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环面蜗杆在工业中发挥着越来越重要的功能，而加工蜗杆的设备起着重大的作用。在研究传统加工环面蜗杆磨床的基础上，提出了一种由伺服电机控制主轴和回转台，实现联动的数控磨床，对环面蜗杆进行磨削加工。围绕这个任务，本课题主要完成以下几方面的内容：?（1）、机床总体结构设计?首先设计整体框架结构，通过计算分析，运动及受力分析，强度及尺寸计算，保证整体刚度和强度，以及稳定性，经济合理适用，画出总体装配图。以下提供了数控近代专用机床基本结构示意图，如图1所示。?机床总体布局是采用整体底座和床身，床身前端安装主轴箱，床身中部安装工作台，床身后端安装尾座，蜗杆副安装在工作台底部，中部回转工作台上安置砂轮。根据各部件间的运作要求，该数控磨削机床的总体方案可有以下两种可供选择：?单导轨副机床?：主轴箱、回转工作台、尾座均分布在同一导轨副床身上。?双导轨副机床?：主轴箱和尾座分布在其中一个导轨副上，而回转工作台单独置于另一导轨副上。横向和纵向进给、主轴的回转以及回转工作台的旋转。均由独立的伺服电机驱动，回转工作台和工件也就是主轴的联动由数控编程实现。????1.?大拖板?2.?小拖板?3.?工用台?4、5.?小拖板?6.?动力磨头??图1数控近代专用机床基本结构示意图??（2）、主轴系统结构设计?主轴是数控机床的重要部件之一。它的回转精度，影响工件的加工精度；它的功率大小与回转速度，影响加工的效率；它的自动变速，影响机床的自动化程度。?主轴的结构，根据数控机床的规格，精度而采用不同的主轴轴承而异。?设计主要解决的问题是在保证技术要求的前提下，尽量使结构简化，保证经济实用性。?设计主轴尺寸及传动装置。画出主轴装配图。?（3)回转工作台结构设计?工作台是数控机床的重要部件。其形式尺寸往往表征数控机床的规格和性能。工作台的形式采用数控回转式，以便达到加工环面蜗杆的要求。?数控回转工作台的功能有：使工作台进行圆周进给，以完成磨削工作，并使工作台进行分度。数控回转工作台的结构（见图2）特点有：?没有鼠牙盘和定位销，其定位精度完全由控制系统决定。?开环系统中的数控转台的传动系统、间隙消除装置及蜗轮夹紧装置等组成。数控转?台接到回转指令后，首先松开蜗轮，然后按指令的方向速度位移量回转，最后将蜗轮夹紧定位。??图2?平面包络蜗杆加工原理图??机床采用整体底座和床身，床身前端安装主轴箱，床身中部安装有工作台，床身后端安装尾座，蜗杆副安装在工作台底部。减小了机床整体尺寸，提高了加工工艺性，?又保证了机床具有足够的强度和刚度。从根本上解决了环面蜗杆发展的一大障碍。另外，对于环面蜗杆来说，它两端入口出口处的齿轮比较薄，若单纯靠机械实现整个蜗杆的磨削还是比较困难的，所以用数控来解决这个问题，更好更方便地实现了环面蜗杆的磨削加工。?成果形式：总体装配图一张；主轴系统装配图一张；砂轮回转工作台装配图一张；机架、箱体、轴、齿轮类零件图若干涨。英文翻译5000汉字；调研报告、开题报告5000字；设计说明书：包括总体结构设计、机构原理，结构方案，运动及受力分析，强度及尺寸计算。?3、技术要求?⑴．工件最大长度600mm，最大直径120mm，转速6~20rpm，模数2~8。?⑵．砂轮转台直径不小于500mm。?⑶．主轴转动由交流伺服电机驱动，砂轮转台回转由伺服电机驱动，砂轮转台移动由人工驱动。主轴与转台的联动由数控系统实现。?三、实现方法及预期目标?1．?实现方法?原理分析：???(a)??????????????????????????(b)?图3环面蜗杆形成原理??(1).环面蜗杆形成原理?由环面蜗杆的形成原理可知,蜗杆绕其轴心线O1以角速度ω1自转,同时,在其轴心线平面内直线L?以角速度ω2绕O2旋转,直线L在空间形成包络迹面,即环面蜗杆的螺旋齿面。当螺旋齿面的母线为直线时,是直廓环面蜗杆(见图3?(?a)?)?,称为球面蜗杆或圆弧面蜗杆;当螺旋齿面的母线是平面时,称为平面包络环面蜗杆(见图3?(?b)?)?,简称包络环面蜗杆。?环面蜗杆副传动,是多齿双线接触,齿面诱导法曲率较小,接触应力小;润滑角接近90°,有利于齿面间的弹性流体动力润滑;是一种承载能力大,使用寿命长,传动效率高的传动装置。直廓环面蜗杆用直线刀刃车刀加工而成,其轴向截面齿廓为直线,是不可展直纹面,难以用砂轮作符合形成原理的精确磨削加工。因此,蜗杆齿面淬火后,无法进行齿面磨削,影响其制造精度和使用寿命。平面包络而形成的平面包面包络蜗杆,可进行热处理淬火后精确磨削。所以,国内许多厂矿普遍采用平面包络环面蜗杆。近几年出现用锥面砂轮精磨蜗杆一侧螺旋面或用双锥面砂轮精磨蜗杆齿槽两侧螺旋面现象,前者称锥面包络环面蜗杆,后者称双锥面包络环面蜗杆。笔者讨论的专用机床,是以包络环面蜗杆加工原理为基础进行的。??图4加工环面蜗轮副磨床