木工專用四面刨床的結(jié)構(gòu)設(shè)計,木工專用四面刨床的結(jié)構(gòu)設(shè)計,木工,專用,四面,刨床,結(jié)構(gòu)設(shè)計 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 木工專用四面刨床的結(jié)構(gòu)設(shè)計 系部名稱： 機電工程學(xué)院 專業(yè)班級： 機械設(shè)計制造及其自動化 08-13班 學(xué)生姓名： 尚鉑杭 指導(dǎo)教師： 任忠先 職 稱： 講師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二○一二年六月 The Graduation Thesis for Bachelor's Degree Design of the Specical Four Side Blade in Woodworking Candidate：Shang Bohang Specialty：Mechanical Design and Manufacture &Autimation Class： 08-13 Supervisor：Lecturer .Ren Zhongxian Heilongjiang Institute of Technology 2012-06·Harbin 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 摘 要 文章介紹了專用四面刨的的發(fā)展?fàn)顩r及其發(fā)展前景，聯(lián)系了當(dāng)前木工四面刨機床的市場現(xiàn)狀，探討的技術(shù)創(chuàng)新對木工四面刨機床的發(fā)展的作用，為了當(dāng)前市場的需求專用四面刨更受到人們的青睞，本文主要是針對四面刨的活動平臺、固定平臺，升降機構(gòu)、送料機構(gòu)、切削機構(gòu)的設(shè)計并介紹了一些有關(guān)當(dāng)今四面刨遇到的問題及其解決辦法，四面刨床主要是由床身、工作臺、切削機構(gòu)、進(jìn)給機構(gòu)、壓緊裝置、導(dǎo)板及操縱機構(gòu)等零件組成。優(yōu)秀的四面刨一般都是結(jié)構(gòu)緊湊，工作臺面鍍硬絡(luò)，經(jīng)久耐用的。并且主軸特殊加工，精度要好。送料系統(tǒng)，最好是采用無級調(diào)速機構(gòu)，送料輥與減速機構(gòu)之間用萬向節(jié)聯(lián)結(jié)傳動，才能傳動平穩(wěn)，送料才能強勁有力。進(jìn)入了二十一世紀(jì)以后隨著城市化進(jìn)度的推進(jìn)，人們對適于加工各種木料、木質(zhì)板、四面開榫的地板塊或木線條的加工有了更深層次的需求，而木工四面刨機床的應(yīng)運而生恰恰滿足了此種需求。 關(guān)鍵詞： 四面刨；木工專用機械；機床；木料加工；活動平臺； ABSTRACT In this paper, four side blade is surrounded by a dedicated development and its development prospects, woodworking links on all sides of the current market situation planing machine to explore the technical innovation of woodworking machine surrounded by the role of the development of machine tools, in order to present the needs of the market more by special machine on all sides people's favor, this article is mainly directed against the activities of the platform surrounded by four sides blade, a fixed platform, body movements, body feeding, cutting the design of institutions and introduced the plane is surrounded by some of today's problems and their solutions, is surrounded mainly by the planer bed body, table, cutting body, feeding mechanism, clamping device, guide plate and the manipulation of body parts and other components. Plane is surrounded by fine are usually compact, working hard surface plating network, long-lasting. Spindle and special processing, accuracy is better. Feed system, it is best to adopt stepless speed regulation body, feed rollers and the slowdown between the transmission link with universal joints in order to drive steady, strong in order to feed. Into the twenty-first century with the advance of the progress of urbanization, it is suitable for processing on a variety of wood, wood-based panels, surrounded by open land mortise plate or wood with a deeper level of processing demand, and the wood on all sides planing machine came into being precisely to meet such demand. Key words：four sides bladespecical of Woodworking machine； engine bed；lumber processing ；ram bolster ； II 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 目 錄 摘要……………………………………………………………………………………….Ⅰ Abstract………………………………………………………………………………….