X6325 T摇臂铣床机械安全极限值的计算与应用

机械制造 赵建杰 X 6 3 2 5 T摇臂铣床机械安 全极 限值 的计 算与应 用 X 6 3 2 5 T摇臂铣床机械 安全极 限值 的计算 与应用 赵建杰 南通科技投资集团股份 有限公司 江苏 南通 2 2 6 0 1 1 摘要 结合 X 6 3 2 5 T万能摇臂铣床 的切 削试验和客 户反馈 问题 对主轴套 筒和 工作 台横 向 纵 向进给安全 离合 器安全极 限值进行 了分析和计 算 在端铣 刀铣 削时 调 节主轴套 筒安全 离合 器上 弹簧 的压 力值 当切 削力大于该压力 时 安 全 离合 器脱开 在 圆柱铣 刀铣 削时 调 节横向 纵 向进给安全 离合 器上弹簧的压力值 3切 削主分力大于该值 时 安全 离合 器脱开 进 给停止 确保操作者 的安全 关键词 切 削试验 机械安全 安全极 限值 中图分类号 T G 5 4 5 文献标 志码 B 文章编号 1 6 7 1 5 2 7 6 2 0 1 4 0 4 0 0 6 6 0 2 Ca c ul a t i o n An d Ap p l i c a t i o n Of M e c h a n i c a l S a f e t y Ul t i ma t e Va l ue Fo r Ra d i a l M i l l i ng M a c h i n e X6 3 2 5 T Z H A O J i a n j i e N a n t o n g T e c h n o l o g y I n v e s t me n t Gr o u p c o L t d N a n t o n g 2 2 6 0 1 1 Ch in a Abs t r ac t Th e ar t i c a l a n a l y z e s a n d c alc u l a t e s t h e s a f e t y ult i ma t e v a l u e o f s pin dle qu i ll a n d t ab le c r o s s l o n git ud i n a l clu t c h es c o m b i nin g t h e c u i n g t e s t an d c u s t o me r f e ed b a ck o f r a d i a l mil l ing ma c h i n e X6 3 2 5 T I n t h e l r immer 州mmin g t h e s p r in g pr e s s u r e v alue o n t h e s a f e t y c lu t c h o f t h e s p in d l e s o c k e t is a d j u s t e d a n d wh e n c u r in g p r e s s u r e i s h i g h e r t h a n t h e p r e s s u r e t h e c l u t c h is d is e n g a g e d i n t h e c y li n d r ic a l c u r e r mmi n g t h e s p r in g p r e s s u r e v a l u e o n t h e s a f e t y c lu t c h o f la t e r a l a n d lo n g it u d i n a l f e e d e r is a d j u s t e d wh e n t h e c u in g f o r c e i s g r e a t e r t h a n t h is v a l u e t h e s a f e ty c lu t c h is d i s e n g a g e d a n d s t o p p e d t o e n s u r e t h e o p e r a t o r s a f e t y Ke y wo r d s c u r i n g t e s t me c h a n ic a l s a f e ty s a f e t y u lt i ma t e v a lu e 金属切削机床的生产制造正向高速化 精密化 复合 化 环保安全型等方向发展 对金属切削机床的安全性能 要求也越来越高 为此 本单位实施了摇臂铣床精品化工 程 改进生产 X 6 3 2 5 T摇臂铣床 其性能 加工范围都得到 改进和提高 1 问题的提 出 铣床在进行铣削 的过程 中 铣 刀的受力 和变形 比较复 杂 且切 削力时刻在变化 切 削过程 中 如果 铣削力 过大 时 刀具会发生打齿 崩刃等现象 这样会造成比较严重 的后果 1 崩裂 的碎 片飞 出会 对操作人 员 的安全造 成威 胁 2 