下载文档原格式
在Y3180 型滚齿机上用单头右旋滚刀逆铣斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮的参数为法向模数mn = 6 mm ，齿数Z = 17 ,分度圆压力角α= 20°, 分度圆螺旋角β= 3°、左旋,有效齿宽b = 25 mm ,精度TGB10095 - 88。
分析：斜齿圆柱齿轮的滚齿加工中需要四条传动链来完成齿轮加工。
其中差动传动链是为了使工件产生一个附加旋转,以保证所要求的螺旋面的形成。
差动传动链计算位移：刀架移过螺旋线的导程----工件附加1转， 换置公式 ：Km d c b a u n y βsin 92222⨯=⨯=范成传动链计算位移：滚刀1/K （r ）-----1/Z 工件(r) 进给传动链计算位移：工件1（r ）-----刀架f(mm) 换置公式 ：进u b a uf⨯=21加工分度圆螺旋角小或大的斜齿圆柱齿轮,使用差动滚齿因差动挂轮传动比过小或过大,很难选用符合安装条件的差动挂轮,而使用无差动滚齿加工会很方便。
实际加工时，用分齿挂轮和进给挂轮同时保证上述运动关系,不使用差动传动链,也能满足差动链和范成运动的合成效果，即满足：工件转1 转----滚刀转几转----滚刀轴向进给f(mm) , 即可以滚切出斜齿圆柱齿轮, 因此。
加工斜齿圆住齿轮时,其运动方式:滚刀转 Z/K (r)—--工件转1 ±f 0/ZPx (r)—--滚刀轴向进给f(mm)式中 Z ———齿轮齿数；K ———滚刀头数; f 0/ ZPx ———工件附加旋转数; Px ———齿轮工件轴向齿距。
Px =πm n / sin β----- (1)(m n —齿轮法向模数; β——齿轮分度圆螺旋角。
)于是可得: f 0: f = 1 ±f 0/ZPx :1而 n : Z/ K = f: f 0= 1 : ZPx/ ( ZPx *f ) , n = ( ZPx * f ) / KPx ), 于是可得运动方式滚刀转( ZPx*f ) / K Px 转-----工件转1 转------滚刀轴向进给f(mm)令N = Px/ f ,可得分齿挂轮传动比i：i = a K N/ ( ZN * 1)----- (2)式中 a —机床分齿挂轮定数。
机械制造装备设计实验指导书课程编号：02000580课程名称：机械制造装备设计实验一Y3180H滚齿机调整实验一、实验目的1、巩固和加深理解课堂所学的表面成形运动分析方法及增加对滚齿机的感性认识。
2、了解滚齿机的工作原理及传动结构，初步掌握滚齿机的调整计算及学习具体的调整方法。
二、实验的主要内容1、了解滚齿机的布局、运动、用途及其主要技术性能；2、了解滚齿机的传动系统，明确各个运动的传动路线及调整环节；3、根据所加工的齿轮尺寸参数，完成调整计算工作；4、了解机床的调整步骤和方法，完成加工齿轮的部分调整操作。
三、实验设备和工具1、Y3180H主要技术参数①最大工件直径用支承座时：550mm不用支承座时：800mm②最大加工模数：10mm③最大加工宽度：300mm④刀架最大垂直移动行程：350mm⑤工作台直径：650mm⑥滚刀主轴转速（八级）：40-200rpm⑦轴向进给速度（十二级）：0.4-4mm/工件每转） ⑧主电机功率：5.5kw滚齿精度在正常使用情况下可达七级精度。
2、传动系统参见教材附图：Y3180H 滚齿机传动系统图其合成机构采用锥齿轮合成机构，传动系统与Y3150E 滚齿机相似。
