外文翻譯--在三軸數(shù)控銑床上使用plc模塊控制回轉(zhuǎn)工作臺(tái)切錐齒輪螺紋（譯文）

1、0中文 中文 6500 字 出處： 出處：The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2010, 49(9- 12): 1069-1077譯文：在三軸數(shù)控銑床上使用 PLC 模塊控制回轉(zhuǎn)工作臺(tái)切錐齒輪螺紋S. Mohsen Safavi & S. Saeed Mirian &Reza Abedinzadeh & Mehdi Kar

2、imianReceived: 25 November 2008 / Accepted: 23 November 2009 / Published online: 5 January 2010# Springer-Verlag London Limited 2009概述 概述 時(shí)下數(shù)控加工越來(lái)越多地使用“機(jī)電一體化” 。數(shù)控技工，電氣，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相結(jié)合可導(dǎo)致新的生產(chǎn)方法。近年來(lái)，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)使人們有可能進(jìn)行非線性校正的螺旋錐齒輪的

3、切削運(yùn)動(dòng)。在本文中，我們?cè)噲D使用一個(gè)三軸數(shù)控銑床利用傳統(tǒng)的間斷多種切削的實(shí)現(xiàn)方法，通過(guò)使用一個(gè)萬(wàn)能銑床的一個(gè)額外的 PLC 模塊接口連接牽引工作頭來(lái)制造螺旋錐齒輪。這項(xiàng)研究由（a）螺旋錐齒輪的幾何造型， （b）模擬傳統(tǒng)和新的非傳統(tǒng)方法使用 CAD / CAE 系統(tǒng)， （c）數(shù)控加工和 PLC 編程的過(guò)程規(guī)劃， （d）用三軸數(shù)控銑床實(shí)驗(yàn)切削發(fā)現(xiàn)該方法的有效性組成。結(jié)果表明，發(fā)明的實(shí)驗(yàn) SBGs 切割方法不僅是較先進(jìn)的數(shù)控加工更廉價(jià)，同時(shí)也

4、與傳統(tǒng)的切削加工相比能在較短的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)齒輪。因而，它是一個(gè)制造 SBGs 經(jīng)濟(jì)的方法。關(guān)鍵詞 齒輪制造.螺旋錐齒輪.CAD/CAM/CAE 技術(shù).數(shù)控.PLC.交流電機(jī).逆變器.接近傳感器.光電傳感器.旋轉(zhuǎn)編碼器S. M. Safavi : S. S. Mirian : R. Abedinzadeh (*) :M. Karimian (*)機(jī)械工程部,伊斯法罕科技大學(xué),伊斯法罕, 伊朗e-mail: abedinzade@me.iu

5、t.ac.ire-mail:m_karimian1973@yahoo.com1 引言 引言齒輪作為傳輸并行的交叉和交錯(cuò)交叉軸的機(jī)械動(dòng)力或運(yùn)動(dòng)變速的方法是重要且精密的機(jī)械。雖然在視野中中隱藏著，齒輪依然是在我們的文明中最重要的機(jī)械元件之一。他們?cè)诟鞣N各樣的條件下以極限的速度運(yùn)行。用以生產(chǎn)齒輪的機(jī)器和過(guò)程是現(xiàn)存最精致的。無(wú)論是生產(chǎn)或大或小的批量，在細(xì)胞中，或車(chē)間作業(yè)批次，齒輪制造過(guò)程的序列要求四項(xiàng)工藝過(guò)程[1]：1. 下料2. 齒輪切削3.

6、 熱處理4. 研磨根據(jù)他們的類(lèi)型和應(yīng)用所需的強(qiáng)度和韌性，由鑄造，擠壓，鍛造，粉末冶金，塑料模具，齒輪滾動(dòng)，和機(jī)械加工制造齒輪。在這些過(guò)程中，機(jī)械加工更加頻繁地用于高精密齒輪[2]。在各種類(lèi)型的齒輪，螺旋錐齒輪（SBG）是最復(fù)雜的類(lèi)型，用于傳輸之間的角度交叉軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。SBGs 有縱向沿齒的長(zhǎng)度方向彎曲的齒。這些齒輪比直齒齒輪的主要優(yōu)勢(shì)在于，由于曲線形的原因在同一時(shí)間能保證齒的輪廓嚙合更多的齒等，嚙合時(shí)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性能得以保證[3]。在直升

