螺旋錐（zhuī）齒輪因其具有結構緊湊、傳動平穩,承載能力大等特點而被廣泛應（yīng）用於航空、汽車,機床等各個領域。但由於螺旋錐齒（chǐ）輪齒形複雜,製造工（gōng）藝繁瑣,加工精度很難滿足要求。在工程實（shí）際中采用（yòng）的近似齒形法加（jiā）工出來的齒輪存在原（yuán）理性誤差,不能獲得理想的球麵漸開線齒形,因此缺乏互換性、傳動（dòng）精度差,不具備瞬時傳動（dòng）比恒定等性能要求。針對這一問題,本文設計了一種新（xīn）型的齒輪切削加工機床,采（cǎi）用一種新的切削理論與加工方法,有（yǒu）效地解決了近似齒形加（jiā）工法存在的問題。

1 機床總體設計

1.1 機床主要技術參（cān）數

      設計過程中（zhōng）,在保證機床（chuáng）良好工作性能、合理（lǐ）結構及經（jīng）濟性的（de）前提下,充分考慮了被加工零件的形狀、尺寸等（děng）問題對機床作了詳細的分析,並確定機床的主要技術規格和參數。

1.2 主軸（zhóu）結構設計

      主軸是機床最主要的部件之一,其工作性能直接影響著零件質量和機床效率。因此主軸（zhóu）應具（jù）有良好（hǎo）的回轉精度、較高的承載（zǎi）能力以及優越的抗振性（xìng）。根據機床結構以及使用要求選取皮帶式主軸結構,並考（kǎo）慮到主軸速度和結構剛度,采用主軸前端固定,後端浮動的支（zhī）承方式（shì）,如圖1所示。

1.3 擺動頭結（jié）構設計

      機床通過手動（dòng）實現分度,擺頭可以在±120°範圍（wéi）內自（zì）由擺動,擺動頭的結構如圖2所示。

1.4.1 導軌（guǐ）選取

      機床導軌的質（zhì）量優劣直接影響著（zhe）機床的使用壽命和零件的加工精（jīng）度。所（suǒ）以要求導（dǎo）軌具有導向精度（dù）高（gāo）、摩擦阻力小,耐磨性好等（děng）特（tè）點。根（gēn）據實際應用情況,本機床選擇滾動導軌。

1.4.2 滾珠絲杠的設計

      根據機（jī）床工作條（tiáo）件以（yǐ）及絲杠相關參數的計算方法,求出各軸所選滾珠（zhū）絲杠的規格參數。

1.5 機床的特點

      (1)加工精度高（gāo）。各驅動軸的運動都采用閉環控製,從（cóng）而提高了控製精度,減少了機（jī）床部件本身的加工誤（wù）差對齒輪精度的（de）影響。

      (2)進給係統響應時間（jiān）短,速度快。進給係統采用滾柱（zhù）直線型導（dǎo）軌,絲杠與（yǔ）伺服進給電機采用聯軸器直聯,縮短了響應時間,最大移動（dòng）速度可（kě）達40mm/s。

      (3)適用範圍大。通過對機床（chuáng）數控轉（zhuǎn）台的不同組合,以及（jí）對主軸箱（xiāng）角度調整變（biàn）換,該機床可以加工出大、小模數不同的螺旋錐齒（chǐ）輪,如果更換特（tè）殊刀具,還可以加工出特殊用途的齒輪。比如格利森製齒輪、準雙曲線（xiàn）齒輪等。

2 機床（chuáng）有限元（yuán）分析

2.1 建立三維模型

      利用Solidworks軟件（jiàn）繪製機床各部分模型,並按連接（jiē）關係組建機床（chuáng）的三維（wéi）模型（xíng）。

2.2 有（yǒu）限元分析

      首先進行網格劃分,為符合整機結構特點,有（yǒu）限元各單元采用殼單元。然後對整機分別進（jìn）行一階、二階、三階（jiē）、四階和五階模（mó）態分析。模態（tài）分（fèn）析結果表明,所設計的機床結構合理,安全係數較大,強度能夠滿足在複雜工況下的加工要求。圖3為（wéi）該機床所加工的螺旋錐（zhuī）齒輪,符合技（jì）術要求。

3 結語

      本文通過對螺旋錐齒輪加工（gōng）機床的研究,設計了一種新型的數控機床,以克服（fú）傳統機床存在的問題。

      (1)優（yōu）化了（le）機床（chuáng）結構,合理布局,在滿足其工作要求的前提下（xià）,降低了成本,提高了（le）工作效率。

      (2)進給係統采用閉環（huán）控製,減小了誤差,提高了機床的（de）加工精度。

      (3)通（tōng）過對虛擬樣機的仿真分析,表（biǎo）明本機品（pǐn）精度高,滿足使用要求,具（jù）有一定的實用價值。