目 錄1 前言 12 滾齒機總體設計 32.1 總體方案論證.32.2 滾齒機的總體布局.42.2.1 機床結(jié)構(gòu)的選擇.42.2.2 滾齒機的主要技術(shù)參數(shù)的確定.43 傳動系統(tǒng) 設計 63.1 傳動原理 圖的擬定.63.2 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 設計103.2.1 轉(zhuǎn)速圖的 擬定103.2.2 分配 傳動比113.2.3 傳動系統(tǒng)機 構(gòu)布局134 床身零件 的結(jié)構(gòu)設 計 .154.1 床身結(jié)構(gòu)工藝性154.2 床身的尺寸計算155 冷卻裝置的設計 .175.1 冷卻液的選用175.2 冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)195.3 冷卻裝置使用196 機床的潤滑 .207 結(jié) 語 .21參考文獻22致 謝23附 錄2411 前言本次設計的機床為 Y38 系列普通型滾齒機，主要用于單件、小批和成批圓柱齒輪與蝸輪的銑削加工。齒輪加工機床是機械制造工業(yè)中的一種重要的技術(shù)裝備，技術(shù)含量高且結(jié)構(gòu)復雜，在汽車、摩托車、工程機械、船舶等制造行業(yè)中被廣泛使用。特別是，中國加入 WTO 之后，面對全球經(jīng)濟一體化的機遇和挑戰(zhàn)，汽車工業(yè)各企業(yè)紛紛采用當代高速高效切削技術(shù)裝備，力圖加快技改步伐，縮短與經(jīng)濟發(fā)達國家的產(chǎn)品差距，增強企業(yè)競爭實力。于是對齒輪的需求量日益增加，對齒輪加工的效率、質(zhì)量及加工成本的要求也愈來愈高，使得齒輪加工機床在汽車、摩托車等制造行業(yè)中占據(jù)著越來越重要的地位。目前，滾齒是國內(nèi)外應用最廣的切齒方法，主要用于軟齒面的加工，在齒輪加工機床中應用最為廣泛，主要用于滾切圓柱齒輪及蝸輪，一些國家的滾齒機的擁有量約占所有齒輪機床總量的 45％－50％。傳統(tǒng)滾齒機在加工過程中生產(chǎn)效率低下，加工質(zhì)量差，難以滿足現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的要求，其特點為：a.滾切鋼性齒輪時，應用切削液可以提高刀具的壽命，改善加工表面質(zhì)量和利于排出切削熱而不致引起機床的熱變形。但是，變質(zhì)切削液的排放會嚴重污染環(huán)境，在高速切削過程中切削液的飛濺和形成的油霧對生態(tài)環(huán)境和人類也特別有害。b.機床漏油嚴重。c.加工成本高。機床的材料用量、能耗、油耗及附加費用大，濕式齒輪加工中消耗的切削液及切削液附加裝置的費用占加工成本的 20%左右。為適應齒輪加工行業(yè)對制造精度、生產(chǎn)效率、提高質(zhì)量及清潔生產(chǎn)的要求，滾齒機及滾齒加工技術(shù)出現(xiàn)了以下發(fā)展趨勢：a.全數(shù)控化所謂的全數(shù)控化，指不僅滾齒機的各軸進給運動是數(shù)控的，而且機床的展成運動和差動運動也是數(shù)控的，即機床的各運動軸進行 CNC 控制及軸間實現(xiàn)聯(lián)動。b.零傳動化“零傳動”即直接驅(qū)動，由電機直接驅(qū)動滾刀、回轉(zhuǎn)工作臺及直線進給系統(tǒng)，完全取消所有機械傳動環(huán)節(jié)，實現(xiàn)動力源對機床工作部件的直接傳動，傳動鏈的長度為零。c.高速、高精度化滾齒機的高速化，主要是指機床擁有高的刀具主軸轉(zhuǎn)速和高的工作臺轉(zhuǎn)速，它們是影響切削效率的主要指標。提高加工精度的途徑可分為兩大類，一是提高機床本身的精度，二是通過誤差補償來減少加工誤差。由于采用了高精度、具有預加負荷的高剛性直線導軌、滾珠絲杠、滾動軸承、電主軸、大扭矩同步力矩伺服電動機，使齒輪加工機床在高速加工的條件下精度得到保證并有所提高。 儀征技師學院畢業(yè)設計說明書2d.環(huán)?；皇褂们邢饕旱母汕邢饕殉蔀楦纳粕鷳B(tài)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本的有效措施，也是實現(xiàn)清潔化生產(chǎn)的一條重要途徑。