锯条齿部刃磨机设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 毕业设计（论文）  题     目：   锯条齿部刃磨机设计      学     院：                          专     业：                          学生姓名：                          指导教师：                          需要购买对应 纸  咨询 14951605 I 摘  要  为了切断工件，在锯齿的尖部，需要加工出锋利的齿尖刃口，但是经过一段时间的磨损，锯齿刃口变钝，锯切后的工件端面质量变差，甚至不能满足供货要求，这时就要换下锯条进行修磨 。  本文讲述了 锯条刃磨机 的设计。首先，通过 对锯类工具特别是锯条市场并加工现状进行全方位调研 ，在此基础上提出了本锯条刃磨机方案 ；接着，设计 计算了各主要构成件的结构尺寸 ；然后，对 电气控制系统进行了设计 ；最后，通过 图软件绘制了本 锯条刃磨机 装配图 、 主要零件图 及电气原理图 。  通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了起重机械产品的设计方法并能够熟练使用图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。  关键字： 锯条 ， 刃磨机 ， 砂轮 ， 拨齿  需要购买对应 纸  咨询 14951605 n to In of to a a of of t we  of on of a of on of of of on  of of of of be to in is of  要购买对应 纸  咨询 14951605   录  摘  要  . I .  1 章  绪  论  . 1 究背景及意义  . 1 条刃磨机研究及发展现状  . 1 齿磨削的现状  . 1 齿磨削机的现状与发展前景  . 1 有锯条刃磨机简介及存在问题  . 2 有锯条刃磨机简介  . 2 有锯条刃磨机存在问题  . 2 要内容及基本要求  . 3 第 2 章  总体方案设计  . 4 条概述  . 4 轮类型选取  . 6 轮驱动形式的选取  . 7 给传动装置的选取  . 7 轮齿条机构  . 7 杠螺母机构  . 8 轨的选取  . 8 体的设计  . 9 第 3 章  结构设计计算  . 11 要技术参数的确定  . 11 机的选取  . 11 给丝杠的计算  . 11 定设计参数  . 11 定工作负载  . 12 定螺纹中径  . 12 需要购买对应 纸  咨询 14951605  螺母高度的计算  . 12 本牙型高度 1H  . 12 轮驱动力计算  . 12 杠的校核  . 13 界压缩负荷  . 14 界转速  . 14 有频率  . 15 转刚度  . 16 轮的设计  . 17 轮的选择  . 17 轮的平衡方法  . 18 轮的修整  . 19 座机架的设计  . 20 架结构类型  . 20 架结构的选择  . 20 架的确定  . 21 第 4 章  电气控制系统设计  . 22 磨工艺流程分析  . 22 件设计  . 23 件部分总体分析、设计  . 23 型  . 23 它硬件的选型、设计  . 26 件设计  . 27 件设计  . 27 序调试  . 31 总  结  . 33 参考文献  . 34 致  谢  . 35 需要购买对应 纸  咨询 14951605 1 第 1 章  绪  论  究 背景及 意义  为了切断工件，在锯齿的尖部，需要加工出锋利的齿尖刃口，但是经过一段时间的磨损，锯齿刃口变钝，锯切后的工件端面质量变差，甚至不能满足供货要求，这时就要换下 锯条 进行修磨。