人人文库网 > 图纸下载 > 毕业设计 > 立式铣床立铣头设计【优秀立式铣床设计+9张CAD图纸】

齿轮.dwg

立式铣床立铣头设计【优秀立式铣床设计+9张CAD图纸】

资源目录

立式铣床立铣头设计【优秀立式铣床设计+9张CAD图纸】.rar

齿轮.dwg---(点击预览)

立铣头装配图.dwg---(点击预览)

立铣外观图.dwg---(点击预览)

立式铣床立铣头设计正文.doc---(点击预览)

手轮图.dwg---(点击预览)

传动系统图.dwg---(点击预览)

主轴零件图.dwg---(点击预览)

压缩包内文档预览：

编号：419903 类型：共享资源大小：1.56MB 格式：RAR 上传时间：2015-03-25 上传人：QQ14****9609 IP属地：陕西

45
积分

版权申诉 word格式文档无特别注明外均可编辑修改；预览文档经过压缩，下载后原文更清晰！ 立即下载

关键词：: 立式铣床立铣头铣床设计立式铣床立铣头设计立式铣床设计

资源描述：

立式铣床立铣头设计【优秀立式铣床设计+9张CAD图纸】

【57页@正文30000字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609 】.bat

主轴零件图.dwg

传动系统图.dwg

手轮图.dwg

立式铣床立铣头设计正文.doc

立铣外观图.dwg

立铣头装配图.dwg

齿轮.dwg

立式铣床立铣头设计

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。在各式各样的机床中，立式铣床有着独特的加工对象。主要是对大型的平面、沟槽等进行铣削。在对铣床的研究中达到了一定的水平，从而铣床的主要配件立铣头的研究在一定程度上也达到了空前的规模。通过以往的加工经验可以对立铣头的研究在一定程度上有所改进，铣床主轴是靠齿轮进行传动的。铣床铣头的转动方式有多种多样，每种机床铣头的形式都不尽相同。立铣头的传动方式也是多种多样，立铣头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。现在的工业发展对铣削有了更加苛刻的要求，高精度、高速度、高效率、复合型、智能型等是今后发展的主要趋势。

关键词：铣床；齿轮传动；传动系统图；立铣头

摘要I

AbstractII

1 绪论1

1.1课题研究的目的及意义1

1.2国内外机床的发展现状1

1.3机床的发展趋势3

1.4 目前铣床方面存在的一些问题4

1.5立式升降台铣床其主要组成部分5

1.5.1 铣头5

1.5.2 主轴5

1.5.3 工作台5

1.5.4 床鞍5

1.5.5 升降台6

1.6 立铣头结构6

2 总体设计7

2.1 立铣头的功能分析7

2.2 方案的提出7

2.3详细的设计10

2.3.1分析拟定传动方案10

2.3.2选择电动机11

2.4进给转速图和传动系统图的设计12

2.4.1设计步骤12

2.4.2确定极限转速13

2.4.3确定公比13

2.4.4求出主轴转速级数13

2.4.5绘制转速图13

2.4.6应该注意的问题14

2.5铣削三要素与计算14

2.5.1铣削三要素14

2.5.2进给量14

2.5.3 背吃刀量和侧吃刀量14

2.5.4切削深度14

2.5.5 切削层宽度15

2.5.6切削层面积15

2.6铣削用量的选择15

2.6.1铣削用量的选择原则15

2.6.2 铣削吃刀量的选择16

2．7 切削液16

2.7.1 切削液的作用16

2.7.2切削液的加注方法17

2.8铣床加工误差、故障分析及排除方法17

2.9铣床及其刀具的介绍18

2.9.1 铣床的介绍18

2.9.2 铣刀的名称与用途21

3 主轴的设计23

3.1 主轴的基本要求23

3.1.1 旋转精度23

3.1.2 刚度23

3.1.3 抗振性24

3.2 主轴组件的布局26

3.2.1适应刚度和承载能力的要求26

3.2.2 适应精度的要求27

3.2.3 适应结构要求27

3.2.4 适应经济性要求27

3.3 主轴结构的初步拟定27

3.4 主轴的材料与热处理28

3.5 主轴的技术要求29

3.5.1轴颈29

3.5.2 内锥孔29

3.6 主轴结构图29

3.7 主轴组件的润滑和密封29

3.7.1主轴组件的润滑29

3.7.2 主轴组件的密封30

4 铣床附件及夹具31

4.1铣床常用附件31

4.1.1平口钳31

4.1.2回转工作台31

4.1.3立铣头32

4.1.4万能分度头32

4.2分度头的结构32

4.2.1.主轴33

4.2.2.本体33

4.2.3支座33

4.2.4端盖33

4.2.5分度盘33

4.2.6蜗轮副间隙调整及蜗杆脱落机构33

4.2.7主轴锁紧机构34

4.3分度头的传动系统34

4.3.1.分度头的分度方法34

5.传动件的选型及校核38

5.1轴38

5.1.1轴的拟定38

5.1.2计算轴的功率、转速及轴颈38

5.1.3轴的强度校核计算40

5.2齿轮42

5.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数42

5.2.2计算齿轮参数42

5.2.3验算齿轮的弯曲强度43

5.2.4计算主要几何参数43

5.2.5润滑43

5.3滚动轴承44

5.4键的验算44

5.5轴的强度校核计算45

5.5.1传动轴校核计算45

5.5.2主轴校核46

6 结论47

参考文献47

致谢48

1 绪论

1.1课题研究的目的及意义

在我国的各个工农业生产部门，科研单位和国防部门中，使用着大量各式各样的机器，仪器和工具。这些机器，仪器和工具大部分是由一定形状和尺寸的金属零件所组成，生产这些零件并将它们装配成机器，仪器和工具的工业，称为机械制造工业。机械制造工业的任务，就是为国民经济各部门，科研单位和国防部门提供现代化的技术装备。如果我们没有强大而完整的现代化机械制造工业，就无法用现代化的装备来武装各个国民经济部门，科研单位和国防部门，就不能独立而迅速地发展我们国家的制造水平，这样会被国外的先进技术所替代，我们的国家就会落后，进而陷入没有自主产权的地步。铣床主要是利用刀具的旋转将工件表面多余的部分一层一层的切削而除去，从而形成具有一定尺寸，形状和精度的工件。在一般的生产体系中，铣床的加工范围占整个机器生产的重要部分，一个高效而精确的铣头是铣床切削毛坯必不可少的配置。铣床立铣头可绕水平轴在垂直平面内作回转调整，因而可铣削斜面；机床采用分度头和圆形工作台时，可铣削齿轮﹑铰刀和钻头的螺旋面，以及凸轮和圆弧槽等；由于是多到断续切削，因而铣床的切削效率高。它的这种高效率和特殊的加工方法使得我们不断的研究和探索有关它的各种相关的配置及各式各样的机床。

参考文献

[1]濮良贵,纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]濮良贵,纪名刚.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2001.

[3]孙靖民,哈尔滨.机械优化设计[M]：机械工业出版社，2005.

[4]吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册[M].北京:高等教育出版社,1999.

[5]陈秀,潘沛霖.机械设计课程设计图册 [M].北京,高等教育出版社，1989.

[6]华楚生.机械制造技术基础[M].重庆：重庆大学出版社，2003.

[7]刘思宁. 大学生毕业设计全程指导[M]. 成都：西南交通出版社，2001

[8]王俊峰. 理工科学生怎样搞毕业设计[M].北京：电子工业出版社，2004.

[9]甘永立. 几何量公差与检测[M]. 上海：上海科学技术出版社，2005.

