x52k立铣床说明书修订稿.doc

X52K立式铣床立铣头设计郑 巍（陕西理工机械学院机械设计制造及其自动化专业机自专升本061班，陕西 汉中 723003）指导教师：张政武（副教授）摘要随着制造业的发展，高速度、高效率、高精度和高刚度已经成为当今机床发展的主要方向。为了满足当前机床市场的需要，铣床已经成为了当今机械行业一个重要的发展趋势，特别是在工业制造，加工过程中有着举足轻重的地位。设计的题目是设计x52k立式铣床立铣头设计。其主要讲述的是x52k立式铣床立铣头的总体设计。该铣床主轴是靠齿轮进行传动的。主轴传动系统采用齿轮传动，传动形式采用集中式传动，主轴变速系统采用多联滑移齿轮变速。齿轮传动具有传动效率高，结构紧凑，工作可靠、寿命长，传动比准确等优点，齿轮机构是现代机械中应用最广泛的传动机构，用于传递空间任意两轴或多轴之间的运动和动力。关键词 铣床 进给转速图 传动系统图 立铣头装配图 X52K （04061 ， .， ， 723003，）: 【】 , , , . , s , , a . x52k . x52k . . , , . , , , .【】 1前 言11概述图1X52k立式升降台铣床，它是铣床中应用最多的一种。图1所示为X52k型立式升降台铣床。这类铣床与卧式升降台铣床的主要区别，在于他的主轴是垂直安置的，可用各种端铣刀或立铣刀加工平面、斜面、沟槽、台阶、齿轮、凸轮以及封闭轮廓表面等。图1为立式升降台铣床中常见的一种。其工作台3、床鞍4、及升降台5的结构与卧式升降台铣床相同。立铣头1可以根据加工要求在垂直平面内调整角度，主轴2并可沿轴线方向进行调整或作进给运动。综上所述，升降台式铣床的优点是工艺范围较广泛，工作时切削加工的高低位置不变，有利于操作者的观察加工情况，且机床的操纵手柄较集中，便于调整及操纵。其缺点是工作台支承在成悬臂状态的升降台上，且层次多，因而刚性较差，不适合进行重型切削及加工大型工件。1.2 X52k立式升降台铣床其主要组成部分：1.2.1 铣头:立铣头安装于卧式铣床主轴端，由铣床主轴以传动比1驱动立铣头主轴回转，使卧式铣床起立式铣床的功用，从而扩大了卧式铣床的工艺范围。立铣头主轴在垂直平面内最大转动角度为45，其转速与铣床主轴转速相同。1.2.2 主轴:它是一根空心的阶梯轴，前端内部有锥度为7：24的锥孔，用来安装铣刀刀杆。1.2.3 工作台:它可沿转台上面的燕尾导轨移动，带动安装在工作台上的工件纵向进给运动。1.2.4 床鞍: 它用来固定和支撑铣床上所有部件。其内部安装主轴、主轴变速箱、电器设备及润滑油泵等部件。1.2.5 升降台:它可沿床身的垂直导轨移动，以调解工作台台面到主轴之间的距离，或者作垂直进给运动。在升降台的内部装有进给运动电动机和进给变速机构。1.3 X52K型立式铣床立铣头设计机床主要技术参数：工作台尺寸（长X宽）：320X1250 毫米工作台最大行程：纵向机动680毫米：手动700毫米横向机动240毫米：手动255毫米垂直机动350毫米：手动370毫米主轴孔径 : 29毫米主轴端孔锥度： 7：24主轴转速范围:（18级）30-1500转/分进给范围（18级）：纵向23.5-1180毫米/分横向 15-786毫米/分垂直8-394毫米/分快速进给量：纵向2300毫米/分横向 1540毫米/分垂直770毫米/分主轴轴向移动距离 70毫米/分主轴端面到工作台面间的距离 30-40毫米主轴中心线到床身立柱导轨间距离70毫米床身垂直导轨到工作台面中心距离 215-515毫米刀杆直径： （三种） 23、27、32毫米快速进给量：纵向与横向 2300毫米/分垂直766.6毫米/分主电机：功率 7.5千瓦转速 1450转/分 1.4国内外机床的发展现状20世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用，计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已经历了50个年头。 数控设备包括：车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专用机床，形成庞大的数控制造设备家族，每年全世界的产量有1020万台，产值上百亿美元。 世界制造业在20世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。90年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从90年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从2000年至今已接受3个月以后的订货合同，生产任务饱满。 