立式銑床立銑頭設(shè)計說明書

1、 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 ( 論 文 ) 通 過 答 辯立 式 銑 床 立 銑 頭 設(shè) 計摘 要隨著制造業(yè)的開展, 高速度、 高效率、 高精度和高剛度已經(jīng)成為當今機床開展的主要方向 。 為了滿足當前機床市場的需要 , 銑床已經(jīng)成為了當今機械行業(yè)一個重要的開展趨勢,特別是在工業(yè)制造,加工過程中有著舉足輕重的地位。在各式各樣的機床中 , 立式銑床有著獨特的加工對象。 主要是對大型的平面、 溝槽等進行銑削。 在對銑床的研究中到達了一定的水平 , 從而銑床的主要配件立銑頭的研究在一定程度上也到達了空前的規(guī)模 。 通過以往的加工經(jīng)驗可以對立銑頭的研究在一定程度上有所改良 , 銑床主軸是靠齒輪進行傳動的。

2、銑床銑頭的轉(zhuǎn)動方式有多種多樣,每種機床銑頭的形式都不盡相同 。立銑頭的傳動方式也是多種多樣, 立銑頭主軸傳動系統(tǒng)采用齒輪傳動 , 傳動形式采用集中式傳動 , 主軸變速系統(tǒng)采用多聯(lián)滑移齒輪變速。 齒輪傳動具有傳動效率高, 結(jié)構(gòu)緊湊 ,工作可靠 、 壽命長, 傳動比準確等優(yōu)點, 齒輪機構(gòu)是現(xiàn)代機械中應(yīng)用最廣泛的傳動機構(gòu) ,用于傳遞空間任意兩軸或多軸之間的運動和動力。 現(xiàn)在的工業(yè)開展對銑削有了更加苛刻的要求,高精度、高速度、高效率、復(fù)合型、智能型等是今后開展的主要趨勢。關(guān)鍵 詞: 銑床;齒輪傳動;傳動系統(tǒng)圖;立銑頭附錄:I本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 ( 論 文 ) 通 過 答 辯V e r t i c

3、a l M i l l i n g M a c h i n e L e g i s l a t i o n X i t o uA b s t r a c tW i t h t he de ve l opm e nt of t he m a nuf a c t ur i ng s e c t or , hi g h- s pe e d, hi g h e f f i c i e nc y , hi g hpr e c i s i on a nd hi g h r i gi di t y of t he c ur r e nt m a c hi ne ha s be c om e t he m a

4、 i n di r e c t i on. I n or de r t om e e t t he ne e ds of t he m a r ke t a t pr e s e nt m a c hi ne , m i l l i ng m a c hi ne ha s be c om e t oda y sm a c hi ne r y i ndus t r y a n i m por t a nt de ve l opm e nt t r e nd, e s pe c i a l l y i n t he i ndus t r i a lm a nuf a c t ur i ng , p

5、r oc e s s i ng i s a pi vot a l pos i t i on. I n a l l ki nds of m a c hi ne t ool s , ve r t i c a l m i l l i ngm a c hi ne ha s t he uni que obj e c t sT he m a i n i s m i l l i ng , s uc h a s t he pl a ne a nd g r oove a c tM i l l i ng s pi ndl e s i s on t he g e a r t r a ns m i s s i on.

6、 M i l l i ng he a d t ur ns w a y e a c h a r e not i de nt i c a l ,T he m a i n a x i s m i l l i ng m a c hi ne i s r e l y i ng on t he pow e r t r a ns m i s s i on g e a rS pi ndl e dr i ves y s t e m us i ng g e a r t r a ns m i s s i on, t r a ns m i s s i on us i ng c e nt r a l i z e d f

7、or m of t r a ns m i s s i on,m ul t i - s pi ndl e t r a ns m i s s i on s y s t e m of s l i di ng g e a r t r a ns m i s s i on. G e a r t r a ns m i s s i on w i t h hi g he f f i c i e nc y , c om pa c t , r e l i a bl e , l ong l i f e a nd a c c ur a t e t r a ns m i s s i on t ha n t he a dv

8、a nt a ge s ofm ode r n m a c hi ne r y i s g e a r i ng t he a ppl i c a t i on of t he m os t e x t e ns i ve t r a ns m i s s i on m e c ha ni s mf or t he t r a ns f e r of s pa c e or a ny m ul t i - a x i s be t w e e n t he t w o a xe s of m ove m e nt a ndM om e nt umK e y W or d s : M i l l

9、 i n g m ac h i n e ; ge ar t r an s m i s s i on ; ve r t i c al m i l l i n g h e ad ;T r an s m i s s i on s ys t e m sI I本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 ( 論 文 ) 通 過 答 辯目 錄摘 要. IA b s t r a c t. I I1 緒 論11.1 課題研究的目的及意義 11.2. 1國內(nèi)外機床的開展現(xiàn)狀1.3 機床的開展趨勢 31.4 目前銑床方面存在的一些問題41.5 立式升降臺銑床其主要組成局部51.5.1 銑頭 51.5.2 主軸 51.5.3 工作臺51

10、.5.4 床鞍 51.5.5 升降臺61.6 立銑頭結(jié)構(gòu)62 總 體 設(shè) 計72.1 立銑頭的功能分析. 72.2 方案的提出72.3. 10詳細的設(shè)計2.3.1 分析擬定傳動方案 102.3.2 選擇電動機 1 12.4 進給轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖的設(shè)計 122.4.1 設(shè)計步驟 122.4.2 確定極限轉(zhuǎn)速132.4.3 確定公比 130本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 ( 論 文 ) 通 過 答 辯2.4.4 求出主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) 132.4.5 繪制轉(zhuǎn)速圖 132.4.6 應(yīng)該注意的問題. 142.5 銑削三要素與計算 142.5.1 銑削三要素 142.5.2 進給量. 142.5.3 背吃刀量 a