[10] 冯辛安.机械制造装备设计[M]（第二版）北京：机械工业出版社 2005

[11] 张普礼，机械加工设备 [M] 北京:机械工业出版社 1999

[12] 王爱玲.现代数控机床设计 [M] 北京: 国防工业出版社 2003.

[13] 戴曙.金属切削机床设计 [M] 北京: 机械工业出版社 .

[14]机床设计图册上海纺织工学院哈尔滨工业大学.机床设计手册 [M] 上海科学技术出版社

[15] 叶邦彦，陈统坚. Mechanical Engineering English 北京: 机械工业出版社

传动系统图.gif

立铣头装配图.gif

立铣外观图.gif

手轮图.gif

主轴零件图.gif

内容简介：: 立式铣床立铣头设计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。在各式各样的机床中，立式铣床有着独特的加工对象。主要是对大型的平面、沟槽等进行铣削。在对铣床的研究中达到了一定的水平，从而铣床的主要配件立铣头的研究在一定程度上也达到了空前的规模。通过以往的加工经验可以对立铣头的研究在一定程度上有所改进，铣床主轴是靠齿轮进行传动的。铣床铣头的转动方式有多种多样，每种机床铣头的形式都不尽相同。立铣头的传动方式也是多种多样，立铣头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。现在的工业发展对铣削有了更加苛刻的要求，高精度、高速度、高效率、复合型、智能型等是今后发展的主要趋势。关键词：铣床；齿轮传动；传动系统图；立铣头 0 Vertical Milling Machine Legislation XitouAbstractWith the development of the manufacturing sector, high-speed, high efficiency, high precision and high rigidity of the current machine has become the main direction. In order to meet the needs of the market at present machine, milling machine has become todays machinery industry an important development trend, especially in the industrial manufacturing, processing is a pivotal position. In all kinds of machine tools, vertical milling machine has the unique objects. The main is milling , such as the plane and groove act. Milling spindles is on the gear transmission. Milling head turns way each are not identical , The main axis milling machine is relying on the power transmission gear. Spindle drive system using gear transmission, transmission using centralized form of transmission, multi-spindle transmission system of sliding gear transmission. Gear transmission with high efficiency, compact, reliable, long life and accurate transmission than the advantages of modern machinery is gearing the application of the most extensive transmission mechanism for the transfer of space or any multi-axis between the two axes of movement and Momentum.Key Words : Milling machine ; gear transmission ; vertical milling head ; Transmission systems目录摘要IAbstractII1 绪论11.1课题研究的目的及意义11.2国内外机床的发展现状11.3机床的发展趋势31.4 目前铣床方面存在的一些问题41.5立式升降台铣床其主要组成部分51.5.1 铣头51.5.2 主轴51.5.3 工作台51.5.4 床鞍51.5.5 升降台61.6 立铣头结构62 总体设计72.1 立铣头的功能分析72.2 方案的提出72.3详细的设计102.3.1分析拟定传动方案102.3.2选择电动机112.4进给转速图和传动系统图的设计122.4.1设计步骤122.4.2确定极限转速132.4.3确定公比132.4.4求出主轴转速级数132.4.5绘制转速图132.4.6应该注意的问题142.5铣削三要素与计算142.5.1铣削三要素142.5.2进给量142.5.3 背吃刀量和侧吃刀量142.5.4切削深度142.5.5 切削层宽度152.5.6切削层面积152.6铣削用量的选择152.6.1铣削用量的选择原则152.6.2 铣削吃刀量的选择1627 切削液162.7.1 切削液的作用162.7.2切削液的加注方法172.8铣床加工误差、故障分析及排除方法172.9铣床及其刀具的介绍182.9.1 铣床的介绍182.9.2 铣刀的名称与用途213 主轴的设计233.1 主轴的基本要求233.1.1 旋转精度233.1.2 刚度233.1.3 抗振性243.2 主轴组件的布局263.2.1适应刚度和承载能力的要求263.2.2 适应精度的要求273.2.3 适应结构要求273.2.4 适应经济性要求273.3 主轴结构的初步拟定273.4 主轴的材料与热处理283.5 主轴的技术要求293.5.1轴颈293.5.2 内锥孔293.6 主轴结构图293.7 主轴组件的润滑和密封293.7.1主轴组件的润滑293.7.2 主轴组件的密封304 铣床附件及夹具314.1铣床常用附件314.1.1平口钳314.1.2回转工作台314.1.3立铣头324.1.4万能分度头324.2分度头的结构324.2.1.主轴334.2.2.本体334.2.3支座334.2.4端盖334.2.5分度盘334.2.6蜗轮副间隙调整及蜗杆脱落机构334.2.7主轴锁紧机构344.3分度头的传动系统344.3.1.分度头的分度方法345.传动件的选型及校核385.1轴385.1.1轴的拟定385.1.2计算轴的功率、转速及轴颈385.1.3轴的强度校核计算405.2齿轮425.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数425.2.2计算齿轮参数425.2.3验算齿轮的弯曲强度435.2.4计算主要几何参数435.2.5润滑435.3滚动轴承445.4键的验算445.5轴的强度校核计算455.5.1传动轴校核计算455.5.2主轴校核466 结论47参考文献47致谢48毕业设计（论文）知识产权声明48毕业设计（论文）独创性声明49 主要符号表铣刀直径铣刀每分钟转数电机功率切削功率空载功率载荷附加功率切削力的切向分力效率传动比弯矩转矩49 1 绪论1 绪论1.1课题研究的目的及意义在我国的各个工农业生产部门，科研单位和国防部门中，使用着大量各式各样的机器，仪器和工具。这些机器，仪器和工具大部分是由一定形状和尺寸的金属零件所组成，生产这些零件并将它们装配成机器，仪器和工具的工业，称为机械制造工业。机械制造工业的任务，就是为国民经济各部门，科研单位和国防部门提供现代化的技术装备。如果我们没有强大而完整的现代化机械制造工业，就无法用现代化的装备来武装各个国民经济部门，科研单位和国防部门，就不能独立而迅速地发展我们国家的制造水平，这样会被国外的先进技术所替代，我们的国家就会落后，进而陷入没有自主产权的地步。