我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在90年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到50，库存超过4个月。从1995年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在1999年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。从2000年8月份的上海数控机床展览会和2001年4月北京国际机床展览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。但也反映了下列问题： （） 低技术水平的产品竞争激烈，相互靠压价促销； （） 高技术水平、全功能产品主要靠进口； （） 配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口； （） 应用技术水平较低，联网技术没有完全推广使用； （） 自行开发能力较差，相对有较高技术水平产品主要靠引进图纸、合资生产或进口件组装。 当今世界工业国家数控机床的拥有量反映了这个国家的经济能力和国防实力。目前我国是全世界机床拥有量最多的国家（近300万台），但我们的机床数控化率仅达到1.9左右，这与西方工业国家一般能达到20的差距太大。日本不到80万台的机床却有近10倍于我国的制造能力。数控化率低，已有数控机床利用率、开动率低，这是发展我国21世纪制造业必须首先解决的最主要问题。每年我们国产全功能数控机床30004000台，日本1年产5万多台数控机床，每年我们花十几亿美元进口70009000台数控机床，即使这样我国制造业也很难把行业中数控化率大幅度提上去。因此，国家计委、经贸委从“八五”、“九五”就提出数控化改造的方针，在“九五”期间，我协会也曾做过调研。当时提出数控化改造的设备可达810万台，需投入80100亿资金，但得到的经济效益将是投入的510倍以上。因此，这两年来承担数控化改造的企业公司大量涌现，甚至还有美国公司加入。“十五”刚刚开始，国防科工委就明确提出了在军工企业中投入6.8亿元，用于对1.21.8万台机床的数控化改造。 数控技术经过50年的2个阶段和6代的发展： 第1阶段：硬件数控（） 第1代：1952年的电子管 第2代：1959年晶体管分离元件 第3代：1965年的小规模集成电路。第2阶段：软件数控（） 第4代：1970年的小型计算机 第5代：1974年的微处理器 第6代：1990年基于个人机（） 第6代的系统优点主要有： (1) 元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可达到万小时以上； (2) 基于平台，技术进步快，升级换代容易； (3) 提供了开放式基础，可供利用的软、硬件资源丰富，使数控功能扩展到很宽的领域（如、，连接网卡、声卡、打印机、摄影机等）； (4) 对数控系统生产厂来说，提供了优良的开发环境，简化了硬件。 目前，国际上最大的数控系统生产厂是日本公司，1年生产5万套以上系统，占世界市场约40左右，其次是德国的西门子公司约占15以上，再次是德海德汉尔，西班牙发格，意大利菲亚，法国的，日本的三菱、安川。 国产数控系统厂家主要有华中数控、北京航天机床数控集团、北京凯恩帝、北京凯奇、沈阳艺天、广州数控、南京新方达、成都广泰等，国产数控生产厂家规模都较小，年产都还没有超过300400套。 近10年数控机床为适应加工技术发展，在以下几个技术领域都有巨大进步。 (1) 高速化 由于高速加工技术普及，机床普遍提高各方面速度，车床主轴转速由30004000提高到800010000，铣床和加工中心主轴转速由40008000提高到12000、24000、40000以上快速移动速度由过去的1020提高到48、60、80、120在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度，其已由过去一般机床的0.5G（重力加速度）提高到1.52G，最高可达15G，直线电机在机床上开始使用，主轴上大量采用内装式主轴电机。(2) 高精度化 数控机床的定位精度已由一般的0.010.02提高到0.008左右，亚微米级机床达到0.0005左右，纳米级机床达到0.0050.01，最小分辨率为1（0.000001）的数控系统和机床已有产品。 数控中两轴以上插补技术大大提高，纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到1的圆度，插补前多程序段预读，大大提高插补质量，并可进行自动拐角处理等。 (3) 复合加工、新结构机床大量出现 如5轴5面体复合加工机床，5轴5联动加工各类异形零件。