11、和側(cè)吃刀量 a. 14p e2.5.4 切削深度 142.5.5 切削層寬度152.5.6 切削層面積 152.6 銑削用量的選擇. 152.6.1 銑削用量的選擇原那么152.6.2 銑削吃刀量的選擇162.7 切削液. 162.7.1 切削液的作用. 162.7.2 切削液的加注方法 172.8 銑床加工誤差、故障分析及排除方法. 172.9 銑床及其刀具的介紹182.9.1 銑床的介紹182.9.2 銑刀的名稱與用途213 主 軸 的 設(shè) 計 2 33.1 主軸的根本要求 233.1.1 旋轉(zhuǎn)精度 233.1.2 剛度. 233.1.3 抗振性 243.2 主軸組件的布局 263.2.1

12、 適應(yīng)剛度和承載能力的要求263.2.2 適應(yīng)精度的要求 27本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 ( 論 文 ) 通 過 答 辯3.2.3 適應(yīng)結(jié)構(gòu)要求. 273.2.4 適應(yīng)經(jīng)濟性要求 273.3 主軸結(jié)構(gòu)的初步擬定. 273.4 主軸的材料與熱處理. 283.5 主軸的技術(shù)要求 293.5.1 軸頸293.5.2 內(nèi)錐孔 293.6 主軸結(jié)構(gòu)圖 293.7. 29主軸組件的潤滑和密封3.7.1 主軸組件的潤滑. 293.7.2 主軸組件的密封 304 銑 床 附 件 及 夾 具. 3 14.1 銑床常用附件 314.1.1 平口鉗. 314.1.2 回轉(zhuǎn)工作臺 314.1.3 立銑頭. 324.1.4

13、 萬能分度頭 324.2 分度頭的結(jié)構(gòu) 324.2.1. 主軸334.2.2. 本體334.2.3 支座334.2.4 33端蓋4.2.5 分度盤. 334.2.6 蝸輪副間隙調(diào)整及蝸桿脫落機構(gòu) 334.2.7 主軸鎖緊機構(gòu)344.3 分度頭的傳動系統(tǒng) 344.3.1. 分度頭的分度方法 345傳 動 件 的 選 型 及 校 核 3 8本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 ( 論 文 ) 通 過 答 辯5.1 軸385.1.1 軸的擬定 385.1.2 計算軸的功率、轉(zhuǎn)速及軸頸385.1.3 軸的強度校核計算 405.2 齒輪. 425.2.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 425.2.2 計算齒輪參

14、數(shù)425.2.3 驗算齒輪的彎曲強度435.2.4 43計算主要幾何參數(shù)5.2.5 潤滑435.3 滾動軸承445.4 鍵的驗算445.5 軸的強度校核計算 455.5.1 傳動軸校核計算. 455.5.2 主軸校核 466 結(jié) 論. 4 7參 考 文 獻. 4 7致 謝4 8本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 ( 論 文 ) 通 過 答 辯主 要 符 號 表d銑 刀 直 徑wn銑 刀 每 分 鐘 轉(zhuǎn) 數(shù)p電 機 功 率p切 削 功 率cp空 載 功 率ip載 荷 附 加 功 率aF切 削 力 的 切 向 分 力t效 率i傳 動 比M彎 矩T轉(zhuǎn) 矩0本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 ( 論 文 ) 通 過 答 辯1

15、 緒 論11 課 題 研 究 的 目 的 及 意 義在我國的各個工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門, 科研單位和國防部門中 , 使用著大量各式各樣的機器, 儀器和工具 。 這些機器 , 儀器和工具大局部是由一定形狀和尺寸的金屬零件所 組成 ,生產(chǎn)這些零件并將它們裝配成機器, 儀器和工具的工業(yè), 稱為機械制造工業(yè) 。 機械制造工業(yè)的任務(wù),就是為國民經(jīng)濟各部門,科研單位和國防部門提供現(xiàn)代化的技術(shù)裝備 。 如果我們沒有強大而完整的現(xiàn)代化機械制造工業(yè), 就無法用現(xiàn)代化的裝備來武裝各個國民經(jīng)濟部門 , 科研單位和國防部門 , 就不能獨立而迅速地開展我們國家的制造水平 , 這樣會被國外的先進技術(shù)所替代,我們的國家就會落后,進

16、而陷入沒有自主產(chǎn)權(quán)的地步 。 銑床主要是利用刀具的旋轉(zhuǎn)將工件外表多余的局部一層一層的切削而除去, 從而形成具有一定尺寸 , 形狀和精度的工件 。 在一般的生產(chǎn)體系中 , 銑床的加工范圍占整個機器生產(chǎn)的重要局部 , 一個高效而精確的銑頭是銑床切削毛坯必不可少的配置 。 銑床立銑頭可繞水平軸在垂直平面內(nèi)作回轉(zhuǎn)調(diào)整,因而可銑削斜面;機床采用分度頭和圓形工作臺時 ,可銑削齒輪?鉸刀和鉆頭的螺旋面, 以及凸輪和圓弧槽等; 由于是多到斷續(xù)切削 , 因而銑床的切削效率高 。 它的這種高效率和特殊的加工方法使得我們不斷的研究和探索有關(guān)它的各種相關(guān)的配置及各式各樣的機床。12 國 內(nèi) 外 機 床 的 發(fā) 展 現(xiàn)