铣床主要是利用刀具的旋转将工件表面多余的部分一层一层的切削而除去，从而形成具有一定尺寸，形状和精度的工件。在一般的生产体系中，铣床的加工范围占整个机器生产的重要部分，一个高效而精确的铣头是铣床切削毛坯必不可少的配置。铣床立铣头可绕水平轴在垂直平面内作回转调整，因而可铣削斜面；机床采用分度头和圆形工作台时，可铣削齿轮铰刀和钻头的螺旋面，以及凸轮和圆弧槽等；由于是多到断续切削，因而铣床的切削效率高。它的这种高效率和特殊的加工方法使得我们不断的研究和探索有关它的各种相关的配置及各式各样的机床。1.2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西安工业大学毕业设计（论文）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：（1）低技术水平的产品竞争激烈，相互靠压价促销；（2）高技术水平、全功能产品主要靠进口；（3）配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口；（4）应用技术水平较低，联网技术没有完全推广使用；（5）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（NC）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（CNC）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PC机（PCBASEO）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PC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CAD、CAM、CAPP，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FANUC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NUM，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30004000r/min提高到800010000r/min，铣床和加工中心主轴转速由40008000r/min提高到12000r/min、24000r/min、40000r/min以上快速移动速度由过去的1020m/min提高到48m/min、60m/min、80m/min、120m/min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0.010.02mm提高到0.008mm左右，亚微米级机床达到0.0005mm左右，纳米级机床达到0.0050.01，最小分辨率为1nm（0.000001mm）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1um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1000m/min，加工铝件能达5000m/min。(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。1.3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。现代的制造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，它对国民生计起着越来与重要的作用。对于现代机床的发展趋势，有一下几点总结。(1) 追求具有更高加工效率的机床。因为提高机床的效率就等于缩短零件的加工周期，缩短加工周期有两条途径，一条途径是提高切削速度，即提高主轴转速。目前车床和车削中心的主轴转速都在8000r/min以上，加工中心的主轴转速一般都在1500020000r/min，还有40000r/min和60000r/min的。同样，送给速度也有大幅度提高，可达20m/min，甚至60m/min。随着切削速度的增加，机床的结构刚性和动态特性都有明显提高，高速主轴和刀具系统的动平衡设计也获得相应提高；另一条途径是减少非加工时间。因为在零件加工过程中有大量的无用时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升、降速上，因此，复合机床的研发近期发展很快，其核心是在一台机床上要完成车、铣、钻、镗、攻丝、铰孔和扩孔等多种操作工序。车床技术发展的主要趋势是多功能机床，目前的多功能复合机床实际上就是一台具有车削功能的加工中心。在磨削方面，目前的技术重点是开发基于PC的磨削控制系统，一台磨床能进行内圆、外圆和台阶轴磨削，或给机床以不同的循环来加快生产进程，既磨得快又能保证尺寸精度和表面粗糙度。 (2) 追求更加安全可靠和符合环保要求的机床。由于机床的运行速度的提高，操作者的安全和健康也被提到优先考虑的位置。目前美国研制的高档机床在可能伤害人的地方几乎都加有安全警示装置。干切削和微量润滑剂切削方法因其可大大减少润滑剂的挥发而得到越来越广泛的应用，并且，几乎整个机床都是被封闭起来的，有些机床甚至看不到切屑，这样，即使有过量的油雾和烟雾也容易收集。同时，机床操作者在工作时的环境、位置会被考虑得非常舒适。此外，无污染的清洁加工技术也受到极大重视。 (3) 机床配套部件产业迅速发展。机床配套件发展很快，品种齐全。主要产品有滚珠丝杠副、精密轴承、各种转台、换刀装置、各种气动、液压装置、直线导轨及主轴部件等等。这些配套件产业的发展有力地推动了机床主机的发展，不但有助于提高机床的速度和性能，而且可以大大缩短主机的生产周期，降低生产成本。 (4) 追求更加完善的控制系统。更高速的处理器和更精确的控制设备使机床的功能和性能完善而强大。技术密集已进入超速发展阶段，而集成的关键是开放式结构。PCC技术的应用，开始改变了机床的工作方式，把CNC推向了控制中心而不局限于机床控制器的范围。控制软件发展更快，一年甚至改进几次。CNC制造商已提供一些开放式结构的CNC系统。目前机械制造厂里开放式结构的CNC控制器占到10%20%。零件程序可以离线开发，然后传送到生产车间的编程系统，在CNC控制器上运行，操作者可以观察、检测刀具运行情况和加工过程，还可以对加工过程进行必要的修正。美国GEFANUC公司销售的控制器中，有30%是开放式的，实现了真正的CAM/CNC集成，并趋于智能化控制，还可上网。虚拟制造和无纸化生产的技术基础已经具备，借助信息技术，此类软件的应用将以更快速度发展。 (5) 追求更高的机床外观质量。目前，机床制造商更加注重机床造型的美观和色调的协调柔和，机床精品更向工艺品方向发展。1.4 目前铣床方面存在的一些问题立式铣床立铣头是立式铣床上一个不可或缺的附件，对铣床的工作有着举足轻重的影响。例如对一些工件的表面的加工，使得我们要在一定范围内转动工件，这样对工件的夹紧及其定位产生了一定的影响。因此，从相对运动的观点，我们可转动机床的铣头来加工工件。这样可以避免因工件定位而产生的误差。因此，研究铣头是个重要的环节，对我国工业的发展有一定的促进作用。如何在工件不动的情况下能对工件上的斜面进行加工，这个问题的解决是要对传统的铣床的铣头进行改造，使得它在一定的范围之内能进行加工零件，从而达到工件加工范围的要求。使得工业生产效率的大幅度提高。解决了国内机床界的一些问题。图1.1图1所示为立式升降台铣床。立式升降台铣床，它是铣床中应用最多的一种。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。1.5立式升降台铣床其主要组成部分1.5.1 铣头立铣头安装于卧式铣床主轴端，由铣床主轴以传动比i=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。1.5.2 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。1.5.3 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。1.5.4 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。1.5.5 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。