四、实验原理：用范成原理滚切直齿或斜齿园柱齿轮及蜗轮。
1、传动链的调整计算 ①主运动传动链末端件：主电机――滚刀计算位移：n 电rpm （电机）－－n rpm （滚刀）根据滚刀直径d 及所须切削速度v （米/分），求得滚刀主轴转速)(1000rpm dvn π=该机床共有八种主轴转速，根据所求得的n ，可选用相近的主轴转速，并按机床所附的速度挂轮图表，确定应采用的挂轮A ，B 的齿数。
②范成运动传动链 末端件：滚刀――工件计算位移：Z 工/K 转（滚刀）――1转（工件） 换置公式：ef z K d c b a u I x ⋅=⋅=24 当8≦Kz 工≦20时，e=48，f=24 当21≦Kz I≦142时，e=36，f=36当143≦Kz 工时，e=24，f=48 根据滚刀头数K ，工件齿数Z 工确定u x 的精确数值。
实验三 YM3180H滚齿机调整试验一、实验目的1.熟悉滚齿机的结构，技术性能及操作方法。
2.了解滚齿机的传动系统和工作原理。
3.通过加工直齿和斜齿圆柱齿轮，了解滚齿机的调整，挂轮的换置及加工方法。
二、实验原理及方法本实验是在一台滚齿机上加工一个直齿轮或斜齿轮，安装一个工件，直到加工完毕。
现场调整机床，观看加工的整个过程。
讲解内容如下：1.机床的主要技术性能被加工齿轮的最大直径 有小立柱时550毫米，无小立柱800毫米。
最大模数 10毫米。
最大加工宽度 300毫米。
工件最少齿数 Z最少/K滚刀头数=8（12）刀架最大垂直行程 350毫米。
刀架最大回转角度 240°。
滚刀轴心到工作台面的距离 最大350毫米，最小235毫米。
主轴孔锥度 莫 5号。
允许安装的滚刀最大直径 180毫米最大长度 180毫米滚刀最大轴向移动量 60毫米滚刀可换心轴直径 22、27、32、40 毫米工作台液压快速移动距离 50毫米工作台孔直径 80毫米工作台直径 650毫米2.滚齿机的主要部件及操纵机构3.机床传动系统 如图1—1所示4.差动机构的构造介绍本机床的差动机构是一个由四个直齿圆锥齿轮和轮系系杆+字轴1所组成的行星机构，起合成运动的作用。
当需差动机构来合成运动时，作如下调整：将手柄S1推向里。
使离合器L4结合。
当不使用差动机构时，作如下调整：将手柄S1拉向外，8使离合器与LS结合，此时，差动机构的传动比为1三、实验仪器及材料1.刀一把。
2.千分表、表架一套。
3.齿轮毛坯三个，直径210毫米。
4.径节检查仪一个，千分尺和卡尺各一把。
5.挂轮一套。
各种搬手。
6.冷却液20号机油。
四、实验步骤1.将工件安装在工作台上，用千分表找正。
2.将滚刀安装在滚刀架上，并调好角度。
3.将机床的总液压系统打开，到一定压力后将机床开动起来，调整工件与滚刀的距离。
4.开始加工到加工结束。
5.用工具检查加工精度。
9图1—1 YM3180H型滚齿机传动系统图五、分析整理实验数据，写出实验报告实 验 记 录 表六、思考题1.试述YM3180H型滚齿机的运动合成机构的传动原理，其传动比是何值？2.滚齿机加工斜齿圆柱齿轮时刀具倾斜角的误差对工件螺旋角有无影响？为什么？3.在YM3180H型滚齿机上，若加工m=3，Z=107的直齿圆柱齿轮，应用什么方法？具体说明。
CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY专业综合设计与实践题目：Y3180H型滚齿机的PLC改造二级学院（直属学部）：延陵学院专业：班级：学生姓名：学号：指导教师姓名：职称：2014年3月8日第一章改造原因课题的意义是设备更新，购置新型数控滚齿机、提高企业对产的加工能力，增强产品市场的竞争能力是企业提高市场竞争能力的首选。
但新机床购置费用高，且旧机床的闲置必然造成很大的资源浪费。
因此对原有机床的PLC改造显得尤为重要。
利用旧机床进行改造具有一下几点优势：1）投资额小、开发成本低数控化机床改造的低成本投入是推动数控改造市场迅速发展的关键因素.与购置新机床相比较,一般可以节省60%-70%的费用，改造费用低。
特别是大型特殊机床尤其明显。
一般大型机床改造，只需花费新机床购置费用的三分之一，即使将原机床的结构进行彻底改造升级，也只需要花费购置新机床50%的资金。
并且企业可以充分利用现有地基，不必像购入新设备那样重新构筑地基。
2）了解设备、便于操与维修，减少后期的培训、维修成本；3）使用灵活、性能更稳定；4）可充分利用现有的条件使企业更快地投入生产；5）可有效的扩大加工范围，提高加工精度；6）提高机床的自动化程度及生产效率；7）缩短生产和生产准备周期；8）减轻工人劳动强度，改善劳动条件。
同时经过PLC数控改造的滚齿机直接采用伺服电机驱动内联传动链两端件，取消中间传动齿轮，通过PLC控制装置控制各电机的转速实现远程控制，向最终实现齿轮加工的集成化迈进。
1.1 滚齿机简述齿轮加工机床是一种用途广泛的机床，可进行多种齿轮加工。
包括直齿轮加工、斜齿轮加工、蜗轮加工等。
在各种机床中，滚齿机操作方便，灵活，适用范围广，具有典型性。
本次论文主要介绍了Y3180H滚齿机控制系统的改造。
1.1.1 Y3180H滚齿机电气控制的缺点a、行程开关目前存在的缺点：1．由于长期使用，使得行程开关易损坏、影响生产，增加了电器人员的维修工作量。
设备管理与维修2019№6（下）滚齿机加工长齿轴的改造张水平,曾祥泉(江西新钢机械制造有限责任公司,江西新余338004)摘要：在滚齿机上加工齿轴时,因为滚齿机支撑架顶尖高度有限,所能加工的齿轴长度也受到限制。
将滚齿机支撑架顶尖装夹改为新支撑架轴套装夹,大大扩展了滚齿机加工齿轴或花键轴的长度。
关键词：滚齿机；长齿轴加工；支撑架；改造；轴套；装夹中图分类号：TG666文献标识码：BDOI ：10.16621/ki.issn1001-0599.2019.06D.760引言齿轴和花键轴是机械设备中的常用零件，在金属加工的机械设备中，对齿轴的切削加工通常使用滚齿机，用滚齿机工作台上的卡盘和支撑架顶尖装夹进行滚齿加工（图1）。
由于受支撑架高度的限制，所需加工的齿轴最大长度也受到了限制。
因而，不同型号的滚齿机设计加工齿轴长度有所不同。
1现状炼钢厂连铸设备中很多长约2m 的芯轴需要加工端部花键，而滚齿机对加工齿轴的长度有所限制。
江西新钢机械制造有限责任公司目前使用的Y3180H 滚齿机，所能加工齿轴长度约0.9m ，遇到超过滚齿机限定长度的齿轴或花键轴只能外委有大型铣床的企业加工。
通过对现有滚齿机进行改造，解决了超长芯轴齿形加工难题。
2解决方法为克服现有滚齿机存在的上述限制，设计一种滚齿机长齿轴加工辅助装置，通过将支撑杆上下移动扩展加工齿轴长度，并通过更换轴套实现不同轴径固定的需要。
