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 時下數(shù)控加工越來越多地使用“機電一體化” 。數(shù)控技工，電氣，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相結(jié)合可導致新的生產(chǎn)方法。近年來，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)使人們有可能進行非線性校正的螺旋錐齒輪的

3、切削運動。在本文中，我們試圖使用一個三軸數(shù)控銑床利用傳統(tǒng)的間斷多種切削的實現(xiàn)方法，通過使用一個萬能銑床的一個額外的 PLC 模塊接口連接牽引工作頭來制造螺旋錐齒輪。這項研究由（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 編程的過程規(guī)劃， （d）用三軸數(shù)控銑床實驗切削發(fā)現(xiàn)該方法的有效性組成。結(jié)果表明，發(fā)明的實驗 SBGs 切割方法不僅是較先進的數(shù)控加工更廉價，同時也

4、與傳統(tǒng)的切削加工相比能在較短的時間內(nèi)生產(chǎn)齒輪。因而，它是一個制造 SBGs 經(jīng)濟的方法。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.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 (*)機械工程部,伊斯法罕科技大學,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交叉軸的機械動力或運動變速的方法是重要且精密的機械。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械元件之一。他們在各種各樣的條件下以極限的速度運行。用以生產(chǎn)齒輪的機器和過程是現(xiàn)存最精致的。無論是生產(chǎn)或大或小的批量，在細胞中，或車間作業(yè)批次，齒輪制造過程的序列要求四項工藝過程[1]：1. 下料2. 齒輪切削3.

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

7、機的變速箱，摩托車齒輪，減速機，和其他工業(yè)部門中至關(guān)重要的研究齒輪應用的問題上，螺旋錐齒輪的設計和制造仍然是一個熱門話題。對現(xiàn)今制造業(yè)而言，齒輪由特殊機床，滾齒機和成型機加工而成。近期，專用數(shù)控齒輪制造機床用于工業(yè)實踐。這也許可以解釋為什么關(guān)于齒輪制造的論文在開放研究領(lǐng)域的稀少。近期，基于數(shù)控技術(shù)的齒輪制造機床已被開發(fā)并且越來越多地應用于工業(yè)實踐中。然而，它們的運動學結(jié)構(gòu)仍然與工業(yè)數(shù)控銑床有著本質(zhì)不同，因為前者是為特殊刀具而設計的。以往

8、齒輪的研究主要關(guān)注齒輪的設計和分析。已對齒輪的幾何特征和設計參數(shù)進行了研究[4–8]。Tsai 和 Chin [4]提出了一個基于基本運動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滾齒過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動加工而成。由公式. 1 所示，面對滾齒過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 生成擴展外擺線成形齒輪滾動節(jié)圓的半徑和工具由式 2 和 3 決定：S 為機徑向設置。成形冠齒輪，可以被看作一個錐齒輪 90 °俯仰角的特殊情況。因此，一個通用術(shù)語“成形齒輪”由此而來?；パa成形冠齒

10、輪的概念被理解為當配套成形小齒輪的成形齒面和齒輪嚙合時。在實踐中，為了引入交配齒面的錯配，成形齒輪的小齒輪和齒輪可能不互補相同。成形齒輪的旋轉(zhuǎn)是由一個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)測試過程。商業(yè)軟件 Solidworks 被用作創(chuàng)建 CAD 模型和MSC。Visual NASTRAN 4D（通過三維模型進行運動學分

11、析機構(gòu)的 CAE 系統(tǒng)）用作模擬齒輪制造過程及其分析結(jié)果（圖 4） 。至于機床結(jié)構(gòu)而言，很明顯，工件的旋轉(zhuǎn)運動是為數(shù)控加工 SBGs 的需要?；诳杉庸ば苑治鯷16]，數(shù)控加工 SBGs 一個工步至少需要四軸控制。因此，需要一個接有回轉(zhuǎn)工作臺的三軸銑床。成形切割或成形銑在我們的測試使用。刀具是呈放射狀從輪毛坯中心向所需齒根齒寬，然后穿過整個齒面，回轉(zhuǎn)工作臺則繞工件中心回轉(zhuǎn)，以獲得所需的的齒寬。圖 3 錐齒輪切削的概念當一個齒的間隙已經(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?；旧希@是一種簡單靈巧地用機械加工制造 SBGs 的方法。需要的設備和刀具相對簡單，并使用標準的三軸數(shù)控銑床。然而，刀具在每一步的進給值應當很小并且相當謹慎以防任何刮傷。我們用 GearTrax 創(chuàng)建螺旋錐齒輪來模擬操作順序，然后估計一些加工參數(shù)，如立銑刀的初始高度，位置接近傳感器，電機轉(zhuǎn)矩，電機轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)頻率。例如，在SolidWorks 中，我們用來定位的主軸沿 Z 軸垂直