1.6 立铣头结构立式铣床在工业发展中有着非常重要的地位，特别是在铣削大型平面时，就显现出这种机床的重要性。立铣头主要由本体、主轴组件、主轴套筒移动机构、主轴套筒锁紧机构、立铣头回转机构等组成，其中最主要的是主轴组件。（1）主轴安装在主轴套筒中，前支持采用双列圆柱滚子轴承，承受径向力后支承采用一对角接触球轴承，面对面安装，承受径向力和两个方向饿轴向力，并使主轴轴向定位。（2）主轴的轴向移动主轴套筒装在立铣头本体的大孔中，套筒能带着主轴一起作轴向移动，它由立铣头旁边的手轮操作，转动手轮，经过一对圆锥齿轮，使丝杠转动，通过固定在套筒上的螺母及托架带动套筒轴向移动。当加工精度要求较高时，还可以在螺母托架上安装千分表，以便观察和检查。（3）主轴的转动带动主轴转动的齿轮不是直接装在主轴上，而是装在套筒上，轴套通过一对角接触球轴承支承在本体上。这样，齿轮传动的径向力就不作用在主轴上，而是通过轴套和轴承作用到本体上。同时，这种结构也便于主轴上下移动。（4）主轴套筒的夹紧主轴工作时，应把套筒夹紧，以免轴向窜动和减少振动。主轴套筒使利用差动螺纹机构夹紧（5）润滑与密封由于是立式主轴，且随套筒轴向移动，如用油润滑，很难解决漏油问题，故前后轴承均采用锂基润滑脂，每六个月压注一次。主轴下端采用迷宫式非接触密封。密封盘固定在主轴上，而密封盖固定在主轴套筒上，两件之间形成一条窄长而曲折的间隙，其间隙很小，且充填有润滑脂。这样，既能阻挡油脂漏出，又能防止外界的灰尘和冷却液等进入。主轴两个后轴承用密封套密封，主要防止上端的润滑油进入，使油脂稀释。2 总体设计2 总体设计2.1 立铣头的功能分析立式铣床通常用于切削平面和沟槽；铣床立铣头可绕水平轴在垂直平面内作90回转调整，因而可切削斜面；若机床上采用分度头或圆形工作台，可又切削齿轮、铰刀和钻头的螺旋面，以及凸轮和圆弧槽等，在特殊的情况下还可换上钻头当作钻床使用。因而大大的提高了机床的通用性，对资源的节约有着至关重要的作用。2.2 方案的提出立式铣床与卧式铣床的主要区别是主轴是竖直安装的，也就是用立铣头代替卧式铣床的水平主轴、悬梁、刀杆及其支撑部分。立铣头的作用是关系到机床本身性能的重要环节。由于整个切削环节在于立铣头，所以产生切削力也是靠整个立铣头，电机带动主轴运转，铣刀同时也跟着运动，从而达到切削工件的目的。研究方案：方案一：如图下图2.1所示，是铣床传动系统的总体布局。传动系统通过齿轮来进行传递，中间环节有两个伞齿轮进行传递，它不仅可以传递力而且还可以对机床立铣头进行定位控制。图2.1西安工业大学毕业设计（论文）又如下图2.2所示：是对立铣头进行的简单剖析。轴的转动时通过齿轮的转动来带动它的转动，而且中间有轴承来配合轴的转动。主轴的前端是向心短圆柱滚子轴承，承受径向载荷，后支撑采用一对向心推力球轴承，承受径向和轴向载荷，使主轴轴向定位。西安工业大学毕业设计（论文）图2.2齿轮传递的运动由齿轮经双键，套筒等带动主轴运转，整个主轴部件装在长套筒中，可以跳动手轮使丝杠带动套筒作轴向调整，调整主轴。整个主轴的润滑是一个密封装置的润滑系统。方案二：在这个系统中是将主轴的传动系统的两个伞齿轮放在传动轴轴的顶端，如下图2.3所示：图2.3在这个传动系统中，传动件的放置方式导致了传动链尺寸的增大，加大了传动误差，使工件的制造尺寸的不能准确的保证。同时也使立铣头的总体尺寸加大，违反了机床设计原则。方案三：此方案的传动采用带传动，带传动的传动效率高，速度高，结构简单，并且带零件易制造，互换性强等优点。但是，这种传动存在很大方面的缺陷，一图2.4个很重要的方面就是在一定的范围内，它不能实现90的旋转不能加工斜面等一些特殊要求的表面。另外，带传动的缺点是很明显的在传动件的功过过程中，如果遇到很大的冲击，因它传动的速度很高，因此不能立即降下来满足不了对工件起到保护作用。又因它满足不了传递高扭矩，在切削工件时会产生打滑现象。综上所述，方案三不是最优方案。对上面提出的三个方案综合分析比较，既要实现机床的高扭矩，又要机床美观实用，并且尺寸小，易维修等。参考机床设计手册综合比对，方案一较合理。原因是由于切削工件时产生的切削力非常的大。因此采用齿轮传递切削力是一种有效的措施。其次，方案一各个零件之间的位置配置合理，各个零件的位置是传递切削力重要的环节，如果能够按照相应的依据取合理配置各个零件之间的位置，从而可使机床能够高速、高精度切削工件。另外，机床的动力源是靠电机带动，之间要经过齿轮减速环节，并且还要配离合器，以便在紧急关头是齿轮空转，从而达到对减速装置或者是传动装置的保护作用。2.3详细的设计传动装置的设计，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。2.3.1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10r/min，对其余牙形300r/min)，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。 2.3.2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系列电动机具有高效、节能、启动转矩大、噪声低。振动小、可靠性高、使用维护方便等优点。已知机床的进给功率7.5KW 转速为1450r/min,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Y90L-47.5KW转速功率因数 14500.79同步转速=1500r/min2.4进给转速图和传动系统图的设计2.4.1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Z=18，并选择各级转速。实际进给量级数为 = 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10r/min，对其余牙形300r/min)，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。2.4.2确定极限转速查机床设计手册：，。2.4.3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。2.4.4求出主轴转速级数， (2.1)2.4.5绘制转速图图2.52.4.6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。 2.5铣削三要素与计算2.5.1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：(m/s) (2.2)式中，为铣刀直径（mm）；为铣刀每分钟的转数（r/min）。2.5.2进给量铣削进给量有三种表示方式：（1）每齿进给量（mm/齿数）指铣刀每转过一个齿，工件沿进给方向所移动的距离。（2）每转进给量f（mm/r）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（mm/min）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；而进给速度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：= (2.3)式中，n铣刀每分钟转数（r/min）；z铣刀齿数。2.5.3 背吃刀量和侧吃刀量铣刀背吃刀量是指沿刀轴方向工件被切削的尺寸（mm）侧吃刀量是垂直于刀轴方向和进给运动方向所在平面的方向上，工件被切削层的尺寸（mm）。背吃刀量、进给量以及切削速度称为切削用量三要素。2.5.4切削深度机床主运动驱动电机功率为: (2.4)式中 -消耗于切削的功率（) -空载功率（) -载荷附加功率（) 式中 -切削力的切向分力切削速度与当量切削厚度的关系有如下的经验公式：=28agc(N/mm) (2.5)取 agc=0.05mm则 =2.7N/mm为了简化,省去计算和,可用下列经验公式计算:= 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：2.5.5 切削层宽度切削层宽度是指铣刀每一刀齿的主切削刃参加切削的长度（mm）。2.5.6切削层面积切削层面积是指铣刀各刀齿切削层面积之和。,由于在切削过程中是变化的，所以，铣刀的切削力是变化的。 (2.6)由于铣削的过程中同时参加工作的刀齿数是变化的。因此，也是变化的。同时参加工作的齿数越少，变化就越大。