一般来说，工厂会采用不同种类的 锯条 刃磨机进行磨削，但是，不论哪种机器，其砂轮的磨削进给方向都是沿着 锯条 半径方向刃磨，砂轮的圆弧形状都要留在锯齿的根部和尖部，使横刃变成一条弧线，而且刃口较虚，在齿尖淬火时容易烧损，降低 锯条 的使用寿命 1,2。我公司多年来一直为钢铁行业 提供金属冷热切圆 锯条 ，对它的使用状况和修复后存在的问题进行过深入分析，仿照新 锯条 铣齿加工的原理，特别设计、制造了轴向磨削式 锯条 刃磨机，修磨后的锯齿形状与新 锯条 非常相近，经过生产实践证明可以大大提高修复 锯条 的使用效果，能够给用户带来良好的经济效益。  条刃磨机研究及发展现状  齿磨削的现状  随着我国木材加木工业的不断发展，各木材制造生产厂商不断涌现，对硬质合金锯条 的需求量不断增加，因而硬质合金 锯条 的市场潜力很大，许多 锯条 专业生产厂商都在不断更新设备，以提高生产效率和增加经济效益。然而，在实际锯 材生产中，由于磨削技术水平低和使用不当，往往使 锯条 达不到工艺质量要求，使用寿命不到设计的一半。这不仅仅影响产品质量，而且增加了费用支出。通常 锯条 的磨削工作是由维修工完成的，由于这项工作技术性很强，又属于辅助工序，而且操作时间不固定，因此磨削工作往往是锯材加工生产管理中比较薄弱的环节。  齿磨削机的现状与发展前景  鉴于 锯条 磨削比较困难，需要专业人员进行，磨削不好不但起不到提高工作效率，提高加工质量的效果，还将直接影响到 锯条 使用寿命。同时，为了降低加工成本，提高效率，更考虑到数控技术发展的大趋势，锯齿 磨削机产生了。采用 为控制需要购买对应 纸  咨询 14951605 2 核心，能够充分利用其丰富软件功能来达到控制目的，从而克服原控制部分因由传统的继电器和接触器组成，触点多、线路复杂而带来的种种弊端。  锯齿磨削机的产生极大的提高了效率，但是，在我国，由于人力资源丰富，最主要是磨齿机价格比较高，初期投资比较大，锯齿的磨削要几台机器来完成，集成度不够高，这些因素直接影响到了磨齿机的推广与应用。所以目前为止磨齿机的应用还是比较局限的。另外一方面，目前所用的锯齿磨削机主要来自进口，我国在该方向上的研究比较少，技术不够成熟，虽然也有厂家生产出了技术含量很 高的机器，但是受长期进口的影响，采用国产磨削机的还是比较少。 6 从现在存在的问题来看，我国锯齿磨削机的研究需要解决以下几个方面的问题，以便达到广泛应用，提高效率，精度，取代进口的目的。第一，精度上要加强，达不到精度要求的机器没有实用性。第二，降低成本，当然这不能通过降低质量来实现，国产机器本来在质量上就不比别人强，如果质量上有问题，那就彻底没有了市场。第三，提高集成度，目前多采用多台机器磨削锯齿，我们可以想办法用一台机器来代替，从而降低成本，提高简洁性和实用性。 7 有 锯条 刃磨机简介及存在问题  有 锯条 刃磨机简介  目前，国内外 锯条 刃磨机生产厂家众多：国外厂家主要有德国瓦格纳、 国、日本等厂家；国内厂家多而杂，部分设备为自行改造加工而成，通过文献资料可知，国内最主要的有北京科技大学臧勇等人设计制造的 锯条 刃磨机，其糅合了日本、德国等国外设备的优点研制而成，功能强大，应用范围广 3。其他较为正规的厂家有武汉机床厂，从上世纪 50 年代开始仿制了国外的两款机型，分别是 今一直在生产，并且没有明显的改进。现阶段，国内外众多 锯条 刃磨机除了拨齿机构有些区 别以外，磨削原理大同小异，都是砂轮沿着 锯条 的半径方向从外向内磨削，向外退刀。这些设备广泛应用于 锯条 生产行业及轧钢企业生产厂现场，是金属冷热切圆 锯条 重磨加工过程中的重要装备。  有 锯条 刃磨机存在问题  在刃磨工艺方面，上边介绍过的众多 锯条 刃磨机中，砂轮的进给方式多为沿 锯条需要购买对应 纸  咨询 14951605 3 半径方向的径向进给，砂轮在图 2 中所示位置 1、 2 间往复运动，导致修磨后的锯齿刃部存在轴向圆弧，在使用过程中，齿顶部轴向圆弧的两个端点在齿尖淬火时易烧损，且在切削过程中极易磨损或崩刃，从而改变锯齿实际切削部位，影响 锯条 的锯切效果。