为实现上述目的，该滚齿机长齿轴加工辅助装置包括一支撑杆，支撑杆呈90°弯曲并构成长杆段和短杆段的构件，其短杆段的端头固定有轴座，轴座内安装有轴套，固定座设置有腰形孔，螺栓通过固定座腰形孔与长杆段的一端连接，长杆段的端头固定有滑板，滑板两侧设置有与滚齿机固定架相配合的V 形槽，V 形槽的外侧安装有夹板（图2）。
滑板与支撑架通过V 形槽滑动，并夹紧夹板，长杆段装有与固定座腰形孔连接的螺栓，便于长杆段在滚齿机原支撑架上进行上下调节和锁紧固定。
重庆机床机YB3180H滚齿机说明书
1、操作者必须熟悉本设备结构性能，经考试合格取得操作证后方独立操作。
2、操作者要认真做到“三好”（管好、用好、修好）“四会”（使用、会保养、会检查、会排除故障）。
3、操作者必须遵守使用设备的“五项纪律”和维护设备的“四要求”规定。
4、操作者要随时按照“巡回检查内容”的要求对设备进行检查。
5、严格按照设备润滑图表规定进行加油，做到“五定”（定时、定点、定量、定质、定人），注油后应将油杯（池）的盖子盖好。
6、严禁超规范、超负荷使用设备。
7、停车八小时以上再开动设备时，应先低速运转五分钟，确认润滑系统畅通，各部传动正常后再开始工作。
8、工作前必须正确安装刀具:
刀具的内孔、端面与心轴及垫圈的接触面要清洁，配合要适当。
刀具不合规格、锥度不对不得装卡。
装卡的刀具必须紧固。
9、开动机床前应先启动润滑油泵。
检查各部润滑正常，指示讯号正确后才能开车。
10、加工扇形齿轮时必须进行平衡配重。
11、工作前应正确计算各挂轮架的齿轮。
挂换的齿轮要锁紧、啮合间隙要适当（一般在0。
06mm左右）。
选用的齿轮其啮合齿面应清洁。
CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY
专业综合设计与实践
题目：Y3180H型滚齿机的PLC改造
二级学院（直属学部）：延陵学院
专业：班级：
学生姓名：学号：
指导教师姓名：职称：
2014年3月8日
第一章改造原因
课题的意义是设备更新，购置新型数控滚齿机、提高企业对产的加工能力，增强产品市场的竞争能力是企业提高市场竞争能力的首选。
但新机床购置费用高，且旧机床的闲置必然造成很大的资源浪费。
因此对原有机床的PLC改造显得尤为重要。
利用旧机床进行改造具有一下几点优势：
1）投资额小、开发成本低
数控化机床改造的低成本投入是推动数控改造市场迅速发展的关键因素.与购置新机床相比较,一般可以节省60%-70%的费用，改造费用低。
特别是大型特殊机床尤其明显。
一般大型机床改造，只需花费新机床购置费用的三分之一，即使将原机床的结构进行彻底改造升级，也只需要花费购置新机床50%的资金。
并且企业可以充分利用现有地基，不必像购入新设备那样重新构筑地基。
2）了解设备、便于操与维修，减少后期的培训、维修成本；
3）使用灵活、性能更稳定；
4）可充分利用现有的条件使企业更快地投入生产；
5）可有效的扩大加工范围，提高加工精度；
6）提高机床的自动化程度及生产效率；
7）缩短生产和生产准备周期；
8）减轻工人劳动强度，改善劳动条件。
同时经过PLC数控改造的滚齿机直接采用伺服电机驱动内联传动链两端件，取消中间传动齿轮，通过PLC控制装置控制各电机的转速实现远程控制，向最终实现齿轮加工的集成化迈进。
1.1 滚齿机简述
齿轮加工机床是一种用途广泛的机床，可进行多种齿轮加工。
包括直齿轮加工、斜齿轮加工、蜗轮加工等。
在各种机床中，滚齿机操作方便，灵活，适用范围广，具有典型性。
本次论文主要介绍了Y3180H滚齿机控制系统的改造。