也派生出各新颖的机床结构，包括6轴虚拟轴机床，串并联铰链机床等。采用特殊机械结构，数控的特殊运算方式，特殊编程要求。 (4) 使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。如内冷钻头由于使高压冷却液直接冷却钻头切削刃和排除切屑，在钻深孔时大大提高效率。加工钢件切削速度能达1000，加工铝件能达5000。(5) 数控机床的开放性和联网管理，已是使用数控机床的基本要求，它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段，而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。因此，计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、异行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来，这必然成为21世纪制造业发展的一个主要潮流。1.5机床的发展趋势制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，机械制造是制造业的核心。数控技术的应用使得传统的制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国民生计起着越来与重要的作用。当前数控技术及其装备的发展的趋势：1、高速、精密化 2、可靠性 3、数控机床设计化、功能多样化 4、智能化、网络化、柔性化、集成化 5、开放性 6、复合性 7、串行总线计算机数控系统 8、重视新技术标准、规范的建立。2.方案的设计2.1传动装置的设计机械传动装置的总体设计包括分析拟定传动方案，选择电动机型号，合理分配传动比及计算传动装置的运动和动力参数等内容。它为各级传动件设计和装配图绘制提供依据。2.1.1分析拟定传动方案机器常由原动机、传动装置及工作部分组成。合理的传动方案不仅满足工作部分的要求，而且还要工作可靠、结构简单紧凑、加工简单、成本低、传动效率高以及使用和维护方便。 因此， 设计时应先保证重点，并统筹兼顾其他条件。分析和选择传动机构的类型及组合，合理布置传动顺序，是拟定传动方案的重要一环，通常考虑以下几点：（1） 带传动 由于其承载能力较低，在传递相同转矩时， 结构尺寸较其它传动形式较大，但传动平稳，能吸振缓冲，因此用于传动系统的高速级。（2） 链传动 运转不平稳，且有冲击，以布置在传动的低速级。（3） 蜗杆传动 传动比较大，承载能力较齿轮传动低，故一般放在高速级，获得较小的结构尺寸和较高的齿面相对滑动速度，以便于形成液体动压润滑膜，提高承载能力和传动效率。 （4） 斜齿圆柱齿轮传动 因斜齿圆柱齿轮加工较困难，相对可用于高速级，并限制传动比。（5） 开式齿轮传动 其工作环境一般较差，润滑条件不好， 故寿命较短，宜布置在传动装置的低速级。故X52K立式铣床立铣头采用齿轮传动，传动形式采用集中式传动，传动系统采用多联滑移齿轮变速。传动系统一般由动力源、变速机构、换向机构、运动分配机构、过载保险机构运动转换元件和执行元件等组成。换向机构一种是进给电动机换向，换向方便，但换向次数不能太频繁。另一种是用齿轮换向（圆柱齿轮或锥齿轮），这种换向机构可靠，广泛用于各种机床中。本课题采用圆锥齿轮换向比较适宜。过载保险机构其作用是在过载是自动断开进给运动，过载排除后自动接通。常用的是牙嵌式离合器、片式离合器。牙嵌式离合器利用两半离合器端面上的牙互相嵌合或脱开以达到主、从动轴的离合、牙有矩形、梯形、三角形、锯齿形和螺旋形等几种形式。由于同时参与嵌合的牙数多，故承载较高，适用范围广泛. 外形尺寸小，传递转矩大，接合后主从动轴无相对滑动，传动比不变。但接合时有冲击，适合于静止接合，或转速差较小时接合(对矩形牙转速差10，对其余牙形300)，主要用于低速机械的传动轴系。电磁片式离合器由内摩擦片、外摩擦片、止推片、压块和空套齿轮组成。离合器左右两部门结构是相同的。左离合器传动轴正转，用于切削加工。需要传递的转矩较大，片数较多。右离合器用来传动轴反转，主要用于退回，片数较少。这种离合器的工作原理是，内摩擦片的花键孔装在轴的花键上，随轴旋转。外摩擦片的孔为圆孔，直径略大于花键外径。外圆上有4个凸起，嵌在空套齿轮的缺口之中。内外摩擦片相间安装。用杆通过销向左推动压块时，将内片与外片相互压紧。轴的转矩便通过摩擦片间的摩擦力矩传递给齿轮，使主轴正传。同理，当压块向右时，使主轴反转。压块处于中间位置时，左、右离合器都脱开，该轴以后的各轴停转，过载排除后通过电气开关实现互锁。故本课题选择使用片式离合器。