齒輪傳動(dòng)應(yīng)用廣泛，對(duì)齒輪制造質(zhì)量的要求越來越高，需求量也日益增加勃蜘，而鼓形齒輪可改善齒輪的嚙合狀況狂秘，使齒向載荷分布均勻骇径，提高齒輪的抗彎強(qiáng)度，降低傳動(dòng)噪聲者春，延長(zhǎng)使用壽命破衔。鼓形齒聯(lián)軸器和直齒聯(lián)軸器相比，具有承載力高钱烟、使用壽命長(zhǎng)晰筛、維修費(fèi)用低、機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn)舅尸，在起重機(jī)等方面應(yīng)用非常廣泛斯身。普通滾齒機(jī)不具備加工鼓形齒輪的功能，部分滾齒機(jī)通過加裝仿形板并手搖機(jī)床立柱來實(shí)現(xiàn)獲得鼓形齒輪加工功能得鸳，但這種方法存在立柱進(jìn)給靈敏度差遍考、工件齒面粗糙度高、仿形板規(guī)格繁多扳引、操作費(fèi)力等弊端橡宪，特別是機(jī)床調(diào)整復(fù)雜，調(diào)整周期長(zhǎng)蛙府，產(chǎn)品適應(yīng)性較差慷尸，加工質(zhì)量較低，嚴(yán)重制約了鼓形齒輪的生產(chǎn)树聪。

　　本課題來源于生產(chǎn)企業(yè)對(duì)鼓形齒輪加工的實(shí)際需求瘤嗜，根據(jù)近年來數(shù)控技術(shù)，尤其是開放式運(yùn)動(dòng)控制器快速發(fā)展的現(xiàn)狀

　　1．滾齒機(jī)加工原理

　　1.1滾齒機(jī)傳動(dòng)鏈分析滾齒機(jī)應(yīng)具備下列傳動(dòng)鏈：主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈胡电、展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈着还、垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈、軸向運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈徽惋、徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈案淋。滾齒機(jī)的工作運(yùn)動(dòng)有：

　　（1）主運(yùn)動(dòng)：主運(yùn)動(dòng)即滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)险绘。

　√呔（2）展成運(yùn)動(dòng)：滾刀和工件的回轉(zhuǎn)，由伺服電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)滾刀和工件的回轉(zhuǎn)宦棺，伺服電動(dòng)機(jī)按控制指令運(yùn)動(dòng)瓣距，嚴(yán)格保證滾刀和工件二者同步黔帕。該方案投入大，成本高旨涝，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器的實(shí)時(shí)控制要求較高蹬屹，控制軟件編程難度大。

　“谆（3）垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)即滾刀沿工件軸向作連續(xù)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)慨默，以切出整個(gè)齒寬上的齒形。軸向進(jìn)給改造為由伺服電動(dòng)機(jī)M1驅(qū)動(dòng)弧腥，調(diào)節(jié)M1的轉(zhuǎn)速可以得到需要的進(jìn)給速度锥酌，改造原理如所示。

　』樵邸（4）徑向進(jìn)給：工件向滾刀方向作徑向進(jìn)給连载，垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和徑向進(jìn)給聯(lián)動(dòng)加工鼓形齒輪。水平徑向進(jìn)給改造為由伺服電動(dòng)機(jī)M2驅(qū)動(dòng)挣徽，經(jīng)蝸桿副异浸、絲桿副使?jié)L刀切向移動(dòng)，調(diào)整伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以得到需要的切向進(jìn)給速度咙借。

　　且受成本限制锐洞，展成運(yùn)動(dòng)保留了普通滾齒機(jī)原分齒傳動(dòng)鏈，采用兩臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行數(shù)控改造脖投。

　　1.2總體設(shè)計(jì)方案根據(jù)鼓形齒輪的成形原理窜交，綜合考慮滾切中對(duì)機(jī)械進(jìn)給系統(tǒng)跟隨性、快速性的要求及改造成本等因素防苗，在保留原普通滾齒機(jī)分齒傳動(dòng)鏈的基礎(chǔ)上羽址，按照數(shù)控理論中兩坐標(biāo)圓弧插補(bǔ)原理，對(duì)機(jī)床的刀架垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和水平徑向進(jìn)給進(jìn)行數(shù)控化控制改造谋旦，實(shí)現(xiàn)鼓形齒輪加工剩失。按工件精度和切削力的計(jì)算，參考國(guó)內(nèi)外數(shù)控滾齒機(jī)的拖動(dòng)方式册着，采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的半閉環(huán)伺服系統(tǒng)赴叹。

