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1、擠出螺桿專業(yè)銑床改裝設(shè)計(jì)摘要通過對(duì)螺桿生產(chǎn)工藝了解和分析,明確本文的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容。我國(guó)現(xiàn)今螺桿生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用最普遍的螺桿螺旋面加工方式為成形銑削法,固然它的加工效率較高,然則因?yàn)槊恳环N規(guī)格的螺桿加工就須要用到一組刀具,致使刀具的需求量特別大,此外,還要配套相應(yīng)的刀具刃磨設(shè)備,這會(huì)致使企業(yè)投入生產(chǎn)資本比較高。而且國(guó)內(nèi)螺桿加工企業(yè)的加工設(shè)備相對(duì)落后,加工工藝相對(duì)落后,無法加工高精度的螺桿。而國(guó)外目前卻已經(jīng)采用完全的數(shù)控設(shè)備來加工螺桿,使螺桿的精度達(dá)到非常高的水平。但是國(guó)內(nèi)因?yàn)橘Y金以及其他各種各樣的原因,完全采用數(shù)控設(shè)備來加工螺桿的企業(yè)非常少。很大一部分企業(yè)采取普通螺桿機(jī)床來加工,而普通螺桿機(jī)床基本是
2、通過通用車床改造而成的。因此,將普通車床改制成螺桿銑床,不管從人力方面,還是從時(shí)間方面,都有了很大的節(jié)省,這樣不僅降低了成本,而且提高了生產(chǎn)效率。本文將用普通的C630車床改造螺桿銑床,用銑刀頭取代了刀架,并采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)銑刀轉(zhuǎn)動(dòng)。這里主要是對(duì)車床的一部分加以改造,確定螺桿銑床的傳動(dòng)方案,對(duì)主軸箱、進(jìn)給部件進(jìn)行了設(shè)計(jì),計(jì)算及對(duì)各設(shè)計(jì)部分圖形的繪制。關(guān)鍵詞:螺桿;螺桿銑床;銑削;機(jī)床AbstractThrough the production process analysis of screw to determine the main design elements of this artic
3、le.Now screw manufacturer in China the most widely used method for processing screw is helical shape milling method.Although the process more efficient, but the processing of each specification screw requires a set tool, tool demand for larger.In addition, as also supporting the appropriate tool gri
4、nding equipment, leading to greater business input costs of production.The processing equipment of domestic screw processing enterprises backward , processing technology behind, unable to process high-precision screw.Now relative abroad is processing screw with CNC equipment completely, so that the
5、screw to achieve a very high level of accuracy.However, because of funding and other aspects of reasons, complete with CNC equipment to process screw of enterprise is very few.Most of the enterprises use the ordinary screw machine to process, and general screw machine is basically formed by the univ
6、ersal lathe.Therefore, ordinary lathe converted into a milling machine, regardless of human respect, or from the time, there has been a great save, this not only reduces costs, and improve productivity.This will transform the ordinary C630 lathe into the screw milling machine, milling head with a kn
7、ife instead, and use of motor driven rotating cutter.Here the main part is to be modified lathe, determine the transmission scheme of milling machine screw, the design of the spindle box and the feed components, calculation and rendering of design of various parts.Key words:screw screw milling machi
8、ne milling mother machine目 錄前 言(1)第1章 概述(2)1.1 擠出螺桿(2)1.2 幾何形狀及其主要參數(shù)(4)1.3 擠出螺桿加工工藝(5)第2章 擠出螺桿加工工藝(7)2.1 螺旋面的車削加工(7)2.2 螺旋面的數(shù)控加工(8)2.3 螺旋面的包絡(luò)法銑削加工(9)第3章 螺桿加工機(jī)床改裝設(shè)計(jì)(11)3.1 機(jī)床改裝設(shè)計(jì)的要求與原則(11)3.2 分析機(jī)床要改裝設(shè)計(jì)的部分(12)第4章 機(jī)床具體改裝設(shè)計(jì)(14)4.1 普通C630機(jī)床的介紹(15)4.2 主傳動(dòng)部分的改裝設(shè)計(jì)(16)4.3刀具刀架部分的改裝設(shè)計(jì)(18)4.4刀具刀架安裝(21)小結(jié)(23)致謝(
9、24)參考文獻(xiàn)(包括引文注釋)(25)前 言螺桿在機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛,如橡塑機(jī)械、食品機(jī)械、紡織機(jī)械、石油機(jī)械、制冷機(jī)械等各個(gè)方面,由于螺桿的特殊結(jié)構(gòu)決定了它需要特殊機(jī)床來加工。尤其是螺桿螺旋槽的加工,由于螺桿螺旋槽形狀各不相同,更加決定了無法使用普通機(jī)床加工。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控機(jī)床固然可以加工更為復(fù)雜的零件,但是數(shù)控機(jī)床在加工長(zhǎng)軸類、大切削力的零件時(shí)仍然存在切削力不夠的難題,而且數(shù)控加工編程復(fù)雜。有一些批量生產(chǎn)的零件更適用于在改裝的普通車床上來加工。這對(duì)于特殊行業(yè)、特殊零件的加工,合理地利用傳統(tǒng)加工設(shè)備的原理和成熟的制造技術(shù),結(jié)合各工種設(shè)備的特點(diǎn),果敢設(shè)想,進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的合成與剖析,利
