自动铣槽机设计

机械原理课程设计 自动铣槽机 设计要求 设计一弹性夹头直槽加工的自动铣槽机。弹性夹头是钻石加工的一种夹具，当完成其外形加工后要用片铣刀在锥体部分加工出 3或 4条长为 为 3槽时弹性夹头由专用铣切夹具夹紧在机床主轴上，由手工上、下料，但铣槽过程必须自动进行。电动机功率 100速 1400转 /分。要求生产率 200300件 /小时。 运动方案设计 自动铣槽机工作的关键部分为由两部分组成： 刀具的进退和工作主轴的旋转。该机器将电机输出的周转运动转换为刀架的往复运动来完成进刀和退刀，另一边又将运动输入到夹具，通过间歇机构完成工件的工位转换，从而实现弹性夹头的铣削。 整个自动铣槽机运动分配可以分为这样三种： 一种是完全由刀架来完成往复运动和对工件的工位转换，这一模式对于刀架的定位、移动速度、切削力要求都太高，所以实现起来比较困难。 第二种是有夹具来完成往复和间歇运动，同样存在上述问题。 所以我们让刀架作往复运动，夹具做工位转换的模式作为我们的主设计思路。 工件工位转换的设计 运动分析 间歇运动： 我们一致认可槽轮实现起来最为方便，而且加工容易，安装方便，工作稳定性高。 往复运动 ： 我们在寻找一种带有急回运动特性的机构，偏置曲柄滑块机构，凸轮机构都可以实现带有急回运动特性的平面往复运动。 机械运动方案的选定和评价 我们选择通过对以上内容的分析，初步选定了三套方案，进行分析与比较： 1. 圆柱凸轮机构 2. 曲柄滑块机构 3. 不完全齿轮齿条机构 方案一 （圆柱凸轮） 方案一 此方案中刀具的进刀、退刀以及让刀过程由凸轮实现。凸轮上开的槽控制刀具的进刀和退刀，槽由四段曲线组成：其中进刀和退刀两段都是长为 30刀和回刀两段是平行于截面、形状与轮廓相同的弧线。由于凸轮匀速转动，进刀和退刀的行程都为 30机构有急回运动。 工件的转动由一个四槽槽轮控制。凸轮和槽轮的转速分别由直齿圆柱齿轮系控制。电机与蜗轮蜗杆机构相连，转速可大幅降低。工件固定在由专用铣切夹具夹紧在机床主轴上，主轴与一四槽槽轮相连。 原理 方案一 参数 设刀具一个工作循环所需的时间为 T，其由四部分组成，即 Tf=t1+t2+t3+中： 取 秒 秒 则 +秒 即铣出四个槽所需时间为 16秒，进而求出生产率为 225件 /时，符合题目的产量要求。 进一步求出凸轮转速为 15r/轮转速为 算结果 刀具行程： 30 齿轮系： 8 70 =30 2 5 =20 4 0 =30 00 、 m=3 , 、 、 =1. 槽轮参数：槽轮转速 槽数 z=4 圆削数 n=1 槽顶侧壁厚 b=5 槽轮运动系数 :k=td/t=1/2-1/z= 取 L=80 则 R=z= 80/4） = r=R/6= 10 S=/4） = h 45 （ = 2 ( 统一取 d1=0 锁止弧半径 42 涡轮涡杆参数 : 涡轮齿数 =14 模数 =1 涡杆头数 =1 方案二 （曲柄滑块） 方案二 这套方案运用了最简单的曲柄滑块机构，来实现了主要的运动特性，通过滑块的偏置使之具有急回运动特性。用杆件将铣刀和滑块相连，带动铣刀作往复运动。再将杆件的另一端置于导轨中，作移动副，利用杠杆原理使铣刀能进行让刀。 方案二 主运动分析 方案三 （不完全齿轮） 方案三 此方案刀具的进退由两对异面的不完全齿轮实现。 同时这是我们选定的最终方案。 请看我们后面的对此方案的具体分析。 最终方案分析 综上所述，由于连杆机构的构件过大，运动起来惯性过大，行程有限，对于加工不同的尺寸的工件，它的互换性较差，所以我们不采用曲柄滑块机构。而凸轮机构虽然对于运动的控制比较方便，但是复杂的凸轮加工比较困难，同样存在运动行程有限的问题，而且一直存在被控的从动件摩擦严重的问题。我们寻求一种传动速度恒定平稳，行程可变，可加工不同尺寸工件的方案，它要既有定速传动的特性，在固定的平台上往复运动，而且要有急回运动特性。我们想从平面往复机构中得到一些启发，比如车床，平面往复机，比如螺杆传动，涡轮蜗杆传动，但是这些机构往往不存在急回运动特性，也不可以用机械结构之外的方法来对机构的速度运动方向进行控制，伺服电机、液压缸，我们最后找到的齿轮齿条机构来解决。 原理分析 此方案的核心机构是一个共轭的不完全齿轮齿条机构，它是让一部分齿轮负责进刀，另一个齿轮负责退刀，两组齿轮相互配合运动，小齿轮带动正行程，到位以后不完全齿轮自然脱开啮合，大齿轮进入啮合，完成反行程，到达极限位置时，脱离进入下一个循环。 上下两个齿条被固定在移动滑台上，当滑台接近两个极限位置时，虽然齿轮已经脱离了，但是运动件惯性很大，速度还很大，势必对下一个齿轮的啮合造成冲击，我们是加入两根定位橡皮条来解决的，定位橡皮一方面是起定位作用，不让滑台在没有动力的情况下自由滑动，另一方面定位橡皮的一个很重要的作用就是其阻尼的作用，它能大大降低滑台的速度，减小第二个齿进入啮合时的冲击。 铣刀架运动模拟 尺寸计算 模数： m=6 有效齿数： z=5（小、 大） 齿数： 0（小） 0（大） 分度圆 2040期 :T=8s w= 行程 L=m*Z=6*5=轮齿条运动特写 四槽与三槽的互换 同时，通过对工位转换处一对传动齿轮的改变，可满足加工四槽或三槽的不同要求。 四槽 三槽 位移、速度、加速度曲线图 参考文献 1. 机械原理 ，西北工业大学机械原理及机械零件教研室编，孙桓，陈作模主编，第 6版，北京，高等教育出版社， 2000年； 2