組合專機-組合式專用銑齒機床設計,組合,專機,組合式,專用,機床,設計 第 1 頁 共 25 頁 目 錄 第 1 章 緒論 ...................................................................................................................................2 1.1 畢業(yè)設計研究的意義及目的 ...............................................................................................2 1.2 組合機床簡介 .......................................................................................................................3 1.2.1 組合機床的組成 ...........................................................................................................3 1.3 組合機床的發(fā)展概況 ...........................................................................................................3 1.4 齒輪加工機床概述 ...............................................................................................................4 1.4.1 各種類型齒輪加工機床 ...............................................................................................4 1.4.2 銑床 ...............................................................................................................................4 第 2 章 機床結(jié)構(gòu)方案制定 ...........................................................................................................4 2.1 組合式專用銑齒機床 ...........................................................................................................4 2.1.1 機床的組成及配置 .......................................................................................................4 2.1.2 機床的技術規(guī)格 ...........................................................................................................5 2.2 組合式專用銑齒機床結(jié)構(gòu) ...................................................................................................5 2.2.1 機床結(jié)構(gòu)特點 ...............................................................................................................5 2.2.2 機床的冷卻系統(tǒng) ..........................................................................................................6 2.2.3 機床的潤滑系統(tǒng) ...........................................................................................................7 2.2.4 機床的安全維護 ...........................................................................................................7 第 3 章 機床部件設計選型 ...........................................................................................................8 3.1 通用部件簡介 .......................................................................................................................8 3.1.1 組合機床通用部件規(guī)格、型號及其配套表 ...............................................................8 3.2 通用部件計算選型 ...............................................................................................................8 3.2.1 切削用量選擇 ...............................................................................................................8 3.2.2 電機功率計算 .............................................................................................................11 3.3 組合機床部件選型 .............................................................................................................12 3.3.1 銑削頭的選擇 .............................................................................................................12 3.3.2 機械滑臺的選擇 .........................................................................................................14 組合式專用銑齒機床 第 2 頁 共 29 頁 3.3.3 立柱的選擇 .................................................................................................................15 3.4 選型配套表 .........................................................................................................................16 第 4 章 回轉(zhuǎn)工作臺 .....................................................................................................................17 4.1 回轉(zhuǎn)工作臺概述 .................................................................................................................17 4.1.1 分度工作臺 .................................................................................................................17 4.1.2 銑內(nèi)齒回轉(zhuǎn)工作臺工作原理 .....................................................................................17 4.2 驅(qū)動設備選擇 .....................................................................................................................17 4.2.1 減速機的選用 .............................................................................................................17 4.3 齒輪強度校驗 .....................................................................................................................18 第 5 章 組合機床刀具及工具 .....................................................................................................22 5.1 組合機床刀具的特點 .........................................................................................................22 5.2 銑齒刀具的選擇 .................................................................................................................22 5.2.1 選擇銑齒刀具的主要因素 .........................................................................................22 5.2.2 指形銑刀 .....................................................................................................................23 5.2.3 指形刀架的主要技術性能 .........................................................................................23 表 5-1 指形刀架的主要技術性能參數(shù) .................................................................................23 第 6 章 結(jié)論 ...........................................................................................................................24 結(jié)束語 ...........................................................................................................................................25 參考文獻 .......................................................................................................................................27 附錄 ...............................................................................................................................................28 第 3 頁 共 25 頁 第 1 章 緒論 1.1 畢業(yè)設計研究的意義及目的 發(fā)展組合機床及其自動線，廣泛的推廣使用組合機床，對于機械制造工業(yè)，特別是汽 車、拖拉機、柴油機、電動機儀器儀表以及軍工部門等生產(chǎn)的發(fā)展，有著很重要的意義。 目前，組合機床在機械制造工業(yè)中應用越來越普遍，并已經(jīng)顯示出巨大的優(yōu)越性。 本畢業(yè)設計的研究目的，就是要設計出一臺組合式的銑齒機床，實現(xiàn)齒輪加工，提高 效率，減少成本，并且在保證工作的前提下，盡可能的滿足客戶需求。因此，市場要求 我們不斷開發(fā)新技術、新工藝，研制新產(chǎn)品，使真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備。 1.2 組合機床簡介 以系列化和標準化的通用部件為基礎，配以少量專用部件對一種或多種工件按預先 確定的工序進行切削加工的機床。兼有萬能機床和專用機床的優(yōu)點。通用零部件通常占 整個機床零部件的 70％～90％，只需要根據(jù)被加工零件的形狀及工藝改變極少量的專用 部件就可以部分或全部進行改裝，從而組成適應新的加工要求的設備。由于在組合機床 上可以同時從幾上方向采用多把刀具對一個或數(shù)個工件進行加工，所以可減少物料的搬 運和占地面積，實現(xiàn)工序集中，改善勞動條件，提高生產(chǎn)效率和降低成本。將多臺組合 機床聯(lián)在一起，就成為自動生產(chǎn)線。組合機床廣泛應用于需大批量生產(chǎn)的零部件，如汽 車等行業(yè)中的箱體等。另外在中小批量生產(chǎn)中也可應用成組技術將結(jié)構(gòu)和工藝相似的零 件歸并在一起，以便集中在組合機床上進行加工。 1.2.1 組合機床的組成 組合機床是以通用部件為基礎，配以按工件特定形狀和加工工藝設計的專用部件和 夾具，組成的半自動或自動專用機床。 通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。 通用部件按配置型式，組合機床可分為單工位和多工位兩大類。其中單工位組合機 床按被加工面的數(shù)量又有單面、雙面、三面和四面 4 種，通常只能對各個加工部位同時 進行一次加工；多工位組合機床則有回轉(zhuǎn)工作臺式、往復工作臺式、中長立柱式和回轉(zhuǎn) 鼓輪式 4 種。 1.2.2 組合機床的特點 組合式專用銑齒機床 第 4 頁 共 29 頁 組合機床按系列化標準化設計的由大量的通用部件和少量的專用部件組合的工序集 中的高效率專用機床。它能對工件進行多刀，多軸，多面，多工位，同時加工。 組合機床與通用機床，其它專用機床比較，具有以下特點： A. 設計和制造周期短，經(jīng)濟效益好。 B. 比通用機床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定勞動強度低。 C. 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修方便。 D. 產(chǎn)品加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對操作工人的技術水平要求不高。 E. 通用部件可以重復使用。不必進行設計和制造。 F. 適應大規(guī)模和自動化生產(chǎn)需要 1.3 組合機床的發(fā)展概況 最早的組合機床于 1911 年在美國制成，用于加工汽車零件。1953 年，美國福特汽車 公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)商，確定了組合機床通用部件標準化的原則。 1973 年，國際標準化組織（ISO）公布了第一批組合機床通用部件標準。1975 年，中國 第一機械工業(yè)部頒布了中國的第一批組合機床通用部件標準。 專用機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重復使用， 逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機床。 1.4 齒輪加工機床概述 1.4.1 各種類型齒輪加工機床 齒輪加工機床主要分為圓柱齒輪加工機床和錐齒輪加工機床兩大類。圓柱齒輪加工 機床主要用于加工各種圓柱齒輪、齒條、蝸輪。常用的有滾齒機，插齒機、銑齒機、剃 齒機等。 1.4.2 銑床 銑床是一種用途廣泛的機床。它可以加工平面（水平面、垂直面）銑床 一種用途廣泛的機床，在 銑床上可以加工平面（水平面、垂直面） 、溝槽（鍵槽、T 形槽、燕尾槽等） 、分齒零件（齒輪、花鍵 軸、鏈輪、螺旋形表面（螺紋、螺旋槽）及各種曲面。此外，還可用于對回轉(zhuǎn)體表面、內(nèi)孔加工及進 行切斷工作等。銑床在工作時，工件裝在工作臺上或分度頭等附件上，銑刀旋轉(zhuǎn)為主運動，輔以工作 臺或銑頭的進給運動，工件即可獲得所需的加工表面。由于是多刀斷續(xù)切削，因而銑床的生產(chǎn)率較高。 第 5 頁 共 25 頁 第 2 章 機床結(jié)構(gòu)方案制定 2.1 組合式專用銑齒機床 2.1.1 機床的組成及配置 機床主要由銑削頭、動力滑臺、工作臺、專用工裝組成，其中工作臺在外周，銑削 頭及滑臺在中央，通過工作臺的分度轉(zhuǎn)動實現(xiàn)內(nèi)齒輪的加工。 