1.1.1 Y3180H滚齿机电气控制的缺点
a、行程开关目前存在的缺点：
1．由于长期使用，使得行程开关易损坏、影响生产，增加了电器人员的维修工作量。
2．电磁铁在使用一段时间后，容易失灵。
导致电器系统执行动作不可靠，影响了生产，不便管理。
3. 线路复杂，维修不方便。
b、Y3180H滚齿机采用了传统的接触器——继电器控制系统。
继电接触器控制系统是使用按钮、开关、行程开关、接触器、继电器组成的
控制系统。
它通过电气触电的闭合和分断来控制电路的接通与断开。
实现对电动机拖动系统的启动、停止、调速、自动循环和保护等自动控制。
它具备控制结构简单、价格低廉、控制方式直观、容易掌握等优点，但体积较大、控制速度慢、改变控制功能必须改变接线来完成，在工厂实际操作中，越来越不适应现场系统。
第二章工作原理
滚齿加工是由一对交错轴斜齿轮齿合传动原理演变而来。
在加工不同类型的齿轮时，其传动链有不同的要求，归纳起来主要包括的传动链有：
1.直齿轮加工时，电动机带动的滚刀旋转的运动链（外联系传动链），滚刀旋转与工作台回转之间的内联系传动链，（内联系传动链），滚刀在刀架的带动下沿轴向的直线运动（外联系传动链）。
2.斜齿轮加工时，由于斜齿轮与直齿轮的不同之处是齿线为螺旋线，因此斜齿轮滚切时，除了与滚直齿一样，需要有滚切旋转与工件旋转之间的展成运动，主运动，轴向进给运动外，为了形成螺旋齿线，在滚刀作轴向进给运动的同时，工件还应作附加旋转运动，而且这两个运动之间必须保持确定的运动关系，即滚刀移动一个工件旋转线导程时，工件应该准确地附加转过一圈。
3.蜗轮加工时，用蜗轮滚刀滚切蜗轮，齿廓的形成方法与加工圆柱齿轮是相同的，但齿线是当滚刀切至全齿深时，在展成齿廓的同时形成的。
因此主要运动包括滚切蜗轮的展成运动，主运动以及滚刀切入工件的进给运动。
对于Y3180H 滚齿机，其切入运动是径向进给法。
即在加工齿轮时，还应该由滚刀或工件沿工件径向作切入进给运动，使滚刀从蜗轮顶逐渐切入至全齿深。
第三章主电路、控制电路分析
传统滚齿机的类型较多，控制电路各不相同，但都存在相同的问题，即利用齿轮挂箱实现各运动部件的转速控制和联动。
过长的传动链是导致产品加工精度低的主要原因。
这里先对先对Y3180H型滚齿机做简单电路分析，以明确滚齿机的基本工作原理。
Y3180H型滚齿机的电气控制线路图如下图2.1所示：
3～
3～
3～
3～
3～
图2.1 Y3180H 型滚齿机的电气控制线路图
2.1.1主电路
图2.1.1 Y3180H 型滚齿机的主电路图
主电路共有四台电动机，其中M2是主轴电动机，利用KM2与KM3实现正反转控制。
KM2吸合电机M2正传时实施进给加工，KM3吸合M2反转时进行退刀。
轴向快速运动电机由接触器KM4、KM5实现正、反转控制。
液压泵电机由接触器KM1控制。
主轴的运转利用齿轮挂箱可带得刀具高速旋转和刀具的横向进给，加工不同工件时应按要求选择不同的齿轮挂箱，利用齿轮传动实现各主轴转速调节和转速联动；M3是冷却泵电动机，只要求单向旋转；冷却泵电机M3由KM8控制，即KM8吸合则M3工作。
但要注意的是M2必须在M3电动机工作后才能启动，为顺序控制。
M2/M3要进行长时间工作，所以都装有过载保护。
整个线路由一组总熔断器做短路保护。
2.1.2 控制电路
KM1KM4KM5KM6KM7YV1YV2
KM2KM3KM8
KA1
图2.1.2 Y3180H型滚齿机的控制电路图