國內(nèi)、外著名的齒輪加工機床制造商及齒輪刀具制造商，均把研制滿足環(huán)保要求的干式切削機床和刀具作為產(chǎn)品開發(fā)的一項首要任務。e.集成化齒輪機床（特別是大型齒輪機床）有集多種工藝于一體的趨勢。如 HURTI公司的 WF3500 滾齒機，將滾齒、插齒（包括插內(nèi)齒輪） 、磨齒和齒輪檢測集于一體，工件一次裝夾，只需更換切削頭，就可實現(xiàn)相應的齒輪加工功能，同時還可以對加工過程中的齒輪進行檢測，以決定加工用量。f.網(wǎng)絡化數(shù)控系統(tǒng)的通訊聯(lián)網(wǎng)功能不斷加強。開放的 CNC 系統(tǒng)可以方便地進入各級通用網(wǎng)絡，從而可以柔性地實現(xiàn) DNC、FMS、CIMS 和 FA（自動化工廠） 。g.智能化由于計算機技術(shù)及數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，智能技術(shù)也逐漸用于高性能數(shù)控齒輪機床中，具體表現(xiàn)在：a.完成加工質(zhì)量與加工過程智能控制。b.智能診斷。 在本次畢業(yè)設計之前，本人對滾齒機進行了大概的了解，總結(jié)了以前在工廠中實習的經(jīng)驗，對普通機床的結(jié)構(gòu)、造型有了總體的認識，對滾齒機的工作原理也有了較深的了解。本人的主要設計內(nèi)容為機床的總體設計、機床傳動系統(tǒng)設計、冷卻裝置的設計以及床身零件的結(jié)構(gòu)設計。在正常情況下，其加工精度要求達到 7 級精度，表面粗糙度 Ra 達 3.2μm。設計的預期效果是機床應能滿足強度、剛度、壽命、工藝性與經(jīng)濟性等方面的要求且運行平穩(wěn)，工件可靠，結(jié)構(gòu)合理，裝卸方便，便于維修與調(diào)整，最后能滿足加工要求，保證加工精度。針對自己設計的主要內(nèi)容，在了解滾齒機的總體構(gòu)造之外查閱了有關(guān)結(jié)構(gòu)部件方面的書。在設計過程中，先對滾齒機進行總體的設計，包括對整體結(jié)構(gòu)的設計，機床整體參數(shù)的確定。然后進行傳動系統(tǒng)的設計，包括四個傳動鏈的傳動比的分配。最后是設計冷卻裝置，主要滿足工作要求及工藝性就行了。32 滾齒機總體設計2.1 總體方案論證所設計的機床為 Y38 系列普通型滾齒機，機床主要用于單件、小批和成批圓柱齒輪與蝸輪的銑削加工。在正常情況下，其加工精度要求達到 7 級精度，表面粗糙度 Ra 達 3.2μm。滾齒加工是由一對交錯齒輪副嚙合傳動原理演變而來的。滾刀的旋轉(zhuǎn)運動與齒坯的運動關(guān)系，類似于蝸桿蝸輪副的嚙合傳動。即蝸輪（齒坯）的運動方向取決于蝸桿（滾刀）螺旋角的旋向和轉(zhuǎn)向。也就是說，隨著滾刀螺旋角旋向和滾刀旋轉(zhuǎn)方向的改變，齒坯旋轉(zhuǎn)方向必將相應改變。加工直齒圓柱齒輪時，滾刀軸線與齒輪端面傾斜一個角度，其值等于滾刀螺旋升角，使?jié)L刀螺紋方向與被切齒輪齒向一致。加工斜齒圓柱齒輪時，進給運動是螺旋運動，刀架從上（下）向下（上）直線進給時，左（右）旋滾刀有2 種方向的旋轉(zhuǎn)，加工左（右）旋工件，組合形成 2（進給方向）×2（滾刀旋轉(zhuǎn)方向）×2（滾刀螺旋角的旋向）×2（工件螺旋角的旋向）＝16 種可能。a.滾齒加工時的順銑與逆銑（銑削方式）只與滾刀架進給方向和滾刀旋轉(zhuǎn)方向 2 個因素有關(guān)；而展成運動方向（齒坯旋轉(zhuǎn)方向）與銑削方向有關(guān)，影響銑削方式中的任一個因素改變時，將改變展成運動方向，2 個因素均改變時，則展成運動方向不變。b.展成運動方向（齒坯旋轉(zhuǎn)方向）與滾刀螺旋線旋向有關(guān)，與工件螺旋線旋向無關(guān)。c.附加運動方向只與工件螺旋線旋向、滾刀架進給方向 2 個因素有關(guān)，與滾刀螺旋線旋向和滾刀旋轉(zhuǎn)方向無關(guān)。d.附加運動方向與展成運動方向是同向還是異向，這與工件螺旋線旋向、滾刀螺旋線旋向和滾刀架進給方向 3 個因素有關(guān)。