機床的部件選用與設計： 銑削頭：可以實現(xiàn)垂直進給，按技術要求選用標準件； 動力滑臺：可以實現(xiàn)徑向進給，選用標準件； 水平移動滑臺：根據(jù)加工直徑的不同用來調(diào)整銑削頭的水平位置，選用標準件； 工作臺：具有分度功能； 專用工裝：根據(jù)銑削頭垂直行程以及工作臺面的位置而設計的。 2.1.2 機床的技術規(guī)格 1) 加工齒輪直徑范圍：2500~3500mm 2) 最大加工寬度：250mm 3) 最大模數(shù)：40mm 4) 主軸中心位置最大垂直移動距離：280mm 5) 工作臺最大直徑：4000mm 6) 外形尺寸：4000 x4000 x2000mm 2.2 組合式專用銑齒機床結(jié)構(gòu) 2.2.1 機床結(jié)構(gòu)特點 本機床主要由床身、銑削頭、工作臺、主軸傳動、進給傳動和其相應的變速操縱機 構(gòu)、冷卻與電氣設備等部分組成。現(xiàn)在將各部分概述如下： (1)床身部分： 由床身和底座以螺釘緊固連接而成，為箱形結(jié)構(gòu)的鑄件，內(nèi)部采用合理布筋增強剛 性，是銑頭、等的支承部件，床身后側(cè)裝置主傳動電機，內(nèi)部安裝主傳動系統(tǒng)同時也作 潤滑油儲存槽。中部左右兩側(cè)開有兩方形窗口，左邊裝置動變速操縱箱，右邊作檢查調(diào) 整用，下部左右兩側(cè)則為安裝電氣設備壁龕；壁龕的門上設有開門斷電及密封裝置，底 座是整個機床的支承，其上還裝置冷卻液泵，并兼作冷卻液箱。 組合式專用銑齒機床 第 6 頁 共 29 頁 主傳動機構(gòu)直接安裝在床身內(nèi)部，軸一端以彈性聯(lián)軸器與主軸電機相連，軸末端以 螺旋傘齒輪與立銑頭相連，中間以直齒輪傳遞動力，各軸用滾動軸承裝在床身壁上，在 軸的另一端裝有一制動電磁離合器作主軸制動，打開床身右側(cè)方窗口，即可見到主要的 傳動部分或作檢查調(diào)整。 (2)銑削頭部分： 銑頭安裝在床身上部彎頭的前面。銑頭內(nèi)裝著主軸，主傳動系統(tǒng)中輸出軸上的傘齒 輪與立銑頭的傘齒輪嚙合，在經(jīng)過一對正齒輪傳動而帶動軸套旋轉(zhuǎn)，主軸的上半部分即 裝于此軸套內(nèi)，軸套通過滑健帶動主軸一同旋轉(zhuǎn)，主軸并可以在軸套內(nèi)軸向移動。主軸 的下半部分則以精密滾動軸承安裝在軸套內(nèi)，套筒能連同主軸一起相對于立銑頭本體作 軸向移動，最大行程為 85 毫米，用手輪操縱，當搖動手輪時，經(jīng)一對傘齒輪，再傳動絲 杠，帶動固定于套筒上的托架內(nèi)的螺母，絲杠轉(zhuǎn)動時，螺母則帶著套筒和主軸作軸向移 動，以便銑削不同深度的加工面和鉆孔，如果加工的軸向精度要求高時，還可以裝上千 分表，以便觀察和檢查。主軸套筒在不同的軸向位置上都可以用手柄夾緊。 (3)主軸變速操縱部分： 變速操縱箱是一個獨立的部件，它安裝在床身左側(cè)窗口上。利用孔盤齒輪條、拔叉 操縱各滑動齒輪的位置，外露部分是轉(zhuǎn)速盤手柄。 為了變速時齒輪容易嚙合，電氣上使手柄轉(zhuǎn)動過程中，主電機有一沖動，其沖動時 間的長短與手柄運動的速度有關，為了避免齒輪的過度撞擊，希望沖動時間短些為好， 因此當手柄退回原位時，要求速度快一些，但得接近終點位置時，又必須把推動減慢， 以利嚙合。為了避免打開，變速不宜在主軸上高速轉(zhuǎn)動中進行。 (4) 進給變速部分： 進給變速控制工作臺的進給速度和快速移動。由進給電機和快進電機控制。 (5) 工作臺部分： 回轉(zhuǎn)工作臺由電機帶動減速機，減速機和齒輪通過螺栓連接，同時齒輪與三排滾柱 回轉(zhuǎn)支承的外齒圈嚙合，同理回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)齒圈通過螺栓與底座相連。制齒工裝臺與回 轉(zhuǎn)支承連接起來，所以當電機通電是，減速機帶動齒輪，齒輪帶動回轉(zhuǎn)支承，從而實現(xiàn) 工件的分度轉(zhuǎn)動，達到生產(chǎn)設計的要求。 (6) 冷卻部分： 冷卻液裝在機床的底座內(nèi)，打開床身后罩可以看到冷卻液泵將冷卻液沿著管子輸送 到噴嘴，輸送量用閥門調(diào)節(jié)。 2.2.2 機床的冷卻系統(tǒng) 切削液回路先經(jīng)鐵屑箱，過濾后流回流油箱，在油箱內(nèi)設有磁棒吸引油中的微小鐵 屑。 （1） 切削液的作用 在銑削加工過程中，切削液起到冷卻、潤滑、排屑的作用。若在切削液中加入防銹 劑，還有防銹作用。 第 7 頁 共 25 頁 （2） 切削液的選擇 切削液有兩種：起冷卻作用的水溶液、起潤滑作用的油溶液和固體潤滑劑。選擇切 削液要能滿足銑削加工又要比較經(jīng)濟。表 2-1 列舉了各種切削液對鉸孔表面粗糙度影響。 從表 2-1 看出，用序號 1 N5-N7 高速機油，表面粗糙度雖然不是最低，但是從經(jīng)濟 合理以及滿足工件表面粗糙度要求方面考慮，完全合適。內(nèi)齒輪的表面粗糙度要求為 Ra10μm，選擇序號 1 N5-N7 高速機油是最合適的。 表 2-1 切削液 序號 切削液種類 表面粗糙度 mRa? 1 N5–N7 高速機油 2.5 2 10%氯化石蠟+3.5%硫化棉籽油 +86.5% N5-N7 高速機油 2.5 3 20%氯化石蠟+80% 高速機油 1.25 4 乳化液 0.80 5 極壓乳化油 0.70 6 極壓切削油（20%氯化石蠟+1% 二烷基二硫代磷酸鋅+79% N5-N7 高速機油 0.63 2.2.3 機床的潤滑系統(tǒng) 機床中有兩個潤滑油泵潤滑各個主要部件，傳動箱中油泵除供給潤滑油外還供給兩 個反向結(jié)構(gòu)的電磁達到移動活塞完成反向的目的。傳動箱中的油泵還潤滑立柱及主刀架。 機床的潤滑系統(tǒng)： （a）整機的潤滑設有油泵站，油箱上面放置齒輪油泵，其流量 Q=25 公升/ 分，壓力 P=2.5Mpa，油箱容積為 1100 公升。供立柱卸荷，潤滑油泵的壓力分三路輸出二路供傳動 箱，其一供進給子及反向的驅(qū)動油缸，其二是傳動箱各部的潤滑、箱內(nèi)還接出銅管供床 身前后支架的潤滑。壓力油另一路通至立柱前面的油管座體。油管座體內(nèi)分一路供立柱 的潤滑；一路經(jīng)伸縮管通油至滑座及主刀架。 （b）工作臺的潤滑是由靜壓油泵站分支油路，供應導軌，蝸桿支架及付傳動箱。工 作臺主軸是靜壓軸承，不再供潤滑油。 （c）床身導軌及立柱垂直導軌的潤滑是間斷的，當移動時才加潤滑油，在立柱側(cè)潤滑 開關，手動調(diào)節(jié)，供立柱移動時的潤滑?；覀?cè)有潤滑開關，手動調(diào)節(jié)，供滑座移動 時的潤滑。 （d）定期加油點，主刀架主軸齒輪付加油點，主刀架后支座加油點，指形刀架加油 組合式專用銑齒機床 第 8 頁 共 29 頁 點，內(nèi)指形刀架加油點，切向刀架齒輪付加油點。切向刀架后支座加油點，切向刀架滑 板加油點。 2.2.4 機床的安全維護 機床在工作過程中，應注意下列事項，以確保機床安全運轉(zhuǎn)。 1）隨時觀察分度蝸輪的嚙合情況，注意潤滑是否充分； 2）刀架后支承是否充滿油； 3）機床上切屑要及時清理，以免影響冷卻液的回流； 4）冷卻箱要定期清除其吸收的鐵屑； 5）機床工作一段時間后，檢查蝸輪運轉(zhuǎn)的振擺，發(fā)現(xiàn)超差時及時處理； 6）在加工過程中，要經(jīng)常注意油壓是否穩(wěn)定，如果壓力降低，要調(diào)整到所要求的壓 力，尤其特別注意油泵的濾油器有無堵塞； 7）銑齒進行中停車，必須脫開進給結(jié)合子，在無進給的情況下運轉(zhuǎn)幾圈后再停車。 第 9 頁 共 25 頁 第 3 章 機床部件設計選型 3.1 通用部件簡介 3.1.1 組合機床通用部件規(guī)格、型號及其配套表 表 3-1 通用部件配套表 名 義 尺 寸 （mm） 部件名稱 標準號 200 250 320 400 500 630 液壓滑臺 HY20AHY20B HY25AHY25B HY32AHY32B HY40AHY40B HY50AHY50B HY63AHY63B 機械滑臺 JB1521-75 HJ20A HJ20B HJ25A HJ25B HJ32A HJ32B HJ40A HJ40B HJ50A HJ50B HJ63A HJ63B 齒輪傳動的動力箱 JB1523-75 X TD25 TD32 TD40 TD50 TD63 側(cè)底座 JB1525-75 X CC25 CC32 CC40 CC50 CC63 立柱 JB1526-75 X CL25ACL25B CL32ACL32B CL40ACL40B CL50ACL50B CL63ACL63B 立柱底座 JB1527-75 X CD25 CD32 CD40 CD50 CD63 銑削頭 JB1530-75 TX20ATX20B TX25ATX25B TX32ATX32B TX40ATX40B TX50ATX50B TX63ATX63B 鏜削頭 JB1531-75 TA20 TA25 TA32 TA40 TA50 TA63 鉆削頭 JB1532-75 TZ20 TZ25 TZ32 TZ40 TZ50 TZ63 液壓鏜孔車端面頭 JB1533-75 ---- TC25ATC25B TC32ATC32B TC40ATC40B TC50ATC50B TC63ATC63B 注：1.表中“x” 表示標準中無此規(guī)格， “----”表示尚未設計。 2. 銑削頭與大一規(guī)格的滑臺配套使用，其他部件均為同一規(guī)格配套使用。 3.立柱型號中帶“A”的用于配置液壓滑臺，帶“B”的用于配置機械滑臺。 3.2 通用部件計算選型 3.2.1 切削用量選擇 在銑床上（或者加工中心等機床上）用銑刀進行切削的過程稱為銑削。銑削是一種 組合式專用銑齒機床 第 10 頁 共 29 頁 應用非常廣泛的切削加工方法。它可以對許多不同形狀的表面進行粗加工和半精加工， 其加工精度一般為 IT9～IT8，表面粗糙度為 Ra=6.3～1.6μm。由于銑刀多為多齒刀具， 所以具有較高的生產(chǎn)率。本機床是設計用來銑削直齒圓柱齒輪的齒廓面的，其所使用的 刀具為指形銑刀，與常規(guī)的盤形齒輪銑刀切削方式類似，故在計算銑削力和銑削功率方 面采用了下面所引用的方法。 (1) 銑削要素 銑削時調(diào)整機床的參量稱為銑削用量要素，如圖 3-1 示。 圖 3-1 銑削用量要素 銑削速度 銑削速度為銑刀主運動的線速度（單位為 m/min）,可用公式計算：cv10?nd? 式中 d0-------銑刀直徑，mm; n -------銑刀轉(zhuǎn)速，r/min. 進刀量 進刀量是銑刀與工件在進給運動方向上的相對運動位移量。它有進給速度（ ） ，每進給量（f） ，每齒進給量（ ）等三種表示方式：v zf 進給速度 單位時間內(nèi)工件與銑刀的相對位移，單位為 mm/min.tv 每進給量 f 銑刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，工件與銑刀的相對位移，單位為 mm/r。 每齒進給量 銑刀每轉(zhuǎn)過一個刀齒時，工件與銑刀的相對位移，單位為 mm/zz 通常銑床銘牌上只列出進給速度，因此首先應根據(jù)具體加工條件選擇 ,然后計算出zf ，并按銘牌上實有的 調(diào)整機床。三種進給量的關系為fvfvnzf??? 式中 z------銑刀齒數(shù)。 背吃刀量 背吃刀量指在通過切削刃基點并垂直于工作平面的方向上測量的吃刀刃pa 量。它是平行于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為 mm。 側(cè)吃刀量 側(cè)吃刀量平行于工作平面并垂直于切削刃基點的進給運動方向上測量的e 第 11 頁 共 25 頁 吃刀量，即垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為 mm。 切削層橫截面積 銑刀每個切削齒的切削層公稱橫截面積 。銑刀的總DavA DbhA? 切削層橫截面積應為同時參加切削的刀齒切削層面積之和。但是由于切削時切削厚度、 切削寬度和同時工作的齒數(shù)均隨時間變化而變化，所以總切削面積也隨時間而變化，從 而計算較為復雜。為了簡化計算，常采用平均切削總面積 這一參數(shù)，其計算公式如Dav 下： 00dzfanvQApefpecDav ??? 式中 ----平均切削面積，av 2m Q-------材料切除率， in/3 切削力一般只計算切削力 ，然后算出其他力的大小。計算切削力 的實驗公式很cFcF 多，但大多較煩瑣，現(xiàn)介紹一種簡便實用的公式如下： HBSAFDavC? 式中： ---多刃刀具切削面積的平均值， ；av 2m HBS ---被加工材料的布氏硬度。 