10、用當(dāng)今技術(shù)手段進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),取得事半功倍的效果。這樣做的意義是:使傳統(tǒng)意義上的機(jī)床功能更加廣闊,滿足特種零件制造的工藝要求。對(duì)于變螺距螺桿、異性螺桿等一系列加工表面很復(fù)雜的零件,超常規(guī)的螺桿,數(shù)控機(jī)床雖然可以加工,但國(guó)內(nèi)因?yàn)榻?jīng)費(fèi)及其他各種各樣的問題,采用數(shù)控螺桿銑床進(jìn)行加工螺桿的企業(yè)極少。所以如果需要批量生產(chǎn)的話更適合于在通過改裝后的一些普通機(jī)床上進(jìn)行加工。我們可以在普通的機(jī)床上進(jìn)行一些改裝和組合,使之達(dá)到我們對(duì)一些復(fù)雜零件的加工需求。普通機(jī)床是能對(duì)環(huán)、盤、軸等多種類型工件進(jìn)行很多種工序加工的車床,通常用于加工零件的內(nèi)外回轉(zhuǎn)端面、輪廓和各種內(nèi)外螺紋,采取相應(yīng)的刀具和條件,還可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、
11、攻絲和滾花等方面的加工。普通車床是車床中應(yīng)用最為普遍的一種,約占車床類總量的65%。因此,鑒于目前國(guó)內(nèi)各企業(yè)的實(shí)際情況,本文討論的是對(duì)普通的C630車床的改裝設(shè)計(jì),使之達(dá)到在普通車床上進(jìn)行螺桿的銑削加工的目的。此次機(jī)床改裝的主要部分是普通機(jī)床的刀具部分以及主軸箱的進(jìn)給部分,其中包括刀具、電動(dòng)機(jī)的選擇、主軸箱減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等。由于能力有限,改裝設(shè)計(jì)尚有許多不足之處,懇請(qǐng)各位老師給以指導(dǎo)。第一章 概述 1.1 擠出螺桿 螺桿是外表面切有螺旋槽的圓柱或者切有錐面螺旋槽的圓錐。螺桿具有各不相同的頭,如外六角螺桿,大扁螺桿、內(nèi)六角螺絲等等。由擠出過程可知,螺桿是在一定腐蝕、高溫、大扭矩、強(qiáng)烈磨損之下工作
12、的,所以,螺桿必須具備的條件:1.耐腐蝕,物料具有腐蝕性; 2.耐高溫,高溫下不變形; 3.高強(qiáng)度,可承受大扭矩,高轉(zhuǎn)速;4.耐磨損,壽命長(zhǎng);5.具有良好的切削加工性能;6.熱處理后殘余應(yīng)力小,熱變形小。目前我國(guó)常用的螺桿材料有40Cr、45號(hào)鋼、氨化鋼、38CrMOA等。1.40Cr的性能優(yōu)于45號(hào)鋼,但往往要鍍上一層鉻,以提高其耐腐蝕耐磨損的能力。但對(duì)鍍鉻層要求較高,鍍層太薄易于磨損,太厚則易剝落,剝落后反而加速腐蝕,目前已較少應(yīng)用。2.45號(hào)鋼便宜,加工性能好,但耐磨耐腐蝕性能差。3)氮化鋼、38CrMoAl綜合性能比較優(yōu)異,應(yīng)用比較廣泛。一般氮化層達(dá) 0406毫米。但這種材料抵抗氯化氫
13、腐蝕的能力低,且價(jià)格較高。螺桿是塑料機(jī)設(shè)備中最主要的零部件,它直接決定了塑料機(jī)塑化的效果和產(chǎn)量。螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)工作是在高溫、高壓、大扭拒、強(qiáng)磨損之下進(jìn)行的,因?yàn)樗谵D(zhuǎn)動(dòng)中強(qiáng)力推動(dòng)物料前進(jìn),同時(shí),它自身還要承受強(qiáng)大的摩擦力和塑料分化腐蝕氣體的腐蝕,因而螺桿的原料必需具備很高的力學(xué)強(qiáng)度、承受巨大的扭力矩和高溫高壓條件下不變形的必要性能,目前國(guó)內(nèi)的塑料機(jī)一般采取38CrMoAl合金鋼材制造的。根據(jù)螺桿根數(shù)可以分為單螺桿、雙螺桿、三螺桿、多螺桿。雙螺桿又可以分為錐形雙螺桿和平行雙螺桿。雙螺桿按照旋轉(zhuǎn)方向又可分為同向雙螺桿和異向雙螺桿。根據(jù)螺槽構(gòu)造特性可以分為等深螺桿和非等深螺桿。根據(jù)螺棱特征可以分
14、為波形螺桿和普通螺桿。根據(jù)螺棱數(shù)量可以分為單頭螺桿、雙頭螺桿和三頭螺桿。螺桿按結(jié)構(gòu)及其幾何形狀特征,可分為新型螺桿和常規(guī)螺桿,新型螺桿形式有很多種,例如分離型螺桿、分流型螺桿、波狀螺桿、無計(jì)量段螺桿等等,而常規(guī)螺桿又稱為三段式螺桿,是螺桿的基本形式。對(duì)于各種擠出機(jī)及螺桿而言,一般都可將整個(gè)螺桿分成三個(gè)功能段,第一階段在靠近進(jìn)料口處,稱之為螺桿進(jìn)料段,主要是向擠出機(jī)的中部進(jìn)行喂料。對(duì)于等距不等槽而言,此一段的螺槽最深,以便于能咬料和喂料。第二階段是螺桿的壓縮段或過渡段,是粒料塑化的關(guān)鍵段,也就是說粒料經(jīng)過這一段后應(yīng)該是已經(jīng)塑化好的料子,這一段的螺槽深度應(yīng)是由身變淺,這樣就不可避免地對(duì)料造成一種壓
15、縮狀態(tài),已經(jīng)能很好的促使料的塑化。第三階段是螺桿的擠出段,在此段內(nèi)的料已是完全塑化了的,這一段的作用就是將塑化好的料很好地?cái)D入模頭之中就可了,所以,此段的螺槽深度最淺,以便于塑化好的料方便滑出。常規(guī)螺桿其螺紋有效長(zhǎng)度通常分為加料段(輸送段)、壓縮段(塑化段)、計(jì)量段(均化段);根據(jù)塑料在擠塑機(jī)中物態(tài)變化、流動(dòng)情況和螺桿的基本職能來劃分,大致分為加料段、塑化段、均化段。1.加料段:又稱為預(yù)熱段。它的主要職能是對(duì)塑料進(jìn)行壓實(shí)和輸送。2.塑化段:又稱為壓縮段。它的主要作用是將加料段送來的塑料進(jìn)一步壓實(shí)和塑化,并且將塑料中夾有的空氣壓回到加料口處排出,還能改善塑料的熱傳導(dǎo)性能。3.均化段:又稱為熔融段
16、。它的主要作用是將塑化段已經(jīng)塑化好的粘流態(tài)塑料,在溫度的持續(xù)作用下,塑化的更加均勻。根據(jù)材料性質(zhì)不同,常規(guī)螺桿又可分為漸變型、突變型和通用型螺桿。通用型螺桿:適應(yīng)性比較強(qiáng)的通用型螺桿,可適應(yīng)多種塑料的加工,避免頻繁更換螺桿,有利于提高生產(chǎn)效率。突變型螺桿:壓縮段較短,塑化時(shí)能量轉(zhuǎn)換比較較劇烈,多用于聚烯烴、PA等類結(jié)晶型塑料。漸變型螺桿:壓縮段較長(zhǎng),塑化時(shí)能量轉(zhuǎn)換較緩和,多用于PVC等熱穩(wěn)定性差的塑料。常規(guī)螺桿各段的長(zhǎng)度如下表所示:表1.1 常規(guī)螺桿各段長(zhǎng)度螺桿類型加料段(L1)壓縮段(L2)均化段(L3)通用型4550%2030%2030%突變型6570%155%2025%漸變型2530%5
17、0%1520%螺桿在扭轉(zhuǎn)過程中,主要靠螺棱對(duì)塑料進(jìn)行剪切塑化,并推動(dòng)塑料前進(jìn),因而螺棱承受巨大的剪切應(yīng)力和摩擦力,因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間在苛刻條件下工作,螺棱磨損嚴(yán)重,螺棱變小,同料筒的間隙不停增大,導(dǎo)致塑料擠出量的不斷降低,嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生塑料回流,且塑化效果持續(xù)降低,出現(xiàn)晶粒和產(chǎn)能嚴(yán)重降低現(xiàn)象,企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率節(jié)省生產(chǎn)本錢,一般會(huì)采用購買新炮筒、螺桿的方法來解決,其實(shí)當(dāng)我們知道螺桿的工作原理后不必采取這種方式。 進(jìn)口的螺桿質(zhì)量比國(guó)內(nèi)的螺桿高很多,且塑化效果非常好,其因在于進(jìn)口機(jī)采用的原材料不同,國(guó)外的螺桿料筒采用特種合金鋼材,是以經(jīng)久耐用,并且決定螺桿炮筒的耐用與否,最關(guān)鍵在于螺桿的螺棱,所有螺桿受摩