17、 狀20 世紀人類社會最偉大的科技成果是計算機的創(chuàng)造與應(yīng)用, 計算機及控制技術(shù)在機械制造設(shè)備中的應(yīng)用是世紀內(nèi)制造業(yè)開展的最重大的技術(shù)進步。 自從 1952 年美國第 1 臺數(shù)控銑床問世至今已經(jīng)歷了 50 個年頭。數(shù) 控設(shè) 備 包括 : 車 、銑 、 加工 中 心、 鏜 、磨 、 沖壓 、 電 加工 以 及各 類 專 用 機 床 , 形成 龐大 的 數(shù)控 制 造設(shè) 備 家族 ,每 年 全世 界 的產(chǎn) 量 有 10 20 萬 臺, 產(chǎn) 值上 百 億美 元 。 世界制造業(yè)在 20 世紀末的十幾年中經(jīng)歷了幾次反復(fù) , 曾一度幾乎快成為夕陽工業(yè), 所以美國人首先提出了要振興現(xiàn)代制造業(yè)。90 年代的全世界

18、數(shù)控機床制造業(yè)都經(jīng)過重大改組 。如美國 、 德國等幾大制造商都經(jīng)過較大變動, 從 90 年代初開始已出現(xiàn)明顯的上升, 在全世界制造業(yè)形成新的技術(shù)更新浪潮。 如德國機床行業(yè)從 2000 年至今已接受 3 個月以后的訂貨合同,生產(chǎn)任務(wù)飽滿。我國數(shù)控機床制造業(yè)在 80 年代曾有過高速開展的階段, 許多機床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型 。 但總的來說, 技術(shù)水平不高, 質(zhì)量不佳, 所以在 90 年代初期面臨國 家經(jīng) 濟 由計 劃 性經(jīng) 濟 向市 場經(jīng) 濟 轉(zhuǎn)移 調(diào) 整, 經(jīng) 歷了 幾 年最 困 難的 蕭 條時 期 ,那 時 生產(chǎn)能 力 降 到 50 % , 庫 存 超 過 4 個 月 。 從 1

19、995 年 “ 九 五 以 后 國 家 從 擴 大 內(nèi) 需 啟 動 機 床 市場 ,加 強 限制 進 口數(shù) 控 設(shè)備 的審 批 ,投 資 重點 支 持關(guān) 鍵 數(shù)控 系 統(tǒng)、 設(shè) 備、 技 術(shù)攻 關(guān) ,對數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進作用, 尤其是在 1999 年以后, 國家向國防工業(yè)及關(guān)鍵民0本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 ( 論 文 ) 通 過 答 辯用工業(yè)部門投入大量技改資金, 使數(shù)控設(shè)備制造市場一派繁榮。 從 2000 年 8 月份的上海數(shù)控機床展覽會和 2001 年 4 月北京國際機床展覽會上, 也可以看到多品種產(chǎn)品的繁榮景象。但也反映了以下問題:(1) 低技術(shù)水平的產(chǎn)品競爭劇烈, 相互靠壓價促

20、銷;(2) 高技術(shù)水平、全功能產(chǎn)品主要靠進口;(3) 配套的高質(zhì)量功能部件、數(shù)控系統(tǒng)附件主要靠進口;(4) 應(yīng)用技術(shù)水平較低,聯(lián)網(wǎng)技術(shù)沒有完全推廣使用;(5 ) 自 行開 發(fā) 能力 較 差, 相 對有 較 高技 術(shù) 水平 產(chǎn) 品主 要 靠引 進 圖紙 、 合資 生 產(chǎn)或進口件組裝。當 今世 界 工業(yè) 國 家 數(shù)控 機 床的 擁 有量 反 映了 這 個國 家 的 經(jīng)濟 能 力和 國 防實 力 。目 前% 左 右 , 這 與 西 方 工 業(yè) 國 家 一 般 能 達 到 20 % 的 差 距 太 大 。 日 本 不 到 80 萬 臺 的 機 床 卻 有近 10 倍于我國的制造能力。 數(shù)控化率低, 已

21、有數(shù)控機床利用率、 開動率低, 這是開展我國 21 世紀制造業(yè)必須首先解決的最主要問題。 每年我們國產(chǎn)全功能數(shù)控機 床 3000 4000臺, 日本 1 年產(chǎn) 5 萬多臺數(shù)控機床, 每年我們花十幾億美元進口 70009000 臺數(shù)控機床 ,即 使這 樣 我國 制 造業(yè) 也 很難 把行 業(yè) 中數(shù) 控 化率 大 幅度 提 上去 。 因此 , 國家 計 委、 經(jīng) 貿(mào)委從“ 八 五 、“ 九 五 就 提出 數(shù) 控化 改 造的 方 針, 在 “九 五 期 間, 我 協(xié)會 也 曾做 過 調(diào)研 。當 時 提出 數(shù) 控化 改 造的 設(shè) 備可 達 8 10 萬 臺, 需 投入 80 100 億 資金 , 但得

22、到 的經(jīng)濟效益將是投入的 510 倍以上。 因此, 這兩年來承當數(shù)控化改造的企業(yè)公司大量涌現(xiàn) ,甚 至還 有 美國 公 司加 入 。 “十 五 剛 剛開 始 ,國 防 科工 委 就明 確提 出 了在 軍 工企 業(yè) 中投入 6.8 億元,用于對 1.2 1.8 萬臺機床的數(shù)控化改造。數(shù)控技術(shù)經(jīng)過 50 年的 2 個階段和 6 代的開展: 第 1 階段: 硬件數(shù)控 (NC) 第 1 代:1952 年的電子管 第 2 代 : 1959 年晶體管別離元件 第 3 代:1965 年的小規(guī)模集成電路 。第 2 階 段: 軟 件數(shù) 控 ( CNC ) 第 4 代 : 1970 年 的小 型 計算 機 第 5

