【数控铣削加工工艺研究8900字（论文）】

-3-数控铣削加工常用刀具类型及工艺特点目录TOC\o"1-3"\h\u11735第一章绪论 114831.1引言 1214241.2数控铣削加工中心简介 17511.3刀具 171291.3.1刀具介绍 1186471.3.2数控铣削加工中心刀具的类型 222428第二章数控铣削加工中心链式刀具驱动电机的选用 6131162.1数控铣削加工中心链式刀具的刀套线速度 6279072.2数控铣削加工中心链式刀具的链轮参数确定 6277582.3选用数控铣削加工中心链式刀具的电机 7286332.4数控铣削加工中心链式刀具伺服电机的传动比分配 922432.4.1数控铣削加工中心链式刀具伺服电机的各轴转速 971572.4.2数控铣削加工中心链式刀具伺服电机的各轴功率 9128662.4.3数控铣削加工中心链式刀具伺服电机的各轴转矩 9671第三章数控铣削加工中心链式刀具的传动方式 1138203.1数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆蜗轮传动 1131453.2数控铣削加工中心链式刀具的链传动 177700第四章数控铣削加工中心链式刀具的轴的设计 19145874.1数控铣削加工中心链式刀具的轴的材料选定 19280634.2数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆轴设计 2074494.2.1初步估算数控铣削加工中心链式刀具的轴的最小直径 20200084.2.2数控铣削加工中心链式刀具的联轴器选定 20177804.2.3确定数控铣削加工中心链式刀具的轴承类型 2095594.2.4初步估算数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆轴各段尺寸 21176024.2.5数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆轴校核 21143264.3数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮轴的设计 24322394.3.2初步估算数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮轴各段尺寸 24208574.3.3数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮轴校核 266632第五章数控铣削加工中心链式刀具的轴承及伺服电机校核设计 2974585.1数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆轴承效核 29196645.2蜗轮轴效核 29258295.3数控铣削加工中心链式刀具的伺服电机设计 3028091第六章结论 3219630参考文献 33第一章绪论1.1引言数控铣削加工中心适用于处理多种和大量工件；使无人（或长期无人操作）处理成为现实。现如今，我们国内的加工制造企业的数控铣削加工中心总体目标方向是加工生产，数控铣削加工中心的结构复杂程度，精度水平，封闭性能和价格水平都非常高。数控铣削加工中心已经成为了FMS，CIMS和高水平高度智能化工厂的标配。数控铣削加工中心是数控机床的典型代表，数控机床是传统的一体化加工生产设备，数控铣削加工中心采用了很多高精尖的技术。1.2数控铣削加工中心简介数控铣削加工中心的机身是由基本的零部件和选择的零部件两部分构成。可以根据要求选用不同的零部件使用，大体上，加工中心是这几个模块构成的。数控铣削加工中心的刀具具有多种形式，例如盘式，链式和鼓式，容量范围从几到数百。还有，为了加快在切削作业时的速度，有一部分的数控铣削加工中心装配了自动的换板零件。由于工序引入的人工成本最低，大大减少了数控铣削加工中心在工件加工和质量检验的工作量，使间接人工成本最低。1.3刀具1.3.1刀具介绍刀具是数控铣削加工中心自动换刀装置最主要的部分之一。工具库用于存放加工或者其他的刀具。