18、擦力最大處便是螺棱,采用在螺棱上堆焊高達(dá)250元的進(jìn)口特種耐磨合金鋼材(加工后厚度在1.5MM,硬度可達(dá)1100-1400HV,而一般螺桿螺棱硬度在HV800上下)以提高螺桿耐用性。當(dāng)螺棱的耐磨度和硬度解決之后,螺桿的壽命隨之延長(zhǎng)。理論上來講,堆焊合金的螺桿比滲碳鋼壽命高3-4倍。螺桿冷卻的目的主要是為了有利于加料段物料的輸送,同時(shí)也可以防止塑料因過熱而分化,有利于物料中所含氣體從加料段的冷混料中返回而且從料斗中排出來。通入螺桿中冷卻介質(zhì)可以是水、空氣。使用螺桿冷卻水應(yīng)注意下面的幾點(diǎn):(1)螺桿冷卻水的流量不宜過大,要適量,用手摸水感覺水溫暖即可。(3)操作時(shí)應(yīng)做到停機(jī)時(shí)要停水,防止設(shè)備發(fā)生事
19、故。(2)使用螺桿冷卻水要注意外徑的變化。在螺桿和牽引速度相適應(yīng)時(shí),如果使用螺桿冷卻水,易使電線電纜外徑變小,絕緣厚度變薄。(4)交接班時(shí)要交清使用螺桿冷卻水的情況。1.2幾何形狀及其主要參數(shù)擠出螺桿的參數(shù)有很多,常規(guī)的主要參數(shù)有以下幾個(gè):1.螺桿長(zhǎng)徑比L/Ds 螺桿工作部分長(zhǎng)度L與螺桿直徑Ds之比稱為長(zhǎng)徑比,在其它條件一定時(shí)(如螺桿直徑),增大長(zhǎng)徑比就意味著增加螺桿的長(zhǎng)度。L/Ds值大,溫度分布合理有利于塑料的混合和塑化,此時(shí)塑料在機(jī)筒中受熱的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng),塑料的塑化將更充分、更均勻。從而提高機(jī)塑的質(zhì)量。若是在塑化質(zhì)量要求穩(wěn)定的條件下,長(zhǎng)徑比增大后,螺桿的轉(zhuǎn)速可有效提高,從而增大了塑料的擠出
20、量??墒牵x擇過大的長(zhǎng)徑比,螺桿損耗的功率將相對(duì)增大,并且螺桿和機(jī)筒的加工和裝配機(jī)難度增長(zhǎng);螺桿彎曲的可能性也會(huì)增大,將會(huì)引起螺桿與機(jī)筒內(nèi)壁的刮磨,降低螺桿的使用壽命。此外,對(duì)于熱敏性塑料,過大的長(zhǎng)徑比會(huì)因停留時(shí)間長(zhǎng)而熱分解,影響塑料的塑化和擠出質(zhì)量。是以,在充分利用長(zhǎng)徑比加大后的優(yōu)點(diǎn),選擇時(shí)要按照加工塑料的物理性能和對(duì)產(chǎn)出的擠塑質(zhì)量要求而定。2.壓縮比亦稱為螺桿的幾何壓縮比,是螺桿加料段第一個(gè)螺槽容積與均化段最后一個(gè)螺槽容積之比。它是由塑料的物理壓縮比即制成品的密度與進(jìn)料的表示密度的比值來確定的。使擠塑機(jī)壓縮比較大,它的目的是使顆粒狀塑料能充分塑化、壓實(shí)。加工塑料的種類不同時(shí),壓縮比的選擇也
21、要不同。按壓縮比來分,螺桿的型式可分為三種:等距不等深、等深不等距、不等深不等距。其中等距不等深是最常用的一種,這種螺桿加工相對(duì)較容易,塑料與機(jī)筒的接觸面積大,傳熱效果相對(duì)好。3.螺旋升角即螺紋與螺桿橫斷面的夾角。螺旋角太大確保不了塑化時(shí)間,而且降低螺桿的塑化質(zhì)量,若是太小則螺紋密,螺槽容積減小,從而影響擠出量。對(duì)于送料段,30螺旋角最合適于粉料;15螺旋角合適于方形料粒;17左右螺旋角合適于球狀或柱狀料粒。由均勻段理論分析得知,螺旋角30時(shí)的擠出流率最高。實(shí)際上為了加工方便,多取螺旋角1741。4.螺距S和螺槽寬度W螺距即螺紋的軸向距離,螺槽寬度即垂直于螺棱的螺槽寬度。在別的條件相同時(shí),螺距
22、和槽寬的改變,不單單決定螺桿的螺旋角,并且還影響螺槽的容積,從而影響塑料的擠出量和塑化水平。螺槽寬度加大則意味著螺棱的寬度相對(duì)減小,螺槽的容積相應(yīng)增大,擠出量會(huì)有所提高;同時(shí)螺棱的寬度相應(yīng)減小,螺桿回旋摩擦阻力相應(yīng)減小,所以功率損耗降低。5.螺槽深度H即螺紋外半徑于根部半徑之差。按照壓縮比的要求,加料段槽深大于熔融段,熔融段槽深又大于均化段。加料段螺槽深度增大,有利于提高它的運(yùn)送能力;可是槽要是太深,一方面使螺桿的強(qiáng)度下降,導(dǎo)致螺桿在較大扭力作用下發(fā)生剪斷;第二方面太深使塑料在槽間混合不均、攪拌不勻,從而影響熱傳導(dǎo)和熱平衡,并且會(huì)導(dǎo)致螺桿塑化能力下降。而熔融段和均化段螺槽逐漸變淺,螺桿對(duì)物料產(chǎn)
23、生較高的剪切速度,對(duì)筒壁向物料傳熱和物料的混合、塑化有很大的好處,若是太淺,螺槽的容積減小,會(huì)直接影響擠出量。6.螺桿與機(jī)筒的間隙即機(jī)筒內(nèi)徑與螺桿外徑之差的一半。螺桿與機(jī)筒間隙的大小,對(duì)擠塑產(chǎn)量和質(zhì)量都有比較大的影響,特別是對(duì)塑化起著不可替代的作用。當(dāng)螺桿與機(jī)筒的間隙過大時(shí),特別是均化段間隙增大,就會(huì)出現(xiàn)塑料的逆流、漏流增加的現(xiàn)象,不僅僅會(huì)引起擠出壓力的波動(dòng),影響擠出量;并且由于這些回流的增加,會(huì)使塑料過熱,這是由于摩擦加劇的原有,這種過熱,特別會(huì)發(fā)生在散熱不良的環(huán)境中,常常導(dǎo)致塑料分解,造成塑化差、成型困難。所以,螺桿與機(jī)筒間隙一般控制在0.10.6mm間。7.螺桿頭部結(jié)構(gòu)螺桿頭部的形狀和幾
24、何尺寸,與物料可否均衡的從螺桿進(jìn)入機(jī)頭,可以避免滯流,以免局部物料受熱時(shí)間過長(zhǎng)從而產(chǎn)生熱分解現(xiàn)象等。不同形狀的螺桿頭,在擠塑的過程中,塑料從螺桿進(jìn)入機(jī)頭時(shí)的流動(dòng)方式也會(huì)各不相同。從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng),這時(shí)靠筒壁處的塑料流動(dòng)慢,在中央處的流動(dòng)快,按照塑料的流動(dòng)狀態(tài),螺紋的深度和兩側(cè)的圓弧半徑可酌處應(yīng)的調(diào)整,以達(dá)到螺桿各段的要求。螺桿頭部常采取錐角較小的錐體形狀,其目的是為了增強(qiáng)攪拌作用,可在錐體形狀上制成與螺桿均化段持續(xù)的螺紋。8.螺桿螺紋的頭數(shù)在別的條件相同的情況下,多頭螺紋與單頭螺紋相比較而言,多頭螺紋對(duì)物料的正推力相對(duì)較大,攫取物料的能力比較強(qiáng),而且可降低塑料熔體的倒流現(xiàn)象。但螺紋全部都
25、是多頭螺紋時(shí),會(huì)因?yàn)楦鳁l螺槽的熔融、均化或?qū)θ垠w運(yùn)送能力不一致,容易引起擠出量的波動(dòng)和壓力的變化,不利于擠出質(zhì)量。因此,偶爾只是為了提高加料段攫取物料的能力,在加料段設(shè)置雙頭螺紋,以提高塑料粒子的運(yùn)送能力。 1.3擠出螺桿加工工藝由于本文所介紹的擠出螺桿是用普通的C630車床改裝成螺桿銑床后所加工,因此這種螺桿是企業(yè)里在加工的一種。所加工的螺桿的直徑D為30mm,螺距P為26mm,導(dǎo)程S為52mm。螺桿的零件圖如下圖所示:圖1.1 擠出螺桿簡(jiǎn)圖螺桿在加工過程中主要的幾個(gè)難點(diǎn)有以下幾個(gè)方面:1銑螺旋槽:由于螺桿的牙型復(fù)雜,螺棱為變螺距,螺距較大,且各段螺距不同。因此無法使用常用的銑床、車床生產(chǎn),
26、必須采用專用機(jī)床進(jìn)行加工。2拋光:由于螺桿形狀復(fù)雜,表面粗糙度值要求低.無法采用普通拋光工具和拋光機(jī)床,必須采用專門設(shè)計(jì)的拋光機(jī),采用砂帶,這樣才能使表面粗糙度值達(dá)到0.4微米。3氮化:氮化主要考慮減少氮化變形措施,氮化參數(shù)是螺桿性能的主要參數(shù),如何確保氮化層深度,硬性和脆性要求,在工藝上采用哪些措施也是難點(diǎn)。為減少氮化變形,螺桿在氮化爐里采用豎直吊掛的方式,氮化層厚度必須達(dá)到0.6-0.8mm。4校直:因?yàn)槁輻U加工后可能會(huì)產(chǎn)生變形,所以必須進(jìn)行校正。在校直之前必須進(jìn)行檢測(cè),以確定變形量,變形角度,然后采用熱校直。螺桿是擠出機(jī)的核心部件,而螺桿的特殊結(jié)構(gòu)決定了它的加工難度,因此螺桿的加工工序是
