基于海德漢平臺的大型螺旋錐齒輪專用機床加工軟件設計（上）
2017-6-15 來源：沈陽工業大學 作者：衣晨
摘要:當代新型螺旋錐齒輪加工設備為多軸數控機床，同時配有專用的加工軟件。設備配套加工軟件的功能豐富與否、用戶體驗的優劣在一定程度上決定了螺旋錐齒輪加工設備的性能。因此，針對螺旋錐齒輪設備開發配套的加工軟件就顯得尤為重要。
本文基于以上考慮對 GCMT2500 大型螺旋錐齒輪專用加工設備進行了配套加工軟件的設計。在綜合對比國內外螺旋錐齒輪專用加工機床的基礎上，分析了螺旋錐齒輪及加工方法。通過對機床數控系統及機床操作控制等關鍵技術的深入研究，提出了GCMT2500 螺旋錐齒輪數控機床配套加工軟件的設計要求并完成了軟件主體設計。
論文研究主要工作內容如下：綜合地分析國內外各種螺旋錐齒輪專用機床的發展現狀并對螺旋錐齒輪及相關加工理論進行研究。對 GCMT2500 設備加工產品涉及到的弧齒錐齒輪、擺線制錐齒輪的加工參數進行了研究。
對軟件設計相關的內容進行了研究。其中主要研究了設計軟件開發平臺即海德漢i TNC530 數控系統、軟件開發設計語言 Python 、設備控制系統的參數優化。
設計軟件總體結構，構建設備配套軟件的主體功能，開發出滿足操作便捷、交互友好、功能強大的加工軟件系統并以界面的形式表現出來。最后，對軟件功能進行實踐驗證。
關鍵詞：螺旋錐齒輪，海德漢數控系統，Python，軟件設計
第 1 章 緒論
1.1 課題的背景與來源
螺旋錐齒輪以其在相交軸傳動中的良好特性廣泛應用于工程實踐中，其加工技術的研究與加工設備的研發受到了國內外研究學者廣泛的關注[1]。螺旋錐齒輪齒形復雜精密加工困難，參數分析需要大量計算，加工調整也要求大量的切削實驗檢測與分析計算。一直以來，螺旋錐齒輪的加工方法與設備制造技術掌握在國外少數幾家公司手中，相關技術成果不對外公開，長期處于壟斷狀態。近年來，我國研究人員在螺旋錐齒輪理論研究方面做出了一些突破，吳序堂教授、鄭昌啟教授、曾韜教授等許多專家學者對有關齒輪嚙合原理，螺旋錐齒輪的設計、加工方法和齒輪加工工藝、裝備等進行了系統研究[2,3,4]。在一系列相關理論和技術研究成果基礎上，我國研制了一些具有自主知識產權的螺旋錐齒輪專用加工設備，但加工技術和設備精度與國際先進水平相比仍有一定差距，配套加工軟件更無法滿足市場上的需求，高端錐齒輪設備仍依賴進口。
本課題源于 GCMT2500 數控螺旋錐齒輪復合加工機床項目 。研究是為GCMT2500 數控螺旋錐齒輪復合加工機床開發一款適用的具有自主知識產權的專用加工軟件。論文研究工作對 GCMT2500 數控螺旋錐齒輪復合加工機床的系統功能實現起到重要的支撐作用，對于開發基于 HEIDENHAIN 數控系統平臺的其他機床專用軟件系統也具有借鑒意義。
1.2 螺旋錐齒輪加工技術與設備國內外發展與現狀
