YK2250型铣齿机X轴传动系统设计毕业设计(论文) .pdfVIP

使用PLC模块控制转盘切削以三轴数控铣床加工的

螺旋锥齿轮

摘要数控加工，如今更多地利用“机电一体化”。结合数控，机械，电力，数据处理系

统导致新的生产方法。近年来，数控的发展已经使人们有可能执行螺旋锥齿轮切割的非线性

修正运动。本文中，我们试图使用接口有一额外以传统间断多刀切割方法为基础的PLC模块

的三轴数控铣床来制造螺旋锥齿轮，此方法是通过使用接口有索引工作头的万能铣床来完成

的。这项研究由四项组成：（一）螺旋锥齿轮的几何模型，（二）使用CAD/CAE系统模拟传

统和我们的新的非传统方法，（三）数控加工工艺规划和PLC编程，（四）用被用来发掘目前

方法有效性的三轴数控铣床进行实验削减。结果表明发明实验切割SBGs的方法不仅在成本

上比先进的数控加工便宜，而且相比较传统切割在短时间内可以生产出齿轮来。因此，在制

造SBGss上这是一个经济的方法。

关键词齿轮制造螺旋锥齿轮CAD/CAM/CAE技术数控PLC中交流电动机逆

变器近距传感器光电传感器旋转编码器

1引言

齿轮是工业机械上在平行，交叉，交错的十字轴间作为机械动力和运动传输的重要和精

密机械。虽然在视觉上不常见，齿轮仍旧是我们文明社会中最重要的机械元件之一。他们在

各种各样的条件下可以以几乎无限的速度运转。用来开发生产齿轮的机器和流程是大多数现

有精巧创造中的一种。无论大批量还是小批量，在单元格内还是在车间批次作业，齿轮制造

过程的顺序都要求四套操作：[1]

1.落料

2.切齿

3.热处理

4.磨削

根据它们的类型和应用或所需的强度和阻力，齿轮可通过铸造，挤压，锻造，粉末冶金，

塑料模具，齿轮滚动，和机加工制造。在这些工艺中，机加工是更经常用于高精密齿轮的加

工方法[2]。在各种各样的齿轮中，螺旋锥齿轮是最复杂的类型，并且用于在有角度的交叉

轴间传递回转运动。

SBGs有沿牙齿的长度纵向弯曲的牙齿。这些齿轮比直齿品种的主要优势在于事实上更

多的牙齿接触的同时，由于牙齿的曲线形轮廓，所以在交配的齿轮间光滑啮合是有保障的

[3]。螺旋锥齿轮的设计和制造仍然是一个研究的热点，这在诸如直升机变速箱，摩托车齿

轮，减速机和其他工业部门的应用是至关重要的。就制造业而言齿轮是用特殊机床加工的，

诸如滚齿机和成型机。最近，基于专用数控齿轮制造机床用于工业实践。这也许可以解释为

什么在开放的研究领域内关于齿轮制造的文献是稀少的。最近，基于数控的齿轮制造机床已

开发并越来越多地应用于工业实践。然而，他们的运动结构从本质上不同于工业数控铣床，

因为前者是用于特殊类型的刀具设计。

以往关于齿轮的研究主要关注于齿轮的设计和分析。齿轮的几何特征和设计参数

研究[4-8]。TsaiandChin[4]提出了建立在基本齿轮数学运动结构和沿切平面的渐开线

几何体基础上的锥齿轮（直齿和螺旋锥齿轮）数学曲面模型。后来，这种方法被Al-daccak

等人用来和建立在准确球形渐开线曲线基础上的模型相比较。shunmugan等人[6，7]提出了

不同的模型，并就标称偏差验证其准确性（与专用机床制造的螺旋锥齿轮相比）。

对于冠齿轮，有几个研究成果是可供使用的。LitvinandKim[8]提出从修改为直齿轮

的基圆的渐开线范成法。Umeyama[9]在节圆上设计了一个标准剖面，在上/下面齿轮上设

计了修整剖面，用于螺旋齿轮的传动误差修订值的测定。Tamura等人[10，11]用平面尺研

究了一个锥齿轮点接触模型。这些研究涉及到一代特殊齿轮齿形机，比如滚齿机和成型机,

这是专为制造齿轮而设计的。Suh等人[12]调查了用于制造螺旋锥齿轮的表面加工方法的可

能性，并通过提出使用在与四轴数控铣床连接的旋转倾斜台上刀具路径的生成验证了这种可

能性。还提出了一个基于模型的螺旋锥齿轮的检验方法。

本文中我们试图提出通过使用接口与PLC模块作为一个索引表的三轴铣床来完成螺旋

锥齿轮的新的制造过程。在生产速度方面，很明显，这种方法将低于专用机床。除产率，这

种方法在以下几个方面是有优势的：（1）要获得各类专用机械和就致力于齿轮类型，尺寸，

几何方面非常有限的一类齿轮刀具而言常规方法需要大量投资；（2）通过这种方法，各类齿

轮可以用三轴数控铣床生产；（3）这种方法比使用专用机床更经济。与我们先前的方法相区

别主要的意义之一就是，正在开发一种全自动电脑模型，以完全模拟过程获得加工参数。所

有