式中算出切削力 為銑刀 個同時工作刀齒切削力的平均值，銑刀的總切削力 應為CFez ?CF 與 的乘積，即CFezec?? 從式中可直接看出，工件材料的硬度很高，切削力很大。還可通過切削面積間接得 知，切削時的背吃刀量 和進給量 的增大，都會導致切削力 的增大，但是對 的影pazf CFzf 響要比 對 影響小。這一點與車削時是相同的。所以在生產(chǎn)中常在切削面積一定的條paCF 件下，選用較小的背吃刀量和較大的進給量，以減小切削變形和振動，從而減小銑削力 和銑削功率。 基于以上原理，在粗銑平面時，常采用階梯形面銑刀，使到齒在頸向和軸向呈階梯 形分布，以減小 ，增大 。pazf 組合式專用銑齒機床 第 12 頁 共 29 頁 3.2.2 電機功率計算 銑削功率的計算： 銑削時消耗的功率 （單位為 KW）其計算方法與車削相同。即按總切削力CP 和主運動的切削速度 來計算：?CFcv106???cCF 式中 的單位 N， 單位為 m/min。?cv 根據(jù)實際情況，進給運動所消耗的功率 一般為 0.15 左右，所以總的銑削功率fPc 為：mPcfcP15.?? 機床的電動功率 應為 =E?/E 式中： ---機床效率，一般 =0.70~0.85。? 本組合銑床銑削功率計算如下： 所需銑削加工的齒的最大模數(shù) m=40mm， 銑削加工時刀具進給速度 =1.3mm/r，Zf 指狀銑刀轉(zhuǎn)速 n=75r/min。0 40753min11cdnmnv?????????2006.1875403.1.5.2..mnfdzfadvavQAZpefpecDa?????NHBSAF DavC586.30?? 第 13 頁 共 25 頁 說明：由于目前所需要加工的工件的硬度一般為 HB207～262，故本計算中取 HBS 為 300，這也是為了以后可以對機床加工能力進行一定的擴展。 NzFecC586.??KWvP8.210635.???PPcfcm3.5.?? 為了保證機床的足夠動力、載荷承受及其購買價格等要素，選用功率 5.5KW 的主軸 電機。 3.3 組合機床部件選型 3.3.1 銑削頭的選擇 *1TX 系列銑削頭 GB 3668.9-83 本系列銑削頭用于鋼、鑄鐵及有色金屬零件的平面銑削和銑槽及銑扁工藝。普通級 精度的銑削頭用于粗銑，采用密齒端銑刀可以進行大走刀強力銑削；高精度級(G)銑削頭 用于高效高精度銑削，最大進給速度可達 2500mm/min，最高加工精度：平面度 0.01- 0.03/1000,表面粗糙度為≤ 。 本銑頭分為：I 型( 手動移動和夾緊滑套)，II 型(帶液壓自動讓刀機構(gòu)) 。 銑削頭配有四種傳動裝置：皮帶傳動裝置，主軸轉(zhuǎn)速較高，用于有色金 屬的加工；尾置式傳動裝置，主要用于立式配置型式；手柄變速傳動裝置， 用于要求經(jīng)常改變切削速度的場合；頂置式傳動裝置，應用范圍較廣。 表 3-2 主要技術性能及配套關系 主軸轉(zhuǎn)速 (r.p.m) 型號 傳動裝置 型號 功率(kw) 低速組(A 型) 高速組(B 型) 套筒調(diào)整 (mm) 主軸端號 (mm) 刀盤直徑 (mm) 1TX20 1TX20G INGe20 I 型：1.1 II 型： 1.5 125-630 200-1000 63 40 (Φ88.882) 80-200 1TX25 INGe25 I 型：2.2 100-500 160-800 63 40 100-250 組合式專用銑齒機床 第 14 頁 共 29 頁 1TX25G II 型：3 (Φ88.882) 1NG32 I 型：3 500-1600 1NGb32 80-400 125-630 1NGC32 125-400 320-1000 1TX32 1TX32G 1NGd32 II 型：4 III 型： 5.5 100-320 200-630 125-320 1NG40 400-1250 1NGb40 I 型：7.5 63-320 100-500 1NGc40 100-320 250-800 1TX40 1TX40G 1NGd40 II 型：11 80-250 160-500 50 (Φ128.57) 160-400 1NG50 15 320-1000 1NGb50 50-250 80-400 1NGc50 80-250 200-630 1TX50 1TX50G 1NGd50 I 型：15 II 型： 18.5 III 型： 22 低速 A 型 63-125，中速 B 型 125- 250，高速 C 型 200-400 80 60 (Φ221.44) 200-500 1TX63 1NGb63 I 型：22 II 型：30 III 型： 37 40-160 80-320 1TX63G 1NGc63 I 型：15 II 型： 18.5 III 型： 22 IV 型： 30 63-200 160-500 100 250-630 注 1、1NG**為皮帶傳動裝置；1NGb**、1NGe**為頂置式齒輪傳動裝置；1NGc** ，為尾 置式齒輪傳動裝置；INGd**為手柄變速齒輪傳動裝置。 2、訂貨時必須說明傳動裝置的型號、轉(zhuǎn)速范圍、電機功率 第 15 頁 共 25 頁 主軸端部尺寸 (JB2324-78) （單位 mm） 表 3-3 主軸端部尺寸表 型 號 D D1 B D3 D4 D2 H L L1 d 1TX20 1TX20G 88.882 44.45 15.9 26 17 66.7 8 100 18 M12 1TX25 1TX25G 88.882 44.45 15.9 26 17 66.7 8 100 18 M12 1TX32 1TX32G 1TX40 1TX40G 128.57 69.85 25.4 42 27 101.6 12.5 140 30 M16 1TX50 1TX50G 1TX63 1TX63G 221.44 107.95 25.4 62 35 177.8 12.5 220 35 M20 注：1TX ＊＊為普通級，1TX＊＊G 為高精度級 根據(jù)銑削力和銑削功率的計算，選擇型號 1TX32 的銑削頭。由表 3-1 選擇組合機床 的其他部件?，F(xiàn)將滑臺和立柱的標準列如下。 3.3.2 機械滑臺的選擇 *1HJ.1HJb 系列機械滑臺 GB 3668.4-83 本系列機械滑臺是根據(jù)國家標準 GB3688.4-83( 等效國際標準 IS02562-1973) 設計的， 它是用來實現(xiàn)進給運動的動力部件。 