由于大多数数控铣削加工中心在刀具中的特定部分存放这些工具，数控铣削加工中心的刀具必须要有一个装置来将这些刀具或者其他一些工具进行移动或者固定，要保证这些工具能停留在规定的位置上，通过将电子和机械结合的引脚设置模式进行控制。图1-3是几种不同类型的数控铣削加工中心所使用的刀具。图1-1数控铣削加工中心刀具的形式a,轴向b，径向c，斜向d，刀具翻转e，鼓筒弹夹f，链式g，多盘h，格子图1-1f是链式刀具，这种类型的结构会使得所使用的工具的选择和使用非常简单。1.3.2数控铣削加工中心刀具的类型数控铣削加工中心普遍使用的链式的结构或者是盘状的结构。㈠数控铣削加工中心盘式刀具这种类型的数控铣削加工中心刀具的结构相比较于其他的刀具而言十分的简单，而且这种结构的数控铣削加工中心刀具的用途非常的广，但是这种数控铣削加工中心刀具的缺点就是太大了，浪费了很多机器的内部空间，所以通常都是在数控铣削加工中心刀具的容量比较小的时候我们才会考虑采用这种方案。图1-2列出了几种这种盘状的刀具的几种方案。图1-2数控铣削加工中心盘式刀具的形式㈡数控铣削加工中心链式刀具这种类型的数控铣削加工中心刀具的特点就是它的排列上会非常的紧密，当然与此同时它的所能装载的单位容量也就上去了。它的整体的装载量相比于其他几种类型的数控铣削加工中心刀具都要来的大。还有就是，这种数控铣削加工中心刀具可以编排成任意的形状，可以塞进各种奇形怪状的车床里，还可以根据他所需要的运动来进行调整。图1-3数控铣削加工中心链式刀具的形式⑴数控铣削加工中心链式刀具的换刀位置这种数控铣削加工中心链式刀具为了萌购保证它在运行过程中的稳定性，以及它在停下来的时候要保证它停的位置要准，要有约束，所以不可能吧停顿换工具的地方摆在距离主要传动位置很远的地方，因为那样的话，毛毛多的间隙公差就会非常影响刀具的体验。所以数控铣削加工中心链式刀具的换工具的位置大多都是在主传动件的位置，或者非常近的地方。图1-4数控铣削加工中心链式刀具的换刀位置⑵数控铣削加工中心链式刀具的链条形式查阅资料显示国内的数控铣削加工中心链式刀具还没有专用的链条但是国内的一些制造商已经购买了专用的刀具链条，该专用刀具链已被日本TSUBAKIChainCo.转换为工具箱，这种数控铣削加工中心链式刀具的专用链条的效果很好。由于数控铣削加工中心链式刀具的链条有稳定性等方面因素的考量所以这次的设计用的是HP型链条。这种形式的数控铣削加工中心链式刀具的链条是套筒式的，它的滚筒部分就是作为刀套使用的。图1-5链条形式表1-1数控铣削加工中心链式刀具的HP型链条的尺寸参数链条型号刀具锥柄号POLHWRTHP40905586.58860684.01）HP-T型①链条的链轮节圆直径上面式子中N是当量齿数②链条的链轮外径D0上面式子中的P代表的是链条的节距第二章数控铣削加工中心链式刀具驱动电机的选用现在有两个不一样的方法可以用来作为数控铣削加工中心链式刀具的动力来源。其中一种比较古老，用的是液压的方式，可操作性不高，因为这次设计要讲究精度要求，如果用这种古老的液压驱动的方式，负反馈上肯定会变得非常麻烦，毕竟液压驱动会有某种程度上的滞后，就是反应慢半拍。所以综合下来，还是选择用了伺服电机来给这次设计的数控铣削加工中心链式刀具来当动力来源。2.1数控铣削加工中心链式刀具的刀套线速度这次用的是HP型链条，这种链条的锥柄号是40它链行程如下：S=20×P=20×90=1.8m因为课题选用的选刀时间：t=3.5s,根据这个数据我们可以得到链速v的大小链速大小如下：数控铣削加工中心链式刀具的刀套线速度大小如下：v=27m/min。我在查阅资料后发现刀具它的线速度大小会直接影响机器在选刀时候的效率。但是他的线速度太快了也不行，太快了他的可靠性就不行了。一般数控铣削加工中心链式刀具的刀套线速度我们选择22-35m/min之间比较合适。2.2数控铣削加工中心链式刀具的链轮参数确定我们的链轮齿数选择的是24数控铣削加工中心链式刀具的链轮节圆直径计算公式如下：在上面的式子中N代表的是当量齿数，P代表的是链条的节距。数控铣削加工中心链式刀具的链轮外径计算公式如下：n代表的是数控铣削加工中心链式刀具的链轮转速。2.3选用数控铣削加工中心链式刀具的电机因为伺服电动机轴上的实际负载，要比这个电动机的规定值小。数控铣削加工中心链式刀具的实际负载T1是因为在这个刀具中的物件的不平衡重量Wmax和摩擦F双重影响下产生的，详情请见图2-1所示。