为计算方便常计算的平均值。 (2.7)式中在单位时间内，所切除金属的体积2.6铣削用量的选择2.6.1铣削用量的选择原则铣削时选用切削用量，应在保证工件的加工精度和铣刀耐用度的前提下，以获得最高的生产率。一般情况下应尽量在铣削中将加工表面的宽度一次铣出，避免接刀留下刀痕。在工艺系统刚度允许的条件下，首先选用较大的背吃刀量（或），再选用较大的进给量，最后根据合理的耐用度来确定适宜的切削速度。2.6.2 铣削吃刀量的选择表2.2加工要求的粗糙度切削吃刀量（mm）一般可通过一次铣削达到所加工的要求。但当工艺系统较差或加工余量太大时可分两次或多次铣削。第一次铣削的吃刀量尽可能大些，以便使刀尖避开工件表面的硬皮。粗铣铸钢、铸铁时取57mm；粗铣不带硬皮的钢料取35mm；龙门铣，铣钢料为12mm，铣铸铁取1416mm 可分粗铣、半精铣两次加工，粗铣中留0.51mm余量给半精铣应分粗铣、半精铣、精铣三次。精铣=0.5；半精铣=1.52mm27 切削液2.7.1 切削液的作用表2.3作用类型作用效果与说明润滑作用铣削过程中，切削液的作用是抑制切屑在铣刀表面黏结，减轻切屑与前刀面以及后刀面与工件加工表面之间的机械摩擦，延缓刀具的磨损，并获得良好的表面加工质量冷却作用在铣削中使用切削液，通过热量传导，对流、扩散以及蒸发等方式，将切削区的热量迅速带走，使切削温度下降，以减缓刀具的热磨损。其冷却性能主要决定于切削热的导热系数、热比、气化热、温度、流量、流速以及冷却方式等清洗作用在铣削过程中，使用切削液能将黏附在工件、刀具或沉积在机床导轨表面上的切屑冲洗掉，以免切屑堵塞或划伤已加工表面及机床导轨。切削液的清洗作用与切削液的渗透性能、流动性和使用的压力与流量有关防锈作用在切削液中加入了防锈添加剂，它是极性很强的化合物，它能在金属材料表面形成保护膜或钝化膜，借以防止金属与腐蚀介质接触而起到防锈作用，从而起到保护机床、刀具、工件不生锈2.7.2切削液的加注方法为了使切削液的性能得到充分发挥，必须根据工件材料，使用的刀具和加工方法，采用相应的加工方法。常用的加注方法为循环泵供液法，通过喷嘴将切削液直接加注到切削区。其次是喷雾供液法，是将切削液的微粒通过空气鼓入切削区，以汽化热的形式将热量带走，冷却效果好。适用于加工铸铁、铝合金与难加工材料等。在数控铣床、加工中心、组合机床上使用较多。2.8铣床加工误差、故障分析及排除方法表2.4故障原因分析故障排除方法1 加工表面接刀处不平主轴中心线与床身导轨面不平行，各部相对位置精度差导轨研伤造成工作台爬行及进给保险失灵主轴径向间隔大离合器爪严重磨损咬不住工作台镶条过松检查和调整升降及纵、横向的镶条间隙，对准立铣头刻度盘0位，如果还不能达到几何精度，就进行中，小修，使之达到要求修复导轨，并适当加大保险弹簧压力调整主轴间隙修理或更换离合器调整镶条间隙2 加工工件尺寸精度超差主轴中心与工作台面不垂直工件装夹不合理，没有及时清理切屑等导轨间隙过大工作台面不平调整镶条间隙或修复工作台面正确夹紧工件，保持结合面清洁调整导轨间隙修理工作台面至符合技术要求3 加工工件不垂直或平行面不平行立铣头转盘刻度不对0位机床几何精度差主轴轴向窜动大工作台面不平校正刻度对准0位，使之铣头轴中心线与工作台面垂直检查机床各部件，调整或修复，使之恢复原来的几何精度调整主轴上的螺母，使之窜动在0.02mm之内修复工作台面的平面度4 工件加工时振动很大主轴的径向跳动和轴向窜动量太大主轴太镶条太松主轴套筒未夹紧调整主轴轴承的间隙，调整前，先测出主轴的径向跳动量和轴向窜动量，以确定修整环的修磨量主轴径向间隙的调整使先修磨两个半圆调整环，并拧紧后轴承上面的螺母从而调整前后轴承的间隙主轴轴向间隙的调整，是靠修磨两个后轴承的外隔套来实现的调整镶条的送进程度夹紧主轴套筒5 加工工件角度精度超差立铣头转盘刻度不准转盘紧固螺母未上紧，产生振动旋转刻度时要对准基线，如有误差，进行检修紧固螺母6 主轴温升较高或在运转中有噪音润滑不良主轴箱内轴承磨损或齿轮啮合不良注意油路畅通，保证充分润滑检修或更换轴承、齿轮2.9铣床及其刀具的介绍 2.9.1 铣床的介绍铣床的类型很多，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。 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.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所示。图2.6立式升降台铣床1铣头；2主轴；3工作台；4床鞍；5升降台3.龙门铣床龙门铣床是一种大型高效能的铣床。如图所示。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2.7 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4.万能工具铣床万能工具铣床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2.8 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面。图2.9 圆台铣床1床身；2滑座；3主轴箱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，通过工作台带动丝杆向右窜动，加工中Ff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2.10 顺铣与逆铣XA6132 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(A-A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2.11 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2.9.2 铣刀的名称与用途表2.5铣刀名称用途圆柱形铣刀粗齿1.粗铣平面382.半精铣已粗加工后的平面123半精铣未加工平面34细齿1. 半精铣平面122. 半精铣未经粗加工的平面343. 粗铣不稳定零件的平面35组合齿在刚性好的专用机床上，一次行程粗铣组合表面512，200的平面立铣刀1 铣削沟槽与工件上各种形状的孔2 铣削台阶面、凸台平面、侧面与工件上局部下凹小平面3 按照靠模形状铣削内外曲线表面4 铣削各种平板凸轮与圆柱凸轮5 粗铣及半精铣平面镶齿端铣刀高速钢粗铣与半精铣各种平面硬质合金粗铣与精铣钢、铸铁、有色金属工件上的各种平面T形槽铣刀铣削T形槽键槽铣刀铣削键槽半圆键槽铣刀铣削半圆键槽燕尾槽铣刀铣削燕尾槽槽铣刀铣削螺钉与其他工件上的槽锯片铣刀粗齿1 切断板料、棒料与各种型材2 铣削各种槽细齿1.切断板料、棒料与各种型材2铣削各种槽角度铣刀单角铣刀1. 刀具开齿：铣削各种刀具的外圆齿槽与端面齿槽2. 铣削各种锯齿形离合器和棘轮的齿形对称双角铣刀1. 铣削各种V形槽2. 铣削尖齿、梯形齿离合器的齿形不对称双角铣刀刀具开齿：铣削各种刀具上的外圆直齿、斜齿与螺旋齿槽三面刃铣刀直齿1. 铣削各种槽（优先选用错齿和镶齿）2. 铣削台阶面3. 铣削工件的侧面及其凸台平面错齿与镶齿铲背成形铣刀凹半圆铣刀铣削R 120mm 的凸半圆成形面凸半圆铣刀铣削 R 120mm 的半圆槽与凹半圆成形面圆角铣刀铣削 R 120mm 的圆角与圆弧模具铣刀铣削各种模具的凹、凸成形面3 主轴的设计3 主轴的设计主轴组件是机床的执行件，它的功用是支承并带动工件或刀具旋转，完成表面成形运动，同时还能起传递运动和扭矩、承受切削力和驱动力等载荷的作用。由于主轴组件的工作性能直接影响到机床的加工质量和生产效率，因此它是机床中的一个关键组件。主轴和一般传动轴的相同特点是，两者都是传递运动、扭矩并承受传动力，都要保证传动件和支承的正常工作条件，但主轴直接承受切削力，还要带动工件和刀具，实现表面成形运动，因此对主轴有较高的要求。3.1 主轴的基本要求3.1.1 旋转精度主轴的旋转精度是指主轴在手动或低速、空载时，主轴前端定位面的径向跳动r、端面跳动a和轴向窜动值0。如图所示：图中实线表示理想的旋转轴线，虚线表示实际的旋转轴线。当主轴以工作转速旋转时，主轴回转轴线在空间的漂移量即为运动精度。图3.1主轴组件的旋转精度取决于部件中各主要件（如主轴、轴承及支承座孔等）的制造精度和装配、调整精度：运动精度还取决于主轴的转速、轴承的性能和润滑以及主轴部件的动态特性。