即：當滾刀架由上向下進給時，右旋滾刀順銑加工右旋齒輪、右旋滾刀逆銑加工左旋齒輪、左旋滾刀逆銑加工右旋齒輪 3 種情況時，附加運動方向與展成運動方向同向；當滾刀架由下向上進給時，左旋滾刀順銑加工右旋齒輪、左旋滾刀逆銑加工左旋齒輪、右旋滾刀順銑加工右旋齒輪 3 種情況時，附加運動方向與展成運動方向同向；其余10 種情況，附加運動方向與展成運動方向為異向。設計依據(jù)如下：a.最大切削模數(shù) 6mm（鋼材） 、8mm（鑄鐵） ；b.銑削圓柱齒輪最大外徑 800mm；儀征技師學院畢業(yè)設計說明書4c.銑刀最大直徑 120mm；d.銑刀最大垂直行程長度 275mm；e.滾刀轉(zhuǎn)數(shù)范圍 47.5～192rpm。2.2 滾齒機的總體布局2.2.1 機床結(jié)構(gòu)的選擇工藝方法、刀具、工件的重量和尺寸對機床的結(jié)構(gòu)和性能影響很大，工藝方法的改變常導致機床的運行、傳動布局、結(jié)構(gòu)和性能的變化。一般情況下，運動件的重量和尺寸越小，則需要電動機功率和傳動件尺寸及慣性力也越小，機床的機構(gòu)也可簡化。根據(jù)這次設計的機床的設計依據(jù)及實際情況，選擇立式布局。根據(jù)機床的剛度要求，選擇了非封閉式的框架結(jié)構(gòu)。為減少機床振動，采用分離傳動，使主軸等工作部件與振動較大的部件分裝在兩個地方。為減少熱變形對機床加工精度的影響，進行總體布局可用下述措施：a.采用分離傳動等隔離熱源；b.對熱源采取冷卻；c.熱源平衡布置，使熱傳遞和變形對稱均勻；d.恰當布置熱源控制熱變形方向，使熱變形與機床受力變形相互補償，利用熱變形提高機床精度。本次設計的滾齒機主要用于單件、小批和成批圓柱齒輪與蝸輪的銑削加工，所以對于機床的萬能性和調(diào)整方便性很重要。為適合右手操作的習慣和便于觀察測量，機床的主傳動箱設在右面，操縱機構(gòu)也設在右邊以便于操作。工作臺高度設在 1 米左右，以便于裝卸工件。2.2.2 滾齒機的主要技術(shù)參數(shù)的確定A．確定尺寸參數(shù)根據(jù)滾齒機設計主要依據(jù)：a.最大切削模數(shù) 6mm（鋼材） 、8mm（鑄鐵） ；b.銑削圓柱齒輪最大外徑 800mm；c.銑刀最大直徑 120mm；d.銑刀最大垂直行程長度 275mm；e.滾刀轉(zhuǎn)數(shù)范圍 47.5～192rpm。選取機床輪廓尺寸為：長×寬×高=2240×1105×1823。機床外形如圖 2－1 所示。5圖 2－1 滾齒機外形圖B.確定運動參數(shù)a．估算主切削力：滾齒切削的最大扭矩（選擇鑄鐵齒輪計算）(2-1))(91.03217.026.81.065.7.max mkgfZVAfM???(2-2)??.4平 均其中， 為切削深度系數(shù)是切削深度 a 和齒高的比值；A25.Z 為所要加工齒輪的齒數(shù)；、 、 分別為工件材料、齒輪螺距角、工件硬度修正系數(shù)；1k23模數(shù) ；m8?進給量取 ；5.0f切削深度取 。27可得， amx?1582.0?A切削速度 ，in/6V30?Z查得 ， ， ，代入得：4.1?k.2k2.1k 23.148.0365890 2708.06.75.1max ???????kgf?3.根據(jù) ， ，選滾刀直徑 ，則?Zmd1?NdF17.2/儀征技師學院畢業(yè)設計說明書6kWFVP17.26038.???取效率 7m?得 kE./b.選擇電動機功率 PE3?為滿足轉(zhuǎn)速和滾齒機結(jié)構(gòu)的要求選擇電動機的轉(zhuǎn)速為 ，查機min/1430rn?械設計手冊 V2.0（軟件版） ，選擇的電動機的型號為：Y100L2-4。3 傳動系統(tǒng)設計3.1 傳動原理圖的擬定A.外聯(lián)傳動鏈有兩條：主運動傳動鏈和軸向進給運動傳動鏈。a.主運動傳動鏈：電動機—滾刀，將運動源（電動機）與滾刀相聯(lián)系。b.軸向進給運動傳動鏈：工作臺—刀架，實現(xiàn)齒廓方向直線齒形的運動。B.內(nèi)聯(lián)傳動鏈也有兩條：展成運動傳動鏈和差動運動傳動鏈。a.展成運動傳動鏈：滾刀—工作臺，實現(xiàn)漸開線齒廓的復合成形運動。b.差動運動傳動鏈：刀架—工作臺，實現(xiàn)形成螺旋線齒長的運動。其計算位移分別為：展成運動傳動鏈 1 轉(zhuǎn)（主軸）→ 轉(zhuǎn)（工作臺）zK差動運動傳動鏈 （滾刀架豎直位移）→ 1 轉(zhuǎn)（工作臺）??sinzm?