23、 代 : 1974 年 的微 處 理器 第 6 代: 1990 年基于個人 PC 機(PC-BASEO) 第 6 代的系統(tǒng)優(yōu)點主要有:1 元器件集成度高,可靠性好,性能高,可靠性已可到達5萬小時以上;2 基于 PC 平臺,技術(shù)進步快,升級換代容易;3 提 供了 開 放 式基 礎(chǔ) ,可 供 利 用的 軟 、硬 件 資 源豐 富 ,使 數(shù) 控功 能 擴 展到 很 寬的領(lǐng)域(如 CAD、CAM、CAPP ,連接網(wǎng)卡、聲卡、打印機、攝影機等) ;4 對數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠來說 , 提供了優(yōu)良的開發(fā)環(huán)境, 簡化了硬件。 目前, 國際上最 大的 數(shù) 控系 統(tǒng) 生 產(chǎn)廠 是 日本 FANUC 公 司, 1 年 生

24、產(chǎn) 5 萬 套以 上 系統(tǒng) , 占 世界 市 場約 40%左右,其次是德國的西門子公司約占 15%以上,再次是德海德漢爾,西班牙發(fā)格 , 意大利菲亞,法國的 NUM,日本的三菱、安川。國 產(chǎn)數(shù) 控 系統(tǒng) 廠 家 主要 有 華中 數(shù) 控、 北 京航 天 機床 數(shù) 控 集團 、 北京 凱 恩帝 、 北京 凱奇 、沈 陽 藝天 、 廣州 數(shù) 控、 南京 新 方達 、 成都 廣 泰等 , 國產(chǎn) 數(shù) 控生 產(chǎn) 廠家 規(guī) 模都 較 小,年產(chǎn)都還沒有超過 300 400 套。近 10 年數(shù)控機床為適應(yīng)加工技術(shù)開展,在以下幾個技術(shù)領(lǐng)域都有巨大進步 。1 高 速 化 由 于 高 速 加 工 技 術(shù) 普 及 ,

25、機 床 普 遍 提 高 各 方 面 速 度 , 車 床 主 軸 轉(zhuǎn) 速 由2本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 ( 論 文 ) 通 過 答 辯3000 4000r/min 提 高 到 8000 10000r/min , 銑 床 和 加 工 中 心 主 軸 轉(zhuǎn) 速 由 4000 8000r/mi n 提高到 12000r/min 、 24000r/min 、 40000r/min 以上快速移動速度由過去的 1020m/min 提 高 到 48m/min 、 60m/min 、 80m/min 、 120m/min 在 提 高 速 度 的 同 時 要 求 提 高 運動 部件 起 動的 加 速 度, 其 已由

26、過 去一 般 機床 的 0.5G ( 重力 加 速度 ) 提 高到 1.5 2G , 最高可達 15G ,直線電機在機床上開始使用,主軸上大量采用內(nèi)裝式主軸電機。2 高精度化 數(shù)控機床的定位精度已由一般 的 0.01 0.02m m 提高到 0.008mm 左右 ,m, 最小分辨率為 1nm(0.000001mm ) 的數(shù)控系統(tǒng)和機床已有產(chǎn)品。 數(shù)控中兩軸以上插補技術(shù)大大提高, 納米級 插補 使 兩軸 聯(lián) 動出 的 圓弧 都 可以 達 到 1um 的 圓度 , 插補 前 多程 序 段預(yù) 讀 ,大 大 提高 插補質(zhì)量,并可進行自動拐角處理等。3 復(fù)合加工、 新結(jié)構(gòu)機床大量出現(xiàn) 如 5 軸 5 面

27、體復(fù)合加工機床 ,5 軸 5 聯(lián)動加工各類異形零件 。 也派生出各新穎的機床結(jié)構(gòu), 包括 6 軸虛擬軸機床, 串并聯(lián)鉸鏈機床等 。采用特殊機械結(jié)構(gòu),數(shù)控的特殊運算方式,特殊編程要求。4 使 用各 種 高 效特 殊 功能 的 刀 具使 數(shù) 控機 床 “ 如 虎添 翼 。 如內(nèi) 冷 鉆 頭由 于 使高壓 冷卻 液 直接 冷 卻鉆 頭 切削 刃和 排 除切 屑 ,在 鉆 深孔 時 大大 提 高效 率 。加 工 鋼件 切 削速度能達 1000m/min ,加工鋁件能達 5000m/min。5 數(shù) 控機 床 的 開放 性 和聯(lián) 網(wǎng) 管 理, 已 是使 用 數(shù) 控機 床 的基 本 要求 , 它 不僅 是

28、提高數(shù) 控機 床 開動 率 、生 產(chǎn) 率的 必要 手 段, 而 且是 企 業(yè)合 理 化、 最 佳化 利 用這 些 制造 手 段的方 法。 因 此, 計 算機 集 成制 造、 網(wǎng) 絡(luò)制 造 、異 地 診斷 、 虛擬 制 造、 異 行工 程 等等 各 種新技術(shù)都在數(shù)控機床根底上開展起來,這必然成為 21 世紀制造業(yè)開展的一個主要潮流。13 機 床 的 發(fā) 展 趨 勢制造業(yè)是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟開展的重要支柱, 機械制造是制造業(yè)的核心 。 現(xiàn)代的制造技術(shù)的應(yīng)用使得傳統(tǒng)的制造業(yè)帶來了革命性的變化,使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征 ,它對國民生計起著越來與重要的作用。對于現(xiàn)代機床的開展趨勢,有一下幾點總結(jié)。1 追

29、求 具有 更高加 工效 率的機 床。 因為提 高機 床的效 率就 等于 縮短零 件的 加工周期, 縮短加工周期有兩條途徑 , 一條途徑是提高切削速度 , 即提高主軸轉(zhuǎn)速。 目前車床和 車 削 中 心 的 主 軸 轉(zhuǎn) 速 都 在 8000r/min 以 上 , 加 工 中 心 的 主 軸 轉(zhuǎn) 速 一 般 都 在 15000 20000r/min ,還有 40000r/min 和 60000r/min 的。同樣,送給速度也有大幅度提高 , 可達 20m/min , 甚 至 60m/min 。 隨 著 切 削 速 度 的 增 加 ,機 床 的 結(jié) 構(gòu) 剛 性 和 動 態(tài) 特 性 都 有 明顯提高 ,