Ⅱ 第1章 緒論………………………………………………… …………………… 1 1.1 四面刨的現(xiàn)狀及其發(fā)展………………………………… …………… ……1 1.2 本課題研究的主要內(nèi)容………………………………………………2 1.3 當(dāng)前四面刨遇到的問題和解決法……………………………………………3 第2章 四面刨機床的總體設(shè)計…………………………………………4 2.1 平臺的設(shè)計………………………………………………………………4 2.2 壓緊機構(gòu)的設(shè)計…………………………………………………………5 2.3 進(jìn)給機構(gòu)的設(shè)計…………………………………………………………8 2.4 切削機構(gòu)的設(shè)計………………………………………………………… 11 2.5 本章小結(jié)………………………… ………………………………………… 15 第3章 主要零部件計算………………………………………………………16 3.1 刨削力的計算…………………………………………………………16 3.2 銑削力的計算………………………………………………………… 17 3.3 進(jìn)給力的計算…………………………………………………………17 3.4 壓緊力的計算…………………………………………………………19 3.5 本章小結(jié)…………………………………………………………………… 19 第4章 四面刨機床的總體裝配………………………………………………20 4.1 四面刨機床工作臺的裝配………………………………………………20 4.2 四面刨前后壓緊機構(gòu)的裝配……………………………………………21 4.3 四面刨的無極變速機構(gòu)的裝配…………………………………………22 4.4 四面刨的總體裝配………………………………………………………23 4.5 刨刀主軸…………………………………………………………………24 4.6 銑刀刀軸…………………………………………………………………24 4.7 本章小結(jié)………………………………………………………………………26 結(jié)論………………………………………………………………………………27 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………… 28 致謝………………………………………………………… …………………………… 29 木工專用四面刨床的結(jié)構(gòu)設(shè)計 第1章 緒 論 1.1 四面刨的現(xiàn)狀及其發(fā)展 木工四面刨床市場的發(fā)展前景如何,主要取決于我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的情況，特別是隨基本建設(shè)的發(fā)展，相應(yīng)地會給木工機械產(chǎn)品提供良好的市場。 （1）隨著廣東、山東、上海等沿海地區(qū)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，木工機械產(chǎn)品將在沿海開放地得到廣泛應(yīng)用.上海浦東地區(qū)的民用與工業(yè)建設(shè)每年需500 - 600萬m2，而內(nèi)地城市也不斷的改變城市面貌、擴大市政建設(shè)，擴大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，特別是長江三峽工程的上馬興起了巨大的工業(yè)與民用建筑大市場，據(jù)有關(guān)資料報道其建筑面積在2200萬耐左右。這些都客觀的說明了近幾年我國木工機械行業(yè)將會出現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。 （2）目前，我國的森林資源日趨緊張,有限的木材資源已不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。特別是我國林業(yè)系統(tǒng)近幾年出現(xiàn)“兩危”以來，人們?nèi)找嬲J(rèn)識到按原先的只賣大木頭的租放經(jīng)營已無法再繼續(xù)生存下去，只有走木材綜合利用，進(jìn)行木材深加工、精加工的道路才能使我國林業(yè)系統(tǒng)出現(xiàn)轉(zhuǎn)機。為此，林業(yè)系統(tǒng)圍繞木材深加工和精加工將推廣一批項目，這也進(jìn)一步為木工機械行業(yè)的發(fā)展客觀地提供了一個良好的市場。 （3）隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人們對室內(nèi)裝飾愈來愈考究，賓館、飯店、舞廳、室內(nèi)體育館、會議室的裝修周期愈來愈短，城市家庭住房的裝修和鋪地板條(塊)已逐漸普遍。為此，建筑業(yè)將需要大批量的地板條(塊)、木線條等產(chǎn)品，這無疑也將會對木工四面刨床的市場起到促銷作用。 （4）我國的汽車制造業(yè)、船舶制造業(yè)近幾年也將會出現(xiàn)好的發(fā)展勢頭，這也會促進(jìn)木工四面刨床市場的發(fā)展。 （5）我國以前生產(chǎn)的木工四面刨床由于原始設(shè)計就存在著某些先天不足，再加上操作者使用不當(dāng)、零部件供應(yīng)不及時等原因，因此在線服役的時間都不長。近期全國各地考查基本上沒有看到1985年以前生產(chǎn)的木工四面刨床，也就是說其使用壽命相對較短，而且有相當(dāng)一部分是由于使用單位維護(hù)修理技木水平差而造成機床過早退役。這些原因也潛在的擴大了木工四面刨的市場。 四面刨是一種木工機床類的刨床產(chǎn)品。主要用于加工木方、木板、裝飾木線條、木地板等木制品。優(yōu)秀的四面刨一般都是結(jié)構(gòu)緊湊，工作臺面鍍硬絡(luò)，經(jīng)久耐用的。并且主軸特殊加工，精度要好好。送料系統(tǒng)，最好是采用無級調(diào)速機構(gòu)，送料輥與減速機構(gòu)之間用萬向節(jié)聯(lián)結(jié)傳動，才能傳動平穩(wěn)，送料才能強勁有力。一般采購四面刨可以去國內(nèi)各大木工機械網(wǎng)站進(jìn)行采購，例如家王、中外木工機械網(wǎng)等專業(yè)平臺。 本機床用于木料及木材替代品的四面刨平或根據(jù)需要進(jìn)行四面成型加工。典型的加工操作是：側(cè)面線條、室內(nèi)裝飾條、窗框部件、家具線條等。是家具、裝飾、建筑等行業(yè)之關(guān)鍵設(shè)備。本機床由活動平臺、固定平臺，升降機構(gòu)、送料機構(gòu)、切削機構(gòu)組成。結(jié)構(gòu)緊湊，工作臺面鍍硬鉻，經(jīng)久耐用。主軸特殊加工，精度好。 中國四面刨產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告闡述了世界四面刨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，分析了中國四面刨產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與差距，開創(chuàng)性地提出了“新型四面刨產(chǎn)業(yè)” 及替代品產(chǎn)業(yè)概念，在此基礎(chǔ)上，從四個維度即“以人為本”、“科技創(chuàng)新”、“環(huán)境友好”和“面向未來”準(zhǔn)確地界定了“新型四面刨產(chǎn)業(yè)” 及替代產(chǎn)品的內(nèi)涵。根據(jù)“新型四面刨產(chǎn)業(yè)” 及替代品的評價體系和量化指標(biāo)體系，從全新的角度對中國四面刨產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行了推演和精準(zhǔn)預(yù)測，在此基礎(chǔ)上，對中國的行政區(qū)劃和四大都市圈的四面刨產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行了全面的研究。 四面刨床為機械進(jìn)料，進(jìn)給速度較高，故生產(chǎn)效率較高，適用于大批量生產(chǎn)。在細(xì)木工、建筑材料、門窗、船舶及車輛的內(nèi)裝飾、地板等生產(chǎn)中應(yīng)用較廣泛。由于機床的刀軸較多，故調(diào)整費時，費力，所以不適用于單間、小批量生產(chǎn)。 1.2本課題研究的主要內(nèi)容 木工四面刨是對木件的四個表面同時進(jìn)行加工的機床，它可以加工出各種不同形狀的成型表面。木工四面刨為機械進(jìn)料，進(jìn)給速度較高，故生產(chǎn)率較高，適用于大批量生產(chǎn)。在細(xì)木工、建筑材料、門窗、船舶及車輛的內(nèi)裝飾、地板等生產(chǎn)中應(yīng)用較廣泛。 四面刨床主要是由床身、工作臺、切削機構(gòu)、進(jìn)給機構(gòu)、壓緊裝置、導(dǎo)板及操縱機構(gòu)等零件組成。 四面刨床一般分為輕、中、重型三類。 輕型四面刨床加工寬度為150mm以下，一般為4—5個刀頭。 中型四面刨床加工寬度為150—300mm。 