式中 K ——滾刀頭數(shù)；z ——工件齒數(shù)；——法向模數(shù)（mm） ；n——斜齒齒輪的螺旋角度。?C.換置器官在傳動原理圖中的位置滾齒機共有四個換置器官。其中兩個是外聯(lián)傳動鏈的換置器官：主運動傳動鏈的 和進給運動傳動鏈的 ；兩個是內(nèi)聯(lián)傳動鏈的換置器官：展成運動傳vusu動鏈的 和差動運動傳動鏈的 。這兩類換置器官在傳動鏈中的位置不同，將x y有不同的傳動方案，如圖 3-1～4 所示。a.外聯(lián)傳動鏈換置器官7從圖 3-1～4 可以看出，主運動傳動鏈和進給運動傳動鏈都有一段是該傳動鏈專用的，如主運動傳動鏈的 1－2 段和進給運動傳動鏈的 6－9 段；其余部分則是與其他傳動鏈公用的，如主運動傳動鏈的 2－3 段與展成運動傳動鏈公用，進給運動傳動鏈的 7－6 段和 9－10 段分別與展成運動傳動鏈和差動運動傳動鏈公用。外聯(lián)傳動鏈的換置器官應布置在專用段中，即 布置在 1－2 段中，vu布置在 6－9 段中，以免在改變外聯(lián)傳動鏈的參數(shù)（滾刀轉(zhuǎn)速、工作臺每轉(zhuǎn)滾su刀架的進給量以及運動方向）時影響內(nèi)聯(lián)傳動鏈的傳動比。 布置在 1－2 段中v還可使 比較接近電動機，可以在較高轉(zhuǎn)速下工作，換置器官的尺寸可以小些。vb.內(nèi)聯(lián)傳動鏈換置器官兩個內(nèi)聯(lián)傳動鏈的換置器官 和 的布置應綜合考慮。首先，不能布置在xuy與外聯(lián)傳動鏈的公用段中，其理由已如上述。剩下來共有四個方案：方案 a，和 都布置在 5－6 段中，如圖 3-1 所示；方案 b， 布置在 2－4 段， 布xuy xuyu置在 5－6 段中，如圖 3-2 所示；方案 c， 布置在 5－6 段， 布置在 8－9 段x y中，如圖 3-3 所示；方案 d， 布置在 2－4 段， 布置在 8－9 段中，如圖 3-xuy4 所示。圖 3-1 傳動原理圖（方案 a）儀征技師學院畢業(yè)設計說明書8圖 3-2 傳動原理圖（方案 b）圖 3-3 傳動原理圖（方案 c）9圖 3-4 傳動原理圖（方案 d）首先，方案 a 不能成立。因為 和 串聯(lián)，其效果相當于一個換置器官。xuy一個換置器官是不能用來分別換置兩條傳動鏈的。故只需比較方案 b、c、d 。方案 b、c、d 由于換置器官位置的不同，換置式也不同。方案 b：差動運動傳動鏈的計算式為： （3-1sin7658910?????uuzmyb??1）zmuunyb ??si7658910?????zAnb??si式中 ， ，……——分別為 10-9、9-8……段內(nèi)各定比傳動副的傳動比；910?u8——合成機構(gòu)的傳動比；xu——方案 b 的差動運動傳動鏈定數(shù)， bA 7-6910u????Ab展成運動傳動鏈的計算式為：（3-zKuuybxb????7654231儀征技師學院畢業(yè)設計說明書102）zKuuybxb 1765423????將 之值代入，并令 ，可得ybu bBu???7654231????sinsisinKmCAzKmbnbbxb ??式中 ——方案 b 的展成運動傳動鏈定數(shù)，bCbB用同樣的方法可得出方案 c：（3-3）zKBucx?KmCzAmncncxncy ????sisi1si ?方案 d:（3-4）zKBudx?mAndy??si分析上述三個方案的各換置式后可看出：A.方案 b 中，展成運動傳動鏈換置式 中含有 和 等無理數(shù)，換置xbu??sin難以精確，影響展成運動的精度，故不取。B.方案 c 和 d 中，展成運動傳動鏈換置式 和 是相似的，都只有 K 和xcdz 等整數(shù)，展成運動傳動鏈定數(shù)是設計時規(guī)定的，當然也取為整數(shù)。因而易于保證展成運動傳動鏈的換置精度。但是，這兩個方案的差動鏈的換置式不同：方案 c 的 中沒有 z，而方案 d 的 中有 z。兩者相比，方案 c 較好。這是因yuyu為：a.當加工一對相嚙合的斜齒齒輪時，參數(shù) 、m、K 均相同，只是 z 和螺旋?方向不同。 中沒有 z，加工一對相嚙合的斜齒齒輪時，差動鏈不需另行調(diào)整，ycu只需增或減一個介輪，以解決螺旋方向問題。