2.1.2选择电动机电动机类型根据电源种类（直流、交流）、工作要求（转速特性、和过载情况等）工作环境（尘土、油、水、爆炸气体等）、载荷大小和性质安装要求等条件来选择。工业上广泛应用我国新设计的、国际市场通用的统一系列Y系列三相异步电动机。Y系列电动机的数据资料可查阅（简明机械零件设计使用手册）。已知机床的进给功率7.5 转速为1450,根据选定的电动机类型、结构、容量和转速，可由简明机械零件设计手册第一篇有关技术数据标准中查出电动机型号，并记录其型号、性能参数和主要参数。表2.1 额定功率满载时Y9047.5转速功率因数 14500.79同步转速=15002.2进给转速图和传动系统图的设计2.2.1设计步骤设计的已知条件为机床的类型和主轴的最高转速及最低转速。设计的目标为拟定传动系统图。一般步骤如下：1、根据机床的特点，选定公比=1.26，计算转速级数18，并选择各级转速。实际进给量级数为 （3 * 3）* 3 = 182、根据“前多后少”，“前密后疏”的原则，拟定结构式。3、根据“升早降晚”的原则，拟定转速图。4、根据转速图拟定传动系统图拟定转速图机器常由原动机、传动装置及工作部分组成。合理的传动方案不仅满足工作部分的要求，而且还要工作可靠、结构简单紧凑、加工简单、成本低、传动效率高以及使用和维护方便。 因此， 设计时应先保证重点，并统筹兼顾其他条件。分析和选择传动机构的类型及组合，合理布置传动顺序，是拟定传动方案的重要一环，通常考虑以下几点：（6） 带传动 由于其承载能力较低，在传递相同转矩时， 结构尺寸较其它传动形式较大，但传动平稳，能吸振缓冲，因此用于传动系统的高速级。（7） 链传动 运转不平稳，且有冲击，以布置在传动的低速级。（8） 蜗杆传动 传动比较大，承载能力较齿轮传动低，故一般放在高速级，获得较小的结构尺寸和较高的齿面相对滑动速度，以便于形成液体动压润滑膜，提高承载能力和传动效率。 （9） 斜齿圆柱齿轮传动 因斜齿圆柱齿轮加工较困难，相对可用于高速级，并限制传动比。（10） 开式齿轮传动 其工作环境一般较差，润滑条件不好， 故寿命较短，宜布置在传动装置的低速级。故主轴箱传动系统采用齿轮传动，传动形式采用集中式传动，主轴变速系统采用多联滑移齿轮变速。主轴变速系统一般由动力源、变速机构。过载保险机构其作用是在过载是自动断开进给运动，过载排除后自动接通。常用的是牙嵌式离合器、片式离合器。牙嵌式离合器利用两半离合器端面上的牙互相嵌合或脱开以达到主、从动轴的离合、牙有矩形、梯形、三角形、锯齿形和螺旋形等几种形式。由于同时参与嵌合的牙数多，故承载较高，适用范围广泛. 外形尺寸小，传递转矩大，接合后主从动轴无相对滑动，传动比不变。但接合时有冲击，适合于静止接合，或转速差较小时接合(对矩形牙转速差10，对其余牙形300)，主要用于低速机械的传动轴系。电磁片式离合器由内摩擦片、外摩擦片、止推片、压块和空套齿轮组成。离合器左右两部门结构是相同的。左离合器传动轴正转，用于切削加工。需要传递的转矩较大，片数较多。右离合器用来传动轴反转，主要用于退回，片数较少。这种离合器的工作原理是，内摩擦片的花键孔装在轴的花键上，随轴旋转。外摩擦片的孔为圆孔，直径略大于花键外径。外圆上有4个凸起，嵌在空套齿轮的缺口之中。内外摩擦片相间安装。用杆通过销向左推动压块时，将内片与外片相互压紧。轴的转矩便通过摩擦片间的摩擦力矩传递给齿轮，使主轴正传。同理，当压块向右时，使主轴反转。压块处于中间位置时，左、右离合器都脱开，该轴以后的各轴停转，过载排除后通过电气开关实现互锁。故本课题选择使用片式离合器。2.2.2确定极限转速查机床设计手册：，。2.2.3确定公比查表得，转速数列为：30、37.5、47.5、60、75、95、118、150、190、235、300、375、475、600、750、950、1180、1500。2.2.4求出主轴转速级数，2.2.5绘制转速图 图2.12.2.6应该注意的问题（1）主轴高速转速范围的转动比排列，可采用先降速后升速的传动。（2）主轴高速传动时，应缩短传动链，以减少传动副数。（3）不采用噪声大的锥齿轮传动副。（4）前边的变速组中的降速传动比不宜采用极限值，以避免增加经向尺寸。2.3铣削三要素与计算2.3.1铣削三要素：铣削速度V：铣削速度即为铣刀最大直径处的线速度，可用下式表示：1000*60（）式中，D为铣刀直径（）；n为铣刀每分钟的转数（）。2.3.2进给量铣削进给量有三种表示方式：（1）每齿进给量（） 指铣刀每转过一个刀齿时，工件沿进给方向所移动的距离。（2）每转进给量f（） 指铣刀每转一转，工件沿进给方向所移动的距离。（3）进给速度（） 铣刀每转一分钟，工件沿进给方向所移动的距离。这三种进给量相互关联，但用途有所不同；每齿进给量是进给量选择的依据；每转进给量反映了进给量与铣刀转速之间的对应关系；而每分钟进给量则是调整机床的使用数据。