1HJ 系列采用滾珠絲杠， 1HJb 系列采用銅螺母絲 杠。本滑臺選用優(yōu)質(zhì)鑄鐵導軌或鑲鋼導軌，電氣擋鐵安裝位置有左型或右型等型式。 本滑臺采用 ( 兩導軌之間 ) 雙封閉結(jié)構(gòu)，精度高；精密級采用塑料導軌板，動態(tài)性 能好。本滑臺剛度高，熱變形小，進給穩(wěn)定性高，從而保證了加工狀態(tài)下 ( 負荷下 ) 的 實際精度。本滑臺很容易實現(xiàn)無級變速及數(shù)控化。所以本滑臺是實現(xiàn)高精度柔性化的理 想部件。 組合式專用銑齒機床 第 16 頁 共 29 頁 表 3-5 主要技術性能表 最大行程 (mm) 工作進給 快速移動 型號 滑臺臺 面寬 (mm) 滑臺臺 面長 (mm) I II III 最大 進 給 力(N) 電機 功率 (kw) 速度范圍 mm/min 電機 功 率 (kw) 移動 速度 (m/min) 制動器額 定制動扭 矩(Nm) 1HJ25 1HJ25M 20.6～380 8.01 1HJb25 1HJb25M 250 500 250 400 8000 0.37 20.8～383 1.1 8.07 20 1HJ32 1HJ32M 19.14～530 .8 1HJb32 1HJb32M 320 630 400 630 12500 19.22～533 .4 7.8 1HJ40 1HJ40M 9.62～425. 8 1HJb40 1HJb40M 400 800 400 630 1000 20000 0.55 或 0.75 15.4～681. 4 1.1 或 1.5 6.3 50 1HJ50 1HJ50M 12.3～561 6.8 1HJb50 1HJb50M 500 1000 400 630 1000 32000 12.2～557 6.03 1HJ63 1HJ63M 12.5～569 6.16 1HJb63 1HJb63M 630 1250 400 630 1000 50000 1.5 或 2.2 12.3～561 2.2 成 3 6.8 100 注：最大進給力為在滑臺中心線上距臺面高等于臺面寬 1/2 處所能保證的進給力。 本設計中需要用到兩個機械滑臺,水平移動滑臺用來調(diào)整銑削頭的水平位置，滿足各 種不同直徑大小的工件加工；垂直徑向滑臺用來實現(xiàn)徑向進給，實現(xiàn)刀具切削。又因為 要滿足組合機床的通用部件配置，因此機械滑臺的選型是一樣的，只是滑臺的行程不一 樣。 第 17 頁 共 25 頁 3.3.3 立柱的選擇 立柱、立柱底座是滑臺的支承部件，它與相應的液壓滑臺及機械滑臺配套，用以組成 立式組合機床及其自動線。 3.4 選型配套表 由切削用量計算得到電機主軸功率,從而對組合機床的通用部件基本選型如下圖 3-8 所 示: 表 3-8 選型配套表 選型 型號 1T X32 傳動型號 1NGb32 功率 5.5KW 主軸轉(zhuǎn)速 500---1600[80---400]r/m 刀盤直徑 125---320mm 銑 銷 頭 外形 910mm×320mm×590mm 型號 1HJ40 臺面寬長 400mm×800mm 行程 400mm、630mm 最大進給力 20000N 滑 臺 外形 1873mm×473mm×320mm 1CLb40立 柱 型號 800mm×500mm×2785mm 注：水平機械滑臺選用行程 630mm，垂直徑向滑臺選用行程 400mm. 組合式專用銑齒機床 第 18 頁 共 29 頁 第 4 章 回轉(zhuǎn)工作臺 4.1 回轉(zhuǎn)工作臺概述 回轉(zhuǎn)工作臺是數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、加工中心等數(shù)控機床不可缺少的重要附件 ( 或 部件 ) 。它的作用是按照控制裝置的信號或指令作回轉(zhuǎn)分度或連續(xù)回轉(zhuǎn)進給運動，以使 數(shù)控機床能完成指定的加工工序。常用的回轉(zhuǎn)工作臺有分度工作臺和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺。 4.1.1 分度工作臺 分度工作臺的功能是完成回轉(zhuǎn)分度運動，即在需要分度時，將工作臺及其工件回轉(zhuǎn) 一定角度。其作用是在加工中自動完成工件的轉(zhuǎn)位換面，實現(xiàn)工件一次安裝完成幾個面 的加工。由于結(jié)構(gòu)上的原因，通常分度工作臺的分度運動只限于某些規(guī)定的角度；不能 實現(xiàn) 范圍內(nèi)任意角度的分度。 為了保證加工精度，分度工作臺的定位精度 ( 定心和分度 ) 要求很高。實現(xiàn)工作臺 轉(zhuǎn)位的機構(gòu)很難達到分度精度的要求，所以要有專門定位元件來保證。按照采用的定位 元件不同，有定位銷式分度工作臺和鼠齒盤式分度工作臺。 4.1.2 銑內(nèi)齒回轉(zhuǎn)工作臺工作原理 回轉(zhuǎn)工作臺由電機帶動減速機，減速機和齒輪通過螺栓連接，同時齒輪與三排滾柱 回轉(zhuǎn)支承的外齒圈嚙合，同理回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)齒圈通過螺栓與底座相連。制齒工裝臺與回 轉(zhuǎn)支承連接起來，所以當電機通電是，減速機帶動齒輪，齒輪帶動回轉(zhuǎn)支承，從而實現(xiàn) 工件的分度轉(zhuǎn)動，達到生產(chǎn)設計的要求。 4.2 驅(qū)動設備選擇 4.2.1 減速機的選用 回轉(zhuǎn)支承的摩擦力矩（主要是由于外載所引起的摩擦力矩）： ??LrLakr DFM?????05.21.42? 驅(qū)動回轉(zhuǎn)支承所需功率： ?????5.91nPrr 第 19 頁 共 25 頁 其中， ———————— 徑向負荷 KNrF ———————— 軸向負荷 KNa ———————— 傾翻力矩 KNmkM ———————— 滾道中心圓直徑 mLD ———————— 摩擦系數(shù) ? ———————— 角速度? ———————— 每分鐘轉(zhuǎn)速n ———————— 傳動效率? 計算如下： =177.43 KN =1774 KN = 0 KN =4000mmaFrFkMLD =0.003 =0.5r/m =0.75?n? 