数控锥齿轮铣齿机立柱部件设计+CAD图纸 第3页

1 绪论
1.1 课题背景意义
随着机械工业的发展以及国际市场竞争的日益剧烈，特别是我国进入WTO以后，齿轮制造业面临着国际竞争和前所未有的挑战。弧齿锥齿轮因其重合度高、传动平稳、噪声低而广泛应用于汽车、轮船、工程机械、工业缝纫机、电动工具等行业。随着人民生活水平的提高，成衣业和装潢业的发展很快，使得小模数弧齿锥齿轮在工业缝纫机和电动工具行业得到迅猛的发展。现在有迹象表明国际上一些生产电动工具的著名公司纷纷来我国寻求加工小模数弧齿锥齿轮的企业，并且考察企业生产小模数弧齿锥齿轮的加工设备和检测设备。目前我国生产小模数弧齿锥齿轮的企业都集中在江浙一带，加工设备都以机械传动的铣齿机为多，这些企业都有扩大规模的愿望。鉴于市场的现状，我所不但要生产机械传动的铣齿机，还要开发出数控铣齿机，才能使我所在这一领域更具竞争力。弧齿锥齿轮铣齿机结构和加工原理复杂，是复杂制造装备的典型代表，因此，提高中国弧齿锥齿轮铣齿机的制造水平具有重要意义。弧齿锥齿轮具有齿轮强度高、运行平稳、重合度高、承载能力强等特点、能够广泛用于汽车、拖拉机、工程机械、航空、航天、船舶等。弧齿锥齿轮的制造精度和质量直接影响设备的传动效率、噪声、运动精度和使用寿命等性能。
随着国家工业化水平的提高，对弧齿锥齿轮传动要求也越来越高。因此，对弧齿锥齿轮进行数字化集成制造，将CNC技术应用到生产中去，无论是在提高弧齿锥齿轮传动质量方面，还是在扩大市场需求方面都有重要的意义。随着国际加工业的重心逐步移向中国，以及弧齿锥齿轮需求量的增加，弧齿锥齿轮铣齿机的需求量也会同步地增加。作为具有调整方便灵活、加工效率高、性能稳定的数控弧齿锥齿轮铣齿机必将形成也已成为趋势。

1.2 课题背景意义

1.2.1 数控机床的概念
数字控制是利用数字化信息对机械运动以及加工过程进行控制的一种方法，简称数控（Numerical Control，NC）。数控机床是指采用了数控技术进行控制的机床，或者说是装备了数控系统的机床，也称作为NC机床。由于现代数控系统是通过计算机进行控制的，因此，数控机床又称为CNC机床。
1.2.2 数控机床的组成
数控机床主要由数控系统、伺服系统、程序载体、输入\输出装置、强电控制装置、辅助装置和机床主体组成。输入数控装置的程序指令记录在信息载体上，由程序读入装置接收，或由数控装置的键盘直接手动输入。
1.2.3 数控机床的工作原理
数控机床在加工工艺与表面成形方法上与普通机床基本相同，在实现自动控制的原理和方法上有很大的区别。数控机床是利用数字化信息来实现自动控制的。先将与加工零件有关的信息，即工件与刀具相对运动轨迹的尺寸参数、切削用量以及各种辅助操作等的加工信息，用规定的文字、数字和符号组成代码，按一定的格式编写成加工程序，然后将加工程序输入数控装置。经过数控装置的处理、运算，按坐标轴的移动分量送到各轴的驱动电路，经转换放大，用于伺服电动机的驱动，带动各轴转动，并进行反馈控制，使刀具、工件以及其他辅助装置严格按照程序规定的顺序、轨迹和参数有条不紊的动作，从而加工出所需的零件。本文来自优%文~论!文\网，毕业论文 www.youerw.com 加7位QQ324~9114找原文
1.2.4 数控机床的特点
数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。
1.2.5 数控机床的发展
随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。
未来数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上，从而扩大多工序集中的工艺范围；数控机床的自动化程度更加提高，并具有多种监控功能，从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。
1.3 数控机床分类
1.3.1 数控立式铣床
这类铣床一般用于加工盘、套、板类零件，工件一次装夹后，可对其表面上进行铣、钻、扩、锪、攻螺纹等以及侧面的轮廓加工。因此，这类铣床是数控铣床中数量最多的一种，应用范围也最为广泛。从机床数控系统控制的坐标数量来看，目前三坐标数控立式铣床仍占大多数。一般可进行三坐标联动加工，但也有部分机床只能进行三坐标中的任意二个坐标联动加工。此外，还有机床主轴可以绕X、Y、Z坐标轴中其中一个或两个轴作数控摆角运动的四坐标和五坐标数控立式铣床。一般来说，机床控制的坐标轴越多，特别是要求联动的坐标轴越多，机床的功能、加工范围及可选择的加工对象也越多。但随之而来的是机床的结构更复杂，对数控系统的要求更高，编程的难度更大，设备的价格也更高。
1.3.2 数控卧式铣床
这类数控铣床一般都带有回转工作台，工件一次装夹后可完成除安装面和顶面以外的其余四个面的各种工序加工，适宜于箱体类零件加工。与通用卧式铣床相同，其主轴平行于水平面。为了扩大加工范围和扩大功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4、5坐标加工，这样，不但工件侧面上的连续回转轮廓可以加工出来，而且可以实现在一次安装中，通过转盘改变工位，进行“四面加工”，可以省去许多专用夹具或专用角度成型铣刀。
1.3.3 万能数控铣床
这类铣床主轴可以旋转90º或回转工作台带着工件旋转90º，一次装夹后，可以完成对工件五个表面的加工。其使用范围更广，功能更全，选择加工的对象和余地更大，给用户带来了很多方便，特别是当生产批量小，品种较多，又需要立卧两种方式加工时，用户只需买一台这样的机床就行了。
1.3.4 龙门式数控铣床
    这类数控铣床主轴可以在龙门架的横向和竖直方向溜板上运动，而龙门架则沿床身作纵向运动。严格说来，这类数控铣床属于立式数控铣床，因要考虑到扩大行程，缩小占地面积及刚性等技术问题，所以往往采用龙门架移动式，故而这类数控铣床被称之为龙门数控铣床。主要用于大型零件的加工。
1.4 数控铣床的功能及加工对象
数控铣床的功能分为一般功能和特殊功能。一般功能是指各类数控铣床普遍所具有的功能。如点位控制功能、刀具半径自动补偿功能、镜象加工功能、 固定循环功能等。特殊功能是指数控铣床在增加了某些特殊装置或附件后，分别具有或兼备的一些特殊功能。如刀具长度补偿功能、靠模加工功能、自动变换工作台功能、自适应功能、数控采集功能等。
在使用数控铣床加工工件时，只要充分利用数控铣床的各种功能，就可以加工许多普通铣床难加工的工件。数控铣床的主要加工对象有：平面类零件；变斜角类零件；曲面类（立体类）零件。
1.5 加工中心知识
加工中心（CNC MACHINING CENTER）又称多工序自动换刀数控机床，是当今世界上产量最大，在现代制造业中最广泛应用的一种功能较全的金属切削加工设备。
加工中心综合了现代控制技术、计算机应用技术、精密测量技术以及机床设计与制造等方面的最新成就，具有较高的科技含量。与普通机床相比，它简化了机械结构，加强了数字控制化功能，成为众多数控加工设备的典型。
加工中心的突出特征是设置有刀库，刀库中存放着各种刀具或检具，在加工过程中由程序自动选用和更换，这是它与数控铣床、数控镗床的主要区别。

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