目前，國外有多家廠商生產錐齒輪加工設備。最具代表性的生產廠商有美國的格里森(GLEASON)，瑞士的奧利康(OERLIKON)和德國的克林貝格(Klingelnberg)，他們擁有全套的螺旋錐齒輪生產技術，技術方面各自獨立互不公開。這就形成了三種錐齒輪齒制和對應齒制的加工設備：格里森弧齒制奧利康齒制和克林貝格齒制（后兩種可歸為擺線齒制）[5,6,7]。格里森齒制錐齒輪即弧齒制錐齒輪采用端面銑刀盤單齒分度加工，齒輪一般經初步加工后熱處理最后采用專用的磨齒機進行精加工。奧力康齒制采用端面銑刀盤的滾切法加工，輪齒的齒線變異近似于延伸外擺線，工件熱處理后需要使用專用的研齒機研齒以提高齒輪的齒面質量提升齒輪精度[8]。最后是德國的Klingelnberg 制齒輪即擺線制齒輪，采用與奧力康相同的區分內外刀的分體式刀盤加工。擺線齒輪經熱處理后通常需要利用高強度刀片通過銑削來消除齒輪變形誤差以提高加工精度。這幾家公司的加工方式都可以獲得 6 級以上精度的高精度螺旋錐齒輪。
從 20 世紀初期開始，格里森逐漸成為螺旋錐齒輪專用機床的全球主要供應商[9]。從 1913 年生產第一臺格里森制螺旋錐齒輪加工機床問世開始，到1954 年的 NO.116型機床研制成功，格里森公司無疑成為了螺旋錐齒輪加工設備歷史上的奠基人。在車用準雙曲面齒輪副小輪加工機床市場上格里森占據著主要的份額。自 1989 年起格里森開始了鳳凰 I 型系列數控機床的設計生產，如圖 1.1 所示。
這是一次具有劃時代意義的突破[10]。鳳凰 I 型系列機床實現了螺旋錐齒輪的加工的數控化，很大程度提高了設備加工精度與生產效率。另外，鳳凰 I 可以進行兩種加工齒制的切換：弧齒與奧力康擺線齒制，被稱作“萬能”設備。近些年，格里森公司又研制成功了機床結構具有突破進展的鳳凰 I 型錐齒輪數控機床（如圖 .2），可以進行無切削液的干式切削加工，減少了工作環境的污染。同時，格里森開發出了 Gleason 專家制造系統解決方案 (GEMs)，基本實現螺旋錐齒輪參數設計、加工、TCA 分析、檢測等重要功能[11]。
圖 1.1 Phoenix I 型數控銑齒機
圖 1.2 Phoenix II 型數控銑齒機
目前，格里森公司生產的螺旋錐齒輪設備主要是指齒輪直徑在 1000mm 以下的螺旋錐齒輪機床。其代表為鳳凰 1000HC 如圖 1.3。大尺寸磨齒機代表為鳳凰 800G 如圖1.4 所示，最大加工直徑為 800mm。而在大尺寸齒輪方面 NO.675 可加工直徑在2540mm 的大型弧齒螺旋錐齒輪。
圖 1.3 鳳凰 1000H
1.4
圖 1.4 鳳凰 800G
瑞士奧利康(Oerhkon)第一個將可編程控制器控制技術應用于錐齒輪機床研發中，開啟了錐齒輪加工數控化應用的新階段。隨后奧利康公司又研制出了多軸數控錐齒輪設備 C28，齒輪加工精度提高至 6 級。德國的 Klingelnberg 公司的發展與興起時間與格里森相仿，但其生產的齒輪為區別于格里森弧齒制的齒線為擺線的錐齒輪。克林貝格公司開發的螺旋錐齒輪設備不同于格里森機床需要配備較多規格的刀盤，參數設計與設備調整簡單，相應齒制的齒輪具有很高的強度，這些特性使克林貝格公司很快形成自己的市場并迅速發展。1960 年，克林貝爾公司開發出了分體式銑刀盤推出了重要的 AMK 系列螺旋錐齒輪專用機床。在該系列機床上，齒輪無須裝卸可以進行完整的加工過程，即齒面的切削粗加工齒面刮削的精加工。但相比于格里森的加工效率，AKM 系列機床加工效率低下，不適合工件的大批量生產。在 20 世紀初期克林貝格公司收購了奧力康公司的錐齒輪部門開發了一系列奧力康制螺旋錐齒輪加工機床，即著名的 C 系列，在此基礎上克林貝格公司又開發了自己的擺線齒機床[12]。隨后，又開發出配備可在設備顯示 TCA 分析的專家制造系統，該系統在加工方面稍遜于格里森的專家系統，但其在線精度檢測方面擁很大的優勢有很高的市場占有率。大尺寸螺旋錐齒輪方，