重型四面刨床的加工寬度為300mm以上，刀頭多達(dá)8—10根，它具有兩套進(jìn)給機構(gòu)，加工精度高，適用于大批量生產(chǎn)。 本課題的設(shè)計內(nèi)容是，設(shè)計一臺用于木料及木材替代品的四面刨平或根據(jù)需要進(jìn)行四面成型加工的設(shè)備。其設(shè)計的主要部分為活動平臺、固定平臺，升降機構(gòu)、送料機構(gòu)、切削機構(gòu)。 我主要設(shè)計的木工專用四面刨，主要是針對封邊條、櫥窗框等一些家具一次成型的加工，在設(shè)計過程中主要解決活動平臺、固定平臺，壓緊機構(gòu)、送料機構(gòu)、切削機構(gòu)幾部分的問題。 1.3當(dāng)前四面刨遇到的問題和解決法 從什么角度分析中國四面刨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r？以什么方式評價中國四面刨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展程度？中國四面刨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展定位和前景是什么？中國四面刨產(chǎn)業(yè)發(fā)展與當(dāng)前經(jīng)濟(jì)熱點問題關(guān)聯(lián)度如何……諸如此類，都是四面刨產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須面對和解決的問題——中國四面刨產(chǎn)業(yè)發(fā)展已到了岔口；中國四面刨產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)急需選擇發(fā)展方向。 目前中國四面刨產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)工業(yè)國家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、對自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。 針對今后一個時期我國經(jīng)濟(jì)運行面臨新的不確定因素，目前四面刨光材產(chǎn)業(yè)運行的環(huán)境，重點研究并預(yù)測了其下游行業(yè)發(fā)展以及對四面刨光材需求變化的長期和短期趨勢。針對當(dāng)前行業(yè)發(fā)展面臨的機遇與威脅，提出了對四面刨光材產(chǎn)業(yè)發(fā)展的投資及戰(zhàn)略建議。要以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膬?nèi)容、翔實的數(shù)據(jù)、直觀的圖表、從宏觀與微觀等多個角度進(jìn)行研究分析，在設(shè)計四面刨床要更加人性化、機械化、數(shù)控化、以及合理化。 現(xiàn)在我國木工機床工業(yè)已經(jīng)取得了很大成就，但與世界發(fā)達(dá)國家相比，還有較大差距。為此設(shè)計出更好的木工機床是現(xiàn)在我們首要的任務(wù)。 第2章 四面刨機床的總體設(shè)計 四面刨機床的主要由床身、工作臺及導(dǎo)板、切削機構(gòu)、進(jìn)給機構(gòu)、壓緊機構(gòu)及操縱機構(gòu)等組成?？梢约庸こ龈鞣N不同形狀的成型表面。四面刨床的應(yīng)用不僅使一些木制品構(gòu)件的加工工藝大為簡化，而且還提高了勞動生產(chǎn)率，同時還具有加工質(zhì)量好、規(guī)格統(tǒng)一、占地面積小等一系列優(yōu)點，故深受用戶青睞。 四面刨的床身:床身采用鋼板焊接整體箱形結(jié)構(gòu)，具有足夠的強度和剛度，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，生產(chǎn)周期短。主軸電機，送料電機，電控系統(tǒng)都安裝在床身內(nèi)部，外型美觀。 2.1平臺的設(shè)計 四面刨床的工作臺是工件在加工過程中定位、安裝基準(zhǔn)，所以其結(jié)構(gòu)、組成及尺寸直接影響到工件的加工質(zhì)通及機床的使用性能。 工作臺:工作臺采用鑄鐵整體鑄成，經(jīng)過消除內(nèi)應(yīng)力處理，工作臺面省去了支承輥，具有較高的平面度，因而可簡化機床結(jié)構(gòu)，提高加工精度。 工作臺的升降機構(gòu):為了能加工不同厚度的工件，工作臺通過導(dǎo)軌絲桿螺母機構(gòu)，可采用手動或機動兩種方式實現(xiàn)工作臺垂直升降。工作臺面在上下兩極限位置時，對刀軸的平行度為0.15mm。 （1）工作臺的組成 形成目前有兩段式和三段式這兩種。兩段式工作臺由一個可調(diào)整臺面和不可調(diào)整臺面組成的這種工作臺。通常，第一下水平單刨刀軸處為分界點，前部分能升降以滿足加工厚度調(diào)整之需要，.故謂活動工作臺，或前工作臺。又因它是工件進(jìn)給時首先經(jīng)過的工作臺，所以也稱之為進(jìn)料工作臺.后部分固定不動，故稱之為固定工作臺。 三段式工作臺由二個可調(diào)和一個不可調(diào)的臺面組成.與兩段式相比，它多了一個活動工作臺，由該工作臺在機床尾部，所以可以稱為后工作臺，也稱出料工作臺。由于后工臺臺面能升降.所以與中部工作臺臺面組成了一個好似平刨床的前、后工作臺，因此加工件下表面的加工精度自然就高。同樣道理，由于臺面還能左、右移動，且有擋邊.所以工件的右側(cè)面的加工精度也高。 （2）前工作臺尺寸 前工作臺長度有短型、標(biāo)準(zhǔn)型、加長型三種.短型的長度在lm以下。常見的有650, 800, 1000mm三種規(guī)格。標(biāo)準(zhǔn)型各廠家不盡一致，在1500—2100mm之間，2000mm較為普遍。 由于前工作臺是四面刨床加工件的第一基準(zhǔn)，由平刨床的工作原理我們知道，當(dāng)加工件長度大于前工作臺長度時其加工情度就無法保證。所以，要保證加工精度，加工件的長度一定小于前工作臺的長度。換言之，四面刨的前工作臺的長度要與加工件的長度匹配，尤其是加工較長而且精度要求高的工件一定要選擇前工作臺較長的四刨床。由此可得知，工作臺的長度是四面刨性能一個重要標(biāo)志。 （3）工作臺臺面性能 工作臺面壽命及其精度也直接影響到面刨床的性能，所以為了增加臺面的耐磨性，許多廠家想了不少辦法。一般要經(jīng)過淬火和精磨，有的鍍鉻;精磨拋光的耐磨墊板還可以隨時更換墊板。此外，還有的在臺面設(shè)置支撐輥或氣控滾輪以減少摩擦。還有在臺面開設(shè)噴氣孔的氣浮工作臺臺面，在單面進(jìn)給而且床面上無托輥的情況下使用，高壓空氣從中部工作臺臺面噴出以實現(xiàn)無摩擦進(jìn)料。 2.2 壓緊機構(gòu) 四面刨床的壓緊機構(gòu)主要包括位于工件上方防止工件跳動的各種壓輥和壓板裝置，以及位于工件側(cè)面的側(cè)向壓緊裝置，四面刨床的上刀軸與單面壓刨床的刀軸一樣，設(shè)有前后壓緊器并常做成壓板形式。后壓緊器壓板工作時的升降量很小，可以使用彈簧片或壓板，后者通過彈簧施加一定的壓力。前壓緊器壓板在升降不大的場合可采用的普通型壓板上升時略靠近刀軸;但在遇到工件厚度變化較大、前壓板升起量較大時，則普通型壓板就有可能碰觸旋轉(zhuǎn)刀具的危險，有些機床采用了“后傾式”前壓緊器。 四面刨床前壓緊機構(gòu)的作用主要為:a.防止工件撕裂:在工件切削部位前端施加一定的壓力，防止在刀具逆銑的作用力下工件產(chǎn)生順纖維方向撕裂。因此要求壓緊力的作用點必須緊靠在工件切削部位。b.防止切削過程工件振動:在工件切削部位前端施加一定壓力，防止因刀具間歇逆銑產(chǎn)生的跳動分力導(dǎo)致工件振動。因此也同樣要求壓緊力作用點應(yīng)盡量靠近切削部位。c.良好的工件導(dǎo)入性能:由于四面刨床工件進(jìn)給是由進(jìn)料輥帶動工件來實現(xiàn)(柔性進(jìn)給)，前壓緊機構(gòu)在實現(xiàn)防撕裂、防振動的前題下，還應(yīng)盡量減少對工件進(jìn)給機構(gòu)產(chǎn)生過大阻力。