目前采用 径向进给方式修磨出的 锯条 ，在实际使用中的切割寿命远不如新片，仅为新片的 5070%，且径向进给式 锯条 刃磨机只能修复部分齿形，应用范围受限。  在设备结构方面，现有刃磨机虽外形构造有多不同，但砂轮进给导轨均采用普通滑动式，磨损较快，设备精度低，且砂轮旋转方向面向操作者，危险性较大。  要内容及基本要求   对锯类工具特别是锯条市场并加工现状进行全方位调研，写出此类工具及加工设备、加工方法的综述村料；   设计一台锯条齿部自动刃磨机，锯条参数如下  锯切普通碳钢带锯条，带锯条的齿尖是 材料，其最大参 数为  *厚） 2/3；（前面的参数你再落实一下）   完成此设备的结构设计及相关计算，完成控制系统的选型或设计，绘制其装配图与部分零件图，图纸量符合第 2 项要求；   撰写电子、纸质设计计算说明书；   综合运用所学专业知识、参考相关资料，按时独立保质保量完成毕业设计课题。  需要购买对应 纸  咨询 14951605 4 第 2 章  总体 方案设计  条概述  （ 1） 带锯条切削的特点  从带锯条切断的比较来看，作为优点，它具有对钢材的通用性更强的特点。现在明显地看出使用带锯条几乎可切断所有类型的钢材。  从材料利用率方面比较其优越性的 话，如下所示，材料利用率与锯缝的大小密切相关，对切断成本有着很大的影响。在节省资源的今天，使用带锯床和带锯条有着明显的优势。原来在切断方法依赖于弓锯床、圆盘锯的欧洲，特别是在德国，能够看到带锯床在显著普及，这充分证明了带锯床的优越性。  利用率实例比较  材料：   45 号钢  尺寸：   100数：   按 M 计算  切断数 10000 个  切缝尺寸  每 10000 个切缝的重量  带   锯     锯  盘锯  此可见，光从切缝所节约的材料费用就可以说明带锯条锯切的绝对优势。  以目前市场迅速扩张的为例（ 273407N）：  锯条厚度（ +分齿量（ 2=口宽度）  （ 2） 带锯条的选定方法  为了进行高效率切断，选择与被切削材料材质相适应的锯条品种及依据材料形状大小，选择适宜的齿形是至关重要的   带锯条的构成  齿宽：又称为等高。从齿的尖端到背部的长度称为齿宽。宽度越大带锯条强度越高，越能进行高精度切削。  齿厚：带锯条的板厚。厚度越大带锯条的钢性越强，从而能进行重力切削。但随需要购买对应 纸  咨询 14951605 5 着厚度的增加，回转曲率也相应增加，带锯条易产生疲劳。  齿型：又称为齿节。是指在 1 英寸（ 围内所容纳的齿数。齿形的选择对切削作业有着直接的影响。锯齿与齿沟的组合变化可防止切削中铁屑的阻塞。  齿距：相邻两齿顶之间的距离。  齿槽：又称为齿沟。是齿尖之间的空间。是为把切削时所产生的切屑完全排除到被切削材料之外而不可缺少的空间。  齿深：从齿顶到齿沟最低部位的距离。  前面：切屑在上面流过的刀齿表面。  后面：工件上加工出来的表面在其上通过 的刀具表面。  切削刃：用以进行切削的前面边缘。它由前面和后面的交线构成。  齿底圆弧半径：连接刀齿前面和前一齿后面的圆弧半径。  基面：通过切削刃上选定点并垂直于背边的平面。  前角：假定未分齿的前面和基面间的夹角。  楔角：未分齿前面和后面之间的夹角。  分齿量：为形成切削间隙而使锯齿向侧面的凸出量。  总分齿量：考虑到每一侧的分齿量，在两个相对刀齿之间的锯条总厚度，这一厚度决定锯条切削时的总宽度。   齿型的种类  等齿：以锯条原始齿节 1 英寸为基准规定齿数，齿尖之间的长度都是相同尺寸。  变齿：这是为大幅度地减轻切断的振 动、噪音而开发的锯条。使齿尖的长度和齿高变化，以独特的错齿型（耙形定向 +直线定向）构成。