帶入數(shù)據(jù)計算： ??LrLakr FDM?????05.21.42 = 41743703?? =1282.78N·m =1.28KN·m 由于考慮到其他參數(shù)影響的情況下，取參考系數(shù)為 1.5，因此 =1.28×1.5 =1.92 KN·mMr 通過查閱湖北行星減速機產(chǎn)品目錄得， 選取減速機型號為 PX190 的產(chǎn)品。 4.3 齒輪強度校驗 工作臺驅(qū)動部分齒輪的強度分析： 所設計的機床的工作臺部分的驅(qū)動使用的是直齒圓柱齒輪傳遞運動的形式，使用的 是小齒輪驅(qū)動回轉(zhuǎn)支承的形式。工作過程中，回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)速為 0.5r/min，回轉(zhuǎn)支承上部負 荷總計為：軸向力 Fa=177428N，徑向力 Fr=17742.8N，傾翻力矩 Mk=0。工作臺每天工作 24 小時，使用壽命 10 年，間歇轉(zhuǎn)動，齒輪為非對稱放置，軸的剛性較大，原動機為伺服 電動機，工作機載荷為輕微沖擊載荷。 ， ， ， ，18?Z02m24?b180 。大齒輪（回轉(zhuǎn)支承）材料為 42CrMo，調(diào)質(zhì)，小齒輪材料為 45，調(diào)質(zhì)。齒mb1702? 組合式專用銑齒機床 第 20 頁 共 29 頁 輪精度為 10 級，則有如下計算： 以下所有圖與表均查來自鐘毅芳，吳昌林主編,機械設計（第二版） ．武漢：華東科技 大學出版社，2001 1） 、確定許用應力 查圖 3-16，得 ；MPaH702lim1li?? 查圖 3-17，得 ；F8lili 查表 3-4，取 ， ；.minHS5.1minS102?Zu 62 102.436510.6???tanN71 .??u 查圖 3-18，得 ， ；.1NZ2N 查圖 3-19，得 。YMPaSHNP 701.70min1l1 ????ZP 2.8.3in2l2 PaaYSNFTPF 3.71.0minl21 ????? 2）驗算齒面接觸疲勞強度條件 a) 計算工作轉(zhuǎn)矩 回轉(zhuǎn)支承的摩擦力矩（主要是由于外載所引起的摩擦力矩）： ? ?LrLakr DFFM?????05.21.42? 驅(qū)動回轉(zhuǎn)支承所需功率： ??????5.91nPrr 其中， —— 徑向負荷 KNrF —— 軸向負荷 KNa 第 21 頁 共 25 頁 ——傾翻力矩 KNmkM ——滾道中心圓直徑 mLD ——摩擦系數(shù) ? ——角速度? ——每分鐘轉(zhuǎn)速n ——傳動效率?? ?LrLakr DFFM?????05.21.42? 12804Nm. 4728.1.48.7.3? ???K??????5.91nMPrrKW1.0759.28.??? b) 確定載荷系數(shù) K 工作機為回轉(zhuǎn)工作臺，可以認為有輕微沖擊，查表 3-1 ， 。齒輪精度較25.1?AK 高，取 ；齒輪非對稱布置，取 ； 。06.1?v 08.1??.1?5746.25.1????KvA c) 計算齒面接觸應力 查圖 3-11， 。查表 3-2， 。MPaZE8.9 因齒數(shù)較多，取 。6.0??ubdKTEH21)(?????21262.151043785.8.09HPMa??????? 組合式專用銑齒機床 第 22 頁 共 29 頁 齒面接觸強度滿足要求。 3） 、驗算輪齒彎曲強度 由圖 3-14 查得， ， ；92.1?FaY15.Fa 查圖 3-15 得， ， 。取 。53S84S68.0??Y??mbdKTSaFF2226.068.0415.4317805.FPMa?????2121SaFFY? 170.84.5396FPM???? 故兩齒輪的輪齒彎曲強度都滿足要求。 第 23 頁 共 25 頁 第 5 章 組合機床刀具及工具 5.1 組合機床刀具的特點 組合機床刀具是組合機床主要組成部分之一。組合機床刀具設計、制造和使用的情 況，將影響到組合機床加工出零件的質(zhì)量、組合機床的生產(chǎn)率及經(jīng)濟效果。 要使組合機床刀具很好的工作，就必須了解組合機床刀具與一般刀具不同的特點。 （1） 要求有較高的耐用度和可靠性，并用于裝卸和調(diào)整。 （2） 有較高的復合程度 （3） 有良好的導向 （4） 具有一定的通用性 5.2 銑齒刀具的選擇 5.2.1 選擇銑齒刀具的主要因素 a) 銑刀的類型 銑刀的類型選擇決定于加工的性質(zhì)、加工表面的分布情況及形狀、加工表面的尺寸、 所要求加工表面粗糙度、工件材料及其他因素。 b) 銑刀的尺寸 銑刀尺寸的選擇決定于加工表面的尺寸及銑刀深度，同時銑刀的夾持方法也影響銑 刀構(gòu)造的選擇。 銑刀的材料 銑刀材料的選擇決定于工件的材料、加工的方法、加工精度和表面粗糙度的要求、 以及機床的情況：如有效功率、主軸轉(zhuǎn)數(shù)和進給量等等。用碳素工具鋼制成的銑刀 僅用于加工黃銅、紫銅及其他類似的材料。 組合式專用銑齒機床 第 24 頁 共 29 頁 5.2.2 指形銑刀 本設 計中加工回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)齒輪圈時用到指形銑刀。用指形銑刀加工內(nèi)齒輪，但是必須用戶 特殊定貨才可以。如圖 5-1 所示，為刀桿在主軸中配合簡圖，主刀架主軸中心至工作臺中 心距離范圍為 100mm～1200mm。指形刀轉(zhuǎn)速范圍為 36r/m～510r/m，級數(shù)為無級調(diào)速。 5.2.3 指形刀架的主要技術性能 表 5-1 指形刀架的主要技術性能參數(shù) 最大 毫米 3500 加工直徑 最小 毫米 2500 最大模數(shù) 毫米 40 最大螺旋角 度 ±45 最大加工寬度 毫米 1200 級數(shù) 無級銑刀轉(zhuǎn)速 范圍 轉(zhuǎn)/分 36～510 指 形 刀 架 進給量范圍 毫米/每轉(zhuǎn) 0.12～1.3 圖 5-1 刀桿在主軸中配合簡圖 第 25 頁 共 25 頁 第 6 章 結(jié)論 大型回轉(zhuǎn)支承是起重機、風機以及輪船等工程行業(yè)中的主要部件，根據(jù)大直徑回轉(zhuǎn) 支承內(nèi)齒輪的加工需要，本文設計了一套專門用于銑內(nèi)齒的組合機床。 在銑齒機床設計過程中采用了計算選型方法，按照技術