各类通用机床主轴部件的旋转精度已在机床精度标准中作了规定，专用机床主轴部件的旋转精度则根据工件精度要求确定。3.1.2 刚度主轴组件的刚度K是指其在承受外载荷时抵抗变形的能力，如图所示：即K=F/y(单位为N/um)，刚度的倒数y/F称为柔度。主轴组件的刚度，是主轴、轴承和支承座的刚度的综合反映，它直接影响主轴组件的旋转精度。西安工业大学毕业设计（论文）图3.2 主轴组件静刚度显然，主轴组件的刚度越高，主轴受力后的变形就越小，如若刚度不足，在加工精度方面，主轴前端弹性变形直接影响着工件的精度；在传动质量方面，主轴的弯曲变形将恶化传动齿轮的啮合状况，并使轴承产生侧边压力，从而使这些零件的磨损加剧，寿命缩短；在工件平稳性方面，将使主轴在变化的切削力和传动力等作用下，产生过大的受迫振动，并容易引起切削自激振动，降低了工件的平稳性。主轴组件的刚度是综合刚度，影响主轴组件的刚度很多，主要有：主轴的结构尺寸、轴承的类型及其配置形式、轴承的间隙大小、传动件的布置方式、主轴组件的制造与装配质量等。3.1.3 抗振性主轴组件的抗振性是指其抵抗受迫振动和自激振动而保持平稳运转的能力。在切削过程中，主轴组件不仅受静载荷的作用，同时也受冲击载荷和交变载荷的作用，使主轴产生振动。如果主轴组件的抗振性差，工作时容易产生振动，从而影响工件的表面质量，降低刀具的耐用度和主轴轴承的寿命，还会产生噪声影响工作环境。随着机床向高精度、高效率方向发展，对抗振性要求越来越高。评价主轴组件的抗振性，主要考虑其抵抗受迫振动和自激振动能力的大小。3.1.3.1抵抗受迫振动的能力主轴组件受迫振动的干扰力，主要包括由于主轴上旋转零件（主轴、传动件和所装的工件或刀具等）的偏心质量而产生的离心力，传动件的运动速度不均匀而产生的惯性力，以及断续切削产生的周期性变化的切削力。由于这些干扰力引起主轴并带着刀具或工件一起振动，而在加工表面上留下振纹，使工件表面粗糙度提高。根据所设计机床组件加表面粗糙度的要求，确定主轴前端的允许振幅，然后计算或测定主轴组件在各种动态干扰力的作用下，其前端的振幅，并同允许值比较，评价是否满足要求。在单独分析主轴组件时，只能求得主轴前端在切削部位的绝对振幅，它只能部分的反映刀具和工件之间的相对振幅。两者关系与激振频率有关，目前主要由试验来确定。此外，主轴组件的低阶固有频率与振型也是其抗振性的评价指标。一般来说，低阶固有频率应高些，并远离激振频率，主轴振型的节点应靠近切削部位。3.1.3.2 抵抗切削自激振动的能力金属切削加工时，虽然没有外界动态干扰力的作用，但由于机床-工件-刀具弹性系统振动对切削过程的反馈作用，刀具与工件之间发生了周期性的强烈的相对振动，称为切削自激振动，简称为颤振。颤振将使加工表面质量恶化，甚至使切削过程无法继续下去，从而不得不降低切削用量来避免，所以机床的切削用量极限往往不是由机床的功率来决定，而是由加工时发生颤振的条件来决定。机床切削时，从没有颤振到颤振的产生之间存在着明显的界限，这个界限即是稳定性的极限，或成为机床稳定性的条件。对现有机床的试验表明，切削自振频率往往接近于主轴组件弯曲振动的低阶固有频率。即主轴组件是颤振的主振部分，它的低阶弯曲振动模态是决定机床抵抗切削自振能力的主要模态。因此，在单独分析主轴组件时，可以认为主轴前端在切削部位激振点动柔度的最大负实部，反映了主轴组件抵抗切削自振的能力。对于粗加工机床，切削宽度越大，切削自振的可能性越大，但加工表面质量要求不高，可主要考虑不产生颤振的条件。对于精密机床，切削用量小，切削自振的可能性小，但允许的振幅小，可主要考虑抵抗受迫振动的能力。对于高速机床，因为激振的频率和副值均随着转速提高而剧增，受迫振动和自激振动都比较突出。因此，在设计和评价高速机床时，自激和受迫振动均应考虑。3.1.3.3 温升和热变形主轴组件工作时因各种相对运动而产生的摩擦发热，产生了温升，温升使主轴组件的形状和位置发生畸变，成为热变形。热变形应以主轴组件运转一定时间后各部分位置的变化来度量。主轴组件温升和热变形，使机床各部件间相对位置精度遭到破坏，影响工件加工精度，高精度机床尤为严重；热变形造成主轴弯曲，使传动齿轮和轴承的工作状态变坏：热变形还使主轴和轴承，轴承与支承座直接按已调好的间隙和配合发生变化，影响轴承正常工作，间隙过小将加速齿轮和轴承等零件的磨损，严重时甚至会发生轴承抱轴现象。影响主轴组件温升、热变形的主要因素有：轴承的类型和布置方式，轴承间隙及预紧力的大小，润滑方式和散热条件等。目前，对各种类型机床连续运转下的允许温升都有一定的规定。3.1.3.4耐磨性主轴组件的耐磨性是指长期保持其原始精度的能力，即精度的保持性。因此，主轴组件各个滑动表面，包括主轴端部定位面、锥孔，与滑动轴承配合的轴颈表面，移动式主轴套筒外圆表面等，都必须具有很高的硬度，以保证其耐磨性。为了提高主轴组件的耐磨性，应该正确地选用主轴和滑动轴承的材料及热处理方式，润滑方式，合理调整轴承间隙，良好的润滑和可靠的密封。3.1.3.5其它主轴组件除保证上述基本要求外，还应满足下列要求：（1）主轴的定位可靠。主轴在切削力和传动力的作用下，应有可靠的径向和轴向定位，使主轴在工作时受到切削力和传动力通过轴承可靠地传至箱体等基础零件上。（2）主轴前端结构应保证工件或刀具转卡可靠，并有足够的定位精度。（3）结构工艺好。在保证好用的基础上，尽可能地做到好制造、好安装、好拆卸和好修理，并尽可能降低主轴组件的成本。3.2 主轴组件的布局主轴组件的设计，必须保证满足上述的基本要求，从而从全局出发，考虑主轴组件的布局。机床主轴有前、后两个支承和前、中、后三个支承两种，以前者较多见。两支承主轴轴承的配置型式，包括主轴轴承的选型、组合以及布置，主要根据所设计主轴组件在转速、承载能力、刚度以及精度等方面的要求，并考虑轴承的供应、经济性等具体情况，加以确定。在选择时，具有以下要求。3.2.1适应刚度和承载能力的要求主轴轴承选型应满足所要求的刚度和承载能力。径向承载较大时，可选用滚子轴承：较小时，可选用球轴承。双列滚动轴承的径向刚度和承载能力，比单列大。同一支承中采用多个轴承的支承刚度和承载能力，比采用单个轴承的大。一般来说，前支撑的刚度应比后支承大。因为前支承刚度对主轴组件刚度的影响要比后支承大，如下表。表3.1 滚动轴承和滑动轴承的比较基本要求滚动轴承滑动轴承动压轴承静压轴承旋转精度精度一般或较差。可在无隙或预加载荷下工作。精度也可以很高，但制造困难。单油楔轴承一般，多油楔轴承较多可以很高刚度仅与轴承型号有关，与转速、载荷无关，预紧可提高一些随转速和载荷升高而增大与节流型式有关，与载荷转速无关承载能力一般为恒定值，高速时受材料疲劳强度限制随转速增加而增加，高速时受温升限制与油腔相对压差有关，不计动压效应时与速度无关抗振性能不好，阻尼系数D=0.029较好，阻尼系数D=0.055很好，阻尼系数D=0.4速度性能高速受疲劳强度和离心力限制，低中速性能较好中高速性能较好，低速时不形成油膜，无承载能力适应于各种转速摩擦功耗一般较小，润滑调整不当时则较大=0.0020.008较小=0.0010.008本身功耗小，但有相当大的泵功耗=0.00050.001噪声较大无噪声本身无噪声，泵有噪声寿命受疲劳强度限制在不频繁启动时，寿命较长本身寿命无限，但供油系统的寿命有限3.2.2 适应精度的要求起止推作用的轴承的布置有三种方式：前端定位止推轴承集中布置在前支承：后端定位集中布置在后支承；两端定位分别布置前、后支承。采用前端定位时，主轴受热变形向后延伸，不影响轴向定位精度，但前支承结构复杂，调整轴承间隙较不方便，前支承处发热量较大：后端定位的特点与前述的相反：两端定位时，主轴受热伸长后，轴承轴向间隙的改变较大，若止推轴承布置在径向轴承内侧，主轴可能因热膨胀面弯曲。3.2.3 适应结构要求要求主轴组件在性能上有较高的刚度和一定的承载能力，而在结构上径向尺寸要紧凑时，则可在一个支承中配置两个或两个以上的轴承。对轴间距很小的多主轴机床，由于结构限制，宜采用滚针轴承来承受径向载荷，用推力球轴承来承受轴向载荷，并使两轴承错开排列。3.2.4 适应经济性要求确定主轴轴承配置形式，除应考虑满足性能和结构方面要求外，还应作经济性分析，使经济效果好。例如，在能够满足要求的情况下，一般采用已经标准化、系列化、且大批量生产的滚动轴承较为经济，但对于一些大型，重型机床的主轴组件，当没有标准的大型号滚动轴承时，可采用动压轴承或静压轴承。在中速和大载荷情况下，采用圆锥滚子轴承要比采用向心轴承和推力轴承组合的配置形式成本低，因为前者节省了两个轴承，而且箱体工艺性较好。