因抑制了切削中的振动，故没有韧性翻卷，可高速切削。与常规齿节相比，适应材料的直径范围增大，因此，通用性更强。   材料的特性与锯条的切断范围  虽然被切削材料的形状、材质决定带锯条的选择和切削条件，但由于切削材料硬度差别的影响，带锯条往往难以充分地发挥其作用。尽管材料内部和外部硬度值相同，但由于生产产家的不同，材料组织、内部应力、机械性质等有差异，对带锯条的切削会产生直接或间接的影响  切削与材料的硬度有密切的联系。我们经常说 ：这种材料有点硬，但这跟锯条还需要购买对应 纸  咨询 14951605 6 可以切。那么怎么抓住 软 和 硬 这两个概念进行顺利地切削？  我们通常用 硬度 来表示材料的这一概念。所谓硬度就是金属材料抵抗压入物压陷能力的大小，也可以说材料对局部朔变形的抗力。常用的硬度制标有：布氏硬度（ 洛氏硬度 (维氏硬度（  总的来说带锯条对硬度高的材料会产生滑动摩擦和摩擦热，造成切削性能相对较差。这就是硬的材料比较难切的道理。我们应该根据被切削材料的硬度来选择切削条件，如果被切削材料硬度低，就要提高锯条的线速度，切削效率也可以提高。同时，考虑其排屑 通畅的因素，齿距也可相应放大。但是切削不锈钢等硬度低、粘性较大的材料时，锯条线速度要放慢，并且切削效率也要相应降低。考虑其排屑通畅的因素，齿距也相应放大。  （ 3）锯条参数如下：   各种齿形分齿量的参数  齿型  分齿量（  8Z、 5 8Z 6Z、 4Z、 4 6Z、 3 4Z、   3Z、   1 2Z  1 1Z 各种规格锯条的厚度表  规  格  27 41 67 厚  度  . 6 齿型和齿距的对照表                                齿距单位： 型  3Z 4Z 6Z 8Z 5/8Z 4/6Z 齿距  型  3/4Z 2/3Z 1/1Z    齿距    轮 类型选取  需要购买对应 纸  咨询 14951605 7 目前常用的砂轮有两种；一种是氧化铝砂轮，氧化铝砂轮多呈白色其砂粒韧性好，比较锋利，但硬度稍低（即砂轮磨粒容易从砂 轮上脱落），适用于刃磨高速钢锯条和硬质合金锯条的齿柄部分，氧化铝砂轮又称白刚玉砂轮；另一种是碳化硅砂轮，其砂粒硬度高，切削性能好，但较脆，适用于刃磨硬质合金材料的锯条，该砂轮外表颜色一般是绿色。  砂轮的粗细以粒度来表示； 2477规定了砂轮分为 41 个粒度号，如60#、 80#、 120#、 等。粒度号越大砂轮越细，反之粒度号越小则砂轮越粗。粗磨锯条的齿柄时一般应选用 60#以下砂轮，精磨锯条的硬质合金时应选 80#或 120#砂轮（即粗磨锯条时使用粒度号小的砂轮；精磨锯条时使用粒度号大的砂轮）。  轮驱动形式的选取  目前机械设备的主要驱动形式有三大类：液压驱动、气动驱动和电机驱动。  液压驱动具有输出功率大、控制精度高、可无级调速，反应灵敏，可实现连续轨迹控制等优点。但是液压传动有较多的能量损失 (泄漏损失、压力损失等 )，传动效率相对低。液压传动需要配套设备如：液压站、各种液压控制阀等，它适用于重载、低速驱动，成本较高。这种驱动方式显然不适合。  气动驱动功率 /质量比大，体积小，结构紧凑，密封问题较小，成本低。但是由于气体压缩性大，精度低，低速时不易控制，需要专门的气源输送站。所以这种驱动方式和液压 驱动一样，不适合。  电机驱动与气动驱动和液压驱动相比，具有能精确定位，反应灵敏，可实现高速、高精度的连续轨迹控制，伺服性好等优点；另外结构简单、易于控制、使用维修方便、不污染环境，因此本设备采用电机驱动。  给传动装置的选取  轮齿条机构  此机构的特点是制造简单，成本低。一般由于结构上和降速的需要，齿轮的齿数都做得很少（如在 车床上用 12 齿），因此啮合系数小，加上有齿侧间隙，所以传动的平稳性较差，特别在速度很低时更为明显。它主要用于速度比较高些，而精度又不需要太高的普通机床进给系 统中。