卧式铣床外置内联系传动链装置的设计与应用

卧式铣床外置内联系传动链装置的与应用 卧式铣床外置内联系传动链装置的设计与 应用 第28卷第6期 2007年6月 煤矿机械 CoalMineMachinery V01.28No.6 Jun.2007 卧式铣床外置内联系传动链装置的设计与应用 王友林,姜英 (山东理工大学机械工程学院,山东淄博255049) 摘要:铣床的主轴与传动机构之间没有传动联系,因而不能在铣床上用展成法加工 零件,通 过设计,误差,结构设计,介绍了一种外置,内联系的传动链装置;使用该装 置,可以在卧式 铣床上用展成法加工齿轮类零件. 关键词:铣床;内联系传动链;装置;设计 中图分类号:TG54文献标志码:A文章编号:1003.0794(2007)06.0027.03 DesignandApplicationofInsideContactMoveLinkEquipment onHorizontalMillingMachineOutsidePlace' WANGYou—lin,JIANGYing (CollegeofMechanicalEngineering,ShandongUniversityofTechnology,Zibo255049,Chi na} Abstract:Becauseitisnodrivingconnectionbetweenprincipalaxisanddrivechainonmilling machine,so can'tprocessworkpiecebyuseofgeneratingmethod.Passprojectdesign,erroranalyse,struct uredesign, introducedonekindtheinsidecontactmovelinkequipmentthatputmillingmachineoutsidep lace;usethe equipment,gearscanprocesseduseofgeneratingmethodonmillingmachine? Keywords:millingmachine;insidecontactmovelink;equipment;design 1问题的提出 铣床的功能很多,可用来加工平面,沟槽,各种 曲面,也可以用成形法来加工齿轮轮齿,但用成形法 加工的齿轮精度和加工效率都很低,由于铣床结构 的原因,还不能用展成法加工齿轮轮齿. 若要在铣床上对齿轮轮齿实现展成加工,必须 在铣刀和工件之间建立起内联系传动链,以实现刀 具与工件之间准确的运动关系.可制作一个特殊的 加工装置,通过安装在铣床主轴上的专用铣刀杆将 动力分流出来,再通过变速传动机构将动力传给工 件,使安装在专用铣刀杆上的齿轮刀具与被加工工 件之间的内联系传动链建立起来.齿轮滚刀与工件 之间可以实现展成运动,齿轮滚刀与工件之间的齿 向运动可以通过铣床工作台的纵向移动带动工件运 动来实现,使在铣床上用展成法对圆柱齿轮轮齿进 行加工成为可能. 2方案设计 通过安装在铣床主轴上的专用铣刀杆将动力分 流出来,再通过变速传动机构将动力传给工件,有3 种方案可以实现: 2.1方案1 专用铣刀杆上加工出一个(或安装上一个)蜗 杆,蜗杆与蜗轮相配合,铣刀杆转动时蜗杆带动蜗轮 转动,这样将动力分流出去;再通过其他传动机构将 动力传给工件,安装在专用铣刀杆上的齿轮滚刀与 工件之间的内联系传动链就建立起来了(见图1). ZZ?Z3 磷 图1方案1 1.铣床工作台2.滚刀3.蜗杆4.万向节5.蜗轮6.铣刀杆 7.齿轮毛坯 2.2方案2 在铣刀杆上安装一个圆柱斜齿轮,与另一个圆 柱斜齿轮啮合,组成垂直轴螺旋齿轮啮合,这样将动 力分流出来,再通过传动机构将动力传给分度头(利 用分度头的大传动比和制造精度较高的特性),安装 在分度头上的工件与安装在铣刀杆上的滚刀之间的 内联系传动链也就建立起来了(见图2). z1也 ?/\\ \ 砸' 图2方案2 1.铣床工作台2.滚刀3.万向节4.锥齿轮5.铣刀杆6.齿 轮毛坯7.