27、非常重要的。結(jié)合上面所述的螺桿加工難點(diǎn),可以得出以下的螺桿加工工序表:表1.2 螺桿加工工序表工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容加工設(shè)備1粗車粗車外徑和端面,必須保證外徑和一端面同一基準(zhǔn)。車床2調(diào)質(zhì)熱處理3半精車車外徑,留磨余量,加工好螺桿后面的螺旋孔。車床4銑鍵槽銑平鍵槽銑床5粗銑螺旋槽螺桿銑床6定心熱處理7精銑螺旋槽螺桿銑床8磨磨外徑磨床9拋光將毛刺去除,螺旋槽的粗糙度達(dá)到要求專用機(jī)床10氮化熱處理,氮化層必須達(dá)到0.60.8mm11校直校正螺桿的跳動(dòng)度從以上加工工藝可以看出普通螺桿加工的復(fù)雜性,尤其是螺旋槽更加的復(fù)雜,因?yàn)樗穆菥嗪艽?,加工中需要很低的主軸轉(zhuǎn)數(shù)和較高的刀具進(jìn)給速度。顯然普通的機(jī)床無法
28、去加工,必須是專用改裝機(jī)床來進(jìn)行加工。國(guó)外基本是采用數(shù)控加工設(shè)備進(jìn)行加工,而國(guó)內(nèi)因?yàn)橘Y金和其他方面原因無法大規(guī)模的使用,所以一般中小企業(yè)都是采用將通用車床進(jìn)行改裝來加工螺桿,以降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。第二章 螺桿螺旋面的加工方法螺旋面是一條母線繞一定軸作螺旋運(yùn)動(dòng)而形成的曲面。由此可見,決定螺旋面的因素有:螺旋運(yùn)動(dòng)、母線、母線與定軸的相對(duì)位置關(guān)系。不同的母線與不同的螺旋運(yùn)動(dòng)、母線與定軸間不同的位置關(guān)系,就會(huì)形成不同種類的螺旋面。螺旋面的加工方法有很多種,一般有螺旋面的車削加工、螺旋面的數(shù)控加工和螺旋面的包絡(luò)法銑削加工這三種加工方法。2.1螺旋面的車削加工螺旋面的車削加工一般是指直旋螺旋面或線性螺旋面
29、的加工。直旋螺旋面的特點(diǎn)是形成該螺旋面的母線可以是一條直線,該螺旋面一般是在車床上用直線刀刃的車刀車制的。依據(jù)車刀安裝位置的差異,所加工出的螺桿齒面在不同截面中的齒廓曲線也各不相同。根據(jù)不同的齒廓曲線,一般可分為阿基米德螺桿、漸開線螺桿、法向直廓螺桿和錐面包絡(luò)螺桿等四種。以下主要介紹前三種螺桿:(1)阿基米德螺桿的車削加工這種螺桿,在垂直于螺桿軸線的平面(即端面)上,齒廓為阿基米德螺旋線,在包括軸線的平面上的齒廓(即軸向齒廓)為直線,其齒形角 。它可以在車床上用直線刀刃的單刀(當(dāng)導(dǎo)程角 )或雙刀車削加工。安裝刀具時(shí),切削刃的頂面必需通過螺桿的軸線,如下圖所示。這種螺桿磨削非常困難,當(dāng)導(dǎo)程角比較
30、大時(shí)加工不便。(2)法向直廓螺桿的車削加工這種螺桿的端面齒廓為延伸漸開線(如下圖所示),法面(N-N)齒廓為直線。此螺桿也是用直線刀刃的單刀或雙刀在車床上車削加工。刀具的安裝形式如下圖所示,這種螺桿磨削起來也比較困難。(3)漸開線螺桿的車削加工這種螺桿的端面齒廓為漸開線,如下圖所示,是以它等于一個(gè)少齒數(shù)(齒數(shù)就是螺桿偶數(shù))、大螺旋角的漸開線圓柱斜齒輪,這種螺桿可把兩把直線刀刃的車刀在車床上車削加工。刀刃頂面應(yīng)與基圓柱相切,它的一把刀具高于螺桿軸線,另一把刀具則低于螺桿曲線,如圖所示。刀具的齒形角應(yīng)等于螺桿的基圓柱螺旋角,這種螺桿可以再專用機(jī)床上研磨。圖2.1 螺旋面的三種車削加工方法圖中ZA為
31、阿基米德螺桿的車削加工,ZN為法向直廓螺桿的車削加工,ZI為漸開線螺桿的車削加工。從以上三種加工方法中,可以看出螺旋面的車削加工只適合用在加工直旋螺旋面或者線性螺旋面。這對(duì)于目前市場(chǎng)上有很多各種螺旋面的螺桿不能應(yīng)用,而本文主要是針對(duì)小企業(yè)里加工的一種普通的擠出螺桿的銑削加工,所以以上三種的方法都不適用于本文所討論的螺桿的銑削加工。2.2螺旋面的數(shù)控加工注塑機(jī)、擠出機(jī)做為出產(chǎn)塑料制成品的專用機(jī)器,在世界范圍內(nèi)應(yīng)用十分廣泛。螺桿作為擠出機(jī)、注塑機(jī)的主要元件,它的加工質(zhì)量直接影響著擠出機(jī)、注塑機(jī)的性能。用傳統(tǒng)的手工操作方式加工的螺桿一致性差、功效低,加工質(zhì)量得不到保障。采用數(shù)控技術(shù)加工螺桿已成為發(fā)展
32、必然的趨勢(shì)。目前專門用于加工螺桿的數(shù)控銑床價(jià)格昂貴、維修困難不易,被廣泛的小企業(yè)接受;而采取經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)及步進(jìn)電機(jī)對(duì)車床進(jìn)行改造成的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控螺桿銑床,固然價(jià)格比較低,但是功能比較少,可靠性比較差,使用過程中存在很多問題。現(xiàn)今很多企業(yè)在用的數(shù)控銑床都是在車床上加裝上SKY數(shù)控系統(tǒng),從而改造成一臺(tái)專門用于加工螺桿的數(shù)控螺桿銑床。它具有功能強(qiáng)、效率高、加工出來的螺桿精度高、統(tǒng)一性好等優(yōu)點(diǎn),并且可以輕松地加工變徑、變距(包括分段變距和持續(xù)變距)等各種各樣特殊要求的螺桿。該機(jī)床是在普通車床的拖板上裝加裝銑頭,并裝置數(shù)字式交流伺服電機(jī),分別控制主軸旋轉(zhuǎn)及拖板的X、Z向運(yùn)行,用來實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)。通過三軸聯(lián)
33、動(dòng)的控制方法,來加工出各種形狀的螺桿。將車床上的刀架拆掉,并裝上銑頭。銑頭和主軸由數(shù)字式交流伺服電機(jī)直接通過同步帶輪、同步帶傳動(dòng)。X、Z向由數(shù)字式交流伺服電機(jī)直接通過聯(lián)軸節(jié)與滾珠絲杠直連,從而控制X、Z向移動(dòng)。這樣,整個(gè)機(jī)械改動(dòng)就會(huì)很小,機(jī)械構(gòu)造更為簡(jiǎn)單、運(yùn)行更靈動(dòng),而且可以減少了傳動(dòng)的誤差。用SKY數(shù)控系統(tǒng)改造的螺桿銑床,用裝在電機(jī)上的編碼器作為檢測(cè)元件,驅(qū)動(dòng)裝置為數(shù)字式交流伺服電機(jī),從而組成一個(gè)輸入為j,輸出為0的隨動(dòng)系統(tǒng)。因?yàn)榫幋a器的分辨率較高,反饋采取數(shù)字脈沖,伺服部分采取雙脈沖輸入來控制,保證了它具有很強(qiáng)的抗干擾能力。SKY數(shù)控系統(tǒng)是基于通用PC平臺(tái)的數(shù)控系統(tǒng)。對(duì)于專用的螺桿加工程序
34、,可以用C語言編制通一用參數(shù)化自動(dòng)編程模塊來編寫程序。為了使用更方便,SKY數(shù)控螺桿銑床內(nèi)置了參數(shù)編程模塊。根據(jù)螺桿的各段參數(shù),可以建立參數(shù)方程: 依據(jù)螺桿的精度要求得出相應(yīng)的增量dt,便可以求出相應(yīng)的空間點(diǎn)位置X、Z、A并按數(shù)控代碼輸出就可以了。從以上內(nèi)容可以看出,數(shù)控加工是以后螺桿加工的必然趨勢(shì),數(shù)控機(jī)床可以提高零件的加工精度,穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。有廣泛的適應(yīng)性和較大的靈活性??梢詫?shí)現(xiàn)一機(jī)多用。不需要專用夾具。采取普通的通用夾具就能滿足數(shù)控加工的要求,這樣便節(jié)約了專用夾具設(shè)計(jì)、制造和存放的費(fèi)用。大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。數(shù)控機(jī)床是具有廣泛的通用性又具備很高自動(dòng)化程度的機(jī)床。但是,因?yàn)閿?shù)控機(jī)床的價(jià)
