环保为准则，以先进技术和产业化生产为手段，对废旧产品进行修复和改造的一系列技术措施或工程活动的总称[2-3]。1.2国内外研究现状工具磨床自1889年美国辛辛那提公司开始制造以来，发展一直比较缓慢[8]。直至上世纪70~80年代，为适应刀具、模具及切削加工的要求，以及全球制造业的发展，刀具刃磨才受到极大重视，工具磨床进入一个快速发展阶段。进入21世纪后，刀具的要求不仅在需求量上急剧上升，而且刃形复杂、精密度高的刃具要求也日益增多。高精度合金刀具的出现和广泛应用，将数控工具磨床推到刀具制造的最前沿，也改变了传统的磨削工艺过程。数控工具磨床一般采用世界先进的数据电气控制软件系统、精密导轨与丝杆运动系统、精密光栅和伺服电机反馈定位系统等先进模块设计，因此，这些数控工具磨床都具备高精密的磨削运动控制技术，都配有功能强大的3D加工模拟软件，用户可以根据自己的刀具结构和参数设计要求在线模拟出想要加工的刀具形状。各种工具磨床为刀具制造厂提供了很好的选择空间，用户可根据自己的产品加工特点和生产规模选择合适的工具磨床。近些年来许多发达国家，围绕数控工具磨床及刀具的数控刃磨技术进行了大量的研究。在国内，许多企业、高等院校和科研院所也对工具磨床技术进行了一些相关的研究。湖南大学与长沙第五机床厂共同推出了MK6340/3型数控群钻磨床，华中理工大学开发了MK6030×4四轴联动数控万能工具磨床，北京航空航天大学研制出了CNC－6DG六轴钻头刃磨机床。概括起来，目前刀具制造用的工具磨床主要分为两大类[4]，一类是国内外简易手动多功能专用磨床，手动专用工具磨床的特点是结构简单操作方便，主要应用于非标专用刀具的生产和山东大学自学考试毕业