在实际生产中，按每分钟进给量来调整机床进给量的大小。上述三种进给量的关系如下：zn式中，n铣刀每分钟转数（）；z铣刀齿数。2.3.3切削深度机床主运动驱动电机功率P为：()式中 消耗于切削的功率（) 空载功率（) 载荷附加功率（) （)式中 切削力的切向分力 V 切削速度与当量切削厚度的关系有如下的经验公式：28()取 0.05则 2.7为了简化,省去计算 和,可用下列经验公式计算P: 对于主运动回转的机床0.700.85为机床总机械效率 取=0.75经计算得：7.52.4铣床种类 铣床的类型很多，主要以布局形式和适用范围加以区分。铣床的主要类型有：卧式升降 台铣床、立式升降台铣床、龙门铣床、工具铣床、圆台铣床、仿形铣床和各种专门化铣床。 2.4.1卧式铣床 卧式铣床的主轴是水平安装的。卧式升降台铣床、万能升降台铣床和万能回转头铣床 都属于卧式铣床。卧式升降台铣床主要用于铣平面、沟槽和多齿零件等。万能升降台铣床由 于比卧式升降台铣床多一个在水平面内可调整45范围内角度的转盘，因此，它除完成与 卧式升降台铣床同样的工作外，还可以让工作台斜向进给加工螺旋槽。万能回旋头铣床除具 备一个水平主轴外，还有一个可在一定空间内进行任意调整的主轴，其工作台和升降台分别 可在三个方向运动，而且还可以在两个互相垂直的平面内回转，故有更广泛的工艺范围，但机床结构复杂，刚性较差。 2.4.2立式铣床 立式铣床的主轴是垂直安装的。立铣头取代了卧铣的主轴悬梁、刀杆及其支承部分， 且可在垂直面内调整角度。立式铣床适用于单件及成批生产中的平面、沟槽、台阶等表面的 加工；还可加工斜面；若与分度头、圆形工作台等配合，还可加工齿轮、凸轮及铰刀、钻头 等的螺旋面，在模具加工中，立式铣床最适合加工模具型腔和凸模成形表面。立式升降台铣 床的外形如图 3-15 所示。图2.2立式升降台铣床1铣头；2主轴；3工作台；4床鞍；5升降台 2.4.3龙门铣床 龙门铣床是一种大型高效能的铣床。如图3-16 所示。它是龙门式结构布局，具有较高的刚度及抗震性。在龙门铣床的横梁及立柱上均安装有铣削头，每个铣削头都是一个独立部件，其中包括单独的驱动电机、变速机构、传动机构、操纵机构及主轴部件等。在龙门铣床上可利用多把铣刀同时加工几个表面，生产率很高。所以，龙门铣床广泛应用于成批、大量生产中大中型工件的平面、沟槽加工。图2.3 龙门铣床1 工作台；2、9水平铣头；3横梁；4、8垂直铣头；5、7立柱；6顶梁；10床身 2.4.4万能工具铣床 万能工具铣床(如图3-17 所示)常配备有可倾斜工作台、回转工作台、平口钳、分度头、 立铣头、插削头等附件，所以，万能工具铣床除能完成卧式与立式铣床的加工内容外，还有 更多的万能性，故适用于工具、刀具及各种模具加工，也可用于仪器、仪表等行业加工形状复杂的零件。图2.4 2.4.5圆台铣床 圆台铣床的圆工作台可装夹多个工件作连续的旋转，使工件的切削时间与装卸等辅助 时间重合，获得较高的生产率。圆台铣床又可分为单轴和双轴两种型式，图 3-18 所示为双 轴圆台铣床。它的两个主轴可分别安装粗铣和半精铣的端铣刀，同时进行粗铣和半精铣，使 生产率更高。圆台铣床适用于加工成批大量生产中小零件的平。图2.5 圆台铣床1床身；2滑座；3主轴箱2.4.6顺铣机构 在铣床上加工工件，常会采用逆铣和顺铣两种方式。逆铣时，主运动v的方向与进给运动方向相反，如图2.6a所示。当工作台向右进给时，因铣刀作用于工件上的水平切削分力与进给方向相反，左侧始终与螺母螺纹右侧接触，故切削过程稳定。顺铣时，主运动v进 给运动方向f方向相同，如图2.6b所示。当工作台向右进给时，铣刀作用于工件上的水平切 削分力F 与进给方向相同，使丝杆螺纹右侧与螺母螺纹左侧仍有间隙，F f 通过工作台带动丝杆向右窜动，加工中是变化的，切削过程很不稳定，甚至出现打刀现象。加入中若采用顺铣方式，机床中就应设顺铣机构。 图2.6 顺铣与逆铣6132 型万能升降台铣床所采用的顺铣机构结构如图2.6 所示。顺铣机构实为一个双 螺母机构，其工作原理为：丝杆 3 右旋螺纹，齿条 5 在弹簧作用下向右移(截面)，推动冠状齿轮4 沿图中箭头方向回转，带动左、右螺母 1、2 沿相反方向回转，使螺母 1 螺纹左侧紧靠丝杆螺纹右侧，螺母2 螺纹右侧紧靠丝杆螺纹左侧，机床工作时，工作台向右的作用力通过丝杆由螺母 1 承受；向左的作用力由螺母 2 承受。逆铣时(工作台向右为侧)，螺母2 承受轴向力，由于螺母2 与丝杆螺纹间摩擦力较大，螺母2 有随丝杆一起转动的趋势，通过齿轮4 传动螺母 1，使螺母 1 有与丝杆反向转动的趋势，因而使螺母 1 螺纹左侧与丝杆螺纹右侧间产生间隙，以减少丝杆磨损。顺铣时，由螺母 1 承受轴向力。