35、格比較昂貴,不利于加工大批量的零件,而且系統(tǒng)復(fù)雜,維修保養(yǎng)費(fèi)用比較高,加大了企業(yè)的生產(chǎn)成本。所以,一般的小企業(yè)都采用普通車床改裝的銑床來加工螺桿,而不會(huì)采用數(shù)控機(jī)床來生產(chǎn)螺桿。2.3.螺旋面的包絡(luò)法銑削加工螺桿被廣泛應(yīng)用于各類機(jī)械之中。當(dāng)前,螺桿螺旋面通常采取成形的指狀銑刀或盤狀銑刀相對(duì)于被加工螺桿作螺旋運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)螺桿螺旋面的加工成形。這種加工的方法對(duì)切削刀具的要求相對(duì)較高,螺桿螺旋面的型線完全由刀具的刃形來保證,一種類型或規(guī)格的螺桿需要配備1組(或1把)專用的成形的刀具,而且成形刀具刃形的磨制需要用到專用的刃磨設(shè)備,刀具制造比較困難,成本也比較高。為此,采取包絡(luò)原理進(jìn)行新型螺桿加工方式的探討
36、,即用標(biāo)準(zhǔn)的圓形或三角形刀片,在自行改造的內(nèi)旋風(fēng)式三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床上,依據(jù)所給的螺桿型線通過包絡(luò)原理實(shí)現(xiàn)螺桿螺旋面的加工。所說的螺桿包絡(luò)法加工,即采用標(biāo)準(zhǔn)的圓形或三角形刀片根據(jù)螺桿型線和表面粗糙度的要求,不停改變刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系,利用刀具刃形空間運(yùn)動(dòng)軌跡,包絡(luò)加工出所需要的螺桿螺旋面。所謂成形法加工,就是螺桿螺旋面的形成是直接由刀具刃形來控制的??梢?螺桿包絡(luò)法加工具有如下的優(yōu)越性:刀具廓形簡(jiǎn)單,不需要專用的刃磨設(shè)備,刀具制造成本比較低;1把刀具可加工多種螺桿;可采用高性能的硬質(zhì)合金刀具,可以有效提高切削效率。圖2.2 無瞬心外包絡(luò)過程示意圖圖2-2為無瞬心外包絡(luò)法銑削加工的過程示意圖
37、。無瞬心包絡(luò)加工,既是通過在機(jī)床上銑刀與工件所做相對(duì)軌跡運(yùn)動(dòng),通過刀尖圓弧回轉(zhuǎn)軌跡所形成圓環(huán)面包絡(luò)生成工件曲面廓形。關(guān)鍵在于建立螺桿表面和刀具切削刃表面的數(shù)學(xué)模型,利用空間嚙合原理求解刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡。結(jié)合機(jī)床的運(yùn)動(dòng)要求,轉(zhuǎn)化為數(shù)控編程所需的各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)信息。圖2.3 內(nèi)包絡(luò)旋風(fēng)銑削加工螺桿示意圖圖2-3為螺桿內(nèi)旋包絡(luò)銑削法的工作原理示意圖,其加工方式所使用的刀具是由幾只菱形或圓形標(biāo)準(zhǔn)刀片構(gòu)成的內(nèi)旋銑刀盤,通過工件與刀具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)組成內(nèi)旋風(fēng)銑削。刀具在切削旋轉(zhuǎn)過程中,刀尖圓弧形成一定的圓環(huán)面,該圓環(huán)根據(jù)一定的規(guī)律在空間作包絡(luò)運(yùn)動(dòng),最后形成的包絡(luò)面便是螺桿的螺旋面。為避免刀具與螺桿螺旋
38、面的干與,在銑削螺桿前依據(jù)螺旋面參數(shù),通過角度調(diào)整系統(tǒng)將旋風(fēng)銑刀盤的軸線相對(duì)于工件的軸線旋轉(zhuǎn)形成一定的角度。銑刀盤的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形成主切削運(yùn)動(dòng)。銑刀盤可以由拖板帶動(dòng)來實(shí)現(xiàn)其沿工件軸線的運(yùn)動(dòng)和垂直于軸線的運(yùn)動(dòng),用來保證切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由內(nèi)旋包絡(luò)銑削法工作原理可知,機(jī)床應(yīng)具備三軸聯(lián)動(dòng)的功能,即工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)c軸)、刀具沿工件軸線的直線運(yùn)動(dòng)(Z軸)已經(jīng)刀具沿工件徑向的直線運(yùn)動(dòng)(X軸)。螺桿的包絡(luò)加工有2種各不相同的包絡(luò)方法,便軸向包絡(luò)法和端面包絡(luò)法。所說的軸向包絡(luò)法,是指計(jì)算出1個(gè)包絡(luò)點(diǎn),然后以這個(gè)包絡(luò)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刀具位置為起始點(diǎn),通過Z軸和C軸的聯(lián)動(dòng),使工件轉(zhuǎn)動(dòng)1轉(zhuǎn)刀具沿軸向移動(dòng)1個(gè)螺桿導(dǎo)程的包絡(luò)加工方法
39、,當(dāng)1個(gè)包絡(luò)點(diǎn)加工完成后再進(jìn)行下一個(gè)包絡(luò)點(diǎn)的計(jì)算,直到螺桿螺旋面加工包絡(luò)成形為止。如圖示,這種方式的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡由一條條不同直徑的圓柱螺旋線構(gòu)成。而所謂端面包絡(luò)法,就刀具按螺桿端面型線進(jìn)行包絡(luò)銑削加工,工件每旋轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)其包絡(luò)1個(gè)螺桿端面截形,同時(shí)沿軸向移動(dòng)一個(gè)微小包絡(luò)間距Z,直至將整個(gè)螺桿包絡(luò)加工完成。由圖可見,這種包絡(luò)加工方式需要整個(gè)刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡為1條異形螺旋線,而且需要通過X、Z、C三軸聯(lián)動(dòng)才能進(jìn)行這種包絡(luò)運(yùn)動(dòng)。從以上三種螺旋面加工方法中所示,每個(gè)方法有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。由于本文主要是針對(duì)小企業(yè)本身擁有的普通車床改裝成銑床的特點(diǎn)。螺旋面的車削加工只能加工一些直旋螺旋面或者線性螺旋面,并不能滿足