11b.雖然 中包含 、 等無理數(shù)，換置不可能精確。但由此而引起的ycu??sin角的誤差對于一對相嚙合的斜齒齒輪是一樣的，因而仍能保證這對齒輪良好?的嚙合。因此，應取方案 c，也就是圖 3-3 所示的傳動原理圖。3.2 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計3.2.1 轉(zhuǎn)速圖的擬定轉(zhuǎn)速圖的擬定對整臺滾齒機設計的質(zhì)量，如結(jié)構(gòu)、性能、尺寸、效率、維修等都有較大的影響。轉(zhuǎn)速圖如圖 3-5：圖 3-3 傳動原理圖儀征技師學院畢業(yè)設計說明書12圖 3-5 滾齒機轉(zhuǎn)速圖3.2.2 分配傳動比 ［18］A．主運動：電動機 → 滾刀主運動鏈采用了五級變速傳動：第一級變速為帶輪傳動（見帶輪設計） ，取 190,5,81.2??Zi第二級傳動為圓柱直齒輪傳動，取 ，查表 7.3-14，取齒輪對0.2i，則 。72Z5?小大 ， 4.275?實i校核： %10.4??誤i）（%???第三級傳動為同齒數(shù)圓柱直齒輪等速傳動，取 。136?i第四級傳動為變速掛輪組傳動，取 。4.02184?i13第五級傳動為變速錐齒輪傳動，取 ，查表 7.3-14，取齒輪對15.?i，則 。24Z8?小大 ， 7.12485實i校核： %0.17??誤i）（%.???第六、七級為同齒數(shù)的錐齒輪等速傳動，取 。17236?ii第八級為圓柱直齒輪變速傳動，取 ，查表 7.3-14，取齒輪對5?i，則 。02Z6?小大 ， 32068實i校核： 誤i其傳動路線為：主電動機 → （帶輪）→ → → → 1059275???????掛 輪掛 輪36/2483→ → → 滾刀726B.展成運動：滾刀 → 工作臺運動平衡式如下：zkfeudbcai????合總1因為被加工的齒輪是圓柱直齒輪，所以差動機構(gòu)里的合成機構(gòu)其傳動比為1，即 ，為了保證由分齒運動與差動裝置的輔助回轉(zhuǎn)運動的總和達到工作u?合要求，即滾刀回轉(zhuǎn)一周時，齒坯轉(zhuǎn)動 周，所以取 ，把上述已知參數(shù)代入zk1?fe公式可得： 。24?總i展成運動鏈采用了三級變速。第一級變速為直齒圓柱齒輪對嚙合，取 ， （見主傳動20,6,31??Zi鏈設計）第二、三級傳動為同齒數(shù)錐齒輪等速傳動，取 。123172ii第四級傳動為變速錐齒輪傳動，取 ，查表 7.3-14，取齒輪對5.4?i儀征技師學院畢業(yè)設計說明書14，則24Z8?小大 ， 17.248?實i校核： %015.7??誤i）（%.???第五級為同齒數(shù)的直齒圓柱齒輪等速傳動，取 。1425?i第六級為蝸桿蝸輪傳動，根據(jù)上述已知條件，可以得出，查表 7.2 得， 842317206543216 ??????iii總所以取 。,8126?Zi ,?Z其運動平衡式為： 841422831760 ??ef分 度 掛 輪合 成 機 構(gòu)其傳動路線為：滾刀 → → → → → 合成機構(gòu) → → 分度掛輪 24→ → → 工作臺fe841同樣，利用相同的方法可以算出另兩條傳動鏈。C.進給運動：工作臺 → 刀架其傳動路線為：工作臺 → → → 進給掛輪 → → → → → 刀8412248614530架D.附加運動：刀架 → 工作臺其傳動路線為：刀架 → → → → → → → → 差動機構(gòu) 3056142842k5382→ → 合成 → → 分度掛輪 → → → 工作臺2 ef13.2.3 傳動系統(tǒng)機構(gòu)布局根據(jù)各傳動路線的分配情況擬定傳動系統(tǒng)圖，如圖 3-6 所示。15圖 3-6 滾齒機傳動系統(tǒng)圖根據(jù)圖 3-6 傳動系統(tǒng)圖，可知機床的傳動情況：a.主運動由主電動機經(jīng)過三角皮帶傳到軸Ⅰ - 軸Ⅱ – 軸Ⅳ（或者由軸Ⅲ – 軸Ⅳ）中間經(jīng)過變速掛輪，再由軸Ⅳ – 軸Ⅴ – 軸Ⅵ – 軸Ⅶ – 軸Ⅷ到滾刀。b.展成運動由滾刀主軸傳至分齒蝸輪和工作臺：軸Ⅴ – 軸Ⅸ經(jīng)過差動機構(gòu)經(jīng)過軸Ⅹ – 軸Ⅺ – 分齒掛輪 – 軸Ⅻ – 軸ⅩⅢ到工作臺。c.