30、 高速主軸和刀具系統(tǒng)的動平衡設(shè)計也獲得相應(yīng)提高 ; 另一條途徑是減少非加工時間。因為在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調(diào)整 、換刀和主軸的升 、 降速上 , 因此, 復(fù)合機床的研發(fā)近期開展很快, 其核心是在一臺機床上要完成車 、 銑、 鉆、 鏜、 攻絲 、 鉸孔和擴孔等多種操 作工序 。 車床技術(shù)開展的主要 趨勢是多功能機床,目前的多功能復(fù)合機床實際上就是一臺具有車削功能的加工中心 。 在磨 削 方面 , 目 前 的 技術(shù) 重 點 是 開 發(fā)基 于 PC 的 磨 削控 制 系 統(tǒng) , 一臺 磨 床 能 進 行內(nèi) 圓 、 外圓和臺階軸磨削 , 或給機床以不同的循環(huán)來加快

31、生產(chǎn)進程 , 既磨得快又能保證尺寸精度和外表粗糙度。3本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 ( 論 文 ) 通 過 答 辯2 追求更加平安可靠和符合環(huán)保要求的機床。 由于機床的運行速度的提高, 操作者的 平安 和 健康 也 被提 到 優(yōu)先 考慮 的 位置 。 目前 美 國研 制 的高 檔 機床 在 可能 傷 害人 的 地方幾 乎都 加 有安 全 警示 裝 置。 干切 削 和微 量 潤滑 劑 切削 方 法因 其 可大 大 減少 潤 滑劑 的 揮發(fā)而 得到 越 來越 廣 泛的 應(yīng) 用, 并且 , 幾乎 整 個機 床 都是 被 封閉 起 來的 , 有些 機 床甚 至 看不到 切屑 , 這樣 , 即使 有 過量 的

32、油 霧 和煙 霧 也容 易 收集 。 同時 , 機床 操 作者 在 工作 時 的環(huán)境、位置會被考慮得非常舒適。此外,無污染的清潔加工技術(shù)也受到極大重視。3 機床配套部件產(chǎn)業(yè)迅速開展。 機床配套件開展很快 , 品種齊全。 主要產(chǎn)品有滾珠絲 杠副 、 精密 軸 承、 各 種轉(zhuǎn) 臺、 換 刀裝 置 、各 種 氣動 、 液壓 裝 置、 直 線導(dǎo) 軌 及主 軸 部件等 等。 這 些配 套 件產(chǎn) 業(yè) 的發(fā) 展有 力 地推 動 了機 床 主機 的 開展 , 不但 有 助于 提 高機 床 的速度和性能,而且可以大大縮短主機的生產(chǎn)周期,降低生產(chǎn)本錢。4 追求更加完善的控制系統(tǒng)。 更高速的處理器和更精確的控制設(shè)備

33、使機床的功能 和性 能 完 善 而 強 大 。 技 術(shù) 密 集 已 進 入 超 速 發(fā) 展 階 段 , 而 集 成 的 關(guān) 鍵 是 開 放 式 結(jié) 構(gòu) 。 PCC 技術(shù) 的應(yīng) 用 ,開 始 改變 了 機床 的 工作 方 式, 把 CNC 推 向了 控 制中 心 而不 局 限于 機 床控 制 器的 范 圍 。 控 制 軟 件 發(fā) 展 更 快 , 一 年 甚 至 改 進 幾 次 。 CNC 制 造 商 已 提 供 一 些 開 放 式 結(jié) 構(gòu) 的CNC 系統(tǒng)。目前機械制造廠里開放式結(jié)構(gòu)的 CNC 控制器占到 10%20%。零 件程 序 可 以離 線 開發(fā) , 然 后傳 送 到生 產(chǎn) 車 間的 編 程

34、系 統(tǒng) ,在 CNC 控 制器 上 運 行,操 作者 可 以觀 察 、檢 測 刀具 運行 情 況和 加 工過 程 ,還 可 以對 加 工過 程 進行 必 要的 修 正。美 國 GEFANUC 公 司 銷 售 的 控 制 器 中 , 有 30% 是 開 放 式 的 , 實 現(xiàn) 了 真 正 的 CAM/CNC 集 成 ,并 趨于 智 能化 控 制, 還 可上 網(wǎng)。 虛 擬制 造 和無 紙 化生 產(chǎn) 的技 術(shù) 根底 已 經(jīng)具 備 ,借 助 信息技術(shù),此類軟件的應(yīng)用將以更快速度開展。5 追 求 更 高 的 機 床 外 觀 質(zhì) 量 。 目 前 , 機 床 制 造 商 更 加 注 重 機 床 造 型 的

35、美 觀 和 色 調(diào)的協(xié)調(diào)柔和,機床精品更向工藝品方向開展。14 目 前 銑 床 方 面 存 在 的 一 些 問 題立式銑床立銑頭是立式銑床上一個不可或缺的附件, 對銑床的工作有著舉足輕重的影響 。 例如對一些工件的外表的加工, 使得我們要在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)開工件 , 這樣對工件的夾緊及其定位產(chǎn)生了一定的影響。 因此, 從相對運動的觀點, 我們可轉(zhuǎn)動機床的銑頭來加工工件 。 這樣可以防止因工件定位而產(chǎn)生的誤差。 因此, 研究銑頭是個重要的環(huán)節(jié) ,對我國工業(yè)的開展有一定的促進作用。 如何在工件不動的情況下能對工件上的斜面進行加工 , 這個問題的解決是要對傳統(tǒng)的銑床的銑頭進行改造 , 使得它在一定的范圍