Klingelnberg 公司的 AMK1650（如圖 1.5）可加工直徑可達 2540mm 螺旋錐齒輪，此設備作為軍用儲備限制對外出口只接受加工訂單且大尺寸齒輪訂單受到了限制，一般的交貨周期在 14-16 個月且價格昂貴[13]。
圖 1.5 AMK1650
由于國外的技術封鎖加上缺乏相關知識的系統認識，中國在螺旋錐齒輪相關方面的研究進展緩慢。我國曾組織巨大的人力物力對螺旋錐齒輪設計加工理論進行了多年的探索，隨著理論成果的取得，技術的發展，國內研究人員也取得了一定的成果。
1972 年國家機械部把“格里森成套技術的研究”納入重點科研計劃，組織很多高校、科研單位和個人進行攻關。1990 年，秦川機床廠與國內高校合作研制出了第一臺數控螺旋錐齒輪樣機 YH2240[14]。天津第一機床廠成功研制了 Y2250A、Y2080I 等型號的機械式錐齒輪設備[15]。中南大學曾韜教授自 20 世紀末開始從事螺旋錐齒輪專用設備的研究，1999 年成功研制了 YK2212 數控螺旋錐齒輪專用加工機床。2001 研制出YK2245 數控螺旋錐齒輪加工設備。2006 年研制成功 YK221OO 螺旋錐齒輪專用加工機床（如圖 1.6 所示），最大加工尺寸達到 1100mm。YK22100 是國內大尺寸螺旋錐齒輪加工設備的一次突破，為我國大尺寸錐齒輪設備研發指明了方向。2010 年湖南中大創遠公司世界最大規格全數控螺旋錐齒輪磨齒機 YK20160（如圖 1.7）成功交付，機床磨削精度達到 GB5 級精度，齒面粗糙度 ?Ra 0.8[16]。
圖 1.6 YK221100 數控銑齒機床
圖 1.7 YK20160 全數字數控磨齒機
2013 年沈陽工業大學大學與石家莊正奇精密重型齒輪設備有限公司合作研制GCMT2500 數控螺旋錐齒輪復合加工機床（如圖 1.8），該機床（GCMT2500）采用海德漢 i TNC530 全數字數控系統，采用新型的機床結構，具有復合加工能力，可以完成圓弧齒錐齒輪和擺線齒錐齒輪兩種螺旋錐齒輪的銑齒加工，并且可以進行齒坯的車削加工，GCMT2500 的研制成功填補了國內 2500mm 以上尺寸大型螺旋錐齒輪加工設備的空白。
圖 1.8 GCMT2500 螺旋錐齒輪數控機床
1.3 課題研究主要內容
本文研究的主要內容：研究螺旋錐齒輪加工過程涉及的重要參數和加工方法；研究 i TNC530 數控系統的特點以及后期軟件開發所使用的 python 語言的特點以及i TNC530 數控系統參數優化功能的說明；文章的核心內容為加工軟件的設計，其中包括：軟件總體構建及各模塊的設計并附上加工檢測實例以檢測軟件的主體功能。總結了本文的研究工作，并提出了進一步研究工作內容。
第 2 章 螺旋錐齒輪及加工參數研究
2.1 螺旋錐齒輪概述