综合考虑上述因素，本设计的主轴采用前后支承的两支承主轴，主轴的前端是向心短圆柱滚子轴承，承受径向载荷，后支撑采用一对向心推力球轴承，承受径向和轴向载荷，使主轴轴向定位。3.3 主轴结构的初步拟定主轴的结构主要决定于主轴上所安装的刀具、夹具、传动件、轴承和密封装置等的类型、数目、位置和安装定位的方式，同时还要考虑主轴加工和装配的工艺性，一般在机床主轴上装有较多的零件，为了满足刚度要求和能得到足够的止推面以及便于装配，常把主轴设计成阶梯轴，即轴径从前轴颈起向后依次递减。主轴是空心的或者是实心的，主要取决于机床的类型。此次设计的主轴，也设计为阶梯轴。主轴前部系指主轴前端。它的形式决定于机床的类型、安装夹具或刀具的形式，并应保证夹具或刀具安装可靠、定位准确，装卸方便和能传递一定的扭矩。查金属切削机床设计第135页中通用机床主轴端部的形状图，选短圆锥法兰盘式主轴端部结构形式。其特点是：主轴端面上有4个螺孔，用来固定和传递扭矩给刀具。主轴前端的锥度为7:24的锥孔。如下图所示：图3.3 短圆锥法兰盘式主轴端部结构3.4 主轴的材料与热处理主轴材料主要根据刚度，载荷特点、耐磨性和热处理变形大小等因素选择。主轴的刚度与材料的弹性模量E值有关，钢的E值较大（左右），所以，主轴材料首先考虑用钢料。钢的弹性模量E的数值和钢的种类和热处理方式无关，即不论是普通钢或合金钢，其弹性模量E基本相同。因此在选择钢料时应首先选用价格便宜的中碳钢，只有在载荷特别重和有较大的冲击时，或者精密机床主轴需要减少热处理后的变形时，或者轴向移动的主轴需要保证其耐磨性时，才考虑选用合金钢。当主轴轴承采用滚动轴承时，轴颈可不淬硬，但为了提高接触刚度，防止敲碰损伤轴颈的配合表面，不少45钢主轴轴颈仍进行高频淬火（HRC4854），有关45钢主轴热处理情况如下表所示：表3.2工作条件使用机床材料牌号热处理硬度常用代用轻中负载车、钻、铣、磨床主轴4550调质HB220250轻中负载局部要求高硬度磨床的砂轮轴4550高频淬火HRC5258轻中负载PV车、钻、铣、磨床主轴4550淬火回火高频淬火HRC4250HRC5258此次设计的任务考虑到主轴材料的选择原则，选用价格便宜的中碳钢（45钢）根据工作中承受轻、中载荷，且要求局部高硬度，因此热处理采用高频淬火，HRC4250。3.5 主轴的技术要求主轴的精度直接影响到主轴组件的旋转精度。主轴和轴承、齿轮等零件相连接处的表面几何形状误差和表面粗糙度，关系到接触刚度，零件接触表面形状愈准确、表面粗糙度愈低，则受力后的接触变形愈小，亦即接触刚度愈高。因此，对主轴设计必须提出一定的技术要求。3.5.1轴颈此次设计的主轴，应首先考虑轴颈。支承轴颈是主轴的工作表面、工艺基面和测量基面。主轴工作时，以轴颈作为工作基面进行旋转运动；加工主轴时，为了保证锥孔中心和轴颈中心同轴，一般都以轴颈作为工艺基面来最后精磨锥孔；在检查主轴精度时，以轴颈作为测量基面来检查各部分的同轴度和垂直度，将影响其滚动轴承的配合质量。对于普通精度级机床的主轴，其支承轴颈的尺寸精度为IT5，轴颈的几何形状允差（圆度、圆柱度等）通常应小于直径公差的。3.5.2 内锥孔内锥孔是安装刀具的定位基面。在检验机床精度时，它是代表主轴中心线的基准，用来检查主轴与其他部件的相互位置精度，如主轴与导轨的平行度等。由于刀具经常拆卸，所以内锥孔必须耐磨。锥孔与轴承颈的同轴度，一般以锥孔端部及其相距100300毫米处对轴颈的径向跳动表示：其形状误差用标准检验锥着色检查的接触面积大小来检验，此乃综合指标：还要求一定的表面粗糙度和硬度等。3.6 主轴结构图根据分析可初步确定主轴的结构图，如下图所示：图3.4 主轴结构图3.7 主轴组件的润滑和密封3.7.1主轴组件的润滑滑的作用是降低摩擦，减小温升，并与密封装置在一起，保护轴承不受外物的磨损和防止腐蚀。润滑剂和润滑方式决定于轴承的类型、速度和工作负荷。如果选择的合适，可以降低轴承的工作温度和延长使用期限。滚动轴承可以用润滑油或者润滑脂来润滑。试验证明在速度较低时，用润滑脂比用润滑油温升低。所以，此次设计的主轴支承均采用润滑脂。同时，主轴是装在主轴套筒内的，为防止使用润滑油是泄露，应采用润滑脂润滑。加润滑脂时，应该注意润滑脂的填充量不能过多，不能把轴承的空间填满，否则会引起过高的发热，并使润滑脂流出而恶化润滑效果。3.7.2 主轴组件的密封密封对主轴组件的工作性能与润滑也较大，机床主轴密封不好，将使润滑剂外流，造成浪费，加速零件的磨损，还会严重的影响到工作环境及机床的外观。密封装置的功用是：防止润滑剂从主轴组件及传动部件中泄露，从而避免浪费，保护工作环境，防止冷却液及杂物从外面进入部件内，以减少机床零件的腐蚀及磨损，延长其使用寿命。对密封装置有一定的要求，在一定的压力，温度范围内具有良好的密封性能；密封装置所形成的摩擦尽量小，摩擦系数尽量稳定，耐腐蚀、磨损小、工作寿命长，磨损后在一定范围内能够补偿；架构简单、装卸方便等要求。密封装置的选择时，应考虑主轴组件下列工作条件，密封处主轴颈的线速度；所用润滑剂的种类及其物理化学性质；主轴组件的工作温度；周围介质的情况；主轴组件的结构特点；密封装置的主要用途等。4 铣床附件及夹具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式铣床的重要附件，用于加工油分度要求的孔、槽和斜面。加工时转动工作台可加工圆弧面、圆弧槽，以及与给定基准成一定角度的平面。回转工作台台面上一般有工件定位的中心孔和夹紧用的T形槽，工件可直接安装在会转工作台台面上，并实现回转和分度定位。表4.1 回转工作台的主要类型类型性能特点蜗轮副回转工作台由蜗轮副传动分度，有手动、机动、立卧和万能等型式。分度精度为分读盘回转工作台由分读盘分度，有回转、立卧、可倾等型式。孔盘分度回转工作台由分度盘分度，有简易等分、等分、立卧等分和倾斜等分等型式。齿盘分度回转工作台由齿盘分度，有简易等分、等分、立卧等分和倾斜等分等型式。西安工业大学毕业设计（论文）端齿分度回转工作台用端齿盘作为分度元件，有等分、立卧和可倾等型式，可用于精密角度的计量。超精密分度精度为角度回转工作台工作台面可沿水平轴在一定范围内（常用，也有的用）任意调整，有角度、万向角度和可倾斜角度等型式。坐标回转工作台工作台可沿纵、横两个坐标移动，有2坐标、3坐标、回转坐标、交换坐标等型式。光学回转工作台具有光学分度装置，并用光学系统进行读数。4.1.3立铣头立铣头装于立式铣床，能在垂直平面内顺时针或逆时针转动 90，在不同程度上不光能加工平面，而且还能加工斜面、沟槽等比较特殊的平面，起到立铣作用从而扩大铣床加工范围，满足了不同程度的加工要求。 4.1.4万能分度头分度头是铣床的重要附件，它的主要功用有：能将工件安装成所需的角度（垂直、水平、倾斜的）；把工件等分成相同的角度（也可分成不相等的）；在铣螺旋槽时，能使工件连续地作相应的转动。如图4.1所式为FW250 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4.2.1.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。4.2.2.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。4.2.3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。4.2.4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。4.2.5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。4.2.6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。4.2.7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。4.3分度头的传动系统分度头的传动比i=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/Z圈。这时，分度手柄所需转的圈数N可由下式算出：1：40=1/Z：N，即N=40/Z式中，N-手柄每次分度时的转数，Z-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i= (4.1)主轴转数=分度手柄转数主动直齿轮齿数Z=28。