分度头 2.3方案3 — 27— Vo1.28No.6卧式铣床外置内联系传动链装置的设计与应用——王友林,等第28卷 第6期 在专用铣刀杆上安装一个圆锥齿轮,与另一个 圆锥齿轮啮合,将动力分流出来,这样滚刀与工件之 间的内联系传动链也建立起来了(见图3). ZIZZ \\-\ : 图3方案3 I.铣床工作台2.滚刀3.万向节4.锥齿轮5.铣刀杆6.齿 轮毛坯7.分度头 3传动误差分析 在方案l中滚刀与被加工齿轮之间的传动比及 转角误差 il2+?1. 2={[(i3.4+?34)56+?5.6]i7.8+ ?78fi9. 10+?9.10 =3.4i5. 67.89.10+5.6f7.8i9.10?3. 4+ i7.8i9.10?5. 6+i9.ioA~7. 8+?9.10 滚刀与被加工齿轮之间的转角误差 ?1.2i5.6i7. 8g' 9.10?3. 4+i7. 8g' 9.10?56+ g9.10?7. 8+?9l0 式中+.——第'『个齿轮与第+1个齿轮之间的 传动比; ?竹小.——第个齿轮与第+1个齿轮之间啮 合传动时的传动误差. 在方案2和方案3中滚刀与被加工齿轮之间的 传动比及转角误差 il. 2+?1. 2={[((i3.4+?仍.4)i5.6+?仍.6)7.8+ ?7.8ji9.10+?9.10}r+?r =g' 5.6f7'8g'9.10r+g'9.10r?.4+ i7.8i9. 10ir?5. 6+i9.10ir?7. 8+ irAf9. 10+?r 滚刀与被加工齿轮之间的转角误差 ?1. 2=+i5.6i7i9.10ifA~34+i7.89.10ifA~5. 6+ 9.10ir?7. 8+r?9. 10+?r 式中——分度头的传动比; ?——分度头的转角误差. 从计算公式可以看出: (1)传动链的长度越长,传动级数越多,传递给 工件的传动链传动误差较大. (2)第l级传动副的传动比i,.的大小对传动链 的传动误差无影响;但该级的传动误差?(转角 误差)对传动链的传动误差有影响. (3)其余各级传动副的传动比的大小对传动链 的传动误差均有影响,且传动比越大,传递的传动链 末端的误差越小. (4)传动链的各级传动副的传动误差?(转角 误差)对传动链的传动误差均有影响,但各级的传动 误差?对传动链的传动误差的影响程度不同,前 级的影响程度小,后级的影响程度大,末级的传动误 差对传动链的传动误差的影响最大. 4方案的确定 在这3个方案中,通过对比分析认为: 第2个方案的前级传动比小,末级的传动比大 (分度头的传动比r=1140,传动(分度)误差?? 3if'),按照误差传递规律,传递给工件的传动链传动 误差较小,可以得到较好的加工效果(精度).另外, 螺旋齿轮较圆锥齿轮易于制造,且加工精度也比圆 锥齿轮的加工精度高,故应采用此方案. 5铣床外置内联系传动链的加工装置的结构与工 作原理 卧式铣床上用滚齿刀展成法加工圆柱齿轮轮齿 的外置内联系传动链的加工装置结构如图4所示. 图4滚齿加工装置结构示意图 I.分动力吊架2.悬梁3.传动轴齿轮4.传动轴5.万向节 6.花键轴7.传动齿轮8.支架9.挂轮架lO.挂轮II.分度 头l2.芷=轴l3.紧固螺母l4.工件l5.齿轮滚刀l6.尾座 l7.铣床工作台l8.铣床主轴l9.端面键2o,铣刀杆(轴)21. 动力齿轮22.锁紧螺母23.吊架 加工装置的工作原理:卧式铣床上用滚齿刀展 成法加工圆柱齿轮轮齿的;~u-r装置工作时,铣床主 轴l8,通过端面键l9,将旋转动力传递给与主轴锥 孔相连的铣刀杆(轴)2O,铣刀杆(轴)2o又将动力传 递给齿轮滚刀l5,并通过安装在分动力吊架l中的 动力齿轮2l和传动轴齿轮3(动力齿轮2l和传动轴 一 28— 第28卷第6期 2OO7年6月 煤矿机械 CoalMineMachinery Vn1.28?.6 Jun.2007 基于DSP的SRM调速系统设计* 周磊,郝润科 (上海理工大学,上海200031) 摘要:介绍了以TMS320F2407为控制芯片的开关磁阻电机(SRM)调速系统,给出了控制策 略和软硬件设计,并以四相8/6结构5.5kW电机为控制对象进行了实验,绘制出了绕组电流波形, 实验结果明该控制策略是合理,可行的. 