㈠液压泵控制
总开关SB1闭合，为控制电路接通做好准备，同时接通接触器KM1线圈电路，KM1得电；液压泵电动机M1主电路闭合工作，为液压系统提供压力油，为传动
元件提供润滑油，保证旋转元件在工作之前得到充分的润滑。
㈡主电动机控制
滚齿过程中的主要运动都是由电动机M2提供，先将SA3转换到KM2线圈电路，此时按下按钮SB1，接触器KM2线圈电路接通，利用其常开触点使KM2自锁，
主触点闭合，电动机M2正转，主电路接通，电动机M2通过外联系传动链带动滚刀正转（逆铣），由滚刀轴通过内联系或者外联系传动链带动刀架、工作台运动，当刀架运动到上方或者下方的极限位置时，由行程开关SQ2和SQ4进行极限位置保护，压下行程开关，接触器KM2线圈断电，电动机M2停止转动。
当SA3转换到KM3线圈回路位置，按下按钮SB1时，接触器KM3将得电并自锁，电动机M2反转，带动刀具作顺铣加工。
当按下按钮SB3时，其常开触点闭合，接通接触器KM2或KM3电路。
但由于SB1的常闭触点切断了KM2或KM3线圈的自锁回路，接触器线圈回路不能自锁，电动机M2只能点动旋转，为机床点动调整控制状态，有利于调整各个运动部件之间的相对位置。
㈢冷却泵电动机控制
在主电动机的工作工作状态，即KM2或KM3线圈得电的情况下，将SA5置于闭合状态，接触器KM4线圈电路闭合，线圈得电，主触点接通电动机M3主电路，冷却泵工作，为切削过程提供切削液。
㈣轴向快速移动点动控制
刀具在加工完毕，轴向返回初始位置或作刀架的轴向调整时，刀架需要作快速移动。
为了减少传动元件和缩短辅助时间，利用快速电动机带动刀架作轴向运动。
㈤径向运动控制
为了能够调整刀具与工件的径向位置和加工蜗轮的需要，工作台能够作径向运动，其运动由液压系统提供动力，当SA4闭合后，电磁铁YA1得电，液压缸推动工作台作径向运动。
㈥其他控制内容
照明电路采用24V电源，当将SA2闭合时，照明电路接通，灯HL亮。
指示灯电路主要有电源指示灯HL1、润滑油指示灯HL2、主电动机过载指示灯HL3，在合上电源总开关（低压断路器）QF1时，指示灯HL1亮，标志电源接通；当润滑油减少到一定程度时，安装在液压缸中的浮子继电器KF触点闭合，指示灯HL2亮，提醒操作者及时添加润滑油，以监控润滑油；当主电动机过载时，热继电器FR2常开触点闭合，指示灯HL3亮，提示操作者系统有故障，主电动机过载。
四台电动机之间的关系为顺序控制。
第四章改造方案
3.1 PLC的选择
因接触器——继电器控制系统体积较大、控制速度慢、改变控制功能必须改变接线来完成，在工厂实际操作中，越来越不适应现场系统。
本文故利用PLC对它进行改造。
根据Y3180H的工作过程和电气参数，本系统可选择PLC型号为：FX2N——40MR编程序控制器进行改造。
首要考虑保证原有的控制功能不变，尽量保留原来的电气元件，不添加新的元件。
主电路不变，PLC电源电压为交流220V，接触器线圈负载和电磁铁线圈电源为110V。
照明电路和指示灯电路逻辑关系简单并独立，不做改造。
FX2N系列是FX系列PLC家族中先进的系列，它能最大范围地包容了标准特点，程式执行更快，全面补充通讯功能，适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为工厂自动化控制应用提供最大的灵活性和控制能力。
3.2元件清单
表3-2 元器件清单3.3 I/O分配表
表3-3 I/O分配表。
