【JX453】立式铣床主轴及铣头结构设计[FY+RW]【2A0】
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【JX453】立式铣床主轴及铣头结构设计[FY+RW]【2A0】,jx453,立式,铣床,主轴,结构设计,fy,rw,a0
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of at of is as in in as of of in to of by of in as 58. to of a in of to by be of be by is to be at of of is a of ,2. In of or 3,4. of of 003 a of of 13001,0167 - 211 2003 R of 2003) 279in in S=r is it be to of in of a of a, on a in is x ;x , 0 (2003) 279283to is r of r be as of be to of It of is to dV by S=r r is of dV be 911. on h. In on r. In it to :S 0 4l C0 0 1 2 1 C0 0 0 1 l in of by on . In S on r It be in of a 1. a r;at on 2,12, 0P f is of k 21 C0 0 20 k 1 5l of (3) 20r ! 0 6l 0:5 or f 0, it k 0:of a as is to q. (9)q. (11). k at a 0 (2003) 279283 281at of 12. r;1, at is in I 12, is on of an of a to In it be is to be in l 0:5, of in to 7 a (5) 6). is to as in I is be 911. It to in is oS= 0 150 1 20 2 16in of h 132 13) 14) h f. It be at h f, be in to 0 30 3of of a on 0 2l 3 h0=p 2. of f 3. 0 (2003) 279283of 13 in 50In f .4 to 3 in of a by of a a h, is to an 14 of an of f a )0.5 to of is as a of is of is of in of be 159, 1992, 6066.2 D. 1996.3 V. L. a . 118 (1996) 711720.4 in 0/30 3 (1973) 251260.5 024J. 9 (1997)243251.6 W. T. of . 116 (1994) 28.7 of 98 (1996) 93107.8 D. On 05 (1997) 120129.9 A of of d.), , 1973,2145.10 to 0 (2003) 279283 283 of of M. ,J. 10 (1974) 305321.11 A 1975, 1553.12 1963.13 B. S. On in . 68 (2001) 7680.14 A. L. An to in of J. 0 (2002) 531547.8 翻译 摘要 通过使用 纹萌生角度的接触面矩形刚性冲头和平面基板已被调查。摩擦系数在边缘的接触，这特点的渐近应力场，被视为控制参数的分析。预测的结果是一致的实验观察。获得的信息可以提供深入了解不同阶段的损伤相关的复杂过程中的微动疲劳。 1. 说明 接触问题涉及范围广泛的工程问题。它们可能包括夹板之间的连接轴，螺栓连接，和某些几何燃气涡轮风扇叶片榫头等，这些组件很容易疲劳失效。微动疲劳破坏可分为2 阶段：裂纹萌生与扩展。寿命估算含裂纹结构可以得到解决的许多现有的模型。但影响微动接触裂纹起始可 能更易于分析由于裂纹成核和开始更为复杂的问题可能涉及的知识的综合作用载荷，几何和材料除了使用一个有效的破坏准则，最好能处理裂纹形核，发起和传播。 疲劳寿命和疲劳极限的机械部件，减少循环微动疲劳的接触。循环微动负荷往往激活缺陷的接触表面这将导致裂缝的发展。然而，分析了微动疲劳是困难的，因为损害过程中可能涉及多种裂缝 1 , 2 。在很多测试，多裂缝往往是附近发现的边缘接触或接近 3 , 4 。传统的做法没有考虑裂缝的存在，并利用应力和应变在某些飞机沿接触面，被视为关键 5 8 。应力和应变，然而，是高度升高近接触边缘相似，裂纹尖端。微小变化的微动条件，可能会导致大的变化最终断裂。这将导致大量的分散的数据。本工作将使用的联系和断裂力学预测开裂方向从接触表面的接触体。 2. 应变能密度准则 该 以用来描述力学性能的稳定和不稳定裂纹生长，临界载荷和裂纹起裂角的混合模式。它利用应变 能源 密度因子 dW/dW/S/r 如果 r 是从距离裂纹尖端。关键值 dW/以确定从该地区在单轴应力应变曲线 9 11 。 决于角度的 h。一般来说， r，它可以使用渐近形式的 S： 是泊松比， 在过去的几十年， 广泛应用于裂缝问题分析的使用渐近应力场对 。然而，该理论仍然有效时，使用完整的应力场。在这种情况下， 。应该指出的关系 dW/。这个距离是吻合 r 的奇异性质的应变能密度场。此外， r 还可以被用来作为距离从接触边缘在没有预先存在的裂纹。