40、于現(xiàn)在企業(yè)里對(duì)螺桿螺旋面的需求。而螺旋面的數(shù)控加工的話,雖然數(shù)控機(jī)床可以提高零件的加工精度,穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量,大大減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。但是由于數(shù)控機(jī)床的價(jià)格相對(duì)比較昂貴,一般的小企業(yè)并不能承受如此高昂的價(jià)格,這也會(huì)加大企業(yè)的生產(chǎn)成本。所以,一般來說,絕大多數(shù)小企業(yè)都是采取對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行改裝設(shè)計(jì),改造成為螺桿銑削加工的機(jī)床,并采用包絡(luò)法螺旋面加工方法,這樣即能滿足一些市場(chǎng)上的螺桿要求,而且企業(yè)的生產(chǎn)成本也不是很大,在企業(yè)的承受范圍之內(nèi)。所以這種對(duì)普通機(jī)床的改裝在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的十分普遍。第三章 螺桿加工機(jī)床改裝設(shè)計(jì)3.1機(jī)床改裝設(shè)計(jì)的要求與原則機(jī)床設(shè)計(jì)和其他產(chǎn)品設(shè)計(jì)一樣,都是根據(jù)市場(chǎng)的需求、現(xiàn)有制造條件和
41、可能采用的新工藝以及有關(guān)科學(xué)技術(shù)知識(shí)進(jìn)行的一種創(chuàng)造性勞動(dòng)。機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位,是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ),是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱,是生產(chǎn)力的重要組成部分。機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造水平,主要由機(jī)械制造裝備的先進(jìn)程度來決定。機(jī)械制造裝備的核心是金屬切削機(jī)床、精密零件的加工,主要依賴切削加工來達(dá)到所需的精度。評(píng)定機(jī)床性能的標(biāo)準(zhǔn)是機(jī)床技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),具體體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)兩方面。機(jī)床的改裝設(shè)計(jì)也是如此,改裝后的機(jī)床只有更加的質(zhì)優(yōu)價(jià)廉,才能得到各企業(yè)的認(rèn)可與歡迎。因此,機(jī)床的改裝設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)要求原則:1. 生產(chǎn)率。機(jī)床的生產(chǎn)率是指在單位時(shí)間內(nèi),機(jī)床所能加工的工件數(shù)量。2
42、. 可靠性??煽啃允侵笝C(jī)床在規(guī)定使用期間內(nèi),功能的穩(wěn)定程度,也就是要求機(jī)床不輕易發(fā)生或極可能少發(fā)生故障。3. 工藝范圍。機(jī)床的工藝范圍是指機(jī)床適應(yīng)不同加工要求的能力,大致包括如下內(nèi)容:在機(jī)床上可完成的工序種類;加工零件的類型;材料和尺寸范圍,毛坯的種類等。4. 自動(dòng)化。機(jī)床自動(dòng)化可減少人對(duì)加工的干預(yù),更好的保證被加工零件精度的穩(wěn)定性,同時(shí)還可提高生產(chǎn)率,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。5. 加工精度和表面粗糙度。機(jī)床的加工精度是指被加工零件在尺寸、形狀和相互位置等方面所能達(dá)到的準(zhǔn)確程度。6. 機(jī)床壽命。機(jī)床壽命指機(jī)床保持它應(yīng)具有的加工精度的時(shí)間。本文基于是對(duì)普通的C630車床進(jìn)行改裝,肯定涉及到刀具等一些
43、零件的設(shè)計(jì)改裝,因此,設(shè)計(jì)改裝這些零件時(shí)也有一定的要求。一般有以下幾個(gè)基本要求:1. 避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求。零件在工作中應(yīng)該具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度,提高零件的強(qiáng)度。零件在工作時(shí)所產(chǎn)生的彈性變形不超過允許的限度。提高零件在加工過程中的壽命。2. 經(jīng)濟(jì)性要求。零件的經(jīng)濟(jì)性首先表現(xiàn)在零件本身的生產(chǎn)成本上。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求設(shè)計(jì)出耗費(fèi)最少的零件。3. 可靠性要求。一臺(tái)機(jī)器的可靠性是依靠組成它的零部件的可靠性及系統(tǒng)構(gòu)成來保證的。4. 結(jié)構(gòu)工藝性要求。零件具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性,是指在既定的生產(chǎn)條件下,能夠方便而經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出來,并便于裝配成機(jī)器這一特性。5. 質(zhì)量小的要求。對(duì)絕大多數(shù)機(jī)械零件來說,都應(yīng)當(dāng)力求減小其
44、質(zhì)量,這樣就可以增加運(yùn)載量,提高機(jī)器的經(jīng)濟(jì)效能。零件的設(shè)計(jì)還有以下的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,這些只是對(duì)大部分零件來說,不同的零件在差異較大的工作環(huán)境中工作的話,都有自己不同的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:1. 強(qiáng)度準(zhǔn)則。強(qiáng)度準(zhǔn)則就是指零件中的應(yīng)力不得超過允許的限度。強(qiáng)度計(jì)算的代表公式為(S為設(shè)計(jì)安全系數(shù)簡(jiǎn)稱安全系數(shù))。2. 剛度準(zhǔn)則。零件在載荷作用下產(chǎn)生的彈性變形量y,小于或等于機(jī)器工作性能所允許的極限值y,就滿足了剛度要求。其代表公式為。3. 可靠性原則。零件在工作環(huán)境條件下工作t時(shí)間的可靠度R可表示為 4. 振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則。機(jī)器中存在著很多的周期性變化的激振源。振動(dòng)穩(wěn)定性就是說在設(shè)計(jì)時(shí)要使機(jī)器中受激振作用的各零件的固有頻率
45、與激振源的頻率錯(cuò)開。通常應(yīng)保證如下的條件:或其中f代表零件的固有頻率,fp代表激振源的頻率。5. 壽命準(zhǔn)則。因?yàn)橛绊憠勖闹饕蛩赜筛g、磨損和疲勞三個(gè)不同范疇的問題構(gòu)成,它們各自發(fā)展過程的規(guī)律也不同。3.2分析機(jī)床要改裝設(shè)計(jì)的部分本文所討論的機(jī)床改裝是在普通的C630車床的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)的,使之能加工企業(yè)里要求生產(chǎn)的一種普通的擠出螺桿。所以,依據(jù)機(jī)床改裝設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求和原則,以及對(duì)車床和銑床的研究后,所得出要對(duì)機(jī)床進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)的一種方案。根據(jù)改裝設(shè)計(jì)方案,畫出機(jī)床需要改裝設(shè)計(jì)的部分,及其在機(jī)床上的分布圖。由于此次加工的螺桿的是普通的擠出螺桿,螺距為26mm,導(dǎo)程為52mm。因?yàn)榇寺輻U是在