齿轮齿条由于不能自锁，在垂直移动时用需要购买对应 纸  咨询 14951605 8 它不可靠。有的机构，如龙门铣床，为了提高它的平稳性，才用蜗杆和斜齿条传动。不适合本次设计。  杠螺母机构  丝杠螺母传动的特点有如下几点：  （ 1）本身降速比大，因此在中速和低速移动部件上，无需采用降速很大的减速机构。但是由于本身降速比大，这就不适合于高速运动。如果移动速度较高时，丝杠转速高，磨损就快。因此这种机构使用于中、低速的机床上。  （ 2）能传递较大的轴向力。因本身的转速比大，因而传递的力大，而回转丝杠所需的里比较小，适用于重型机床和加紧机构。  （ 3）移 动准确，运动平稳。因丝杠和螺母接触面积大，且连续接触，故传递比较平稳。提高丝杠的精度比提高齿条的精度容易。因此，易作为精密机床的执行机构和调整机构。  （ 4）传递效率低，能自锁。传递的效率一般为 50%左右，因此不宜用在主传动中。丝杠螺母机构用于垂直移动部件能有自锁作用，防止部件下滑。  因此本次刃磨机选用丝杠螺母传动形式。  轨的选取  机床的工作部件是沿着导轨的表面运动的。导轨是保证工作台、刀架、溜板等运动方向的导向面，为了使工作部件沿着一定的方向运动和承受一定的力矩，一般机床都是二根导轨组合而成，某些大 型机床为了保证工作部件的刚度，也有用三根导轨的（如大型的龙门刨床等）。  机床上常用的导轨通常都是由二根导轨组成，而且常常配置着镶条或压板，以调整导轨面的间隙或防止颠覆。  图 2向原理  需要购买对应 纸  咨询 14951605 9 对于直线运动的导轨，为了使运动部件只沿着一个方向运动，导轨必须限制运动部件绕 X、 Y、 Z 三根轴线的转动和两个方向的移动。并且导轨必须只具有单方向的导向性。  由平面所组成的导轨。每根导轨都是由二个窄长的平面组成，他限制了 X 向和  轴和 X 轴的转动。但由于导轨面很窄，所以还不能限制绕 Y 轴的转动。为此，我们通常增加了一 个平面或加宽一个导轨面来限制其绕 Y 轴转动。  由圆柱所组成的导轨。单根圆柱只能限制 X 向和 Z 向的移动及绕 X 轴和 Z 轴的转动。加键以后可以限制绕 Y 轴的转动。一般情况都采用双圆柱式，这样即满足了导向要，同时受力情况也好。  体的设计  该机器是属于小型的工具机械，设计要求机构简单、结构紧凑、外形小、体积小、质量轻、方便搬运、操作简单，使得加工效果好、效率高。其结构总图如下图 2示：  图 2体布局图  砂轮直接连接在电机主轴上，电机座通过三角形导轨、丝杠螺母和手轮实现 前后需要购买对应 纸  咨询 14951605 10 方向移动，同时还可以实现俯仰运动 。 锯条 移动过程中推动拨齿机构上下跳动带动砂轮俯仰进给 ，本装置的优点是可以适应不同形式的 锯条 。  需要购买对应 纸  咨询 14951605 11 第 3 章  结构 设计计算  要技术参数的确定  锯条参数为：锯切普通碳钢带锯条，带锯条的齿尖是 材料，其最大参数为  *厚） 2/3。  机的选取  合理地确定磨床的电动机功率 砂轮架电动机功率，若功率选的过大，则消耗电力多，造成浪费；选用的过小，则又使机床的使用效能受到限制。  在确定电动机功率时，选用公式： N N N切 损电 ；  式中：  切  损  据对设计提出的要求，本设计磨削机上采用 80 1轮，砂轮线速度 V=35 m/s；磨削深度 t 从  代入计算公式计算：  . 0 . 6 * 3 5 0 . 7 * 3 5 0 . 2 0 . 2 31 0 2 1 0 2 1 0 2 切  据经验公式，估计空载时所消耗的功率 则   N N N切 损电 =w 根据上述的估算，并考虑机床的效率，应选用 w 的电动机比较合适。  选取电动机型号： 海革新电机厂。  防护等级 作方式 1S ，冷却方法 缘等级 E 级。  