从动直齿轮齿数Z=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)直接分度用于分度数目很少时，用脱落手柄使蜗杆与蜗轮脱开，转动卡盘到所需要角度；紧定手柄，固定主轴；第一次分度前应校零。 (4.2)式中：Z为工件等分数为分度头主轴的转动角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，分度游标环刻度一小格读数为。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n= (4.3)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Z=36的齿轮。N=1在分数度盘中找到孔数为96=54的孔圈，代入上式：n=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：= (4.4)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，为负值，挂轮时必须配有变向介轮，x大于z时，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n= (4.5)(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=Dctg (4.6)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： (4.7)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局部示配图。图4.4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： (4.8)mn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 传动件的选型及校核5.传动件的选型及校核5.1轴5.1.1轴的拟定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。 (5.1)式中d-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%；N-轴的传递的额定功率（）；-轴的计算转速（）;5.1.2计算轴的功率、转速及轴颈7.5 KW 1450r/min 7.50.97=7.275 KW 1450=698r/min 根据轴的标准系列故取36mm698=286r/min 根据轴的标准系列故取65mm西安工业大学毕业设计（论文）286=109r/min 轴为花键轴并且该轴上有键槽，根据轴的标准系列故取65mm109=98r/min 根据轴的标准系列故取100mm5.1.3轴的强度校核计算轴的强度计算应根据轴上所受的在和类型，采用相应的方法。对于仅（或主要）用于传递扭矩的传动轴，应按扭转强度计算；对于既受弯矩又受扭矩的转轴，应按弯扭合成强度计算。机器传动机构中的轴，多数是转轴，其计算准则为弯扭组合疲劳强度问题。轴的疲劳计算时要采用到综合系数K和等效系数，这两个系数均为与轴的结构和尺寸有关，但这些因素在设计开始时尚不能确定。因此，对于精度要求计算的转轴，在前面对轴的初步估算的基础上，然后进行结构设计，画出轴的结构尺寸，画出轴的结构草图，确定轴的全部结构和尺寸，才能进行精确的强度校核。按弯扭合成进行强度计算对于转轴，当轴的支点和轴上载荷大小、方向和作用点后，即可求出轴的支承反力，画出弯矩图和扭矩图，从而按弯扭合成强度计算设计轴的直径。在画轴的计算简图时，首先确定轴承支承反力的作用点。把轴视作一简支梁，作用在轴上的载荷，一般按集中载荷考虑，其作用点取零件轮缘的中点。轴上的支反力的作用点（滚动轴承或滑动轴承）按有关手册选取。首先计算齿轮啮合节点的作用力：圆周力：Ft=2TIIdII2=2599.87N 轴向力：Fa=0径向力：Fr=Fttanancos0=844.75N 危险界面的复合强度校核按下列步骤进行：作III轴的受力简图：（图5.1a）作轴垂直面的受力简图，求支座反力，并作弯矩图：（图5.1b）RBr=Fr2+FadII22L3=422.375NC点稍偏左处弯矩为： MCV1=RArL32=-55.75NmC点稍偏右处弯矩为：MCV2=RBrL32=55.75Nm作轴水平面的受力简图，求支座反力，并作弯矩图：（图5.1c）RAH=RBH=Ft2=1299.935NC点处弯矩为：MCH=RAHL32=171.59Nm作出轴的合成弯矩图：（图5.1d）图5.1C点稍偏左处的合成弯矩为：M1=MCV12+MCH2=180.42NmC点稍偏右处的合成弯矩为：M2=MCV22+MCH2=108.42Nm作轴的扭矩图：（图5.1e）T3=9550P3n3=10.95Nm作出轴的当量弯矩图：（图5.1f）最大当量弯矩在C点处，其值为：Mc=M22+T22=180.53Nm根据单向传动，式中校正系数=0.58.计算危险截面尺寸：根据轴的材料Q235号钢，调质处理其-1=170MPa,则危险截面直径为：d3M0.1-1=31.08考虑到键槽影响，轴径加大5%，则d=31.08。结构设计时，实际采用轴径为：32，故满足要求。轴III轴的强度校核方法与步骤与从动轴相同，故省略。5.2齿轮齿轮传动机构的特点：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。齿轮传动主要优点：传动效率高，结构紧凑，工作可靠、寿命长，传动比准确。齿轮机构主要缺点：制造及安装精度要求高，价格较贵，不宜用于两轴间距离较大的场合。5.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 (1)按进给系统的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动和圆锥齿轮。 (2)根据机床的特点，故选择8级精度。（GB10095-88） (3)材料选择：由机械设计表101选择齿轮材料为38CrMoAlA，硬度为850HBS，齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS。 (4)初选齿轮齿数z=18。 (5)选取螺旋角：初选螺旋角。5.2.2计算齿轮参数按齿面接触强度设计 (5.2)（1）确定公式中的各计算数值试选Kt=1.6（2）选取齿宽系数=1（3）齿轮副材料对传动尺寸的影响系数取（4）计算小齿轮传递转矩 (5.3)上式中为小齿轮轴所传递的功率，单位W；为小齿轮轴的转速，单位r/min 。（5）由机械设计表107选取齿宽系数（6）由机械设计表106查得材料的弹性影响系数（7）由机械设计图1021d按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限计算，齿轮的接触疲劳强度极限计算齿轮分度圆直径，代入的值由计算公式得： (5.4)计算齿宽b及模数（5.5) (5.6)取5.2.3验算齿轮的弯曲强度齿宽b=59.01，考虑齿轮安装时轴向位置的误差，为保证两齿轮沿全齿宽接触，取=59根据 (5.7)5.2.4计算主要几何参数分度圆直径 (5.8)齿顶圆直径 (5.9)全齿高 (5.10)5.2.5润滑对于湿式离合器必须保证充分的润滑。而对于干式离合器则应该严格防止浸入摩擦片，否则会影响其工作性能，是传递扭矩下降，结合时间延长；安装位置的选择也应适当，以保证正常的通风和散热，必要时可用风扇强制冷却。对于润滑油，除很好的抗老化性能外，粘度应选择适当。粘度过高，在低速情况下油膜不易破裂，延长了结合时间；在高速情况下增大了空扭矩和发热。粘度过低，则不易产生油膜，产生干摩擦，降低了离合器的寿命。如果离合器中有滚动轴承，最好使用油脂润滑滚动轴承，并加以密封。润滑方式有如下几种：飞溅润滑、浸油润滑、滴油润滑、轴心润滑本次设计的方案采用的是轴心润滑方式油自离合器轴中心或无滑环式电磁离合器的不回转磁轭部分导入，借助于油压力和离心力自内向外通油。这种方式润滑和冷却效果好，因而离合器的寿命长，但结构较复杂。5.3滚动轴承滚动轴承主要承受径向载荷，也能承受一定的轴向载荷；极限转速较高，当量摩擦因数最小；高转速时可用来承受不大的纯轴向载荷；允许角偏差较小，承受冲击能力差。适用于刚性较大的

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。