與其它數控機床相比，數控滾齒機床技術更復雜，起步較晚，但它的技術起點高，發展迅速。近年來，高水平的全數控CNC滾齒機已成為國際市場的主流。

 

　　國產滾齒機品種系列齊全，數控滾齒機所能加工圓柱齒輪的最大模數在6mm以上，但用于加工模數在3mm以上的齒輪比較合理，生產中、小模數的齒輪不但不精確，而且在性能價格比上欠缺。在激烈的市場競爭中，從事小齒輪加工的企業迫切需要成本低、效率高、加工精度高、質量穩定的新型設備來武裝自己。

 

　　國外進口的數控滾齒機通常的價格多為40萬美元左右。國內中、小企業一般無法接受。因此，研究開發一種中、小模數經濟型多功能數控滾齒機，具有重要意義。

 

　　我們開發的數控滾齒機的加工精度為IT7，最大加工直徑為80mm，最大加工模數為3mm，刀具轉速在400~2000r/min最小加工齒數為3，符合上述需求。

 

　　2總體設計及機械布局6.床身7.工作臺8.電機9.工件箱10.電機機床外形簡圖床身為板焊結構，具有軸移動的導軌，以及y軸的移動副。內部設有冷卻箱，整個冷卻系統位于床身內部。冷卻系統的流量為15主軸系統由回轉滑板、立柱、刀軸箱組成。回轉滑板與床身相連，實現y軸移動。其上部為立柱回轉角度調整的支撐面。立柱位于回轉滑塊的上部，可實現P角度的調整，作為刀軸箱體的支撐，有z軸導軌。刀軸箱通過伺服電機驅動滾珠絲杜，帶動其實現z軸方向的移動，即實現徑向進給或實現讓刀、退刀等動作。

 

　　刀軸箱內裝有主軸。主軸由伺服電機驅動，實現機床的主運動。刀軸箱與立柱有z軸檢測裝置。

 

　　：李清(1974-))女，助教碩士，專業方向機械制造及自動化。A11，。A，工作臺與床身導軌相配合，由伺服電機接滾珠絲杠驅動，實現X軸運動。與床身有X軸檢測裝置。上部裝有工件箱和頂尖支撐架。

 

　　工件箱為工件定位安裝部件，由伺服電機接傳動副驅動工件主軸，與b軸、X軸相配合，實現滾切。其后部有氣動卡緊裝置(特殊附件)前部為工件夾具(根據工件設計夾緊，按照用戶要求提供卡緊裝置)。

 

　　頂尖支撐架可沿X軸向移動、鎖緊、頂尖定位。

 

　　這些動作均為手動。

 

　　2.2多功能加工的運動分配b軸接滾刀主軸，主軸箱上固定有刀架結構。主軸錐孔錐度為7：24.此刀架也可安裝銑刀。b軸也可直接接鏜刀桿。機床可根據用戶的需要實現多功能加工。a、b、x軸作為數控聯動軸，z軸用于數控進給軸，P軸用于調整刀具角度，u、v軸用于頂尖裝夾工件，可實現四軸三聯動的數控滾齒機的功能。b軸裝上銑刀，a、x、z軸用于實現機床的進給運動，y、P、u、v軸用于手動調節，此時的機床可實現數控花鍵軸銑床功能。b軸裝上銑刀或鏜刀，x、y、z軸用于實現進給運動，a軸用于裝工件數字控制，此機床可完成數控鏜銑床功能。

 

　　2.3數控系統精度的確定及電機的選擇常用的滾切方法有徑向一軸向滾齒法和對角滾齒法。對角滾齒法加工出的齒輪，齒形精度好，表面粗糙度好，刀具磨損均勻，耐用度高，但至少需要四軸聯動的數控系統。從經濟角度出發，我們設計四軸三聯動的數控系統，實現徑向一軸向滾切法加工。滾齒機是通過連續展成運動加工工件，對各軸速度的控制精度要求較高，所以，我們設計的控制系統的分辨率為0.001mm，選用交流伺服電機作為驅動裝置。

 

　　3數控系統的軟件功能數控系統的軟件功能，主要分為管理和控制兩大類(詳見)。從用戶的角度說，軟件的編輯功能允許輸入、刪除、修改和查找數據;輸入機床及刀具參數;設定坐標系;控制功能實現速度控制、方向控制、位移控制;機床的手動、自動、回零及復位等調節;終端功能處理機床的急停、限位、光柵零位和伺服報警等信號。