錐齒輪副常用于傳遞相交軸之間回轉運動的機械結構。錐齒輪按輪齒與中心軸線的關系分為直齒錐齒輪、斜齒錐齒輪、弧齒錐齒輪等三種常見類型[17]。由于弧齒錐齒輪具有傳動功率大、回轉穩定、轉動噪音小的特點，因為被廣泛應用于航空、航海、采礦機械等重要機械領域。
2.1.1 螺旋錐齒輪的種類
（1）按齒輪軸線位置分類
1）兩齒輪軸線垂直相交軸線夾角成 90?的錐齒輪，通常指圓弧制螺旋錐齒輪和擺線制螺旋錐齒輪錐齒輪。這種齒輪的使用比較常見，齒輪軸線垂直相交的錐齒輪嚙合過程中在齒輪徑向方向上沒有相對滑移，齒面硬度要求相對較低加工方便。
2）兩齒輪軸線相交但不成直角的錐齒輪。該種齒輪副軸線間可根據使用條件確定軸線相交角度，但這種齒輪軸線關系的齒輪副在傳動中使用較少。
3）兩齒輪軸線存在一定偏移距離錐齒輪。這種傳動結構齒輪軸線空間上垂直相交小輪軸線一般位于大齒輪軸線的下部或上部。它們之間存在一個偏移距離 E，這個偏移量Ｅ叫做齒輪副的“偏置距”。偏置距可以使小齒輪具有比較大的螺旋角，增大螺旋角的同時增大了小輪的端面模數，從而提高了齒輪副小齒輪的強度和壽命。這種齒輪在傳動過程中沿齒輪軸向和徑向兩個方向都會發生相對滑移。具有偏置距的齒輪副通常稱為“準雙曲面齒輪”，這類齒輪主要用于汽車的后橋部分。
（2）按齒面節線分類
1）弧齒錐齒輪
弧齒錐齒輪使用廣泛可用于多種場合，通常利用圓形端面銑刀盤切削加工而成。圓弧齒是指工件齒面節線作為圓弧的一部分，工件的齒形與假想平面齒輪共軛。為了增大重疊系數，齒輪的螺旋角一般用 35?。與此同時圓弧齒的齒面幾何特性也提高了磨齒機磨齒效率。
2）擺線齒錐齒輪
齒輪的齒面節線可以視作延伸外擺線的一部分，可以理解為擺線齒錐齒輪所處的設想齒輪齒面節線直接視為該擺形曲線部分截取。這種輪齒的加工一般是用裝有區分內外刀具有一定刀片組數的端銑刀盤切制。
2.1.2 螺旋錐齒輪加工方法
螺旋錐齒輪有三種齒制及不同的加工方法。格里森齒制（Gleason），縱向齒形為圓弧形收縮齒，用展成法（如圖 2.1 所示）、成形法單分度加工。展成法刀具刀刃部分通過一定規律的運動形勢形成包絡線齒形，加工的過程與齒輪嚙合過程類似。成型法單分度加工采用與齒形相同的刀具切削，完成齒輪的一個齒后轉動一定的分度進行下一個輪齒的加工，最后一個輪齒加工完成即完成齒輪全部加工。
圖 2.1 展成法
奧林康（Oerlikon）制，沿齒面齒形為延伸的外擺線，一般使用展成法或非展成法端面連續分度加工如圖 2.2（連續加工最后一刀完成齒輪的最后加工）。克林根貝格（Klingelnberg）制，縱向齒形為準漸開線等高齒，用錐形滾切連續滾切分度加工，但此方法加工速率慢不適于大批量齒輪的加工[18,19,20]。克林貝格公司在收購奧力康公司后開發并采用了與奧力康制類似的加工方法。本文重點對格里森齒制弧齒錐齒輪與克林貝格擺線齒錐齒輪進行討論研究。
圖 2.2 連續分度加工
2.2 螺旋錐齒輪幾何參數
2.2.1 弧齒錐齒輪
弧齒錐齒輪主要以美國格里森公司為代表。格里森擁有全套成熟的弧齒錐齒輪設計、制造、檢測技術，從而確定了其在弧齒錐齒輪行業的壟斷位置。近年汽車行業與航空領域的快速發展為弧齒制錐齒輪提供了更廣闊的市場。弧齒錐齒輪是利用圓形端面銑刀盤切削加工而成，與直齒錐齒輪相比，弧齒錐齒輪副在傳動時同時嚙合的齒數對多于傳統的直齒錐齒輪。因此，傳動更平穩，傳動噪聲分貝低，承載力強[21]。弧齒錐齒輪副已經被應用到各種高速重載要求的傳動場合中，尤其是飛行器、汽車、重型機械和各類精密傳動設備等設備所使用的齒輪箱的內部重要部件已逐漸被弧齒錐齒輪替代。