因此，它可以用来预测开裂方向发起的接触。 3. 渐近应力场在滑动接触 界条件 滑动接触的刚性，名额冲床，半宽度 a，在均匀，各向同性， 弹性半平面中的如图 1 所示。直角坐标（ x1,和极性坐标（ r,h），与起源的左边缘接触，被选择。常力 在冲床。正常和剪切力沿界面已解决封闭形式 2 , 12 ，正如： 可以通过下面公式决定： 泊松比做基板。 式（ 3）表明，附近的应力状态冲床角变化，如： 当 或 ，收益率则为 。 这给同一顺序的应力奇异性，如： 图 对于裂纹均衡器式（ 5）和（ 6）可以得出。不过，应力强度因子是不相关的能源释放率在裂纹问题。因此，物理意义的 作为失败的标准是不清楚的。应变能密度理论没有这种限制，因为它将注意力集中于失败的一个元素的引用从附近的一个网站，失败可能发生的。通过，它可能是强调失败总是假定开始从有限距离的裂纹尖端的确切位置不能被发现的物质。 当 =渐近应力边界条件下接触基板面积左角 和 模式 1 的奇异应力场 奇异应力领域的尖锐边缘的之间的联系和矩形刚性冲头基板是众所周知的渐近接触分析 12 。使用坐标（ r， h），图 1，强调在 左上角被发现不同的 这表达的是相同的形式与模式 1压应力场，但在 模式 2 奇异应力场 从溶液中 12 ，渐近应力领域模式 2是由 人物的应力域 一开始取决于奇异裂纹应力域。这种压力的领域相当于公式（ 9）添加等式（ 11）。当有效地 2，用 13 根据 图 2显示了这些公式典型的角变化分析。（ 13）和（ 14）角 h和 f。它表明 h）将积极在某些 h 和 f，其中是指具有典型的接触边界断裂特征，可以调查使用 4. 在完整的微动接触边界开裂 奇异应力域旁边的角落，一新的裂缝会形成一定的临界荷载。本初始开裂角度可从应变能密度因子准则 9 11 。它是假设裂纹往往在发展方向而 行。这是。这导致 图 2. 有效应力强度因子的变 化 h，不同于 f 图 3给出了图的关系正常开裂角 和系数摩擦。实验观测 13 表明，在微动疲劳裂纹萌生角度测试范围广泛，从 25到 80度。在这些微动测试，如果随循环的初始值 3显示其开裂角预测理论裂缝开始从接触边界是一致的实验结果。 图 3. 开裂角 f 5. 结论 矩形之间的接触问题刚性冲头和平面基板已被调 查通过使用 裂角在边界的基板是理论上预言。本研究结果提供了一个方法确定裂纹萌生从一个网站不存在裂纹。记住，一个先决条件，用断裂力学，材料必须假定有一个现有的裂缝。 此外，在工作 14 研究了压力国家附近的角落全接触问题微动利用渐近分析。他们的结果表明，有无限的组合摩擦系数 f 和楔角 这将导致一个奇异的旁边 。尽管秩序的应力奇异性从没有接触边界裂缝是相同的，一个旧的裂纹，这物理解释的应力强度因子在接触问题是不同的，的意义不明确。利用应变能量密度理论没有这个问题。其物理意义而言，预测失败骨折仍然是相同的。这种区别应该承认。 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目： 立式铣床主轴及铣头的结构设计 学号： 2008963222 姓名： 李文杰 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 冯建军 系主任： 周友行 一、主要内容及基本要求 在本次毕业设计中，通过采用方案的对比 进行方案的选择，使设计进一步 更加具有可靠性。设计时必须遵守三项基本的原则：明确、简单和安全可靠。其总的 目标是保证实现产品预期的功能，降低制造成本及保障人和环境的安全可靠。 本设计在面向机械设计手册的应用中，完成主要的工作有： a) 确定初步设计方案，完成初步的理论设计 b) 确定设计方案，并完成相应的校核 c) 使用 成绘图任务 基于上面的任务，首先要完成相应相应的原理方案的选择。功能块建立之后，即可选 定各功能元的解，即各功能元对应的技术物理效应和功能载体。如果把功能载体根据 功能结构进行合理组 合，则可得到实现总功能的各种总体方案。原理方案首先是最重 要的，它对一个设计起着至关重要的作用。其次是结构方案的确定，结构方案应要求 功能可靠性、工作安全性和环境适应性等要求。通过这次设计，首先使我用到了以前 所学过的大部分知识，对各科的知识是个很好的巩固。其次，对机器的总体布局有了 一个很好的实际把握，使自己对实际生产项目有了个很好的了解。再次，是对学过的 材料力学、理论力学等各种学科与实际的设计很好的结合起来，使自己明白了理论与 实际相结合的重要性。 由于时间的有限，该设计还存在很多缺陷，需要进一步学习 ，研究和改进。 二、重点研究的问题 立式铣床的主轴及铣头结构设计。方案的选择，壳体的设计，传动轴以及主轴的设计，装配。 三、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 理解题目（看书，实物研究） 1 2 轴径的估算，材料选择 3 3 轴，齿轮的设计以及校核 5 4 绘制装配图 7 5 绘制零件图 9 6 写设计计算说明书 11 7 修改，准备答辩 13 8 答辩 15 周 四、应收集的资料及主要参考文献 1濮良贵 ,纪名刚 M等教育出版社， 2001. 2濮良贵 ,纪名刚 M等教育出版社， 2001. 3孙靖民 ,哈尔滨 M：机械工业出版社， 2005. 4吴宗泽 ,罗圣国 M高等教育出版社 ,1999. 5陈秀 ,潘沛霖 M高等 教育出版社， 1989. 