 

　　除了上述基本功能外，我們還專門設計了滾齒加工的自動編程和軌跡仿真軟件。此軟件是在Windows操作系統下，用VisualBasic開發的。自動編程部分，由用戶輸入所需的工件參數、刀具參數、切削參數后，可生成加工漸開線圓柱齒輪的G代碼文件，并可顯示、修改文件的內容。仿真部分通過理論仿真、嚙合軌4自動編程與軌跡仿真軟件的設計我們以滾切斜齒圓柱齒輪為例，說明自動編程與仿真軟件的實現。

 

　　數控滾齒機是通過滾刀與齒坯的展成運動和滾刀的進刀運動加工工件的。滾刀轉過一轉，齒坯必須轉過n/z轉。斜齒輪有一定的導程(T)當齒坯轉一轉時，滾刀與齒坯間的附加轉動為fx/T轉。因此，滾刀與齒輪的螺旋線方向相同時，當滾刀轉z/n轉時，齒坯應轉過1+fx/T轉。滾刀與齒輪的螺旋線方向相反時，當滾刀轉z/n轉時，齒坯應轉過1一fx/T轉。當齒輪的旋向與滾刀的旋向相同時，滾刀的安裝角小，滾刀切入時間和刀齒負荷小，刀具壽命長，機床振動小。所以，我們選擇了同方向滾切。

 

　　滾齒的切削用量主要指切削速度、軸向進給量及切削深度。當齒輪的模數小于3mm時，一般一刀走完。為了滿足用戶對特殊齒輪材料和特殊齒輪精度的加工要求，我們也編制了兩次走刀程序。這時第一次走刀深度等于0.65倍的全部加工余量，第二次走刀深度等于0.35倍的全部加工余量(Liebherr數控滾齒機操作說明書)。切削速度與軸向進給量直接關系到齒輪的精度、粗糙度及加工效率，也影響著滾刀的使用壽命與機床、工件、刀具系統的剛度，工件的模數、齒數、材料及精度要求有關，情況比較復雜。所以，我們把手冊上提到的一些值，以數據庫的形式提供給用戶，并且用實際切削時間(tm)與期望切削時間比較，來粗略的檢驗切削用量。

 

　　L2=3m.tan((32+y.)一A跡仿真和代碼仿李的投影線為漸開iaf與理論漸開線比較，判斷切削情gHouse. 

f工件的進給量(mm/r)z―滾刀頭數;k滾切中心到滾刀端面的距離;心工件分度圓螺旋角Y滾刀螺旋升角A調整參數，通常為35(mm)自動編程部分生成的G代碼文件，可通過顯示程序功能檢查代碼，還可通過軌跡仿真功能進行檢查。

 

　　在軌跡仿真部分，我們選擇了兩個平面，一個是XOZ坐標平面(見)，另一個是工件齒廓的法平面(見)。在滾刀與工件接觸之前，用XOZ坐標平面進行仿真可以清晰的展現刀具與工件的相對運動。在切削加工過程中，工件齒廓的法平面內，齒輪的部分齒廓況。在此平面內，我們還用了實際切削基節與計算基節相比較，判斷切削情況。

 

　　理論仿真是根據漸開線極坐標方程：當被加工齒輪的參數已知后，其基圓半徑、齒根圓半徑、齒頂圓半徑、基節等參數便確定下來，齒輪齒形的理論漸開線即可畫出。嚙合軌跡仿真是根據展成法原理，在齒廓的法平面內展現切削軌跡。

 

　　滾刀是一個整體如果切削刃上某點的運動軌跡符合要求，滾刀的運動便符合要求。滾齒加工是按照齒輪和齒條嚙合原理進行的。通過分析知道，滾刀切削刃上各點最有效的切削軌跡是沿滾刀軸線直線運動的。所以在工件齒廓的法平面內，我們巧妙地選用了滾刀上與基圓相切的主切削刃上一點的運動軌跡，來驗證整個滾刀的運動，并把滾刀的旋轉運動轉化為直線運動，從而簡化仿真過程。

 

　　針對國內市場的需求，本文提出一種中、小模數經濟型多功能數控滾齒機，并對滾齒機的機械布局、運動分配、數控系統和電機選擇進行論述。經多方證明，具有可行性。

 

　　自動編程與仿真軟件擴充了數控系統的功能，豐富了數控機床仿真操作軟件系統。此軟件界面友好、美觀，代碼安全穩定，具有很強的通用性。使用效果良好。