使铣削精度降低 工件表面粗糙度高 3 影响机床 的主轴传动精度 为了保证操作者的安全 使产品符合相关安全标准 同时也为了提高机床的主轴精度和加工品质 在 X 6 3 2 5 T 摇臂铣床的设计上采取了安全离合器过载保护措施 因此 需对主轴套筒和工作台横向 纵向进给安全离合器的安全 极限值进行分析和计算 2 切削时铣刀的受力计算及变形分析 a 切削时铣 刀的受力及变形 的分析 铣刀在切削金属时 由于加工条件不同 铣削力的变 化范围较大 经分析认为 铣刀切削时工件将发生部分 弹性 变形和塑性变 形并 对刀 具产 生抗 力 同时加 工 中切 屑 与刀具 刀具 与工 件 之 间产 生摩 擦 力 铣 削 力 是二 者 的合 力 研究 铣刀 的受力情 况时 一般研究一个 刀齿 可将铣 削力 分解为三 个互 相 垂直 的 分力 即切 向分 力 F 径 向 分力 F y 轴 向分立 F 图 1 切 向分力 F 视为与铣 刀外 圆相 切 则 铣刀所受切 削阻力矩 为 F D 2 D为 铣刀 刃部 直径 消耗 主要 动 力 使 刀具 发 生 扭转 变 形 影 响 主轴 的扭转强 度 和刚度 径 向分 力 F 是 工件 竭 力想 把 铣刀推开的力 它作用在铣刀半径方 向上 使刀具发生 弯曲变形 影响主轴的弯曲强度和刚度 轴向分力 F 沿 机床 主轴轴线 作 用 使 刀具 发 生压 缩 变 形 它 会 把 刀杆 推进 主轴 b 端铣刀铣削力的计算 1 端铣刀铣削力 X 6 3 2 5 T摇臂铣床负荷试验规范所提供的铣削条件见 表 1 作 者简介 赵建杰 1 9 6 7 一 男 江苏南通人 大专 工程师 主要从事产品检测 质量管理和可靠性研究 6 6 h t t p Z Z H D c h i n a j o u rna 1 n e t c n E m a i l Z Z H D c h a i n a j o u r n a 1 n e t c n 机械制造与自 动化 机械制造 赵建杰 X 6 3 2 5 T摇臂铣床机械安全极 限值 的计 算与应 用 圈 1 铣 削力分解 示意图 表 1 硬质合金铣 刀的铣 削条件 根据此切削条件可计算 出短时间超 2 5 最大扭矩 端铣刀铣削时任一瞬间作用于铣刀刀齿上的切向分力 可按下式计算 F 9 8 x 5 0 x t X S 一 zT MxB xD N 式中 t 铣削深度 m m S z 铣刀每齿进给量 m m 每齿 日 铣削宽度 m m z 铣刀齿数 D 铣刀直径 m m F 9 8 x5 0 x1 7 x 0 31 7 x9 0 x4x1 0 0一 81 6 N 2 轴向分力计算 计算出切向分力 后 铣刀的其他分力 F 可根据 经验公式 由表 2求 出 表 2 各铣 削分力的经验 比值 比值 不对称铣削 逆铣 顺铣 F o 1 1 1 1 x 8 1 6 8 9 7 6N e 圆柱铣 刀最 大切 削主分力 圆柱铣刀最大切削主分力即径向分力计算 X 6 3 2 5 T摇臂铣床负荷试验规范所提供的铣削条件见 表 3 Ma c h i n e B u il d in g 8 Au to m a t i o n Au g 2 0 1 4 4 3 4 6 6 7 表 3 高速钢铣 刀的铣 削条件 根据此切削条件可计算出端铣刀铣削时任一瞬间作 用于铣刀刀齿上的切向分力 可按下式计算 9 81 x3 0t s B 0 8 6 K 最大切削分力 工作台进给推力 N 切削深度 mm 5 铣刀每齿进给量 m m z 曰 切削宽度 mm 铣 刀齿 数 D 铣刀外径 m m K 一修正系数 F 9 8 1 x 3 0 x 2 x 0 3 1 7 a x 4 5 8 6 x 6 x 6 3 一 8 6 x1 0 6 1 2 2 3 6 N 短时间超 2 5 最大切削分力F 1 2 2 3 6 x 1 2 5 1 5 3 0 N 3 主 轴 套 筒 和 工作 台横 向 纵 向进 给安全离合器安全极限值的分析 端铣刀铣削时产生的最大轴向分力 即是摇臂铣床 主轴套筒所受的最大推力 因此调节主轴套筒安全离合器 上弹簧的压力值 当切削力大于该压力时 安全离合器脱 开 使进给停止 保证操作者的安全 根据以上计算和分 析 推荐套筒向下最大压力为 8 8 0 N为宜 摇臂铣床横向 纵向进给刀具所受的最大切削力即为 圆柱铣刀铣削 时产 生的最大 切削分 力 因此 调节横 向 纵 向进给安全离合器上弹簧的压力值 当切削主分力大于该 值时 安全离合器脱开 进给停止 根据以上分析和计算 推荐工作台横向 纵向进给的最大推力为 1 5 3 0 N为宜 4 结论 通过分析计算 X 6 3 2 5 T摇臂铣床机械安全极限值为 横 向 纵 向进给推 力 为 1 5 3 0 N 垂 向进给 压力为 8 8 0 N 机床装配时按此要求对安全离合器上的弹簧进行了调整 经国家机床质量监督检验中心的检测 完全达到了国家安 全标准的相