　　在數(shù)控滾齒機(jī)上加工鼓形齒輪，要根據(jù)其工件圖參數(shù)指蚜、夾具尺寸、滾刀參數(shù)涨椒、工藝要求摊鸡，確定各軸位置，XY兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)蚕冬，用圓弧插值法免猾，加工對(duì)稱于工件齒寬是辕、帶圓弧的鼓形直齒和斜齒齒輪。數(shù)值計(jì)算和調(diào)整原理猎提。

　　2．機(jī)械部分改造在滿足實(shí)際應(yīng)用需求的情況下获三，為了降低成本，酌情減少數(shù)控軸數(shù)锨苏，對(duì)原機(jī)械滾齒機(jī)的改動(dòng)較少豁登。，對(duì)不同尺寸的鼓形齒輪通過參數(shù)化設(shè)置便可進(jìn)行加工旺民，操作簡(jiǎn)單嗦府、方便。

　　進(jìn)給X軸阵拜、Y軸分別采用伺服電動(dòng)機(jī)通過數(shù)控系統(tǒng)單獨(dú)控制肺致，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)應(yīng)滿足無間隙、低摩擦稍呛、高剛度等基本要求哈涣，需要完成的機(jī)械改造主要包括滑動(dòng)絲杠改為具有預(yù)緊、消隙功能的滾珠絲杠邀曲，蝸桿－蝸輪副改為雙導(dǎo)程漸開線蝸桿副勺处。增加軸向調(diào)整環(huán)節(jié)，滑動(dòng)軸承(軸承的養(yǎng)護(hù)拗炎、清洗與檢修)均改為滾動(dòng)軸承京甫，去掉垂直進(jìn)給傳動(dòng)鏈及調(diào)整掛輪機(jī)構(gòu)。使刀架XY軸數(shù)控化李根，使得機(jī)床各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)精度大大提高槽奕，機(jī)床更加柔性化，調(diào)整更加方便房轿，大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度粤攒。

　　3．硬件電路本文討論的改造方案采用開放式運(yùn)動(dòng)控制卡去驅(qū)動(dòng)各軸電機(jī)，擺脫了國(guó)外進(jìn)口的限制囱持，充分發(fā)揮了PC平臺(tái)上的軟硬件優(yōu)勢(shì)夯接，豐富和改善了開發(fā)環(huán)境。硬件電路由外設(shè)纷妆、信號(hào)變換電路及輔助電路幾部分組成盔几，構(gòu)成一個(gè)完整的簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)，完成程序的輸入與處理掩幢、顯示逊拍、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等一系列功能。

　　本設(shè)計(jì)已成功地運(yùn)用于中型滾齒機(jī)的改造际邻。它較好地解決了鼓形齒輪的滾齒加工問題芯丧，加工出的鼓形齒輪齒面質(zhì)量高芍阎。對(duì)于不同的鼓形齒輪產(chǎn)品，要根據(jù)其零件圖參數(shù)懊霹、滾刀參數(shù)工工藝要求冈瞪，確定各軸位置，只需輸入相應(yīng)的G54工件坐標(biāo)系等參數(shù)凹田，就能靈活找仙、迅速地適應(yīng)加工零件的變更，加工各種鼓形齒輪扬骑。因此座叙，本設(shè)計(jì)具有產(chǎn)品適應(yīng)性強(qiáng)，加工質(zhì)量好涎舞，生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)契叔，而且改造費(fèi)用低、改造周期短栗怪、操作使用方便等優(yōu)點(diǎn)麸应。

　　1）滾齒機(jī)的數(shù)控化改造，大大提高了齒輪加工能力和加工效率娘瞻，改善操作性能問題损侄。

　　2）數(shù)控改造后有效提高工件加工精度和效率。機(jī)床操作簡(jiǎn)便叶雹，加工效率高财饥，加工質(zhì)量穩(wěn)定，效果良好折晦。

　　3）機(jī)床可根據(jù)加工零件的特點(diǎn)進(jìn)行編程加工钥星，可進(jìn)行各種形式的方框循環(huán)加工程序，可通過編程實(shí)現(xiàn)鼓形齒輪的數(shù)控加工满着。

　　4）相關(guān)技術(shù)改造的可在齒輪機(jī)床上推廣谦炒，既有廣闊的技術(shù)前景，又有顯著的經(jīng)濟(jì)效益风喇。

　　5）如需進(jìn)一步提高該滾齒機(jī)的加工能力可對(duì)其他進(jìn)給各軸和滾刀刀盤角度A軸等采用單獨(dú)的伺服電機(jī)控制宁改，進(jìn)行全面數(shù)控化改造。在技術(shù)上已不困難但成本較高魂莫，用戶要根據(jù)需求和成本進(jìn)行取舍还蹲。

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