给丝杠的计算  定设计参数  需要购买对应 纸  咨询 14951605 12 估算砂轮结构总重量： 50轮直径： 90效传动距离： 270 确定工作负载  工作负载是指机器工作时，实际作用在滚珠丝杠上的轴向压力。选定导轨为滑动导轨，取摩擦系数为  m a  . 0 5 5 0 02 5  G 定螺纹中径  2250 . 8 0 . 8 2 . 3 2 1 . 5Fd m   式中： F为轴向载荷， N p为许用比压， 2/N     因为是整体式螺母，取 2  故初选 2 1 0 , 4d m m p m m 母高度的计算  2 2 1 8 3 6H d m m 本牙型高度 1H  1 0 . 5 0 . 5 4 2H P m m 轮驱动力计算  需要购买对应 纸  咨询 14951605 13 图 3杠受力图  丝杠传递力的计算如图所示，当用 P 力去转动半径为 R 的手轮时，所产生的扭距 M 使丝杠中径 r 出产生切向力 Q ,计算公式计算如下：  *M P 这个 Q 力可使螺母获得轴向牵引力 W：  *w Q   考虑摩擦力，则  * ( )w Q 将 Q 带入，得 * ()c 式中：  W轴向牵引力， N P转动手轮的力 ,N r丝杠中径 , 螺旋升角， +号表示右旋螺纹逆时针旋转， -表示右旋螺纹顺时针旋转。   知梯形螺纹摩擦角c o s() 。查表得，丝杠螺母的摩擦系数 f=形螺纹的齿形半角 =15o ，  所以， 0 . 1 5c o s 1 5( ) 8 5 0 'a r c 。  又因为，丝杠中径 r=10距 S=4轮半径 R=20螺母的轴向牵引力为：  1 * 2 0 . ( 8 5 0 ' ) 1 1 . 71 0 2 SW c t g a r c t g k 当 时，丝杠螺母机构具有自锁性，它能使导轨不因为振动而造成偏移。  杠的校核  需要购买对应 纸  咨询 14951605 14 丝杠副的拉压系统刚度影响系统的定位精度和轴向拉压振动固有频率，其扭转刚度影响扭转固有频率。承受轴向负荷的丝杠副的拉压系统刚度 丝杠 本身的拉压刚度 杠副内滚道的接触刚度 承的接触刚度 母座的刚度 不同支承组合方式的计算而定。扭转刚度按丝杠的参数计算。                                                                             界压缩负荷  丝杠的支承方式对丝杠的刚度影响很大，采用两端固定的支承方式并对丝杠进行预拉伸，可以最大限度地发挥丝杠的潜能。  临界压缩负荷按下式计算：  211 m a   F 式 中   E材料的弹性模量 E 钢 =011(N/  最大受压长度 (m)；  安全系数，取 ；  最大轴向工作负荷 (N)；  丝杠支承方式系数； (支承方式为双固 双固时， ， I丝杠最小截面惯性矩 (  4420( 1 . 2 )6 4 6 4 wI d d d 式中   丝杠公称直径 (  4 1 2 8 43 . 1 4 ( 1 4 1 . 2 3 . 9 6 9 ) 1 0 2 . 7 1 064 经过设计论证丝杠全长为    2 1 1 8m a  . 1 4 2 . 1 1 0 2 . 7 1 0 1 2 5 5 4 . 3 2 55 0 0 1 0 3 N F N 大于 临界压缩负荷满足要求。  界转速  222 2 22 m a 910f k  L 式中  A丝杠最小横截面：  需要购买对应 纸  咨询 14951605 15 2 6 4 22 2 1 . 9 1 0 7 . 8 1 044A d m 临界转速计算长度：  取     1 0  m ，  2k 安全系数，一般取  2  ；   材料的密度： 337 . 8 5 1 0 /k g m ；  2f 丝杠支承方式系数，查表得 2  ，  m a nm i 满足要求。 &nbs