36、之內(nèi)能進行加工零件 , 從而到達工件加工范圍的要求。 使得工業(yè)生產(chǎn)效率的大幅度提高 。 解決了國內(nèi)機床界的一些問題。4本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 ( 論 文 ) 通 過 答 辯圖 11圖 1 所示為立式升降臺銑床 。 立式升降臺銑床, 它是銑床中應(yīng)用最多的一種 。 這類銑床與臥式升降臺銑床的主要區(qū)別, 在于他的主軸是垂直安置的 , 可用各種端銑刀或立銑刀加工平面 、 斜面 、 溝槽 、 臺階 、 齒輪、 凸輪以及封閉輪廓表 面等 。 圖 1 為立式升降臺銑床中常見的一種 。 其工作臺 3、 床鞍 4、 及升降臺 5 的結(jié)構(gòu)與臥式升降臺銑床相同 。立銑頭 1 可以根據(jù)加工要求在垂直平面內(nèi)調(diào)整角度 ,

37、 主軸 2 并可沿軸線方向進行調(diào)整或作進給運動。綜上所述 , 升降臺式銑床的優(yōu)點是工藝范圍較廣泛 , 工作時切削加工的上下位置不變, 有利于操作者的觀察加工情況 , 且機床的操縱手柄較集中, 便于調(diào)整及操縱 。 其缺點是工作臺支承在成懸臂狀態(tài)的升降臺上, 且層次多, 因而剛性較差, 不適合進行重型切削及加工大型工件。15 立 式 升 降 臺 銑 床 其 主 要 組 成 部 分1.5.1 銑頭立銑頭安裝于臥式銑床主軸端,由銑床主軸以傳動比 i1 驅(qū)動立銑頭主軸回轉(zhuǎn) , 使臥式銑床起立式銑床的功用, 從而擴大了臥式銑床的工藝范圍 。 立銑頭主軸在垂直平面內(nèi)最大轉(zhuǎn)動角度為 45 ,其轉(zhuǎn)速與銑床主軸轉(zhuǎn)

38、速相同。1.5.2 主軸它是一根空心的階梯軸,前端內(nèi)部有錐度為 7:24 的錐孔,用來安裝銑刀刀桿。1.5.3 工作 臺它可沿轉(zhuǎn)臺上面的燕尾導(dǎo)軌移動,帶動安裝在工作臺上的工件縱向進給運動。床鞍它用來固定和支撐銑床上所有部件。 其內(nèi)部安裝主軸、 主軸變速箱、 電器設(shè)備及潤滑油泵等部件。5本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 ( 論 文 ) 通 過 答 辯1.5.5 升降 臺它可沿床身的垂直導(dǎo)軌移動, 以調(diào)解工作臺臺面到主軸之間的距離 , 或者作垂直進給運動。在升降臺的內(nèi)部裝有進給運動電動機和進給變速機構(gòu)。16 立 銑 頭 結(jié) 構(gòu)立式銑床在工業(yè)開展中有著非常重要的地位, 特別是在銑削大型平面時 , 就顯現(xiàn)出這種

39、機床的重要性 。 立銑頭主要由本體、 主軸組件、 主軸套筒移動機構(gòu)、 主軸套筒鎖緊機構(gòu)、立銑頭回轉(zhuǎn)機構(gòu)等組成,其中最主要的是主軸組件。(1 ) 主 軸安 裝 在 主 軸套 筒 中 , 前支 持 采 用 雙列 圓 柱 滾 子軸 承 , 承 受徑 向 力 后 支承 采 用一對角接觸球軸承 , 面對面安裝, 承受徑向力和兩個方向餓軸向力, 并使主軸軸向定位 。(2 )主軸的軸向移動主軸套筒裝在立銑頭本體的大孔中, 套筒能帶著主軸一起作軸向移動 , 它由立銑頭旁邊的手輪操作 , 轉(zhuǎn)動手輪 , 經(jīng)過一對圓錐齒輪 , 使絲杠轉(zhuǎn)動, 通過固定在套筒上的螺母及托架帶動套筒軸向移動。 當加工精度要求較高時 ,

40、還可以在螺母托架上安裝千分表 ,以便觀察和檢查。(3 )主軸的轉(zhuǎn)動帶動主軸轉(zhuǎn)動的齒輪不是直接裝在主軸上, 而是裝在套筒上, 軸套通過一對角接觸球軸承支承在本體上 。 這樣 , 齒輪傳動的徑向力就不作用在主軸上 , 而是通過軸套和軸承作用到本體上。同時,這種結(jié)構(gòu)也便于主軸上下移動。(4 )主軸套筒的夾緊主軸工作時 , 應(yīng)把套筒夾緊 , 以免軸向竄動和減少振動。 主軸套筒使利用差動螺紋機構(gòu)夾緊(5 )潤滑與密封由于是立式主軸 , 且隨套筒軸向移動, 如用油潤滑, 很難解決漏油問題, 故前后軸承均采用鋰基潤滑脂,每六個月壓注一次。主軸下端采用迷宮式非接觸密封。 密封盤固定在主軸上 , 而密封蓋固定在