如圖 2.3 為弧齒錐齒輪副，它與普通的直齒錐齒輪副相比，弧齒錐齒輪可以視做直齒錐齒輪切成無數薄片后經扭轉與母線傾斜而形成的。
圖 2.3 弧齒錐齒輪副
弧齒錐齒輪的輪線與節錐母線所成角度稱為錐齒輪齒輪的螺旋角，螺旋角的計算與標準常以齒輪節線為基準。弧齒錐齒輪中把節線中點的螺旋角稱為弧齒錐齒輪的名義螺旋角，常用 ? 符號。弧齒錐齒輪副嚙合時，除了要求壓力角相等外，還要具有相同的螺旋角[22]。
齒輪節線上的螺旋角在數學推導計算得出的數值與在齒線上實際測得的數值是完全相等的。因而，可以以齒線為基礎建立幾何計算模型得出節線上不同位置螺旋角的大小。格里森制的弧齒錐齒輪就是利用這一發現設計出錐齒輪加工用端面銑刀盤，如圖 2.4 為端面銑刀盤。
圖 2.4 端面銑刀盤
銑刀盤因為刀具形狀的原因其切削面為兩個圓錐面。用平面產形輪加工弧齒錐齒輪，其齒線可以看做圓弧的一部分。圖 2.5 給出了弧齒錐齒輪的齒線作圖過程。由此可以求出齒輪節線上任意位置的螺旋角。
圖 2.5 弧齒齒輪齒線
設圖中點 P 為齒線的中點，改點的錐距為 R，螺旋角為 β，齒線所在圓的半徑為0r 。在圖中的ΔOOO P 由余弦定理可知：
最后，對弧齒錐齒輪副當量齒輪進行推導。根據直齒錐齒輪當量齒輪與斜齒輪當量齒輪的計算過程，可以推導出弧齒錐齒輪副在法向齒面內的嚙合也可以用當量齒輪來近似，它們等效的圓柱齒輪副節圓半徑與齒數分別為
這樣在弧齒錐齒輪副嚙合的一般性研究中使用當量齒輪對弧齒錐齒輪的計算和理解方便而有效。
關于弧齒錐齒輪常用參數名稱如表 2.1 所示。
表 2.1 弧齒錐齒輪參數
弧齒螺旋錐齒輪主要基本參數包括，齒數、模數、旋向、軸交角、壓力角、螺旋角等[23]。部分參數說明如下:
1）弧齒錐齒輪副的軸交角 ? 和傳動比 i ，兩者依據齒輪副的實際傳動要求來選定。2）根據需求功率或傳動負載情況來選定齒輪副小輪外端的節圓直徑d 1和小輪齒數z1 ，z1 數值不得少于 5。
3）弧齒錐齒輪的外端模數 m 可以直接按計算公式（2.8）來確定，且沒有具體的圓整要求。模數公式：
5）依據大輪和小輪的旋轉方向要求來確定旋向。實際旋向的確定是根據轉動要求來設定，螺旋錐齒輪齒輪副中只有兩個齒輪具有不同的旋向的前提下齒輪才可以正常才能嚙合。
6）一般情況下要求齒輪副傳動時有足夠的齒面接觸比Fm ，這時弧齒錐齒輪副須合理選用螺旋角。 齒面接觸比公式為：
7）弧齒錐齒輪副在節線某點嚙合時，嚙合點的法向矢量與節平面所成角度 ? 為齒輪的壓力角。壓力角有16?、 20?、 22.5?等數種標準，但通常工程人員認為 20?更合適。壓力角過小會降低齒輪強度，且齒輪易產生跟切現象；壓力角過大則會使輪齒的齒頂發生形狀變化，降低嚙合時的重疊系數。
其他幾何參數與弧齒錐齒輪的輪坯修正參數可由程序和公式進行計算而求得，但此部分工作在本文中不做具體討論。
2.2.2 擺線齒錐齒輪