進給運動由軸ⅩⅢ – 軸ⅩⅣ經(jīng)進給掛輪 – 軸ⅩⅤ – 軸ⅪⅩ – 軸ⅩⅩ – 軸ⅩⅪ – 軸ⅩⅫ的絲桿到刀架滑板上下運動。d.附加運動由軸ⅩⅤ – 軸ⅩⅥ – 軸ⅩⅦ經(jīng)差動掛輪架到軸ⅩⅦ。e.工作臺的水平進給是在工作臺下面的床身中間安有一根水平絲桿ⅩⅩⅣ通過手柄用扳手來移動工作臺，即可以做水平進給。f.快速移動刀架的傳動由主電動機來帶動機床的快速移動刀架，操作床身上的手柄 1 搬到快速位置，則傳動路線由主馬達經(jīng)三角皮帶軸Ⅰ- 軸Ⅱ – 軸ⅩⅩⅢ – 軸ⅩⅥ – 軸ⅩⅤ – 軸ⅪⅩ – 軸ⅩⅩ – 軸ⅩⅪ – 軸ⅩⅫ絲桿旋轉(zhuǎn)快速移動，按向上或向下的按鈕即可完成刀架的快速移動。儀征技師學院畢業(yè)設計說明書164 床身零件的結(jié)構(gòu)設計 [17]4.1 床身結(jié)構(gòu)工藝性材料選擇鑄鐵，導軌與床身鑄為一體。由于在鑄造或焊接中的殘余應力將使床身產(chǎn)生蠕變，因此需要進行時效處理。時效處理最好在粗加工后進行，鑄鐵在 450℃以上在內(nèi)應力的作用下開始變形，超過 550℃則硬度將降低，因此熱時效處理應在 530～550℃ 的范圍內(nèi)進行。這就既能消除內(nèi)應力，又不致降低硬度。 立式床身有三種構(gòu)造形式：有的是安裝在床腿上的；有的是直接安裝在基礎上的；某些立式床身是框架式的。根據(jù)滾齒機的特點和性能要求，選擇直接安裝在基礎上的立式床身，其所受的載荷主要是在切削力的作用下受兩個方向的彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。床身截形決定于剛度要求，導軌的位置，內(nèi)部需安裝的零部件、排屑等。因為空心截面慣性矩比實心的大，剛度也高，因此床身采用中空的截面形式。在此基礎上，適當加大輪廓尺寸、減少壁厚，可以顯著提高抗彎剛度和抗扭剛度，因此床身應適當?shù)募哟蠼孛娉叽绾蜏p少壁厚以提高床身的剛度。封閉的床身結(jié)構(gòu)要比不封閉的剛度大得多，但是由于內(nèi)部要安裝傳動機構(gòu)、電器、液壓和冷卻裝置，因此不可能設計成完全封閉的結(jié)構(gòu)，這里可以選用床身內(nèi)加隔板的結(jié)構(gòu)形式以提高床身的剛度。床身的外形上要簡單，造型和拔模要容易，泥芯要少，安置起來要簡單可靠，清砂容易，不易產(chǎn)生縮孔或氣孔，壁厚應盡量均勻，且根據(jù)鑄造可能盡量選擇得薄一些，這在下面一節(jié)里將會做必要的計算。拐角處要圓滑過渡，避免突拐。4.2 床身的尺寸計算床身的壁厚應根據(jù)工藝上的可能選擇得薄一點，凸臺、與導軌的連接處等應適當加厚。導軌部分的局部剛度與過渡壁關(guān)系很大，可用適當加厚過渡壁并加筋來提高剛度，選取導軌的厚度為寬度的 1/3 左右。當量尺寸 (m) (4-1)32HBLC??式中： L、B、H 分別為床身鑄件的長、寬、高，單位為 m選取 L=2.24B=1.105H=1.823代入求得： 469.238.105.24????C表 4-1 壁厚對照表17當量尺寸 C (m) 0.75 1.0 1.5 1.8 2.0 2.5 3.0 3.5 4.5壁厚(mm) 8 10 12 14 16 18 20 22 25由表 4－1 選取壁厚為 18mm。綜上所述，設計出床身基本截形為圖 4-1 所示：(a)(b)圖 4-1 床身基本截形圖技術(shù)要求：a.所有拐角處均要圓角處理；b.導軌面部應無氣孔及沉渣雜質(zhì)，且只許中間突出；c.用煤油檢查必須無滲油漏油現(xiàn)象。儀征技師學院畢業(yè)設計說明書185 冷卻裝置的設計 [17]5.1 冷卻液的選用切削時澆注冷卻液可以降低切削溫度、減少摩擦，從而提高生產(chǎn)率（切削速度可提高 5-20%） ，降低表面粗糙度（1-2 級） ，降低切削力（5-20%） 。選用的冷卻液應當無損于工人健康，不腐蝕機床、不易燃、不變質(zhì)，并且價格便宜。 冷卻液的冷卻作用是通過它和因切削而發(fā)熱的刀具、切屑和工件間的對流和氣化作用把切削熱從固體（刀具、工件）處帶走，從而有效地降低切削溫度，減少工件和刀具的熱變形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。在選用切削液時要考慮以下方面：a.