螺旋錐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用於航空、汽車（chē）,機床等各個領域。但由（yóu）於螺旋錐齒輪齒形複雜（zá）,製造工藝繁瑣,加工精度很難滿足（zú）要求。在工程實際中采用（yòng）的近似齒形法加工出來的齒輪（lún）存在原理性誤差,不能獲得（dé）理想的球麵漸開線齒形,因此缺（quē）乏互換性、傳動精度差,不具備瞬時傳動（dòng）比恒（héng）定等性能要（yào）求。針對這一問（wèn）題,本文設計（jì）了一種新型的齒輪切削加工機床,采用一種新的（de）切削（xuē）理論與加（jiā）工方法,有效地解決（jué）了近似齒形加工法存在的問題。

1 機床總體（tǐ）設計

1.1 機（jī）床主要技術參數（shù）

      設計過程中,在保證機床良好工作性能（néng）、合理結構及經濟性的前提（tí）下,充分考慮了被加工零件的形狀（zhuàng）、尺寸（cùn）等問題對機床作了詳細的分析,並確定機（jī）床的（de）主要（yào）技術規格和參數。

1.2 主軸結構設計

      主軸是機床最主要（yào）的部件之一,其工作（zuò）性能直接影響著零件質量和機床（chuáng）效（xiào）率。因此主軸應具（jù）有（yǒu）良好的（de）回轉精度、較高（gāo）的承載（zǎi）能力以及優越的抗振性。根據機床結構以及使用要求選取皮帶式（shì）主軸結構,並考慮到主軸速度和結構剛度（dù）,采用主軸前端固定,後端（duān）浮動的支承方（fāng）式,如圖1所示。

1.3 擺動頭（tóu）結構設計

      機床通過手動實現分度,擺頭可以在±120°範圍內（nèi）自由擺動,擺動頭的結構如（rú）圖2所示。

1.4.1 導軌選取

      機床導軌的質量優（yōu）劣直接影響著機床的使用壽命和零件的加工精度。所以要求導軌（guǐ）具有（yǒu）導向精（jīng）度高、摩（mó）擦阻力小,耐磨性好等（děng）特點。根據實際應用情（qíng）況（kuàng）,本機床選擇滾動導軌。

1.4.2 滾珠絲杠的設計

      根據機床工作條件以及（jí）絲杠相（xiàng）關參（cān）數的計算方法（fǎ）,求（qiú）出各（gè）軸所選滾珠絲杠的規格參數。

1.5 機床的特點

      (1)加工精度高。各驅動軸的運動都采用（yòng）閉環控製,從而（ér）提高了控（kòng）製精度,減少了機床部件本（běn）身的加工誤差對齒輪精度的影（yǐng）響。

      (2)進給係統響應時間短,速度快（kuài）。進給係統采用滾柱直（zhí）線型導軌,絲杠與伺服進給電機采用聯軸器直聯,縮短了響應時間,最大移動速度（dù）可達40mm/s。

      (3)適用範圍（wéi）大。通過對機床數控轉台的不同組合,以及對主軸箱角度調整變換,該機（jī）床可以加（jiā）工出大（dà）、小模數不同的（de）螺旋錐齒輪,如果更換特殊刀具,還可以加工出特殊用途的齒輪。比如格利森製（zhì）齒輪、準雙（shuāng）曲線齒輪等。

2 機床（chuáng）有限元分析（xī）

2.1 建立（lì）三（sān）維模型

      利用Solidworks軟件繪製機床各（gè）部（bù）分模型,並按連接關係組建機床的三維模型。

2.2 有限元分析

      首先進行網格劃分,為符合整（zhěng）機結構特點,有限元各單元采用（yòng）殼單元。然後對整（zhěng）機分別進行一階、二階、三階、四階和五階模態分析。模態分（fèn）析結果表明,所設計的機床結構合理（lǐ）,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（gāi）機床（chuáng）所加工的螺（luó）旋錐齒輪,符（fú）合技（jì）術要求。

3 結語

      本（běn）文通過對（duì）螺旋錐齒輪加工機床的研究,設（shè）計了一種新型（xíng）的數控機床,以克服傳統機床存在的問題。

      (1)優化了（le）機床結構,合理布局（jú）,在滿足其工作要求的（de）前提下,降低了成本,提高了（le）工作效率。

      (2)進給（gěi）係統采用閉環控製,減小了誤差（chà）,提（tí）高了機床的加工精度。

      (3)通過對（duì）虛擬樣機的仿真分析（xī）,表明本機品精度高,滿（mǎn）足使（shǐ）用（yòng）要求,具有一定的（de）實用價值。