6华楚生 M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 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 M 北京 : 国防工业出版社 2003. 13 戴曙 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 M 上海科学技术出版社 15 叶邦彦，陈统坚 . 京 : 机械工业出版社 1 绪论 . 错误 !未定义书签。 题研究的目的及意义 . 错误 !未定义书签。 内外机床的发展现状 . 错误 !未定义书签。 床的发展趋势 . 错误 !未定义书签。 前铣床方面存在的一些问题 . 错误 !未定义书签。 式升降台铣床其主要组成部分 . 错误 !未定义书签。 头 . 错误 !未定义书签。 轴 . 错误 !未定义书签。 作台 . 错误 !未定义书签。 鞍 . 错误 !未定义书签。 降台 . 错误 !未定义书签。 铣头结构 . 错误 !未定义书签。 铣头结构分析 . 错误 !未定义书签。 2 总体设计 . 错误 !未定义书签。 铣头的功能分析 . 错误 !未定义书签。 案的提出 . 错误 !未定义书签。 轴轴承的调整 . 错误 !未定义书签。 细的设计 . 错误 !未定义书签。 析拟定传动方案 . 错误 !未定义书签。 择电动机 . 错误 !未定义书签。 床加工误差、故障分析及排除方法 . 错误 !未定义书签。 轴的基本要求 . 错误 !未定义书签。 转精度 . 错误 !未定义书签。 度 . 错误 !未定义书签。 振性 . 错误 !未定义书签。 抗受迫振动的能力 . 错误 !未定义书签。 抗切削自激振动的能力 . 错误 !未定义书签。 升和热变形 . 错误 !未定义书签。 磨性 . 错误 !未定义书签。 它 . 错误 !未定义书签。 轴组件的布局 . 错误 !未定义书签。 应刚度和承载能力的要求 . 错误 !未定义书签。 应精度的要求 . 错误 !未定义书签。 应结构要求 . 错误 !未定义书签。 应经济性要求 . 错误 !未定义书签。 轴结构的初步拟定 . 错误 !未定义书签。 轴的材料与热处理 . 错误 !未定义书签。 轴的技术要求 . 错误 !未定义书签。 颈 . 错误 !未定义书签。 锥孔 . 错误 !未定义书签。 轴结构图 . 错误 !未定义书签。 轴组件的润滑和密封 . 错误 !未定义书签。 轴组件的润滑 . 错误 !未定义书签。 轴组件的密封 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 的拟定 . 错误 !未定义书签。 算轴的功率、转速及轴颈 . 错误 !未定义书签。 的强度校核计算 . 错误 !未 定义书签。 轮 . 错误 !未定义书签。 定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 . 错误 !未定义书签。 算齿轮参数 . 错误 !未定义书签。 算齿轮的弯曲强度 . 错误 !未定义书签。 算主要几何参数 . 错误 !未定义书签。 滑 . 错误 !未定义书签。 动轴承 . 错误 !未定义书签。 的验算 . 错误 !未定义书签。 的强度校核计算 . 错误 !未定义书签。 动轴校核计算 . 错误 !未定义书签。 轴校核 . 错误 !未定义书签。 5 结论 . 错误 !未定义书签。 6 参考文献 . 错误 !未定义书签。 7 致 谢 . 错误 !未定义书签。 8 翻译 . 错误 !未定义书签。 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 of of In to of at s an in is a In of is as is on is on of of of is of of or of 1 湘潭大学兴湘学院 毕业设计说明书 题 目： 立式铣床主轴及铣头结构设计 学 院： 兴湘学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 2008963222 姓 名： 李文杰 指导教师： 冯建军 完成日期： 2012 2 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）任务书 论 文 （ 设 计 ） 题 目 ： 立 式 铣 床 主 轴 及 铣 头 的 结 构 设 计 学号： 2008963222 姓名： 李文杰 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 冯建军 系主任： 周友行 一、主要内容及基本要求 在本次毕业设计中，通过采用方案的对比进行方案的选择，使设计进一步 更加具有可靠性。设计时必须遵守三项基本的原 则：明确、简单和安全可靠。其总的 目标是保证实现产品预期的功能，降低制造成本及保障人和环境的安全可靠。 本设计在面向机械设计手册的应用中，完成主要的工作有： a) 确定初步设计方案，完成初步的理论设计 b) 确定设计方案，并完成相应的校核 c) 使用 基于上面的任务，首先要完成相应相应的原理方案的选择。功能块建立之后，即可选 定各功能元的解，即各功能元对应的技术物理效应和功能载体。如果把功能载体根据 功能结构进行合理组合，则可得到实现总功能的各种总体方案。原理方案首先是最重 要的，它对一个 设计起着至关重要的作用。其次是结构方案的确定，结构方案应要求 功能可靠性、工作安全性和环境适应性等要求。通过这次设计，首先使我用到了以前 所学过的大部分知识，对各科的知识是个很好的巩固。