改善材料切削加工性能：減小切削力和摩擦力，抑制積屑瘤及鱗刺的生長以降低工件加工表面粗糙度，提高加工尺寸精度；降低切削溫度，延長刀具耐用度。b.改善操作性能：冷卻工件，使其容易裝卸，沖走切屑，避免過濾器或管道堵塞；減少冒煙、飛濺、起泡，無特殊臭味使工作環(huán)境符合衛(wèi)生安全規(guī)定，不引起機床及工件生銹，不損傷機床油漆；不易變質(zhì)，便于管理，對使用完的廢液處理簡單，不引起皮膚過敏，對人體無害等。c.經(jīng)濟效益及費用的考慮：包括購買切削液的費用，補充費用，管理費用及提高效益節(jié)約費用等。d.法規(guī)、法令方面的考慮：如勞動安全衛(wèi)生法規(guī)，消防法，污水排放法規(guī)等。在根據(jù)加工方法、工件要求達到精度、切削液特性等因素來確定選擇切削液的原則之前，第一步先要考慮安全性、廢液處理等限制項目，確定選用切削液類型是水基還是油基切削液。然后根據(jù)加工方法、工件要求精度及表面粗糙度、被加工材料等制約項目以及潤滑性、冷卻性等要求判定選定的冷卻液能否達到預期的要求。一般而言，油基切削液的潤滑性能較水基切削液好，但冷卻效果不如水基切削液。而乳化液具有一定的潤滑性和防銹性，同時又具有像水基切削液那樣的冷卻性與清洗性，由于用水稀釋使用，較為經(jīng)濟，使用方便，同時有利于操作者的安全衛(wèi)生，缺點是容易產(chǎn)生微生物和霉菌，使乳化液中的有效成分產(chǎn)生化學分解而發(fā)臭變質(zhì)，故應注意防止。根據(jù)設計的滾齒機判定，由于在機床上沒有采用軸承密封蓋和特殊的裝置來保護機床內(nèi)部機構(gòu)免受外界水、汽的侵襲，而且靠近切削區(qū)的運動副也靠切削油來潤滑，所以必需使用切削油。滾齒機所使用刀具滾刀為硬質(zhì)合金刀具，這種刀具熔點高、硬度高、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，因此也需選用油基切削19液。由于油基切削液可循環(huán)使用，因此降低了切削液的成本、切削液的管理費用以及由環(huán)境污染問題而引起的切削液的廢液處理費用等，因此也具有很好的經(jīng)濟性。表 5-1 為水基切削液和油基切削液性能對比。表 5-1 水基切削液和油基切削液性能對比項 目 油基切削液 水基切削液刀具耐用度 好 差尺寸精度 好 差切削性能表面粗糙度 好 差機床、工件的銹蝕 好 差油漆的剝落 好 差切屑的分離、去除 差 好冒煙、起火 差 好對皮膚的刺激 差 好操作環(huán)境衛(wèi)生 差 好長霉、腐敗、變質(zhì) 好 差使用液維護 好 差操作性能廢液處理 好 差切削液費 差 好切削液管理費 好 差廢液處理費 好 差經(jīng)濟性機床維護保養(yǎng)費 好 差5.2 冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本次設計的滾齒機，冷卻劑加注方法選用澆注法。冷卻系統(tǒng)基本組成：a.冷卻液泵選用單級離心泵（適合澆注式冷卻） ，電動機 N=0.125kW，n=2800 轉(zhuǎn)/分。b.冷卻液箱按冷卻液泵每分鐘輸出冷卻液容積的 4～10 倍，來確定冷卻液箱的容積。c.輸液裝置管道內(nèi)徑 (mm) (5-1)vQd6.4?式中，Q—通過管道的流量 (1/min)；v—管道中冷卻液的流速(m/s)。對于油劑冷卻液，供 v=0.5～1.5m/s,回油 v=0.2～0.5m/s，求得內(nèi)徑d=20mm。噴嘴選用狹縫式噴嘴。儀征技師學院畢業(yè)設計說明書20圖 5-1 為橡皮管與噴射頭之連接視圖。圖 5-1 橡皮管與噴射頭之連接視圖5.3 冷卻裝置使用在工作臺下方的床身內(nèi)備有冷卻液儲油箱，應用切削油（硫化機油）注滿該箱，冷卻液是由裝于工作臺下方的冷卻電泵來向刀具及工件輸送，電泵與機床電力系統(tǒng)的聯(lián)系是這樣：當主電動機工作時需用冷卻液時，打開冷卻開關(guān)，冷卻泵即能工作，在加工鑄鐵件及校正工件時，不打開冷卻泵電開關(guān)，電泵就可停止工作。冷卻油注滿油箱后可容 40 公升。216 機床的潤滑 [17]通常概念上的潤滑是將一種具有潤滑性能的物質(zhì)加入到摩擦副表面之間，以達到抗磨減磨的目的。