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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AutoCAD制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AutoCAD制图软件，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
Abstract
In order to cut off the workpiece. In the tip of the sawtooth, need to process a sharp cusps blade outlet, but after a period of time of wear and tear, serrated cutting edge blunt, after sawing the workpiece surface quality becomes poor, even can't meet the supply requirements, then we must change the saw blade grinding.
This paper describes the design of saw blade grinder. Firstly, based on sawing tools especially blade market and processing status of a full range of research, based on proposed the saw blade grinding machine scheme; then, design and calculation of the size of the structure of the major components; then, on the electrical control system design. Finally, through the AutoCAD drawing software drawn the saw blade grinding machine assembly drawing, part drawings and electrical schematics.
Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of hoisting machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance.
Keywords: Blade,Grinding, Grinding wheel, Gear shifting
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪 论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2锯条刃磨机研究及发展现状 1
1.2.1锯齿磨削的现状 1
1.2.2锯齿磨削机的现状与发展前景 1
1.3现有锯条刃磨机简介及存在问题 2
1.3.1现有锯条刃磨机简介 2
1.3.2现有锯条刃磨机存在问题 2
1.4主要内容及基本要求 3
第2章 总体方案设计 4
2.1锯条概述 4
2.2砂轮类型选取 6
2.3砂轮驱动形式的选取 7
2.4进给传动装置的选取 7
2.4.1齿轮齿条机构 7
2.4.2丝杠螺母机构 8
2.5导轨的选取 8
2.6总体的设计 9
第3章 结构设计计算 11
3.1主要技术参数的确定 11
3.2电机的选取 11
3.3进给丝杠的计算 11
3.3.1拟定设计参数 11
3.3.2确定工作负载 12
3.3.3确定螺纹中径 12
3.3.4螺母高度的计算 12
3.3.5基本牙型高度 12
3.3.6手轮驱动力计算 12
3.4 丝杠的校核 13
3.4.1临界压缩负荷 14
3.4.2临界转速 14
3.4.3固有频率 15
3.4.4扭转刚度 16
3.5砂轮的设计 17
3.5.1砂轮的选择 17
3.5.2砂轮的平衡方法 18
3.5.3砂轮的修整 19
3.6底座机架的设计 20
3.6.1机架结构类型 20
3.6.2机架结构的选择 20
3.6.3机架的确定 21
第4章 电气控制系统设计 22
4.1刃磨工艺流程分析 22
4.2硬件设计 23
4.2.1硬件部分总体分析、设计 23
4.2.2 PLC选型 23
4.2.3其它硬件的选型、设计 26
4.3软件设计 27
4.3.1 PLC软件设计 27
4.3.2 PLC程序调试 31
总 结 33
参考文献 34
致 谢 35
第1章 绪 论
1.1研究背景及意义
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。
1.2锯条刃磨机研究及发展现状
1.2.1锯齿磨削的现状
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。
1.2.2锯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PLC作为控制核心，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]
1.3现有锯条刃磨机简介及存在问题
1.3.1现有锯条刃磨机简介
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、Vollmer以及法国、韩国、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M6620和M6615，至今一直在生产，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。
1.3.2现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50—70%，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。
1.4主要内容及基本要求
①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；
②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HSS-M42的材料，其最大参数为80x1.6（宽*厚）2/3；（前面的参数你再落实一下）
③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；
④撰写电子、纸质设计计算说明书；
⑤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。
第2章 总体方案设计
2.1锯条概述
（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： ￠100mm
参数： 按61.23KG／M计算
切断数10000个
切缝尺寸 每10000个切缝的重量
带 锯 1.6mm 979.68KG
弓 锯 2.5mm 1530.75KG
圆盘锯 3.0mm 1836.90KG
由此可见，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（0.9mm）+分齿量（0.34mm）×2=1.58mm（锯口宽度）
（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
①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（25.4mm）范围内所容纳的齿数。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。
②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。
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