其次，对机器的总体布局有了 一个很好的实际把握，使自己对实际生产项目有了个很好的了解。再次，是对学过的 材料力学、理论力学等各种学科与实际的设计很好的结合起来，使自己明白了理论与 实际相结合的重要性。 由于时间的有限，该设计还存在很多缺陷，需要进一步学习，研究和改进。 二、重点研究的问题 立式铣床的主轴及铣头 结构设计。方案的选择，壳体的设计，传动轴以及主轴的设计，装配。 3 三、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 理解题目（看书，实物研究） 1 2 轴径的估算，材料选择 3 3 轴，齿轮的设计以及校核 5 4 绘制装配图 7 5 绘制零件图 9 6 写设计计算说明书 11 7 修改，准备答辩 13 8 答辩 15 周 四、应收集的资料及主要参考文献 1濮良贵 ,纪名刚 M等教育出版社， 2001. 2濮良贵 ,纪名刚 M等教育出版社， 2001. 3孙靖民 ,哈尔滨 M：机械工业出版社， 2005. 4吴宗泽 ,罗圣国 M高等教育出版社 ,1999. 5陈秀 ,潘沛霖 M高等教育出版社， 1989. 6华楚生 M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 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 M 北京 : 国防工业出版社 2003. 13 戴曙 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 M 上海科学技术出版社 15 叶邦彦，陈统坚 . 京 : 机械工业出版社 4 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）评阅表 学号 2008963222 姓名 李文杰 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 立式铣床主轴及铣头的结构设计 评价项目 评 价 内 容 选题 现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的； 量是否适当； 研、社会等实际相结合。 能力 合归纳资料的能力； 究方法和手段的运 用能力； 论文 （设计）质量 述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范； 无观点提炼，综合概括能力如何； 无创新之处。 综 合 评 价 李文杰同学所选立式铣床的主轴及铣头设计符合机械设计制造及其自动化专业特点和教学计划的基本要求，有利于 对机械专业学生在工程设计方面的训练，难度和工作量较大。该生具有一定查阅文献、利用相关资料和运用所学知识进行设计的能力，具备了机械系统方案设计的能力，具有较强的的外文和计算机应用能力，设计的内容、设计计算基本正确并且具有一定的创新，设计的图纸有一定的难度并且完成得很好，设计计算说明书的内容表述基本正确，总之该生基本具备了独立工作和解决问题的能力。 评阅人： 年 月 日 5 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： 2008963222 姓名： 李文杰 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 53 页 图 表 5 张 论 文 （ 设 计 ） 题 目 ： 立 式 铣 床 主 轴 及 铣 头 的 结 构 设 计 内容提要： 在本次毕业设计中，通过采用方案的对比进行方案的选择，使设计进一步 更加具有可靠性。设计时必须遵守三项基本的原则：明确、简单和安全可靠。其总 的 目标是保证实现产品预期的功能，降低制造成本及保障人和环境的安全可靠。 本设计在面向机械设计手册的应用中，完成主要的工作有： a) 确定初步设计方案，完成初步的理论设计 b) 确定设计方案，并完成相应的校核 c) 使用 基于上面的任务，首先要完成相应相应的原理方案的选择。功能块建立之后，即可选 定各功能元的解，即各功能元对应的技术物理效应和功能载体。如果把功能载体根据 功能结构进行合理组合，则可得到实现总功能的各种总体方案。原理方案首先是最重 要的，它对一个设计起着至关 重要的作用。其次是结构方案的确定，结构方案应要求 功能可靠性、工作安全性和环境适应性等要求。通过这次设计，首先使我用到了以前 所学过的大部分知识，对各科的知识是个很好的巩固。其次，对机器的总体布局有了 一个很好的实际把握，使自己对实际生产项目有了个很好的了解。再次，是对学过的 材料力学、理论力学等各种学科与实际的设计很好的结合起来，使自己明白了理论与 实际相结合的重要性。最后通过在设计过程中的制图，让我熟悉和掌握了 方法及操作，提高了以后在专业方面工作的技能 由于时间的有限，该设计 还存在很多缺陷，需要进一步学习，研究和改进。 6 指导教师评语 该生本次毕业设计主要设计了一个立式铣床的主轴及铣头的结构设计，基本完成了铣床中的主轴及方案设计和铣头中的相关齿轮的设计计算、轴的结构设计及强度校核、轴承的寿命计算、键的计算、铣头总体结构设计以及主轴传动轴的设计。所涉及的装配图和零件图的表达基本上满足工程图的图纸要求。在设计任务过程中能及时地完成老师布置的各个阶段的任务，并且完成的很好。本次设计工作量大，在设计期间该生能够非常自觉的投入大量的时间和精力，积极询问各方面专业知识上的不足点 ，表现很好。 