因螺母 1 与丝杆间摩擦力较大，螺母 1 有随丝杆一起转动的趋势，通过齿轮4 传动螺母2，使螺母有与丝杆反向转动的趋势，使螺母2 螺纹右侧紧靠丝杆螺纹左侧，自动消除丝杆螺母间隙。随水平力及传动件阻力的增减，顺铣机构能自动调节螺母与丝杆间隙，并使两者压紧力为一定值。图2.7 顺铣机构1、2螺母；3丝杠；4冠状齿轮；5齿条；6弹簧7螺母；8调节螺栓；9、10锁紧螺母3 铣刀 3.1按不同用途分类 铣刀的种类很多，它们有工作内容的不同，结构形状的各异、刀齿数目的不等，刀齿齿背形状也有区别。 按不同的用途，铣刀可分为圆柱铣刀、盘形铣刀、锯片铣刀、立铣刀、键槽铣刀、模具铣刀、角度铣刀、成形铣刀等。 3.1.1圆柱铣刀 圆柱铣刀一般只有周刃，常用高速钢整体制造，也可镶焊硬质合金刀片。圆柱铣刀用 于卧式铣床上以周铣方式加工较窄的平面。 3.1.2端面铣刀 端面铣刀既有周刃又有端刃，刀齿多采用硬质合金焊接于刀体或机夹于刀体。端面刀体一般用于立铣上加工中等宽度的平面。用端面铣刀加工平面，工艺系统刚度好，生产效率高，加工质量较稳定。 3.1.3盘形铣刀 盘形铣刀又有单面刃、双面刃、三面刃和错齿三面刃铣刀之分。 只在圆周有刃的盘铣刀为槽铣刀，一般在卧铣上加工浅槽。切槽时，两侧摩擦力大，为减少摩擦，一般作出一定的副偏角。薄片的槽铣刀称为锯片铣刀，用于切削窄槽或切断工件。两面刃盘铣刀可用于加工台阶面，也可配对形成三面刃刀具。 三面刃盘铣刀因两侧面有副切削刃，从而改善了切削中两侧面的条件，使表面光度提 高。生产中主要在卧铣上加工沟槽和台阶面。圆周上的刀刃可以是直齿亦可以是斜齿，斜齿 使刀刃锋利，切削平稳，易排屑，但要产生轴向力。为平衡之，可将刀齿设计成错齿状，即 刀齿交错向左、右倾斜螺旋角。 3.1.4立铣刀 立铣刀的周刃为主刃，端刃为副刃，故立铣刀不宜轴向进刀。立铣刀主要在立式铣床上用于加工台阶、沟槽、平面或相互垂直的平面，也可利用靠模加工成形表面。 3.1.5键槽铣刀 键槽铣刀形似立铣刀，只是它只有两个刀刃，且端刃强度高、为主刃，周刃为副刃。键槽铣刀有直柄(小直径)和锥柄(较大直径)两种。用于加工圆头封闭键槽。 3.1.6角度铣刀 角度铣刀有单角铣刀和双角铣刀之分，用于加工沟槽和斜面。 3.1.7模具铣刀 模具铣刀由立铣刀演变而成，其工作部分形状常有圆锥形平头、圆柱形球头、圆锥形球头三种。用于加工模具型腔或凸模成形表面，还可进行光整加工等。该铣刀可装在风动或电动工具上使用，生产效率和耐用度比砂轮和锉刀提高数十倍。 3.1.8成形铣刀 成形铣刀是根据工件形状而设计刀刃形状的专用成形刀具，用于加工成形表面。 3.2按刀具结构分类 铣刀按结构不同，有整体式、焊接式、装配式、可转位式等。 3.2.1整体式铣刀 以高速钢整体制造。切削能力差于采用硬质合金刃的铣刀。 3.2.2焊接式铣刀 焊接式铣刀又有整体和机夹焊接式两种。前者结构紧凑易制造，但刀齿磨损后导致整把刀的报废；后者将刀片焊于小(如面铣刀)，再将刀头安装于刀体，刀具使用寿命长。 3.2.3装配式铣刀 刀片安装于刀体。如镶齿盘铣刀(如图3.1所示)，刀片背部的齿纹与刀体齿槽内齿纹相配，完成安装。刀齿磨损后会带来刀具宽度的减小，为此，刀体各齿槽内的齿纹在轴向并不对齐，相邻齿槽内齿纹轴向位置错移一个 量(t 为齿纹的齿矩，z 为齿槽数)，铣刀重磨后宽度减少时，可将刀齿顺次移入相邻齿槽内，调整刀具宽度增加了 ，再通过刃磨使刀具恢复原来的宽度。对错齿三面刃也可用同样原理设计齿槽，达到使刀具宽度可调的目的。 图3.13.2.4可转位式铣刀 铣刀刀片采用机夹式安装于刀体，切削刃用钝后，将刀片转位或更换即可继续使用。如图3.2所示。 图3.2 可转位面铣刀3.3按刀齿数目分类 按刀齿数目的不等，铣刀一般有粗齿和细齿铣刀之分。 3.3.1粗齿铣刀 刀齿数目少，刀齿强度高，容屑空间大，可重磨次数多，一般适用于粗加工。 3.3.2细齿铣刀 刀齿数较多，故工作平稳，主要适用于精加工。 3.4按刀齿齿背形式分类 铣刀按刀齿齿背形式的不同有尖齿铣刀、铲齿铣刀之分。 3.4.1尖齿铣刀 尖齿铣刀的齿背有直线齿背、折线齿背及抛物线型齿背三种形式，如图 3-25 所示。直线齿背的齿形简单，易制造(用角度铣刀开槽即成)，但刀齿强度较弱；抛物线型齿背符合刀齿在切削中的受力规律(刀齿内应力分布为抛物线)，所以刀齿强度高，但制造麻烦(需用成形铣刀开槽)；折线型齿背界于前两者之间。生产中大多铣刀为尖刀铣刀。 图3.3 铣刀齿背形式3.4.2铲齿铣刀 铲齿铣刀的齿背为阿基米德螺旋线，它经铲削加工(铣刀每转过一个刀齿，铲刀径向移过一个铲背量)而成。其优点是，在获得切削所需后角的同时，刀具磨钝后重磨前刀面可保持刃形不变。因此，生产中大部分成形铣刀都采用铲齿齿背形式。4铣床附件及夹具 在铣床上加工工件时，工件的安装方式主要有三种。一是直接将工件用螺栓、压板安装于铣床工作台，并用百分表、划针等工具找正。