41、主軸套筒上, 兩件之間形成一條窄長而曲折的間隙, 其間隙很小 , 且充填有潤滑脂。 這樣, 既能阻擋油脂漏出,又能防止外界的灰塵和冷卻液等進入。主軸兩個后軸承用密封套密封,主要防止上端的潤滑油進入,使油脂稀釋。6本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 ( 論 文 ) 通 過 答 辯2 總 體 設(shè) 計21 立 銑 頭 的 功 能 分 析立式銑床通常用于切削平面和溝槽; 銑床立銑頭可繞水平軸在垂直平面內(nèi)作 90 回轉(zhuǎn)調(diào)整 , 因而可切削斜面 ; 假設(shè)機床上采用分度頭或圓形工作臺 , 可又切削齒輪 、 鉸刀和鉆頭的螺旋面,以及凸輪和圓弧槽等,在特殊的情況下還可換上鉆頭當作鉆床使用 。 因而大大的提高了機床的通用性,

42、對資源的節(jié)約有著至關(guān)重要的作用。22 方 案 的 提 出立式銑床與臥式銑床的主要區(qū)別是主軸是豎直安裝的, 也就是用立銑頭代替臥式銑床的水平主軸 、 懸梁、 刀桿及其支撐局部 。 立銑頭的作用是關(guān)系到機床本身性能的重要環(huán)節(jié) 。 由于整個切削環(huán)節(jié)在于立銑頭, 所以產(chǎn)生切削力也是靠整個立銑頭 , 電機帶動主軸運轉(zhuǎn),銑刀同時也跟著運動,從而到達切削工件的目的。研究方案:方案一: 如圖以下圖 2.1 所示,是 銑床傳動系統(tǒng)的總 體布局。傳動系 統(tǒng)通過齒輪來進行傳遞 , 中間環(huán)節(jié)有兩個傘齒輪進行傳遞 , 它不僅可以傳遞力而且還可以對機床立銑頭進行定位控制。圖 21又如以下圖 2.2 所示: 是對立銑頭進行

43、的簡單剖析 。 軸的轉(zhuǎn)動時通過齒輪的轉(zhuǎn)動來帶動它的轉(zhuǎn)動 , 而且中間有軸承來配合軸的轉(zhuǎn)動。 主軸的前端是向心短圓柱滾子軸承 , 承受徑向載荷,后支撐采用一對向心推力球軸承,承受徑向和軸向載荷,使主軸軸向定位。7本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 ( 論 文 ) 通 過 答 辯圖 22齒輪傳遞的運動由齒輪經(jīng)雙鍵,套筒等帶動主軸運轉(zhuǎn),整個主軸部件裝在長套筒中 , 可以跳動手輪使絲杠帶動套筒作軸向調(diào)整, 調(diào)整主軸 。 整個主軸的潤滑是一個密封裝置的潤滑系統(tǒng)。方 案 二 : 在 這 個 系 統(tǒng) 中 是 將 主 軸 的 傳 動 系 統(tǒng) 的 兩 個 傘 齒 輪 放 在 傳 動 軸 軸 的 頂 端 ,如以下圖 2.3

44、所示:圖 23在這個傳動系統(tǒng)中, 傳動件的放置方式導(dǎo)致了傳動鏈尺寸的增大 , 加大了傳動誤差 ,使工件的制造尺寸的不能準確的保證。 同時也使立銑頭的總體尺寸加大 , 違反了機床設(shè)計原那么。方案三 : 此方案的傳動采用帶傳動, 帶傳動的傳動效率高 , 速度高, 結(jié)構(gòu)簡單, 并且?guī)Я慵字圃?互換性強等優(yōu)點。但是,這種傳動存在很大方面的缺陷,一9本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 ( 論 文 ) 通 過 答 辯圖 24個很重要的方面就是在一定的范圍內(nèi), 它不能實現(xiàn) 90的旋轉(zhuǎn)不能加工斜面等一些特殊要求的外表 。 另外, 帶傳動的缺點是很明顯的在傳動件的功過過程中 , 如果遇到很大的沖擊 , 因它傳動的速度很高

45、 , 因此不能立即降下來滿足不了對工件起到保護作用 。 又因它滿足不了傳遞高扭矩, 在切削工件時會產(chǎn)生打滑現(xiàn)象。 綜上所述, 方案三不是最優(yōu)方案。對上面提出的三個方案綜合分析比擬, 既要實現(xiàn)機床的高扭矩 , 又要機床美觀實用 ,并且尺寸小 , 易維修等。 參考機床設(shè)計手冊綜合比對 , 方案一較合理。 原因是由于切削工件時產(chǎn)生的切削力非常的大。因此采用齒輪傳遞切削力是一種有效的措施。其次 , 方案一各個零件之間的位置配置合理, 各個零件的位置是傳遞切削力重要的環(huán)節(jié) , 如果能夠按照相應(yīng)的依據(jù)取合理配置各個零件之間的位置, 從而可使機床能夠高速 、 高精度切削工件 。 另外, 機床的動力源是靠電機

46、帶動 , 之間要經(jīng)過齒輪減速環(huán)節(jié), 并且還要配離合器,以便在緊急關(guān)頭是齒輪空轉(zhuǎn),從而到達對減速裝置或者是傳動裝置的保護作用 。23 詳 細 的 設(shè) 計傳 動 裝 置 的 設(shè) 計 , 機械 傳動 裝置的 總體 設(shè)計包 括分析 擬定 傳動方 案, 選擇電 動機型號 , 合理分配傳動比及計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)等內(nèi)容 。 它為各級傳動件設(shè)計和裝配圖繪制提供依據(jù)。2.3.1 分析 擬定 傳動方 案機器常由原動機 、 傳動裝置及工作局部組成 。 合理的傳動方案不僅滿足工作局部的要求 , 而且還要工作可靠、 結(jié)構(gòu)簡單緊湊、 加工簡單、 本錢低、 傳動效率高以及使用和維護方便。 因此, 設(shè)計時應(yīng)先保證重