46、普通的C630車床上改裝的銑床上加工,所以,螺桿的長(zhǎng)度應(yīng)該盡可能的控制在一定范圍之內(nèi)。加工較小的螺桿的話,螺桿的長(zhǎng)度應(yīng)該控制在5-6個(gè)導(dǎo)程之內(nèi),而加工較大螺桿的話,螺桿的長(zhǎng)度應(yīng)該控制在1-1.5個(gè)導(dǎo)程之內(nèi)。在加工這種擠出螺桿的時(shí)候,大部分都是先加工前角,然后再加工后角,即第一刀加工的是螺桿的前角,第二刀加工的是螺桿的后角。螺桿的導(dǎo)程變大的話,只要增加加工刀數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)了。由于擠出螺桿的螺紋并不是同樣的,而是有疏密的不同,因此在加工螺桿時(shí),大部分是通過工人的目測(cè),看螺桿加工經(jīng)過了幾個(gè)導(dǎo)程,再在車床上進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。這樣就可以完全實(shí)現(xiàn)不同疏密程度的螺紋加工。本文改裝設(shè)計(jì)的機(jī)床主要是加工一些長(zhǎng)度、半徑
47、比較小的螺桿,如果要在同一機(jī)床上加工那些半徑比較大的螺桿的話,就需要采取降低機(jī)床的中心高度的方法。但由于本來的C630車床的中心高度與工件是等高的,而且車床的刀具這部分不能調(diào)整。經(jīng)過改裝后的機(jī)床是把銑刀代替車刀,所以車刀刀具部分由銑頭座代替。而且整個(gè)銑頭座是直接安裝在小拖板上的,銑頭座與小拖板中間有一個(gè)墊片,因此,只要把銑頭座與小拖板之間的墊片拿下來就可以降低機(jī)床的中心高度,從而實(shí)現(xiàn)加工大半徑螺桿的加工要求。車床加工零件時(shí),為了防止零件的轉(zhuǎn)動(dòng)或者移動(dòng),除了一端用三爪卡盤固定外,另一端是通過車床的頂尖來固定零件的轉(zhuǎn)動(dòng)或者移動(dòng)。但在改裝C630車床中,移除了車床本身的頂尖結(jié)構(gòu),因此如何固定住零件是
48、一個(gè)問題。所以在改裝過程中,可以通過增加兩塊壓板來防止零件的轉(zhuǎn)動(dòng)或者移動(dòng)。而為了要壓住工件,上下兩塊壓板的寬度一定要超過所加工工件的半徑。由若干傳動(dòng)件構(gòu)成的傳動(dòng)聯(lián)系稱為傳動(dòng)鏈,根據(jù)傳動(dòng)聯(lián)系的性質(zhì),可將傳動(dòng)鏈分為外聯(lián)系傳動(dòng)鏈和內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈。外聯(lián)系傳動(dòng)鏈簡(jiǎn)稱外鏈,即執(zhí)行件(如主軸、刀架、工作臺(tái)等)與動(dòng)力源(如電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)等)之間的相對(duì)傳動(dòng)的傳動(dòng)鏈。因此,外聯(lián)系傳動(dòng)鏈并沒有嚴(yán)格的要求。此次改裝設(shè)計(jì)的機(jī)床是在本來的車床主軸和電動(dòng)機(jī)之間增加一個(gè)蝸輪調(diào)速器和在刀架上增加一個(gè)電動(dòng)機(jī)。因此,都是利用V形帶傳動(dòng)來互相連接。帶傳動(dòng)失效的主要形式是打滑和疲勞損壞,所以,帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是:在保證不打滑的前提下,
49、帶傳動(dòng)具有一定的疲勞強(qiáng)度和使用壽命。普通V帶的疲勞強(qiáng)度條件為或者,為在一定條件下,由帶的疲勞強(qiáng)度所決定的用應(yīng)力。常用的帶輪材料為HT150或HT200。轉(zhuǎn)速較高時(shí)可以采用鋼板沖壓后焊接而成或用鑄鋼。小功率時(shí)可用塑料或鑄鋁。帶輪的重量要輕、質(zhì)量分布要均勻、便于制造、避免鑄造產(chǎn)生過大的內(nèi)應(yīng)力、消除制造內(nèi)應(yīng)力。鍛造、燒結(jié)、焊接的帶輪在輪緣、腹板、輪輻及輪轂上不允許有砂眼、裂縫、氣泡、縮孔;鍛造的帶輪在不提高內(nèi)部應(yīng)力的基礎(chǔ)上,允許對(duì)輪緣、凸臺(tái)、腹板、輪轂的表面的缺陷進(jìn)行修復(fù);轉(zhuǎn)速高于極限轉(zhuǎn)速的帶輪需要做靜平衡處理,反之要做動(dòng)平衡處理。第四章 機(jī)床具體改裝設(shè)計(jì)根據(jù)第三章所示,可以根據(jù)機(jī)床改裝設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要
50、求和原則,以及對(duì)車床及銑床的研究之后,所得出要對(duì)機(jī)床進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)的一個(gè)方案。根據(jù)改裝設(shè)計(jì)方案,畫出機(jī)床要改裝設(shè)計(jì)的部分,及其在機(jī)床上的分布圖。機(jī)床的改裝設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)要求原則:工藝范圍、加工精度、表面粗糙度、生產(chǎn)率、自動(dòng)化、可靠性和機(jī)床壽命。本文基于是對(duì)普通的C630車床進(jìn)行改裝,肯定涉及到刀具等一些零件的設(shè)計(jì)改裝,因此,設(shè)計(jì)改裝這些零件時(shí)也有一定的要求。一般有以下幾個(gè)基本要求:1避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求;2結(jié)構(gòu)工藝性要求;3經(jīng)濟(jì)性要求;4質(zhì)量小的要求;5可靠性要求。改裝設(shè)計(jì)的機(jī)床分布圖如下。圖4.1 改裝設(shè)計(jì)后機(jī)床的整體分布圖1-主電動(dòng)機(jī) 2-蝸輪調(diào)速器 3-皮帶輪 4-車床床身 5-三
51、爪卡盤 6-小拖板,7-螺釘 8-銑頭 9-銑頭軸4.1普通C630機(jī)床的介紹本文所改裝設(shè)計(jì)的機(jī)床都是在普通的C630車床的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改裝設(shè)計(jì),因此,C630車床的一些基本技術(shù)參數(shù)是此次改裝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)?;炯夹g(shù)參數(shù)如下:表4.1 機(jī)床基本參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)數(shù)值(mm)床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑630刀架上最大車削直徑345最大工件長(zhǎng)度750/1400/3000/5000主軸孔徑70馬鞍內(nèi)回轉(zhuǎn)直徑800馬鞍內(nèi)有效長(zhǎng)度300主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)正轉(zhuǎn)18級(jí)反轉(zhuǎn)9級(jí)主軸轉(zhuǎn)速范圍正轉(zhuǎn)14-750r/min反轉(zhuǎn)20-800r/min縱向快速移動(dòng)速度9m/min橫向快速移動(dòng)速度6m/min縱向進(jìn)給量0.07-1.33橫
52、向進(jìn)給量0.07-0.45最大縱向行程650、1280最大橫向行程390刀架工位數(shù)4或6中心高度300主軸中心至刀具基面32.5小刀架行程180中拖板行程390尾座套筒行程205尾座套筒錐度莫氏5號(hào)床鞍最大縱向行程880/1380/1880/2880床尾的橫向行程15主電動(dòng)機(jī)功率11kw機(jī)床外型尺寸(長(zhǎng)寬高)2842/3492/5092/749216391275C630車床由主軸箱、刀架、尾座、進(jìn)給箱、溜板箱和床身等部件組成。其中主軸箱固定在床身的左端,它的作用是支撐并傳遞電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力,實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng);刀架裝在床身的中部,可沿床身上的導(dǎo)軌作縱向移動(dòng),它的作用是裝夾刀具,并使之作縱向、橫向或斜向運(yùn)動(dòng)