擺線制齒輪通常分為奧利康制（Oerlikon）和克林貝格制（Klinglnger）兩種，本文提及的擺線齒制是指克林貝格制擺線齒制。
擺線錐齒輪因為其齒形特點加工刀具的各項參數易于標準化，無須過多的刀盤調整過程。通常在一臺設備上就可以完成大部分的加工任務。加工刀盤規格和數量較少的擺線齒輪（圖 2.6）采用區分內外刀的分體式刀盤（結構如圖 2.7）采用連續分度加工，齒輪齒形由刀盤的內外刀確定。擺線制齒輪模數少直徑大負載能力極強多用于大型工程機械領域，如礦山、港口、重型工程車輛等方面[24]。
圖 2.6 擺線齒輪圖
2.7 克林貝格分體式刀盤
在實際計算中通常使用擺線齒的當量齒廓來進行基本參數的計算，圖 2.8 為其推導過程。
圖 2.8 擺線齒當量齒推導
如圖 2.8a 中，設齒數 z ，分度圓錐角? ， M 位置分度圓半徑mr 。做輔助圖形，以 C 為中做球面，最后可以得到一個扇形面，設齒面為齒輪面，在圖 2.8b 中，可以近似求得扇形面的分度圓半徑：
做分度圓，半徑為VR ，以扇形面的參數為基準做支持圓柱齒輪，該齒輪則為擺線齒錐齒輪的當量齒輪，結合(2.13)、(2.14)式設當量齒數為vnz ，壓力角 20n? ? 齒頂高系數*1ah ? 、頂隙系數 c*
?0.25 ，因為：
則可求得當量齒數:
（1）擺線齒輪參數確定
圖 2.9 表示擺線齒的基本參數，其他相關參數都是由此推導或查閱資料得出。
圖 2.9 擺線齒基本參數
研究主要設計的擺線齒輪常用參數如表 2.2 所示
表 2.2 擺線制齒輪主要參數
主要的基本參數如：齒數、軸交角、分度圓直徑、齒面寬、偏置距、齒數比等。相關參數計算及說明如下：
1）齒數一般由設計人員根據實際使用來確定。齒數通常應大于 8，有變速要求的要求齒數最大不可超過 120，齒數比在 1 至 15 左右。
2）軸交角 ? 應時刻滿足等于大小齒輪的節錐角的代數和。當軸交角為直角時：
3）齒寬 b 的選擇通常要根據實際的應用場合，可以通過查表獲得所需工況的齒寬 b。
4）法向模數nm 指擺線齒輪齒寬中點位置所在垂直于切線的平面的法向模數。通常，要獲得良好的工作狀態齒寬與模數比要維持在一定范圍內，
5）螺旋角m? 擺線齒輪螺旋角一般是指齒寬中點出的螺旋角。螺旋角大小可以為任何值，不過考慮到傳動性能通常選擇30 ~ 45? ?，常用的計算公式為：
以上為擺線制齒輪設計及加工重要的參數，其他相關參數由以上參數經公式計算或查表得出。
2.3 刀具參數
刀具作為螺旋錐齒輪加工過程中的重要因素直接影響著齒輪的加工精度與表面質量[25]。在以往的加工過程中刀具參數在通常情況下可由計算卡片求得，而在現代的專用設備中刀具參數由計算模塊得出。
刀具的主要參數：刀盤齒形角 a 、刀盤半徑? 、刀頂距 w 。計算參數一般須計算后進行圓整選擇。刀具材料則需要根據切削材料通過查閱手冊確定。
2.4 螺旋錐齒輪切齒機床模型與機床調整參數