大型工件常采用此安装方式。二是采用平口钳、V 形架、分度头等通用夹具安装工件。形状简单的中、小型工件可用平口虎钳装夹；加工轴类工件上有对中性要求的加工表面时，采用 V 形架装夹工件；二是采用平口钳、V 形架、分度头等通用夹具安装工件。形状简单的中、小型工件可用平口虎钳装夹；加工轴类零件上有对中性要求的加工表面时，采用V 形架装夹工件；对需要分度的工件，可用分度头装夹。三是用专用夹具装夹工件。因此，铣床附件除常用的螺栓、压板等基本工具外，主要有平口钳、万能分度头、回转工作台、立铣头等。 4.1、铣床常用附件 4.1.1平口钳 平口钳的钳口本身精度及其与底座底面的位置精度较高，底座下面的定向键方便于平口钳在工作台上的定位，故结构简单，夹紧可靠。平口钳有固定式和回转式两种，回转式平口钳的钳身可绕底座心轴回转 360。 4.1.2回转工作台 回转工作台除了能带动安装其上的工件旋转外，还可完成分度工作。如利用它加工工件上圆弧形周边、圆弧形槽、多边形工件以及有分度要求的槽或孔等 4.1.3立铣头 立铣头可装于卧式铣床，并且能在垂直平面内顺时针或逆时针回转 90，起到立铣作用而扩大铣床工艺范围。 4.1.4万能分度头 如图4.1所式为250 型万能分度头的外形。分度头通过底座安装于铣床工作台，回转体支承于底座并可回转6+95，主轴的前端可装顶尖或卡盘以便于装夹工件，摇动手柄可通过分度头内传动带动主轴旋转，脱开内部的蜗杆机构，也可直接转动主轴，转过的角度由刻度盘上读出，分度盘为一个有许多均布同心圆孔的圆盘，插销可帮助确定选好的孔圈，分度叉则可方便地调整所需角度。 利用安装于铣床的分度头，可进行如下三方面工作： 分度头是能对工件在圆周、水平、垂直、倾斜方向上进行等分或不等分地铣削的铣床附件，可铣四方、六方、齿轮、花键和刻线等。分度头有许多类型，最常见的是万能分度头。4.2.1、分度头的结构 分度头的基座上装有回转体，回转体内装有主轴。分度头主轴可随回转体在铅垂平面内扳动成水平、垂直或倾斜位置。分度时，摇动分度头手柄，通过蜗轮蜗带动分度头主轴旋转即可。图4.1万能分度头的主要结构4.2.2.主轴主轴前端可安装三爪自定心卡盘（或顶尖）及其它装卡附件，用以夹持工件。主轴后端可安装锥柄挂轮轴用作差动分度。4.2.3.本体本体内安装主轴及蜗轮、蜗杆。本体在支座内可使主轴在垂直平面内由水平位置向上转动 95，向下转动5。4.2.4支座支承本体部件，通过底面的定位键与铣床工作台中间T型槽连接。用T型螺栓紧固在铣床工作台上。4.2.5端盖端盖内装有两对啮合齿轮及挂轮输入轴，可以使动力输入本体内。4.2.6、分度盘分度盘两面都有多行沿圆周均布的小孔，用于满足不同的分度要求。分度盘随分度头带有两块：第一块正面孔数依次为：24；25；28；30；34；37。反面孔数依次为：38；39；41；42；43。第二块正面孔数依次为：46；47；49；51；53；54。反面孔数依次为：57；58；59；62；66。4.2.7、蜗轮副间隙调整及蜗杆脱落机构拧松蜗杆偏心套压紧螺母，操纵脱落蜗杆手柄使蜗轮与蜗杆脱开，可直接转动主轴，利用调整间隙螺母，可对蜗轮副间隙进行微调。4.2.8、主轴锁紧机构用分度头对工件进行切削时，为防止振动，在每次分度后可通过主轴锁紧机构对主轴进行锁紧。本产品还随机配备了尾架、千斤顶、顶尖、拨叉、挂轮架、配换齿轮等常用附件。4.4.、分度头的传动系统分度头的传动比蜗杆的头数 / 蜗轮的齿数=1/40。当手柄通过速比为1：1的一对直齿轮带动蜗杆转动一周时，蜗轮只能带动主轴转过1/40周。如果工件整个圆周上的等分数Z为已知，则每一等分要求分度头主轴转1圈。这时，分度手柄所需转的圈数N可由下式算出：1：40=1：N，即40式中，手柄每次分度时的转数，工件的等分数； 图4.2 万能分度头传动系统分度头蜗杆与蜗轮的传动比主轴转数=分度手柄转数主动直齿轮齿数28。从动直齿轮齿数28。40分度头的定数，即蜗轮的齿数。4.3.1.分度头的分度方法使用分度头进行分度的方法有：直接分度、角度分度、简单分度和差动分度等。(1)直接分度当分度精度要求较低时，摆动分度手柄，根据本体上的刻度和主轴刻度环直接读数进行分度。分度前须将分度盘轴套锁紧螺钉锁紧。切削时必须锁紧主轴锁紧手柄后方可进行切削。(2)角度分度当分度精度要求较低时，也可利用分度手轮上的可转动的分度刻度环和分度游标环来实现分度。分度刻度环每旋转一周分度值为9，刻度环每一小格读数为1，分度游标环刻度一小格读数为10 。分度前须将分度盘轴套锁紧螺钉锁紧。(3)简单分度简单分度是最常用的分度方法。它利用分度盘上不同的孔数和定位销通过计算来实现工件所需的等分数。计算方法如下：n定位销（即分度手柄）转数Z工件所需等分数若计算值含分数，则在分度盘中选择具有该分母整数倍的孔圈数。