7、機(jī)的變速箱，摩托車(chē)齒輪，減速機(jī)，和其他工業(yè)部門(mén)中至關(guān)重要的研究齒輪應(yīng)用的問(wèn)題上，螺旋錐齒輪的設(shè)計(jì)和制造仍然是一個(gè)熱門(mén)話題。對(duì)現(xiàn)今制造業(yè)而言，齒輪由特殊機(jī)床，滾齒機(jī)和成型機(jī)加工而成。近期，專(zhuān)用數(shù)控齒輪制造機(jī)床用于工業(yè)實(shí)踐。這也許可以解釋為什么關(guān)于齒輪制造的論文在開(kāi)放研究領(lǐng)域的稀少。近期，基于數(shù)控技術(shù)的齒輪制造機(jī)床已被開(kāi)發(fā)并且越來(lái)越多地應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐中。然而，它們的運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)構(gòu)仍然與工業(yè)數(shù)控銑床有著本質(zhì)不同，因?yàn)榍罢呤菫樘厥獾毒叨O(shè)計(jì)的。以往

8、齒輪的研究主要關(guān)注齒輪的設(shè)計(jì)和分析。已對(duì)齒輪的幾何特征和設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了研究[4–8]。Tsai 和 Chin [4]提出了一個(gè)基于基本運(yùn)動(dòng)裝置和沿相切面為漸Int J Adv Manuf Technol (2010) 49:1069–1077 DOI 10.1007/s00170-009-2466-0格利森公司使用的面對(duì)滾齒過(guò)程是由基于可以分別考慮交配齒輪和小齒輪的錐齒輪的一般概念所生成，并由互補(bǔ)花冠齒輪所產(chǎn)生[15]。產(chǎn)生的冠齒輪的齒

9、面由如圖 2 所示工具刀片的切削刃的軌跡做成形運(yùn)動(dòng)加工而成。由公式. 1 所示，面對(duì)滾齒過(guò)程中的比例速度取決于工具的齒數(shù)和成型齒輪：wt 和 wc 表示該工具的角速度和發(fā)電齒輪；Nt 和 Nc表示刀片組的數(shù)量和發(fā)電齒輪的齒數(shù)。圖 2 生成擴(kuò)展外擺線成形齒輪滾動(dòng)節(jié)圓的半徑和工具由式 2 和 3 決定：S 為機(jī)徑向設(shè)置。成形冠齒輪，可以被看作一個(gè)錐齒輪 90 °俯仰角的特殊情況。因此，一個(gè)通用術(shù)語(yǔ)“成形齒輪”由此而來(lái)?；パa(bǔ)成形冠齒

10、輪的概念被理解為當(dāng)配套成形小齒輪的成形齒面和齒輪嚙合時(shí)。在實(shí)踐中，為了引入交配齒面的錯(cuò)配，成形齒輪的小齒輪和齒輪可能不互補(bǔ)相同。成形齒輪的旋轉(zhuǎn)是由一個(gè)雙曲線齒輪成型器的旋轉(zhuǎn)支架所產(chǎn)生的（圖 3） 。為了利用三軸數(shù)控銑床制造 SBGs，我們首先發(fā)展由幾何造型及圖形仿真模塊組成的的 CAD / CAM 系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程。商業(yè)軟件 Solidworks 被用作創(chuàng)建 CAD 模型和MSC。Visual NASTRAN 4D（通過(guò)三維模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分

11、析機(jī)構(gòu)的 CAE 系統(tǒng)）用作模擬齒輪制造過(guò)程及其分析結(jié)果（圖 4） 。至于機(jī)床結(jié)構(gòu)而言，很明顯，工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是為數(shù)控加工 SBGs 的需要?；诳杉庸ば苑治鯷16]，數(shù)控加工 SBGs 一個(gè)工步至少需要四軸控制。因此，需要一個(gè)接有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的三軸銑床。成形切割或成形銑在我們的測(cè)試使用。刀具是呈放射狀從輪毛坯中心向所需齒根齒寬，然后穿過(guò)整個(gè)齒面，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)則繞工件中心回轉(zhuǎn)，以獲得所需的的齒寬。圖 3 錐齒輪切削的概念當(dāng)一個(gè)齒的間隙已經(jīng)完

12、成，該刀具被撤回，齒輪毛坯使用分度頭連接，下齒間隙被切斷?；旧?，這是一種簡(jiǎn)單靈巧地用機(jī)械加工制造 SBGs 的方法。需要的設(shè)備和刀具相對(duì)簡(jiǎn)單，并使用標(biāo)準(zhǔn)的三軸數(shù)控銑床。然而，刀具在每一步的進(jìn)給值應(yīng)當(dāng)很小并且相當(dāng)謹(jǐn)慎以防任何刮傷。我們用 GearTrax 創(chuàng)建螺旋錐齒輪來(lái)模擬操作順序，然后估計(jì)一些加工參數(shù)，如立銑刀的初始高度，位置接近傳感器，電機(jī)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)頻率。例如，在SolidWorks 中，我們用來(lái)定位的主軸沿 Z 軸垂直