如圖 2.10 所示為螺旋錐齒輪傳統加工設備的簡化模型。搖臺所代表的假想齒輪，稱為產形輪。產形輪軸線與刀尖假想平面的交點，稱為機床中心。刀盤軸線與和刀尖假想平面的交點，稱為刀盤中心。過機床中心并與搖臺軸線垂直的平面，稱為機床平面。若機床平面剛好與刀尖平面重合，機床平面是平面產形輪的面錐。機床中心與刀盤中心之間的距離，稱為徑向刀位。機床中心與刀盤中心的連線與水平軸線之間的夾角，稱為角向刀位。大輪或小輪軸線與機床平面的夾角，稱為輪坯安裝角。大輪或小輪軸線與產形輪軸線的偏置距，稱為垂直輪位。大輪或小輪設計時的交叉點與切齒交叉點之間的距離，稱為軸向輪位修正值。切齒交叉點到機床平面的距離，稱為床位。產形輪與大輪或小輪的傳動比，稱為機床滾比[26][27]。
機床調整參數包括：刀盤相對于產形輪的位置（刀位）、大輪相對于產形輪的位置（輪位）和產形輪與大輪之間的傳動比（滾比）。
1—刀具箱，2—搖臺，3—偏心鼓輪，4—刀轉體，5—刀傾體，6—工件箱，7—偏置距滑臺8—滑動底座 圖 2.10 螺旋錐齒輪切齒機模型
為方便說明下面以傳統錐齒輪設備展成法加工準雙曲面大輪為例說明螺旋錐齒輪加工過程中機床調整參數的確定。
在圖 2.10 中從機床自頂部向下看，可以得到圖 2.11 中的 a 俯視圖。從機床正前部看，可以得到圖 2.11 中的 b 主視圖。
機床中心O 、刀盤中心Oc、徑向刀位2S 、角向刀位2q 、輪坯安裝角M2? 、垂直輪位02E 、軸向輪位fZ 修正值2X 、床位 B2X
圖 2.11 機床調整參數用計算
如圖 2.12 所示為 GCMT2500 機床結構。GCMT2500 以傳統錐齒輪設備設計為基礎在結構上進行了改進。以調整 A 軸上刀盤實際運動的位移、角度進行切削的加工方式代替了傳統錐齒輪設備直接調整工件空間位置的加工方式。工件可直接置于 C 軸的工作臺上以確定的轉速配合其他聯動軸進行銑削加工，這項改進極大的方便了齒輪毛坯件特別是大尺寸毛坯件的上下料和調整工作，提高了加工效率降低了立式加工對設備的要求。而對于上述機床調整參數的說明示例，通過采用不同的方法加工和計算公式可以實現不同齒制的不同加工方法的機床調整參數的確定，以這些參數為基礎通過特定的轉換，最后得到的數據都可以用來確定 GCMT2500 設備加工齒輪的機床調整參數。
圖 2.12 GCMT2500 機床結構
2.5 加工工藝參數
加工工藝參數通常指在齒輪加工過程中機床設定的工藝參數。如主軸轉速 S ，切削進給量 f ，切削跨齒數 N ，安全余量 P ，潤滑方式等因素。 工藝參數的選定都有嚴格的標準。其中，主軸轉速 S 選擇的主要影響因素有：加工材料的種類，材料熱處理的狀態，刀具材料性質等。切削進給量 f 則需參考刀具進行切削加工時的線速度查閱切削手冊給定具體數值。切削跨齒數 N 目的為減少連續加工方式產生的齒間積累誤差，通常根據加工錐齒輪齒數確定，以不能為齒數整除的奇數為標準。安全余量 P 保證切削安全設定的安全距離。潤滑方式，GCMT2500 切削潤滑方式分為氣潤滑、油氣潤滑、干切等幾種潤滑方式，可根據加工條件自行選擇潤滑方式。
2.6 本章小結
本章主要介紹了螺旋錐齒輪加工的重要參數研究，對研究主要涉及的弧齒制錐齒輪與擺線齒錐齒輪的相關幾何原理與輪坯設計過程中的主要參數、公式進行了相關推導和計算。對加工過程中的機床調整參數和工藝參數進行了說明軟件參數設計部分提供了數據支持。
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