除此之外前壓緊機構(gòu)還應(yīng)具備良好的導(dǎo)屑性能以及調(diào)整方便適應(yīng)性強等特點。 目前國內(nèi)外四面刨生產(chǎn)廠家采用的前壓緊機構(gòu)從結(jié)構(gòu)劃分為二種類型：a.擺桿機構(gòu);b.平行四邊形四連桿機構(gòu)。這二種類型有著自己的特點，在采用上也是以不同時期的加工主流以及設(shè)備所針對的不同加工形式而確定。以下針對工作過程所產(chǎn)生的工件導(dǎo)入阻力f與工件所需的壓緊力F的關(guān)系，以及壓緊力作用點與切削出口處的距離Z與切削深度之間的關(guān)系進(jìn)行分析。 擺桿式壓緊機構(gòu)是從木工壓刨床前壓緊機構(gòu)(圖2-1)演變而成，由于四面刨床結(jié)構(gòu)空間的限制，它采用了短擺臂結(jié)構(gòu)(圖2-2)，前壓緊器對工件進(jìn)給產(chǎn)生的導(dǎo)入阻力f，本文中的導(dǎo)人阻力f只計算機構(gòu)上升對工件產(chǎn)生的除摩擦力外的進(jìn)給阻力，即壓緊機構(gòu)對工件 作用力的水平分力，如下式: f= A=Ssin+(T -t ) 圖2.1壓刨壓緊 由于機構(gòu)在施加F及作用點后不能隨時改變，因此: BF=FScos 即: f= （2.1） 從式中要以看出，隨著a減少，工件導(dǎo)人阻力了不斷增大，導(dǎo)人性能隨之降低。 刀具切削末端與夾緊距離Z 因此: （2.2） 圖2.2 四面刨擺桿壓緊機構(gòu) 以上公式可看出:a.當(dāng)壓緊角a增大時，工件導(dǎo)人性能提高，然而壓緊位Z卻增大;b.當(dāng)要求最大切削深度T較大時，壓緊位Z的變化幅度增加，由于該結(jié)構(gòu)的限制，a角無法設(shè)計過小。直至在切削量t較小因Z值過大無法起到防止工件撕裂及振動的作用。 隨著四面刨床成型面加工的增加，對最大切削深度T的要求也不斷提高，而且薄工件(易振動)切削要求的提高，為防止工件撕裂及振動，Z值一般要求小于25mm，因此擺桿式壓緊機構(gòu)逐步不能適應(yīng)設(shè)備的要求。 四連桿壓緊機構(gòu)，四連桿壓緊機構(gòu)是在擺桿機構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，見圖2-3其的是減少壓緊間距Z起到更好的防撕裂及振動的較果。由于采用了連桿機構(gòu)，使得壓塊升降幾乎可達(dá)到垂直升降的效果，同時采用了分體可調(diào)式壓緊塊，當(dāng)?shù)毒咧睆郊扒邢魃疃茸兓^大時，可采用調(diào)整壓緊塊的方式來達(dá)到較佳的壓緊位置。工件的導(dǎo)人位置(B值)應(yīng)盡量后移(B值增大)。因此工件的導(dǎo)入靠壓緊塊預(yù)加工的切角β來實現(xiàn)。在保證工件最大切削深度的前提下,β角應(yīng)盡量小有利于工件的導(dǎo)入，因此當(dāng)工件切削深度變化較大時，應(yīng)及時調(diào)整壓緊機構(gòu)的高度。 壓緊機構(gòu)Z，從圖中可以看出，由于連桿可以設(shè)置成在進(jìn)給初始位置時(或平均切削深度時)與進(jìn)給方向平行，因此壓緊塊基本不產(chǎn)生(或產(chǎn)生少量)向刀軸靠近方向的位移。因此Z值一般為: Z=, 當(dāng)?shù)毒咧睆紻=120mm、t =2mm, △=5mm時，設(shè)計T=l0mm，則Z=22.8 mm;設(shè)計T=20mm，則Z = 38.8mm。 圖2.3 連桿壓緊機構(gòu) 從以上兩種結(jié)溝的數(shù)據(jù)可以看出，四連桿壓緊機構(gòu)無論導(dǎo)入性以及壓緊位置均比擺桿壓緊機構(gòu)優(yōu)越，因此目前四面刨床生產(chǎn)廠家大多采用了該機構(gòu)作為壓緊機構(gòu);但從以上兩方面分析可以看出，四連桿壓緊機構(gòu)并非完美無缺，其壓緊位置z還存在著較大的變化范圍，用戶必須經(jīng)常調(diào)整壓緊塊的位置才能保持較好的工件狀態(tài)。 2.3進(jìn)給機構(gòu)的設(shè)計 綜觀國內(nèi)外通用型四面木工刨床進(jìn)給機構(gòu)的型式，可將其分為三種類型:集中式進(jìn)給機構(gòu)、分散式進(jìn)給機構(gòu)和組合進(jìn)給機構(gòu)。對此三種進(jìn)給機構(gòu)的特點予以分析。 （1）集中式進(jìn)給機構(gòu) 集中式進(jìn)給機構(gòu)，由安裝在機床工作臺的上、下幾對齒形金屬進(jìn)給輥筒構(gòu)成。這幾對進(jìn)給輥筒位于機床上第1個刀頭(軸)之前。第1個刀頭因四面木工刨床具體型號不同，分為上水平刀軸或下水平刀軸，亦可能是左或右立刀頭。這種型式的進(jìn)給機構(gòu)比較多見，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單。但是，它對于相繼進(jìn)給的2個工件的端頭之間常常產(chǎn)生端壓力;即所謂工件“啃頭”現(xiàn)象;當(dāng)相繼進(jìn)給的工件相脫離時，又常常出現(xiàn)工件停止不前的現(xiàn)象。這些弊端均會影響加工工件的質(zhì)量，嚴(yán)重時會產(chǎn)生廢品。故此種進(jìn)給機構(gòu)是不理想的。 （2）分散式進(jìn)給機構(gòu) 由沿工作臺縱向分布的5個上彈性齒形金屬進(jìn)給輥筒和上水平刀軸后的1個上彈性金屬光輥筒構(gòu)成。常規(guī)的定型設(shè)計為六個進(jìn)給輥筒 (1個光輥筒，5個齒形輥筒) 這種型式的進(jìn)給機構(gòu)可以克服集中進(jìn)給機構(gòu)的缺陷。工件沿光滑的工作臺面送進(jìn)，可以提高工件加工質(zhì)童和精度。但是，這種進(jìn)給機構(gòu)也不是完全可靠的。若工件含樹脂量或含水率高時，進(jìn)給速度不夠穩(wěn)定，影響機床生產(chǎn)率或加劇進(jìn)給棍簡的磨損。這可由其進(jìn)給力計算式來說明。此型式進(jìn)給機構(gòu)的進(jìn)給力簡化計算式為: （2.3） 式中 N——進(jìn)給輥筒的壓緊力(正壓力)， f1——進(jìn)給輥筒與工件間的咬合系數(shù)， P1——每個進(jìn)給輥筒的牽引力，P1=Nf1； f2——工件與工作臺間的摩擦系數(shù)， P2——工件與工作臺間的摩擦阻力:P2=Nf2； n——進(jìn)給輥筒的數(shù)目。 由式(1)可見，若工作與工作臺間摩擦系數(shù)增大了(有樹脂時)或輥筒與工件間咬合系數(shù)降低了(輥筒齒形磨損了或工件含水率高時)，此時差值(f1-f2)減小了，在其它條件的情況下，進(jìn)給力降低了，可能會因進(jìn)給力減小而克服不了進(jìn)給阻力，導(dǎo)致工件停止不前果采用增大輥筒壓緊力來增加輥筒與工件間的咬合系數(shù)，從而增大進(jìn)給力的方法不盡合理，因為這樣會引起進(jìn)給輥筒表面的快速磨損，因而更大大降低咬合系數(shù)f1。所以，研制更為合理的具有更大進(jìn)給力的新型進(jìn)給機構(gòu)是一新課題。 （3）組合式進(jìn)給機構(gòu) 組合式進(jìn)給機構(gòu)，該機床具有8個上進(jìn)給輥筒(6個齒形輥筒，2個光輥筒)和三個下進(jìn)給輥筒(1個齒形輥筒，2個光輥筒)。 組合式進(jìn)給機構(gòu)的特點是增多了上和下進(jìn)給輥筒的數(shù)目。在工件經(jīng)過切削刀軸之后為光輥筒進(jìn)給，在工件切削之前由齒形進(jìn)給輥筒進(jìn)給。 