关键词:开关磁阻电机;DSP;功率变换器;控制器 中图分类号:TH113.2文献标志码:A文章编号:1003—0794(2007)06—0029—03 Design0fDriveSystemforSRMBased0nDSP ULd.HAORun—ke (ShanghaiUniversityofScienceandTechnology,Shanghai200031,China) Abstract:AswitchedreluctancedrivewhichiSbasedonrIMS3204Cr7iSintrodueed.Metho dcontrolSRM andthehardwareofcontro~er黜 alsoproposed.A5.5kWprototypewith8statorpolesand6practicalrotator polesiSdeveloped.andthecurrentcurvesareprovided;theresultshowsthatthismethodiSrea sonableand feasible. Keywords:switchedreluctancemotor;DSP:inve~er;eontroler 0引言 开关磁阻电机(SRM)调速系统是融电力技术, 电子技术,微电子技术和电机控制技术于一体的新 型调速系统.其电动机结构简单,成本低廉,系统可 靠性高,调速范围宽,可以实现高启动转矩和低启动 电流,适用于频繁启停和正反转运行的场合.以往 SRM大多以单片机为主控芯片,其控制系统响应速 *上海市教委发展基金资助项目(05E207) 度慢,系统可靠性差.,I'I公司生产的TMS320F2407 数字信号处理器(DSP),不仅处理速度快,集成度 高,而且产生的PWM控制信号可直接驱动功率器 件.以TMS320F2407作为SRM的主控芯片,可使硬 件结构得以简化,控制精度得以提高. 1基于TMS320F2407的开关磁阻电机调速系统组 成 该系统由开关磁阻电机,功率变换器,位置,电 流传感器和DSP芯片构成.系统结构如图l所示. d一,04———,,,———,,,——,—4d一—^—,——, 齿轮3是一对轴线相互垂直的螺旋齿轮)将旋转动 力通过传动轴4与铣刀杆(轴)6,传递给安装在支架 8上并能在支架8转动,还可在花键轴6上移动的 传动齿轮7,传动齿轮7再通过4个挂轮将动力传递 给分度头lJ,分度头带动安装在芯轴l2上的工件 l4转动,实现了工件与齿轮滚刀之间准确地转动运 动联系;由于传动齿轮7可以在花键轴上移动,铣床 工作台纵向直线移动时,带动安装在工作台上的支 架8上的传动齿轮7,挂轮架9,挂轮及安装在工作 台上的分度头ll和尾座l6之间的工件l4的纵向 直线移动,实现了工件与齿轮滚刀之间的轴向运动. 由于齿轮滚刀螺旋线的影响,齿轮滚刀的轴线与工 件的轴线不是垂直的,需要倾斜一个角度,这个角度 可通过调整铣床工作台与下滑座之间的角度来实 现.这样,工作台的运动方向与铣刀杆(轴)已不是 垂直的了,传动轴4与花键轴6的不同轴由万向节5 来调节,不会产生运动干涉. 6结语 在X6132W卧式铣床上安装滚齿加工装置,可 以实现直齿圆柱齿轮轮齿,斜齿圆柱齿轮轮齿,渐开 线花键键齿的加工,还可以对直径较小的蜗轮进行 加工,使用范围较广,可以实现滚齿机的大部分功 能,其加工精度取决于滚齿加工装置的制造精度和 安装调整精度,经实践加工验证,用此加工出的 齿轮可以达到IT8一兀7精度,完全可以替代小型的 滚齿机,实现对齿轮轮齿的加工. 参考文献: [1]贾亚洲.金属切削机床概论[M].北京:机械工业出版社,1994. [2]王先逵.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社,1995. 『3]郑修本.机械制造工艺学『M].2版.北京:机械工业出版社,1999. 作者简介:王友林(1955一),黑龙江伊春人,教授,1982年毕业 于东北重型机械学院机械制造工艺及设备专业,现从事机械制造技 术的教学与科研工作,已发表论文5o余篇,电话:0533—2781006,电 子信箱:wangyoulin一1006@126.(~on1. 收稿日期:2啷.O1.24