文档介绍：沈阳建筑大学
全日制硕士研究生学位论文开题报告
研究生姓名: 于建智
指导教师: 王军(教授)
学科专业:机械制造及其自动化
研究方向:数字化制造技术及应用
2011 年 11 月 10 日
论文题目:基于公理设计理论的数控滚齿机关键部件的设计技术研究
课题来源:辽宁省科技攻关项目
开题报告
1、课题研究的目的和意义
滚齿机(gear hobbing machine)是齿轮加工机床中应用最广泛的一种机床,是用滚刀按展成法加工直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮以及蜗轮、鼓形齿轮等的齿轮加工机床。滚齿机床使用特制的滚刀时也能加工花键和链轮等各种特殊齿形的工件。普通滚齿机的加工精度为7~6级(JB179-83),高精度滚齿机为4~3级。最大加工直径达15米。
近年来,随着汽车、高铁、机械、航天等工业领域的不断发展,对齿轮提出了更高的要求:传动速度大、承载能力强、实用寿命长、运行噪音小、制造成本低等,相应的对滚齿机的设计、加工等方面也提高了要求。在这种背景下,现代设计理论和方法,先进制造技术、计算机技术等相关技术的交叉融合,使滚齿加工机床相关技术的研究进入了一个崭新的阶段。
本文论述了国内外全数控机床的发展现状,以及数控滚齿机国内外的发展水平,指出开发设计全数控高效滚齿机不仅是齿轮加工行业发展的的
一种需求,而且也是数控技术和机电一体化技术相结合的必然产物,是制齿机床行业发展的一个方向,具有广阔的技术发展前景和市场拓展空间。对于打破国外的技术垄断,尽快提高我国全数控滚齿机床的设计水平,本课题结合公理设计理论,通过对数控滚齿机的关键部件设计问题进行深入系统的研究,成功研制出一台数控滚齿机原型,为我国数控滚齿机床行业赶超世界先进水平打下坚实的基础。
数控滚齿机采用全数字控制,由它代替了传统机械滚齿机各种交换齿轮的功能,所以机床各项运动精度高,调整方便。机床的柔性好,切削循环可设置一次、二次方框循环,L循环等多种切削循环方式,除可加工圆柱直齿轮、斜齿轮、短花键轴、链轮、蜗轮等外,还可加工多种锥齿轮、鼓形齿等特殊齿形的齿轮。因此,开展全数字控制的滚齿机相关设计理论和产品的开发是完全必要的。
(1)全数控滚齿机床传动链大大缩短,各轴间没有机械传动联系,与传统滚齿机相比机床的结构大大简化,增强了机床的刚性。机床结构的简化,更有利于实现结构的模块化。
(2)全数控滚齿机床机械传动链缩短或完全被取代,***磨损的自动补偿,计算机技术的快速发展,新的智能控制算法的应用,伺服系统的脉冲当量的进一步减小,均提高了机床的加工精度及工艺能力指数。
(3)全数控滚齿机床完全排除了交换齿轮和行程挡块的调整,缩短调整时间,而且可一次安装下不经过任何调整就可加工多联齿轮。工件程序可以储存,供再次加工时调用,调整时间显著缩短,一般调整时间仅为非数控系统的
10%-30%。
(4)全数字控制滚齿机可实现任意工作循环,缩短调整时间,便于实现小批量多品种加工。同时机床本身柔性大为增加,易于实现机床重组,易于组成柔性齿轮制造系统,实现齿轮制造的柔性自动化过程。
综上所述,开展全数字控制滚齿机机床的研究有着十分重要的意义。
2、国内外同类课题研究现状及发展趋势
目前国际上滚齿机床的制造商有三大集团,占齿轮机床总份额的70%。他们是(1)Gleason/Pfauter/Hurth集团,约占世界滚齿机床份额的40%.(2)SIGMAPOOL销售集团,该集团的主要传统市场在欧洲,约占20%。(3)KAPP/NILES集团,约占10%。其余均为独立的齿轮机床制造商,包括中国在内的这批制造商,约占世界滚齿机床份额的30%。
二十世纪80年代以来,数控滚齿机进入了实用阶段。随着计算机技术、电子技术和自动控制技术的发展,高速响应交流伺服系统的出现,为数控滚齿机床的发展提供了良好的条件和机遇。国外滚齿机产品中,数控滚齿机已占主导地位,数控滚齿机床有取代传统滚齿机床的发展倾向。在全数控齿轮加工机床上,发展***和工件夹具自动更新系统,再加上外围设施组成柔性齿轮加工单元(FMC)和柔性齿轮加工系统(FMS),实现了无人管理的齿轮多品种混流生产。我国研制的数控滚齿机始于二十世纪80年代中期。国内主要的滚齿机生产厂家有:重庆机床厂、上海机床厂、南京第二机床厂、天津第一机床厂等。目前国内生产的数控滚齿机的机械结构,在很多方面继承了传统机械滚齿
机的特点,但由于应用了数控技术所以在结构上作了相应的改进,发挥了机电一体化的一些优势,没有真正实现全数字控制。
滚齿是国内外应用最广的切齿方法,一