53、;尾座裝在床身的尾座導(dǎo)軌上,可在導(dǎo)軌上作縱向調(diào)整移動(dòng),它的作用是支承工件和安裝孔加工刀具;進(jìn)給箱固定在床身的左前側(cè),它的作用是改變被加工螺紋的導(dǎo)程或機(jī)動(dòng)進(jìn)給的進(jìn)給量;溜板箱固定在刀架的底部,可與刀架一起作縱向運(yùn)動(dòng),它的作用是使刀架實(shí)現(xiàn)縱向和橫向進(jìn)給、快速移動(dòng)或車螺紋;床身固定在兩個(gè)床腿上,它的作用是支撐各主要部件,使它們保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置。車床主要有兩條傳動(dòng)鏈:一條是從主電動(dòng)機(jī)到主軸的外聯(lián)系傳動(dòng)鏈,在傳動(dòng)系統(tǒng)圖中體現(xiàn)為主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈;另一條是從主軸到刀架的傳動(dòng)鏈,根據(jù)被加工工件的不同,它可以是內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈或外聯(lián)系傳動(dòng)鏈,這條傳動(dòng)鏈在傳動(dòng)系統(tǒng)圖中體現(xiàn)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。1.主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的兩執(zhí)行件為電
54、動(dòng)機(jī)和主軸。它的作用是把電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給主軸,使主軸帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn),并滿足主軸轉(zhuǎn)速和換向的要求。傳動(dòng)由主電機(jī)經(jīng)V帶輸入主軸箱中的軸I,軸I上裝有一個(gè)雙向多片式摩擦離合器M1,用以控制主軸的起動(dòng)、停止和換向。離合器M1向左接合時(shí),主軸正轉(zhuǎn);向右接合時(shí),主軸反轉(zhuǎn);左、右都不接合時(shí),主軸停轉(zhuǎn)。軸I的運(yùn)動(dòng)經(jīng)離合器M1和軸I-III間變速齒輪傳至軸IV,然后分兩路傳至主軸。當(dāng)主軸VI上的齒輪式離合器M2脫開時(shí),運(yùn)動(dòng)由軸III經(jīng)齒輪副63/50直接傳給主軸,使主軸得到高轉(zhuǎn)速;當(dāng)M2接合時(shí),運(yùn)動(dòng)由軸III-IV-V間的齒輪機(jī)構(gòu)和齒輪副26/58傳給主軸,使主軸獲得中、低轉(zhuǎn)速。2.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈?zhǔn)鞘沟都軐?shí)
55、現(xiàn)縱向或橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的兩執(zhí)行件為主軸和刀架,當(dāng)車床車削螺紋時(shí),主軸和刀架之間有嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)比例關(guān)系,傳動(dòng)鏈屬于內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈;當(dāng)車床車削圓柱面和端面時(shí),主軸和刀架之間無須嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)比例關(guān)系,傳動(dòng)鏈屬于外聯(lián)系傳動(dòng)鏈。車床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由主軸VI開始,經(jīng)齒輪副58/58(或擴(kuò)大螺距機(jī)構(gòu))到軸IX,再經(jīng)軸X、掛輪機(jī)構(gòu)傳至軸XIII,然后進(jìn)入進(jìn)給箱。從進(jìn)給箱傳出的運(yùn)動(dòng),一條傳動(dòng)路線是經(jīng)絲杠XIX帶動(dòng)溜板箱使刀架縱向運(yùn)動(dòng),這是切削螺紋的傳動(dòng)路線;另一條傳動(dòng)路線是經(jīng)光桿XX和溜板箱內(nèi)一系列傳動(dòng)機(jī)構(gòu),帶動(dòng)刀架作縱向或橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng),這是一般機(jī)動(dòng)進(jìn)給的傳動(dòng)路線。4.2主傳動(dòng)部分的改裝設(shè)計(jì)主傳動(dòng)
56、部分的改裝主要目的是降低主軸箱的轉(zhuǎn)速使工件轉(zhuǎn)速到達(dá)預(yù)定的低轉(zhuǎn)速。因此采用通過在主電動(dòng)機(jī)與主軸箱皮帶輪之間增加1個(gè)蝸輪調(diào)速器,通過蝸輪調(diào)速器將主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低。再通過主軸箱皮帶輪傳遞給低速進(jìn)給系統(tǒng),使主軸轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù),從而使車床的主軸轉(zhuǎn)速降低。(1)主電動(dòng)機(jī)的選擇企業(yè)里一般采用的主電動(dòng)機(jī)都是市場(chǎng)上比較常見的電動(dòng)機(jī),因此根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇型號(hào)為Y90L-4的三相異變電動(dòng)機(jī)。此電動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)如下表所示:表4.2 電動(dòng)機(jī)基本參數(shù)功率P1.5Kw電壓U380V電流I3.7A轉(zhuǎn)速S1400r/min(2)蝸輪調(diào)速器的選擇根據(jù)市場(chǎng)上現(xiàn)有的蝸輪調(diào)速器,選擇的蝸輪蝸桿調(diào)速器是圓柱蝸桿傳動(dòng)。選擇的蝸桿的模數(shù)為,蝸桿的分度圓直徑為,蝸桿的法向壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值。因此根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以查得蝸桿頭數(shù)為1,直徑系數(shù)q為18,蝸輪齒數(shù)為62,中心距a為40mm。而根據(jù)導(dǎo)程角公式可得。因?yàn)閭鲃?dòng)比,n1、n2分別為蝸桿和蝸輪的轉(zhuǎn)速,r/min。齒數(shù)比,z1、z2分別為蝸桿的頭數(shù)和蝸輪的齒數(shù)。當(dāng)蝸桿主動(dòng)時(shí),。而根據(jù)蝸輪調(diào)速器的整個(gè)傳動(dòng)比是i=40,也就是說當(dāng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)40圈時(shí),且蝸輪才轉(zhuǎn)動(dòng)1圈,而蝸桿是跟電動(dòng)機(jī)連接,所以就是
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