實際上除了采用潤滑劑的潤滑之外，還包括對摩擦副材料的表面改性以及采用具有自潤滑性的摩擦副材料等。對于滾齒機而言，潤滑無疑十分的重要，除了可以降低摩擦，減少磨損之外，還可起到散熱、防銹、減震降噪等作用，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度，延長設備使用壽命和保障生產(chǎn)安全等。潤滑的分類很多，可以分為氣體潤滑、流體動壓潤滑、流體靜壓潤滑、彈性流體動壓潤滑、邊界潤滑和固體潤滑等，根據(jù)本次設計的滾齒機的工作環(huán)境及精度要求，采用流體潤滑。依據(jù)機床的各種特性及使用環(huán)境，選用液體潤滑劑。因為，潤滑劑的正確使用和發(fā)揮動能對于保護機械設備的正常持久運轉(zhuǎn)至關(guān)重要，其基本功能有：控制摩擦、減少磨損、冷卻降溫、密封隔離和阻尼振動。因此在選用潤滑劑時，必須要深入了解其基本性能，一般要求潤滑劑具有盡可能小的摩擦系數(shù)，保證機械運行敏捷而平穩(wěn)，減少能耗。另外還要考慮粘度是否合適，高粘度易于形成動壓油膜，油膜較厚，能支承較大負荷，防止磨損。但粘度太大也會造成摩擦熱增大，摩擦面溫度升高；而且在低溫下不易流動，不利于低溫啟動。低粘度時，摩擦阻力小，能耗低，機械運行穩(wěn)捷，溫升不高。但如粘度太低，則油膜太薄，承受負荷的能力小，易于磨損，且易滲漏流失，特別是容易滲入疲勞裂紋，加速疲勞擴展，從而加速疲勞磨損，降低機械零件壽命。在生產(chǎn)、銷售、貯存到使用的過程中，潤滑劑要具有良好的化學安定性和熱穩(wěn)定性。潤滑劑在使用中必然與金屬和密封材料接觸，因此要求其對接觸的金屬材料不腐蝕，對橡膠等密封材料不溶脹。因為水能造成油料乳化，使油膜變薄或破壞，造成磨損，而且使金屬生銹；雜質(zhì)可堵塞濾油器和噴嘴，造成斷油事故，雜質(zhì)進入摩擦面能引起磨粒磨損，因此要求選用的潤滑劑油色透明，且不含機械雜質(zhì)和水分。在開動機床之前，要很好的清除機床的防銹油和臟物，然后用潤滑油注滿所有的潤滑孔和油箱，在工作中應進行很好的潤滑，以避免床身導軌或刀架立柱由于潤滑的不良而卡住，潤滑油應當是去酸水及雜質(zhì)，可選擇 10 號車用機油。機床內(nèi)部是自動潤滑，依靠葉片泵打上來的油通入床身的三通管分別潤滑傳動牙箱、立柱、床身的差動機構(gòu)。滾刀箱應事先注滿油到油標線位置，工作臺注油到超出油標即可，用以潤滑分度蝸輪副，同時應用于加油潤滑滾刀主軸承刀架上中心齒輪，并在工作臺旁側(cè)油盒內(nèi)每班至少加油（注滿）一次，以保證工作臺環(huán)形面的潤滑。機床使用后，第一次換油應在工作 300 小時后，以后可以每隔半年換油一次，在主傳動箱下方的床身內(nèi)，裝潤滑油。儀征技師學院畢業(yè)設計說明書227 結(jié) 語機床設計是一種創(chuàng)造性的勞動，它是機床設計者根據(jù)市場對需求，現(xiàn)有的制造條件和新工藝的發(fā)展，運用有關(guān)的科學技術(shù)知識進行的?，F(xiàn)在回顧三個多月以來的畢業(yè)設計，感想很多。于是總結(jié)如下：本次畢業(yè)設計的是 Y38 系列普通型滾齒機，主要用于單件、小批和成批圓柱齒輪與蝸輪的銑削加工。我的主要設計內(nèi)容為機床的總體設計、機床傳動系統(tǒng)設計、冷卻裝置的設計以及床身零件的結(jié)構(gòu)設計。在總體設計及床身零件的結(jié)構(gòu)設計方面，根據(jù)機床的工藝要求，剛度及精度要求，對機床的總體布局、床身結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計，提高了機床的性能和技術(shù)經(jīng)濟指標，在強度、剛度、壽命等方面能滿足要求。傳動系統(tǒng)的設計參考了很多設計手冊及設計指導書，從機床的性能結(jié)構(gòu)、工作需要出發(fā)，對照傳動方案和總體布局，確定了較優(yōu)的傳動系統(tǒng)?？偟膩碚f，這次畢業(yè)設計比較成功，取得了令人滿意的結(jié)果。23參考文獻[1]敖小寶.滾齒機傳動鏈及掛輪誤差的精確調(diào)整[J].機械制造與自動化, 2005,34(4):53-54. 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