同意其答辩，建议成绩为： 指导教师： 年 月 日 答辩简要情况及评语 答辩小组组长： 年 月 日 答辩委员会意见 答辩委员会主任 年 月 日 7 1 绪论 . 11 题研究的目的及意义 . 11 内外机床的发展现状 . 11 床的发展趋势 . 13 前铣床方面存在的一些问题 . 14 式升降台铣床其主要组成部分 . 15 头 . 15 轴 . 15 作台 . 15 鞍 . 16 降台 . 16 铣头结构 . 16 铣头结构分析 . 17 2 总体设计 . 17 铣头的功能分析 . 17 案的提出 . 18 轴轴承的调整 . 20 细的设计 . 21 析拟定传动方案 . 21 择电动机 . 22 床加工误差、故障分析及排除方法 . 22 轴的基本要求 . 24 转精度 . 24 度 . 24 振性 . 25 抗受迫振动 的能力 . 25 抗切削自激振动的能力 . 25 升和热变形 . 26 磨性 . 26 它 . 26 轴组件的布局 . 27 应刚度和承载能力的要求 . 27 应精度的要求 . 28 应结构要求 . 28 应经济性要求 . 28 轴结构的初步拟定 . 29 轴的材料与热处理 . 29 轴的技术要求 . 30 颈 . 30 锥孔 . 31 轴结构图 . 31 轴组件的润滑和密 封 . 31 8 轴组件的润滑 . 31 轴组件的密封 . 31 . 33 . 33 的拟定 . 33 算轴的功率、转速及轴颈 . 33 的强度校核计算 . 34 轮 . 37 定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 . 37 算齿轮参数 . 37 算齿轮的弯曲强度 . 38 算主要几何参数 . 38 滑 . 39 动轴承 . 39 的验算 . 40 的强度校核计算 . 41 动轴校核计算 . 41 轴校核 . 42 5 结论 . 44 6 参考文献 . 45 7 致 谢 . 46 8 翻译 . 错误 !未定义书签。 9 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 10 of of In to of at s an in is a In of is as is on is on of of of is of of or of 11 1 绪论 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。 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 10 20 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 12 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： （ 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 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 3000 4000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 7000 9000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 8 10 万台，需投入 80 100 亿资金，但得到的经济效益将是投入的 5 10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 于对 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 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 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 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 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 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 300 400套。 13 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3000 4000r/高到 8000 10000r/床和加工中心主轴转速由 40008000r/2000r/24000r/40000r/020m/高到 48m/60m/80m/120m/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 力加速度）提高到 2G，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 微米级机床达到 右，纳米级机床达到 ，最小分辨率为 1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/工铝件能达 5000m/ (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
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