此型式進(jìn)給機構(gòu)的進(jìn)給力由以下幾部分構(gòu)成: 第一對上下輥筒的進(jìn)給力2Nf1 第二對上下輥筒的進(jìn)給力N(f1-f2) 第三至7對上下輥筒進(jìn)給力5N(f1-f2) 第8對上下輥筒進(jìn)給力N(f1+f2) f2——下光輥與工件、工作臺間的摩擦系數(shù) f1——上齒形輥筒與工件間咬合系數(shù)其總的進(jìn)給力為: (2.4) 取f1=0.7和f2=0.3，將其代入式(i)和式(2)中，則分散式進(jìn)給機構(gòu)的進(jìn)給力為： （2.5） 組合式進(jìn)給機構(gòu)的進(jìn)給力為: （2.6） 可見，在其它條件均相同的條件下、5.4N/2.4N=2.25，即本文所述的組合式進(jìn)給機構(gòu)的進(jìn)給力是分散式進(jìn)給機構(gòu)進(jìn)給力的2.25倍(若本例的分散式進(jìn)給機構(gòu)再增加二個上進(jìn)給輥筒，或組合式進(jìn)給機構(gòu)減少二個上進(jìn)給輥筒，則組合式進(jìn)給機構(gòu)的進(jìn)給力分別是分散式進(jìn)給機構(gòu)進(jìn)給力的1.68和1.41倍。)從木材切削原理來分析，在這二種進(jìn)給機構(gòu)中，切削阻力是相同的。因此，組合式進(jìn)給機構(gòu)的進(jìn)給作用更可靠。工件的進(jìn)給幾乎沒有中止或打滑現(xiàn)象;亦無工件“啃頭”缺陷或廢品產(chǎn)生。組合式進(jìn)給機構(gòu)的輥筒與工件間相對滑移率不超過2％;分散式給進(jìn)機構(gòu)的輥筒與工件間的相對滑移率高達(dá)29%。 組合式進(jìn)給機構(gòu)的調(diào)節(jié)是關(guān)鍵，下進(jìn)給輥筒突出工作臺面量過大，會影響工件加工量;過小則達(dá)不到增大進(jìn)給力的目的。蘇聯(lián)新型組合式進(jìn)給機構(gòu)設(shè)有微調(diào)裝置，可精細(xì)地微調(diào)下進(jìn)給輥筒相對于工作臺面的突出量?？纱_保既增大了進(jìn)給力，又提高工件加工質(zhì)量的目的。 此外，組合式進(jìn)給機構(gòu)的輥筒傳動軸須有足夠的強度和剛度，從而確保進(jìn)給機構(gòu)具有良好的運動精度。以達(dá)到工件的進(jìn)給安全可靠、質(zhì)量高的目的。 組合式進(jìn)給機構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)節(jié)困難，同時還需考慮降噪音措施。四面刨床的進(jìn)給方式有推進(jìn)式和貫穿式兩類。推進(jìn)式主要用于輕型或短工作臺四面刨床，機床只在進(jìn)料處設(shè)有進(jìn)給機構(gòu)。當(dāng)工件脫離進(jìn)給元件后，依靠后來的工件往前推頂而續(xù)繼進(jìn)給。按其所用進(jìn)給元件可分為輥筒式和輥筒——履帶式。輥筒式通常上、下輥都帶動力，但也有少數(shù)下輥無動力僅起托輥作用;輥筒履帶式一般輥筒在上，履帶在下。 貫穿式又稱全程進(jìn)給式，在機床整個送料行程上都設(shè)有進(jìn)給元件。工件進(jìn)給無需后面工件推頂就可自動走完加工全程，直至送出機床。目前大多刀軸數(shù)較多的中、重型四面刨都采用這種進(jìn)結(jié)方式。其進(jìn)給元件都采用各種型式的進(jìn)給輥筒。動力可以用機戒傳動方式也可以用液壓傳動方式。 四面刨床的進(jìn)給速度一般在6——30m/min，選用較大功率電機時可達(dá)60m/min;當(dāng)采用液壓驅(qū)動時，進(jìn)給速度一般為6——60m/min，高的可達(dá)100——200m/min。 進(jìn)給輥按表面形式分，主要有各種槽輪和橡膠輪，均具有較高的咬合系數(shù)。 四面刨床的橫梁可以上下調(diào)節(jié)。動力由固定于橫梁上的電機，經(jīng)蝸輪蝸桿副減速、驅(qū)動絲桿，與絲桿相配的螺母固定于導(dǎo)套的下部，絲桿隨蝸輪轉(zhuǎn)動時使立柱帶著橫梁沿導(dǎo)套上下移動，以適應(yīng)加工件厚度變化的需要。 有些四面刨床，如意SCM公司的P170SUPER和P230 SUPER，它們的橫梁還可以作傾斜調(diào)整，從而使整個進(jìn)給機構(gòu)連同上水平刀軸一起可傾斜一定的角度，以適應(yīng)各種非方形工件的進(jìn)給需要。它不僅調(diào)整方便而且有利于節(jié)省原材料。圖2-4表明了橫梁傾斜機構(gòu)的作用。圖中A面是所需線型材之表面形狀。當(dāng)橫梁無傾斜機構(gòu)時毛料只能按圖a)準(zhǔn)備;而有傾斜機構(gòu)時，毛料可按圖b)中的B面剖開備料，同樣準(zhǔn)備兩根毛料，后者可節(jié)省不少原材料。 a）橫梁無傾斜機構(gòu) b）橫梁設(shè)有傾斜機構(gòu) 圖2.4 有無傾斜裝置所需原材料的對比圖 橫梁可傾角度一般為30°有些公司還設(shè)計了專門用于平刨刀軸或?qū)ｉT用于加工短工件的側(cè)向進(jìn)給裝置。 2.4 切削機構(gòu)的設(shè)計 機床的切削機構(gòu)主要是刀具的選擇、刀軸的形式及其布局。為四面刨床常用刀軸的基本形式及其布局的一些典型例子。四面刨床除4軸式(圖a)所采用的最基本的平刨(下)刀軸1、壓刨(上)刀軸4以及左右立刀軸3, 2之外，常用的還有以下一些形式的刀軸. (1)萬能刀軸圖3b）所示為5軸四面刨床的典型布局形式，實際上是在圖a) 4軸式的基礎(chǔ)上增設(shè)了萬能刀軸5。該刀軸常設(shè)置在四面刨床的最后，安裝成型刀片，加工各種成型表面。為滿足工藝需要，它不僅可作上下、左右的移動調(diào)整，而且可作90?；?80。范圍內(nèi)的回轉(zhuǎn)調(diào)整，故稱為萬能刀軸。在軸數(shù)更多的四面刨床上，該刀軸還常裝上鋸片用于最后的鋸分，使一次加工可獲得兩根或多根成型木條。 （2)可傾立刀軸如圖3c)所示，這是在圖b）基礎(chǔ)上又增加了可傾立刀軸6，該刀軸常作為右側(cè)第二立刀軸，用于解決某些復(fù)雜型面的加工。在某些場合下，使用可傾立刀軸對于減小刀具切削圓直徑能起很大的作用。 (3)平壓刨兩用刀軸圖3d)又在圖c)方案中增加了上下位置可調(diào)、既可作上刀軸又可作下刀軸的平壓刨兩用刀軸7。根據(jù)工藝需要，可以將該刀軸調(diào)整在工作臺上方，加工工件的上成型面:也可以調(diào)節(jié)到工作臺之下加工工件的下成型面 ,甚為機動。如意大利SPANEVE LLO生產(chǎn)的S7系列中147、187、 227等型號中就設(shè)有這種刀軸。 a ）4軸式 b）5軸式 c）6軸式 d）7軸式 e）8軸式 1.平刨（下水平）刀軸 2.右立刀軸 3 左立刀軸 4。壓刨（上水平）刀軸 5.萬能刀軸 6可傾立刀軸 7.平壓刨兩用刀軸 8.預(yù)平刨槽刀軸 圖2.5四面刨床刀軸的基本形式及典型布局 (4)預(yù)平刨槽刀軸圖e)中設(shè)置了預(yù)平刨槽刀軸8。在毛料的基準(zhǔn)面彎曲較大時，經(jīng)過 一道平刨往往不能獲得理想的基準(zhǔn)平面，而采用預(yù)平刨槽刀軸在工件底部開出導(dǎo)槽，可以獲得較好的加工基準(zhǔn)，減少毛料彎曲的影響。 （5）可沉式立刀軸這種刀軸大多設(shè)置在左立刀軸位置上，能使整個左立刀軸下降到工作臺面以下，這，就擴大了機床工作臺寬度方向的空間，以適應(yīng)有些窗框需在裝配后進(jìn)行某些加工的要求。如德國威力公司生產(chǎn)的一些加工窗框用的四面刨床上就設(shè)有這種刀軸。隨著機床控制手段的發(fā)展又促使各刀軸在結(jié)構(gòu)上有進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了一些新型刀軸。 (6)可編程多刀盤迭合型長主軸立刀軸，某些現(xiàn)代化四面刨床上設(shè)有可編程的多刀盤迭合型長主軸的立刀軸。 (7)“躍動式”上水平刀軸，德國威力公司設(shè)計了“躍動式”上水平刀軸，由微機控制，能自動作斷續(xù)的刨削加工。該刀軸只在需要時才下降到工作位置，參與規(guī)定的切削。之后又立即升起，離開加工面，這在加工某些倒角或不貫通的槽時，特別方便。 （8）自動進(jìn)出左立刀軸 ，德國Weinig公司在Unimat 23E型四面刨床上，可根據(jù)用戶需要設(shè)置自動進(jìn)出左立刀軸。它利用電子測量裝置，可先度量出工件的寬度，所得數(shù)據(jù)會顯示在熒光屏上。 