例：用分度头铣齿数36的齿轮。1在分数度盘中找到孔数为96=54的孔圈，代入上式：1=1=1操作方法：4先将分度盘轴套锁紧螺钉锁紧，再将定位销调整到54孔数的孔圈上，调整扇形拨叉含有6个孔距。此时转动手柄使定位销旋转一圈再转过6个孔距。若分母不能在所配分度盘中找到整数倍的孔数，则可采用差动分度进行分度。(4)差动分度图4.3使用差动分度时必须将分度盘锁紧螺钉松开，在主轴后锥孔插入锥柄挂轮轴。按计算值配置交换齿轮,或介轮，传至挂轮输入轴，带动分度盘产生正（或反）方向微动，来补偿计算中设定等分角度与工件等分角度的差值。计算方法如下：=i交换齿轮的传动比 z工件所需等分数 交换齿轮齿数 x假设工件所需等分数式中x值选择、尽可能接近z（小于，大于）均可、具有分数时，其分母值，必须是能整除分度盘已有孔圈数，整除。x小于z时，i为负值，挂轮时必须配有变向介轮，x大于z时，i为正值，挂轮时不必配有变向介轮。挂轮配好后，实际分度的操作和简单分度法一致，只是用x替代z，手柄转数为(5)螺旋铣削螺旋加工必须按要求将铣床工作台转动一个角度螺旋角。并根据工作要求计算出导程L：L 螺旋线的导程 D 工件直径 螺旋角螺旋加工必须保证工件纵向进给一个导程时，分度头带动工件旋转一周。这是通过安装在铣床纵向工作台丝杠末端的交换齿轮 a与分度头挂架中的交换齿轮b、c、d的配置来实现的。计算公式如下：i 交换齿轮总的传动比 a、b、c、d各交换齿轮齿数 t纵向工作台丝杠螺距铣削左旋螺旋槽时，则应增加变向介轮，交换齿轮a在铣床丝杠上的安装详见（图4）中局部示配图。图4.4螺旋直齿轮的铣削，和螺旋槽加工相同，在计算方法中按齿轮参数值，变化如下：齿轮法向模数 齿轮螺旋角 t纵向工作台丝杠螺距铣螺旋（或螺旋齿轮）时，须将分度定位销插入分度盘孔中，将分度盘轴套须锁紧螺钉松开，主轴锁紧手柄松开。5.传动件的设计5.1轴机床轴类零件的设计计算，应根据轴的受载情况、传动精度要求等特点，有重点地进行。机床轴的设计步骤大致如下:第一步：估算轴的直径 根据轴所传递的功率（扭矩）及转速，按扭转刚度或扭转强度估算直径，作为危险断面的最小直径。第二步：轴的结构设计第三步：轴的受力分析-根据轴的受力及支承的跨距情况，计算支承反力、弯矩，画出轴的弯矩图及扭矩图。第四步：刚度或疲劳强度的核算，根据不同情况进行弯曲刚度或扭矩刚度的核算。轴径的估算当轴的长度及跨距未定，支承反力及弯矩无法求出时，可先按扭转刚度或扭转强度对轴的直径进行估算。 （）式中危险断面处的轴径，当轴上有一个键槽时，d值应增大4-5%；当同一个断面上有两个键槽时，d值应增大7-10%；当为花键轴的内径可比的d减小7%；轴的传递的额定功率（）；-轴的计算转速（）;5.1.1轴的结构设计的基本要求轴的结构设计的基本要求是：轴与装在轴上的零件要求有准确的工作位置，并便于装拆、调整。制造工艺性要好 要特别注意轴应具有足够的刚度。轴上的零件固定方式固定方式 特点及应用范围 轴肩简单可靠。为保证零件能仅靠定位面，常用于齿轮、轴承等的轴肩。套筒定位可靠，结构简单，不削弱轴的感度和强度；单重量件数增加。常用于零件距离大的轴段。螺母定位可靠，单重量件数增加。常采用细牙螺纹，常用双螺母或单螺母与止退垫圈。用于零件与轴承间距离较大，轴上允许车螺纹的轴段弹性挡圈结构工艺性较好，但应力集中较大，削弱了轴的疲劳强度。用于轴向力小，或仅防止轴向移动的场合。常用于固定滚动轴承和滑移齿轮的限位。轴段挡圈定位可靠，装拆方便，能比弹性挡圈承受更大的轴向力。仅用于轴端固定紧定螺钉结构简单，可兼作轴向固定。用于作用力小的零件。轴上的零件固定方式固定方式 特点及应用范围花键优点：（1）键与轴一体，花键槽较浅，键槽应力集中较小，提高了传递扭矩的能力（2）花键齿与槽的总结出面积较大，提高了抗挤压和耐磨损能力（3）齿与槽布置均匀，对中性好（4）需要时零件可以在轴上滑移（5）一般情况下，轴与孔的配合比平键松，因而装卸比平键方便缺点是制造复杂广泛用于机床的传动中平键制造容易，使用于中、小载荷5.1.2轴的材料及热处理机床上的大多数轴都应该有足够的刚度，而刚度的大小与材料的弹性模量有关。碳钢与合金钢的弹性模量相差不大，故从刚度观点出发，一般的轴采用45即钢可以满足。当对疲劳强度、耐磨性等有特殊要求时，可采用合金钢，一般采用40或45。在滚动轴承中工作的轴，装轴承的轴承轴颈部位无耐磨性要求，一般可以不进行热处理，但适当的硬度可以改善装配工艺和保证装配精度，一般常进行调质处理，硬度为220250。大型的轴可以进行正火处理，以改善切削性能、消除锻造应力、细化晶体及消除组织不均匀性，在滑动轴承中工作的轴，其轴颈部位有耐磨性要求，局部表面应淬硬，硬度为 4550，也可在调质的基础上进行表面淬硬，以获得均匀致密的硬化层。装有滑移齿轮的花键轴，一般进