47、點,并統(tǒng)籌兼顧其他條件。分析和選擇傳動機構(gòu)的類型及組合,合理布置傳動順序,是擬定傳動方案的重要一環(huán) ,通?？紤]以下幾點:(1) 帶傳動 由于其承載能力較低 , 在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時 , 結(jié)構(gòu)尺寸較其它傳動形式較大,但傳動平穩(wěn),能吸振緩沖,因此用于傳動系統(tǒng)的高速級。(2) 鏈傳動 運轉(zhuǎn)不平穩(wěn),且有沖擊,以布置在傳動的低速級。(3) 蝸 桿 傳 動 傳 動 比 較 大, 承 載 能 力 較 齒 輪 傳 動低 , 故 一 般 放 在 高 速 級, 獲 得1 0本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 ( 論 文 ) 通 過 答 辯較 小 的 結(jié) 構(gòu) 尺 寸和 較 高 的 齒 面 相 對 滑 動 速 度 ,以 便 于 形

48、成 液 體 動 壓 潤 滑 膜 ,提高承載能力和傳動效率。(4) 斜 齒 圓 柱 齒輪 傳 動 因 斜 齒 圓 柱齒 輪 加 工 較 困 難 , 相 對可 用 于 高 速 級 , 并 限制傳動比。(5) 開 式 齒 輪傳 動 其 工 作 環(huán)境 一 般 較 差 , 潤 滑條 件 不 好 , 故 壽 命 較短 , 宜 布置在傳動裝置的低速級。故立式銑床立銑頭采用齒輪傳動, 傳動形式采用集中式傳動 , 傳動系統(tǒng)采用多聯(lián)滑移齒輪變速。傳動系統(tǒng)一般由動力源、 變速機構(gòu) 、 換向機構(gòu) 、 運動分配機構(gòu)、 過載保險機構(gòu)運動轉(zhuǎn)換元件和執(zhí)行元件等組成。換向機構(gòu) 一種是進給電動機換向 , 換向方便, 但換向次數(shù)不

49、能太頻繁 。 另一種是用 齒 輪換 向 ( 圓 柱齒 輪 或 錐 齒輪 ) , 這 種換 向 機 構(gòu) 可靠 , 廣 泛 用于 各 種 機 床中 。 本 課 題采用圓錐齒輪換向比擬適宜。過載保險機構(gòu) 其作用是在過載是自動斷開進給運動,過載排除后自動接通 。 常用的是牙嵌式離合器、片式離合器。牙 嵌 式 離 合 器 利 用 兩 半 離 合 器 端 面 上 的 牙 互 相 嵌 合 或 脫 開 以 達 到 主 、 從 動 軸 的 離合、 牙有矩形、 梯形、 三角形 、 鋸齒形和螺旋形等幾種形式 。 由于同時參與嵌合的牙數(shù)多, 故承載較高 , 適用范圍廣泛. 外形尺寸小, 傳遞轉(zhuǎn)矩大, 接合后主從動軸無

50、相對滑動 , 傳動 比 不 變 。但 接 合 時 有沖 擊 , 適 合于 靜 止 接 合, 或 轉(zhuǎn) 速 差較 小 時 接 合 對 矩 形牙轉(zhuǎn)速差 10r/min,對其余牙形 300r/min,主要用于低速機械的傳動軸系。電磁片式離合器由內(nèi)摩擦片、 外摩擦片、 止推片、 壓塊和空套齒輪組成。 離合器左右兩部門結(jié)構(gòu)是相同的。左離合器傳動軸正轉(zhuǎn),用于切削加工。需要傳遞的轉(zhuǎn)矩較大 ,片數(shù)較多 。 右離合器用來傳動軸反轉(zhuǎn), 主要用于退回, 片數(shù)較少。 這種離合器的工作原理是 , 內(nèi)摩擦片的花鍵孔裝在軸的花鍵上 , 隨軸旋轉(zhuǎn)。 外摩擦片的孔為圓孔, 直徑略大于花鍵外徑。外圓上有 4 個凸起,嵌在空套齒輪的

51、缺口之中。內(nèi)外摩擦片相間安裝 。 用桿通過銷向左推動壓塊時, 將內(nèi)片與外片相互壓緊 。 軸的轉(zhuǎn)矩便通過摩擦片間的摩擦力矩傳遞給齒輪 , 使主軸正傳。 同理, 當壓塊向右時, 使主軸反轉(zhuǎn)。 壓塊處于中間位置時 ,左、 右離合器都脫開 , 該軸以后的各軸停轉(zhuǎn) , 過載排除后通過電氣開關(guān)實現(xiàn)互鎖 。 故本課題選擇使用片式離合器。2.3.2 選擇 電動 機電 動 機 類型 根 據(jù) 電 源 種類 ( 直 流 、 交 流 ) 、 工 作 要求 ( 轉(zhuǎn) 速 特 性、 和 過 載 情 況 等)工 作 環(huán)境 ( 塵 土 、油 、 水 、 爆炸 氣 體 等 ) 、 載 荷大 小 和 性 質(zhì)安 裝 要 求 等條 件 來 選 擇。 工業(yè) 上 廣泛 應(yīng) 用 我 國新 設(shè) 計 的 、國 際 市 場 通用 的 統(tǒng) 一 系列 - Y 系 列 三相 異 步 電 動機 。 Y 系列電動機具有高效 、 節(jié)能 、 啟動轉(zhuǎn)矩大、 噪聲低 。 振動小、 可靠性高、 使用維護方便等優(yōu)點。已 知 機 床 的 進 給 功 率 7.5KW 轉(zhuǎn) 速 為 1450r/min, 根 據(jù) 選 定 的 電 動 機 類 型 、 結(jié) 構(gòu) 、 容量和轉(zhuǎn)速,可由簡明機械零件設(shè)計手冊第一篇有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)標準中查出電動機型號 , 并記錄其型號、性能參數(shù)和主要參數(shù)。1 1本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 ( 論 文 ) 通 過 答 辯表 21額定