該立刀軸則根據(jù)所測數(shù)據(jù)以及預(yù)先輸人的刀具直徑和切削量，能自動地調(diào)整到適當(dāng)位置對工件進(jìn)行切削，該裝置內(nèi)置記憶系統(tǒng)，最多可儲存40個不同的規(guī)格?？蛇_(dá)到更有效和更合理地使用木材的目的。除圖3所列的典型布局外，利用上述各種基本刀軸和新型刀軸還可以根據(jù)工藝要求進(jìn)行更多樣的組合，國外一些生產(chǎn)四面刨床為主的公司通常都有自己的標(biāo)準(zhǔn)刀軸，以及由其組成的系列產(chǎn)品，可供用戶選擇。 （9）組合式進(jìn)給機構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)節(jié)困難，同時還需考慮降噪音措施。四面刨床的進(jìn)給方式有推進(jìn)式和貫穿式兩類。推進(jìn)式主要用于輕型或短工作臺四面刨床，機床只在進(jìn)料處設(shè)有進(jìn)給機構(gòu)。當(dāng)工件脫離進(jìn)給元件后，依靠后來的工件往前推頂而續(xù)繼進(jìn)給。按其所用進(jìn)給元件可分為輥筒式和輥筒——履帶式。輥筒式通常上、下輥都帶動力，但也有少數(shù)下輥無動力僅起托輥作用;輥筒履帶式一般輥筒在上，履帶在下。 貫穿式又稱全程進(jìn)給式，在機床整個送料行程上都設(shè)有進(jìn)給元件。工件進(jìn)給無需后面工件推頂就可自動走完加工全程，直至送出機床。目前大多刀軸數(shù)較多的中、重型四面刨都采用這種進(jìn)結(jié)方式。其進(jìn)給元件都采用各種型式的進(jìn)給輥筒。動力可以用機戒傳動方式也可以用液壓傳動方式。 a) 水平刀軸（下） b）立刀軸（左） 1.刀體 2.主軸 3.主軸套筒 4.軸座 5.絲桿 螺母機構(gòu) 6.電機支架 7.帶傳動 8.電機 9.溜板 10.床身導(dǎo)軌 圖2.6 刀軸的結(jié)構(gòu)原理圖 刀軸的結(jié)構(gòu)原理及其調(diào)整，圖2-6所示為目前常用的刀軸部件的傳動和調(diào)整結(jié)構(gòu)原理圖。主軸2用滾動軸承支承于套筒3內(nèi)，由電機8經(jīng)帶傳動7驅(qū)動，轉(zhuǎn)速約在4000—6000r/min，隨刀軸切削圓直徑不同而異，一般不變速。主軸通?？呻S套筒3在水平和垂直方向進(jìn)行調(diào)整。 如圖a)水平刀軸可隨套筒3、軸座4、刀架溜板9連同電機8等一起在床身導(dǎo)軌10內(nèi)作上下調(diào)節(jié);通過絲桿螺母機構(gòu)5，主軸和套筒可作適量的水平移動。圖b）所示立刀軸通過溜板9可在工作臺導(dǎo)軌11內(nèi)作左右調(diào)整;利用機構(gòu)5可作上下移動。刀軸的調(diào)整運動，目前大多仍為手工，但在一些先進(jìn)的現(xiàn)代化四面刨床上已采用機械式或電子式數(shù)字顯示裝置。能快速準(zhǔn)確地表明各刀軸的位置以及加工工件的寬度和厚度，更進(jìn)一步，機床所有調(diào)整已均由微機控制，采用步進(jìn)電機驅(qū)動，快速簡便而準(zhǔn)確，大 大節(jié)省了機床調(diào)整所需的輔助時間，為高生產(chǎn)率四面刨床在小批量多品種加工方面的應(yīng)用鋪平了道路。德國威力公司的快速調(diào)校裝置主要有兩種:一種是用ATS系統(tǒng)提供變程功能。它可預(yù)先輸人最多達(dá)98個不同的規(guī)格。只要使用按鈕選擇所需的規(guī)格，并鍵人左立刀軸和上水平刀軸的刀具半徑，刀軸便會自動調(diào)整到所需位置。 機床上刀軸和左立刀軸設(shè)有相應(yīng)的刀具半徑和工件最終厚度或?qū)挾鹊臄?shù)碼顯示。另一種CAS LogoPac是一個由電腦支持的設(shè)定輔助裝置。它可儲存多達(dá)9999個產(chǎn)品資料，他能管理產(chǎn)品及刀具的規(guī)格，計算出刀軸調(diào)校所需之?dāng)?shù)據(jù)，并顯示每個刀軸所需刀具之編號、刀軸調(diào)校設(shè)定數(shù)據(jù)和工件成型后的規(guī)格。操作人員只需裝上適當(dāng)?shù)牡毒?，并將刀軸按顯示調(diào)校至所設(shè)定的位置，即可投人生產(chǎn)。 四面刨床各刀軸的刀體大多做成圓柱形可拆式，以便從主軸上取下，作修磨處理。較先進(jìn)的四面刨床各刀軸還設(shè)有刀具修磨器，對刀軸上各刀片進(jìn)行同心研磨，并可遙控進(jìn)行。 2.5本章小結(jié) 本章的主要內(nèi)容是四面刨床的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。主要是刨床的使用用途，主要用于木材的加工成型，還有四面刨床的設(shè)計要求和主要技術(shù)參數(shù)，通過本章學(xué)習(xí)可以了解各個部分的裝配關(guān)系，以及各個部分的結(jié)構(gòu)的設(shè)計，了解切削機構(gòu)和進(jìn)給機構(gòu)的設(shè)計和工作原理以及刀軸的結(jié)構(gòu)原理。 第3章 主要零部件計算 3.1 刨削力的計算 送料速度為24m/s 主運動速度： v= （3.1） 式中n—刀具轉(zhuǎn)速 d—刀具直徑，刨削的刀具直徑規(guī)定為100mm。 由進(jìn)料速度與主運動速度相等，所以可知刀具轉(zhuǎn)速即: v=24m/s= 所以n=4586r/min 進(jìn)給速度為： vf= （3.2） vf=m/s 所以可知每轉(zhuǎn)的進(jìn)給量為f=5.2m/r 切削厚度為a=0.4mm。 切削寬度為b=10mm =60 單位切削力： k= （3.3） 式中 F—切削力 S—切削面積，s=ab 查表可得單位切削力為k=44.1mpa 由此可得切削力： F=ks （3.4） F=ks=44.1KN 切削功為： P= （3.5） 電動機功率為： Pce= （3.6） Pce==6.099kw 式中η—電動機的效率，0.75—0.85 所以由電動機的功率可以決定電動機的型號為100L2，由于帶有無極變速機構(gòu)，所以選此電機可以運行。 3.2 銑削力的計算 送料速度為24m/s 主運動速度： v= （3.7） 式中 n—刀具轉(zhuǎn)速 d—刀具直徑，刨削的刀具直徑規(guī)定為125mm。 由進(jìn)料速度與主運動速度相等，所以可知刀具轉(zhuǎn)速即: V=24m/s= 所以n=3668.8r/min 進(jìn)給速度u=24m/min=0.4m/s 銑削厚度e=0.4mm 銑削功為： P= （3.8） 式中P—單位切削力（J/CM3） k—單位切削力（mpa）查表可得k=44.1mpa v—單位時間切下的切削體積 ，v=bhu h—銑削深度（mm）定銑削是的切削深度為1.5mm b—銑削寬度（mm）定銑削是的銑削寬度為100mm P=kw 銑削力為： F= （3.9） F= 電動機的功率為： Pce= （3.10） Pce= 所以根據(jù)電動機的功率選擇電動機的型號為100L2 3.3 進(jìn)給力的計算 如果不考慮其他因素，只從銑削所產(chǎn)生的各種力來考慮，則進(jìn)給力是兩種力的合力。一為Fx和Fy力在進(jìn)給方向的分力之和，即 Fu1=Fxcos+Fysin （3.11） 一為Fx和Fy力垂直于進(jìn)給方向的分力所造成的木材對工作臺表面的摩擦阻力，即 壓刨： Fu2=（Fxsin- Fycos） （3.12） 平刨： Fu2=（Fycos- Fxsin） （3.13） 于是總的進(jìn)給力的： 壓刨：Fu= Fu1+ Fu2= Fxcos+Fysin+（Fxsin- Fycos）（N） （3.14） 平刨：Fu= Fu1+ Fu2= Fxcos+Fysin+（Fycos- Fxsin）（N） (3.15） 在上式中Fy為推力和拉力的合力，即 Fy=f2 – F2 式中f2是一個刀齒在單位切削寬度上的寬度的推力和拉力。若同時銑削木材的刀具齒數(shù)為Z’，切削寬度為b，則推力為： f2 =9.087 （N） （3.16） 查表可得=1 ah=1 ap=1 x=0.8—0.9 =0.2—0.3 由于D=125mm是公差等級為7級粗糙度相對的波紋長lb=7.3mm，經(jīng)過整平的刀軸每齒進(jìn)給量等于波紋長度，即uz=lb=7.3mm。 Sinp= （3.17） Sinp==0.012 t （3.18） t196.25 H1=0.0038 H2=0.70 H=H1+( H2 - H1 )sin1.25 （3.19） H=H1+( H2 - H1 )sin1.25=0.228+（0.70 – 0.228）0.84=0.62 將以上數(shù)據(jù)代入到公式中得f2=193.7（N） 拉力F2的計算公式為 F2=9.807（aqq+） （3.20） q1=A1+B1 v– C1 （3.21）q1=A1+B1v–C1=0.054×60+00.10×3668.8-0.9=39.028 q2=A2+B2v– C2 （3.22） q2=A2+B2v– C2=0.105×60+0.03668.8-2.7=113.664 q=q1+( q2 - q1 )sin1.25 （3.23） q=q1+( q2 - q1 )sin1.25=101.72 將已知數(shù)據(jù)代入到公式中可得F2=-1595.1（N） 將求得的數(shù)值代到Fy=f2 – F2公式中去可得Fy=-1401.4（N）所以 壓刨 Fu= Fu1+ Fu2= Fxcos+Fysin+（Fxsin- Fycos）（N） =110.4×0.5+(-1401.4)×0.87+0.2×(110.4×0.87-1401.4)×0.5 =1604.67(N) 平刨：Fu= Fu1+ Fu2= Fxcos+Fysin+（Fycos- Fxsin）（N） =110.4×0.5+(-1401.4)×0.87+0.2×(-1401.4×0.5-110.4×0.87) =1323.4(N) 3.4 壓緊力的計算 壓緊力的大小必須上適宜，若過大將造成木件的多余變形并增加木件的進(jìn)給阻力；過小則起不到阻止木料離開工藝基準(zhǔn)的作用。壓緊力的大小則根據(jù)推出來力來合理確定。 對于不同類型木工刨床壓緊力的計算。木工刨床的計算公式課根據(jù)： Q=(1.5~2) P1 （3.24） Q—壓緊力 P1—刀軸的推出力 平刨、壓刨的切削力為：176.4KN，所以壓刨、平刨的壓緊力為：264.6KN。銑刀的切削力為110.4KN，所以銑刀的壓緊力為：165.6KN。 3.5本章小結(jié) 本章的主要內(nèi)容是部件結(jié)構(gòu)應(yīng)力的設(shè)計，主要是刨削力，銑削力，進(jìn)給力，壓緊力的計算，皮帶的選擇，其中著重的介紹了刨削力和銑削力的計算，通過計算進(jìn)一步確定零件的尺寸，以便參閱書籍選擇零件的種類規(guī)格，本章內(nèi)容為以后的整體裝配奠定理論基礎(chǔ)。 第4章 四面刨機床的總體裝配 4.1 四面刨機床工作臺的裝配 四面刨床的工作臺是工件在加工過程中定位、安裝基準(zhǔn)，所以其結(jié)構(gòu)、組成及尺寸直接影響到工件的加工質(zhì)通及機床的使用性能。 圖4.1 工作臺 工作臺:工作臺采用鑄鐵整體鑄成，經(jīng)過消除內(nèi)應(yīng)力處理，工作臺面省去了支承輥，具有較高的平面度，因而可簡化機床結(jié)構(gòu)，提高加工精度。工作臺的升機構(gòu):為了能加工不同厚度的工件，工作臺通過導(dǎo)軌絲桿螺母機構(gòu)，可采用手動或機動兩種方式實現(xiàn)工作臺垂直升降。 它的工作原理是：工作臺由兩個下個輥筒、輥筒凸出工作臺面高度的調(diào)整機構(gòu)和工作臺的鎖緊機構(gòu)。輥筒1由無縫鋼管制成，它的兩端焊接在軸承座2上，并借滾珠軸承裝于輥筒3上，輥筒3的兩端是偏心的，偏心的部分則是裝在固定工作臺上的軸套4上，在兩個輥筒軸的一段借銷釘5固定著連桿6，并用連桿7將兩輥筒上的連桿鉸接地連接在一起。轉(zhuǎn)動手柄10，通過絲杠7、連桿7、接頭8和連桿6，是輥筒3轉(zhuǎn)動，由于國通軸的兩端的是偏心的，因此，凸出工作臺面得高度則得到調(diào)整，在工 作時，輥筒軸不動，輥筒相對輥筒軸轉(zhuǎn)動。軸承的潤滑通過油孔11來進(jìn)行。 工作臺鎖緊機構(gòu)是由偏心套12、接頭13和軸14、15組成。軸14和15的一端借銷釘16裝有偏心套12.軸14和15緊固在接頭13上，接頭13裝有手柄17，轉(zhuǎn)動手柄17，軸14和15帶動偏心套12轉(zhuǎn)動，而偏心套則壓向?qū)О鍓|板18，即可實現(xiàn)工作臺緊鎖，工作臺還有限位墊塊19. 4.2 四面刨前后壓緊機構(gòu)的裝配 四面刨床的壓緊機構(gòu)主要包括位于工件上方防止工件跳動的各種壓輥和壓板裝置，以及位于工件側(cè)面的側(cè)向壓緊裝置，四面刨床的上刀軸與單面壓刨床的刀軸一樣，設(shè)有前后壓緊器并常做成壓板形式。本次四面刨的前壓緊機構(gòu)設(shè)計如圖所示： 圖4.2 前后壓緊機構(gòu) 它的工作原理是：前壓緊裝置主要由斷屑器1，蓋板2，調(diào)節(jié)螺栓3和4，彈簧5和6組成。14個斷屑器單元1套在軸7上，軸7的兩部分分別固定在左支架8和右支架9的孔中，蓋板2的兩端通過螺栓10緊固在左右支架上，蓋板2上具有調(diào)整螺栓3和4相應(yīng)于每個斷屑器安裝，即每個斷屑器1都有調(diào)整螺栓3和4，螺栓3的一端旋在每個斷屑器的螺孔中，轉(zhuǎn)動另一端的螺母可調(diào)整斷屑器到工作臺表面的距離。螺栓4的一端裝有壓緊器的彈簧5，轉(zhuǎn)動螺栓4則可調(diào)整彈簧5對斷屑器的壓力。在左右支架8和9上還裝有拉力彈簧6，支撐螺栓11，左右支架8和9裝在左右螺栓12、13上，并可轉(zhuǎn)動，因此需要時可將整個斷屑器抬起。 后壓緊機構(gòu)的主要零件有：壓緊器14，左右軸瓦15，左右彈簧16.壓緊器14借螺栓17與軸瓦15相結(jié)合，螺釘18將支撐叉19固定在軸瓦上（B-B剖面），支撐叉19借助銷釘20裝有調(diào)整螺栓21和彈簧16，轉(zhuǎn)動螺母22即可調(diào)整壓緊器的位置和壓力。螺栓23固定著壓緊器的鑲條24.在壓緊器上還裝有刮屑板25，銅制的刮板26用螺釘27固定在刮屑板架上，左右軸瓦15裝在刀軸軸承蓋的槽中，而整個壓緊器可繞刀軸轉(zhuǎn)動。 4.3 四面刨的總體裝配 機床布局的合理性應(yīng)該表現(xiàn)在以下幾個方面： 符合木件工藝要求，保證加工質(zhì)量。進(jìn)給運動及各種輔助運動都是根據(jù)工藝要求，因此布局應(yīng)該符合工藝要求。 符合生產(chǎn)要求。設(shè)計機床，不僅對機床有加工質(zhì)量的要求，也有數(shù)量的要求，應(yīng)用單件小批量生產(chǎn)的機床，要求有較高的生產(chǎn)率。 符合人機工程學(xué)的要求，維修方便，使用安全。機床外形美觀。機床的外形與布局有關(guān)。強調(diào)外形美要與其實際應(yīng)用相一致，不能拋開適用性，而片面追求機床的外形美。 四面刨的主要運動機構(gòu)是刀軸的運動，在到切削過程中是逆銑，所以工件的進(jìn)給主要是靠壓緊輥輪來進(jìn)給的，壓緊輥輪的進(jìn)給速度約為：5-8m/min，所以要給電動機降速才能與帶輪連接，傳遞給壓緊輥輪，降速機構(gòu)采用的是一齒差減速器，它可以快速降低傳出速度，而且要求壓緊輥輪同步運動，所以它們的主軸都是以帶輪傳動。 圖4.3 總裝圖 4.4 四面刨的無級變速機構(gòu)的裝配 四面刨的無級變速主要應(yīng)用于電機上，是由于電機的轉(zhuǎn)速達(dá)不到我們所要求得轉(zhuǎn)速所以就應(yīng)用無級變速機構(gòu)來調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速使之達(dá)到我們所需求的轉(zhuǎn)速。設(shè)計如圖4-4 圖4.4 無級變速機構(gòu) 無級變速機構(gòu)的工作原理為：電動機1是雙伸出端。無級變速機構(gòu)是直接裝在電動機1的右伸出軸上。在輪架2上裝有兩個錐形盤3和4 ，其中左錐形盤用螺釘固定在輪架2上，右錐形盤4可沿輪架2軸向移動，撥叉5安裝在軸6上，在叉形部分上有小軸7裝入滾珠軸承8的圓孔中。當(dāng)操縱撥叉圍繞軸6擺動時，位于左右錐形盤上的三角皮帶的接觸半徑就得到改變，形成無極變速。左伸出端軸上裝有帶動主軸旋轉(zhuǎn)地三角皮帶輪9。 4.5刨刀主軸 主軸是機床很重要的零件，通過皮帶將主軸與電動機連接起來，在工作時高速旋轉(zhuǎn)。刨刀的刀具是鑲嵌在主軸內(nèi)部，所以對刨刀的主軸的技術(shù)要求會很高。 主軸為整體結(jié)構(gòu)，其兩端分別裝有角接觸軸承，并且由兩端的軸承端蓋固定在機架上，刀軸為圓形，其上均勻分布著四片刀片，刀片的緊固由楔塊和螺母來實現(xiàn)。為了裝卸刀片方便，在到旁邊有提刀螺母并在刀片底端裝有彈簧。 4.6 銑刀刀軸 銑刀主軸與刨刀有一定得區(qū)別，主要在刀具的安裝上，銑刀不是將刀片嵌入刀軸里而是直接在刀軸上裝不同的成型銑刀。 圖4.5壓刨刀刀軸 圖4.6 銑刀刀軸 主軸是通過一角接觸軸承端蓋固定在機架上的，為了防止松動，在軸承端蓋一側(cè) 還裝有兩個螺母，在兩個螺母之間還裝有止推墊圈。夾頭可以夾住各種不同直徑的刀具。 4.7本章小結(jié) 本章的主要內(nèi)容是四面刨床的總體裝配的設(shè)計。主要是機床工作臺的裝配，設(shè)計尺寸以及配合要求，前后壓緊機構(gòu)的裝配，壓緊機構(gòu)的工作原理，以及生產(chǎn)要求。無極變速機構(gòu)的裝配，及其工作原理的介紹，在現(xiàn)實中的應(yīng)用范圍場合，還有刨刀主軸銑刀刀軸的裝配。 結(jié) 論 本設(shè)計在調(diào)研了四面刨的目前研究與生產(chǎn)市場后，綜合了國內(nèi)外大量的研究資料，設(shè)計了木工專用四面刨。專用四面刨的研究適用加工封邊條，櫥柜門的薄而且小的木制材料。由于專用四面刨具有機械化、數(shù)控化等特點，因此在加工過程中會節(jié)約大量時間，提高了生產(chǎn)率。本課題主要完成了以下幾方面的工作： （1）系統(tǒng)總體方案的確定：總體設(shè)計主要針對工作臺，壓緊機構(gòu)，進(jìn)給機構(gòu)，升降機構(gòu)的設(shè)計，通過各種資料進(jìn)行比較選取了比較適合的裝置。 （2）計算的確定：在設(shè)計過程中計算是比較重要的工作，它主要是確定了是否用該件，而且在選擇完成之后有校核，確定了選擇件是否安全。 （3）裝配：在完成各個部分的設(shè)計，就是將各個部分裝配在一起，完成整個機器的設(shè)計。 總之，本文從專用四面刨系統(tǒng)的總體設(shè)計到各部分的具體設(shè)計做了詳細(xì)闡述，可以得出如下結(jié)論： 通過研究，從理論上看，專用四面刨的性能在進(jìn)行各項試驗上是可行和可靠的，可以適用于專用四面刨的研究部門和生產(chǎn)廠家進(jìn)行試驗。 通過研究還發(fā)現(xiàn)本設(shè)計尚存在一些不足，建議以后的課題研究中注意以下問題，并作適當(dāng)改進(jìn)： （1）在進(jìn)料過程中可以采用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行自動進(jìn)料的設(shè)計； （2）. 如有時間，可以進(jìn)一步完成專用四面刨的加工精度； 參考文獻(xiàn) [1] 吳宗澤,羅圣國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊[M].北京:高等教育出版社.1992 [2] 郭愛蓮.新編機械工程技術(shù)手冊[M].北京:經(jīng)濟(jì)日報出版社.1991 [3] 孫玉芹,孟兆新.機械精度設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京:科學(xué)出版社.2003 [4] 朱理.機械原理[M].北京:高等教育出版社.2004 [5] 左鍵民.液壓與氣壓傳動[M].北京:機械工業(yè)出版社.1999 [6] 劉鴻文.材料力學(xué)[M].北京:高等教育出版社.1992 [7] 劉灝.機械設(shè)計手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社.1998 [8] 朱龍根.簡明機械零件設(shè)計手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社.1997 [9] 吳宗澤.機械結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社.1998 [10] 華中理工大學(xué)等院校編.畫法幾何及機械制圖[M].北京:高等教育出版社.1998 [11] 同濟(jì)大學(xué)數(shù)學(xué)教研室編.高等數(shù)學(xué)[M].北京:高等教育出版社.1997 [12] 劉品,劉麗華.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2001 [13] 黃純穎.機械創(chuàng)新設(shè)計[M].北京:高等教育出版社.2000 [14] 侯書林,朱海.機械制造基礎(chǔ)[M].北京:中國林業(yè)出版社,北京大學(xué)出版社,2006. [15] 續(xù)丹,陶唐飛,黃勝.Solid Edge基礎(chǔ)與實踐教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005 [16] 王凡,于豐,李成華.動力割灌機圓盤刀片割草工作性能的研究[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,1989,(2):121-128 [17] 吳英良,蔣本浩,孫敏琪.割灌機圓鋸片的超速試驗[J].林業(yè)機械,1985,(1):11-12 [18] 陳達(dá)文.我國林業(yè)機械的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].林業(yè)機械與木工設(shè)備,1996,(2):4-5 [19] Makoto Tanaka,Seiji Sato. FX Series General-Purpose Wire-Cut Electrical-Discharge Machines. [20] Takamitsu Kimura, Katsunori Sawahata, Takahiro Ssto. Development of High Performance Coated Wice Electrodes for High-Speed Cutting and Accurate Machining. [21] Seigi Aoyama, Koichi Tamura,Takahiro Satoetal. High-Performance Coated Wire Electrodes for High-Speed Cutting and Accurate Machinin 致謝 首先感謝我的畢業(yè)設(shè)計導(dǎo)師任忠先老師，在選題及研究過程中得到任忠先老師的悉心指導(dǎo)。任老師多次詢問設(shè)計進(jìn)程，并為我指點迷津，幫助我開拓設(shè)計思路，精心點撥、熱忱鼓勵。任老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人。對任老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的。 ??感謝我的室友們，從遙遠(yuǎn)的家來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。在設(shè)計過程中我遇到難以解決的問題你們總在我身邊幫助我、鼓勵我，給了我很多的建議。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！ 30