图2-1数控铣削加工中心链式刀具的负载转矩可以根据最大工具重量计算不平衡重量Wmax，在垂直方向上安装在工具套筒上的刀具容量的十分之一为最大工具重量。F1和F3是轴承表面上的摩擦作用力；F2和F4是因为刀具的自重引起的和轨道之间的摩擦作用力。在计算整体的摩擦作用力的时候，虽然刀具可能重量不一样，但是为了好算点，取了平均值来做。数控铣削加工中心链式刀具的链轮半径我选用的是118.5mm，在刀具中的刀具的最大重量设定的是20kg，刀具的平均重量是17kg，每个方向上有10个刀具，刀具的重量为m是170kg，刀具的不平衡重量是Wmax是800N。刀具的法向结合力FN是1700n，刀具套和滑轨之间的摩擦系数FS是0.11。摩擦力F=fsFN=0.11×1700=187N由此可得负载所需功率设计用到的传动比i是40。传动的总效率的计算如下：在上面的计算公式中：η1代表的是联轴器；η2代表的是蜗杆；η3代表的是轴承；η4代表的是链传动。之前算出来的负载扭矩经过计算可以变成电机轴上的TL，计算公式如下：在实际使用的过程中各种各样的影响因素比较多，所以把这个伺服电机的额定转矩ts调整为计算的负载转矩的1.2~1.5倍，计算方式如下：再通过计算得到的结果来选择电机型号，选择表如下所示：表2-1所选数控铣削加工中心链式刀具的电机型号型号输出功率额定转矩最大转矩最高转速工作转速FB250.521030910005002.4数控铣削加工中心链式刀具伺服电机的传动比分配数控铣削加工中心链式刀具在选刀的时候要低速运动这个时候它的传动比是40。2.4.1数控铣削加工中心链式刀具伺服电机的各轴转速一轴二轴2.4.2数控铣削加工中心链式刀具伺服电机的各轴功率一轴二轴2.4.3数控铣削加工中心链式刀具伺服电机的各轴转矩数控铣削加工中心链式刀具伺服电机的电机输出转矩Td计算公式如下:数控铣削加工中心链式刀具伺服电机的电机输出轴计算如下：一轴二轴表2-2运动和动力参数表轴功率转矩T(N·mm)转速n(r/min)传动比i效率η电机轴0.521050011一轴0.519.950010.99二轴0.41316.812.5400.8

第三章数控铣削加工中心链式刀具的传动方式数控铣削加工中心链式刀具要运行稳定就不能再非恒定的状态下工作，而且刹车不能太快因为这些要求所以用的减速器是蜗杆减速器。3.1数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆蜗轮传动数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆传动总共分为12个精度等级。因此这次设计应该按照6-9精度等级来设计制造。我们选择使用铸铁蜗轮与镀铬蜗杆配合使用，这样可以加高承载，摩擦也小。数控铣削加工中心链式刀具蜗杆通常和轴是一起放在一起的。数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆蜗轮传动设计计算如下：ZA型蜗杆减速器，输入功率为0.52kW，转速为500r/min,传动比为40。在工作的时候平稳运行，预期寿命设计是12000小时。数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆的材料是45号钢，材料的表面硬度必须大于45hrc，数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮材料用的是锡青铜，这种材料的涡轮的制造方法是用砂型来铸造，具体的计算步骤如下：取最大值，查得数控铣削加工中心链式刀具的中心距和数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮转矩：使用系数，按题意查《机械设计》表12.9转速系数弹性系数根据蜗轮辐材料查表13.2得寿命系数接触系数由《机械设计》图13.12Ⅰ线查出接触疲劳极限由《机械设计》表13.2得σHlim=265MPa接触疲劳的最小安全系数由《机械设计手册》查得SHmin=1.3中心距数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆头数查得;取数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮齿数模数，取数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆分度圆直径，由手册数据可得：，取数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮分度圆直径，数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆导程角，数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮宽度数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆圆周速度数控铣削加工中心链式刀具的相对滑动速度，数控铣削加工中心链式刀具的当量摩擦系数通过翻阅已知资料可知数控铣削加工中心链式刀具中的齿面解除疲劳强度验算数控铣削加工中心链式刀具的轮齿弯曲疲劳强度验算通过翻阅已知资料可知根据通过翻阅已知资料可知数控铣削加工中心链式刀具的传动啮合效率数控铣削加工中心链式刀具的搅油效率根据数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆的润滑条件，翻阅现有资料可以知道：数控铣削加工中心链式刀具的轴承效率根据数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆传动要求，翻阅现有资料可以知道：数控铣削加工中心链式刀具的总效率数控铣削加工中心链式刀具的散热面积估算数控铣削加工中心链式刀具的箱体工作温度数控铣削加工中心链式刀具的润滑油粘度和润滑方法数控铣削加工中心链式刀具的润滑油粘度数控铣削加工中心链式刀具的润滑方法翻阅资料可得，我们可以采用浸油的方式来润滑。，，。3.2数控铣削加工中心链式刀具的链传动数控铣削加工中心链式刀具链传动的传动功率通常比100kW要小，数控铣削加工中心链式刀具的速度应该比15m/s要低，控铣削加工中心链式刀具链传动的传动比通常比8要小。数控铣削加工中心链式刀具链传动的链轮的形状应该要简洁一些。数控铣削加工中心链式刀具链传动的链轮的常用齿形是三弧形的。数控铣削加工中心链式刀具链传动的链轮材料需要满足设计要求，即要耐磨损，同时对他的强度也有要求。在数控铣削加工中心链式刀具链传动的链轮中速和中等负荷下，我们采用中碳钢淬火处理，同时链轮的硬度应该要在40hrc-45hrc以上。而在数控铣削加工中心链式刀具链传动的链轮的高速，重载长时间工作中，我们使用低碳钢、低碳合金钢表面渗碳淬火或中碳钢、中碳合金钢表面淬火。在数控铣削加工中心链式刀具链传动的链轮的载荷平稳、速度较低、齿数较多的情况下，也允许采用的铸铁制造在数控铣削加工中心链式刀具链传动的链轮。在数控铣削加工中心链式刀具链传动的链轮的主要尺寸名称符号公式及计算加工中心链式刀具分度圆直径d加工中心链式刀具齿顶圆直径加工中心链式刀具齿根圆直径加工中心链式刀具齿侧凸缘h——内链板高度查套筒滚子链相关参数加工中心链式刀具齿宽（单排）b1——内链节内宽加工中心链式刀具倒角宽加工中心链式刀具倒角半径加工中心链式刀具倒角深加工中心链式刀具齿侧凸缘圆角半径加工中心链式刀具链轮齿总宽第四章数控铣削加工中心链式刀具的轴的设计数控铣削加工中心链式刀具的轴是数控铣削加工中心链式刀具的主要部件之一。在进行课题的设计总结时，数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮涡轮机是当做减速器来用的。在这个减速器中，数控铣削加工中心链式刀具的轴同时承受了弯矩和转矩。数控铣削加工中心链式刀具的轴的工作能力取决于数控铣削加工中心链式刀具的轴的强度和刚度，这对于数控铣削加工中心链式刀具的主轴非常重要。数控铣削加工中心链式刀具的高速轴的性能决定了装置的稳定性。数控铣削加工中心链式刀具的轴的设计包括以下内容：数控铣削加工中心链式刀具的轴的材料选择，数控铣削加工中心链式刀具的轴直径的初步估计，数控铣削加工中心链式刀具的轴的结构设计，根据弯曲和扭转的组合进行数控铣削加工中心链式刀具的轴的强度检查，根据数控铣削加工中心链式刀具的轴的准确交点疲劳强度，数控铣削加工中心链式刀具的轴的公差和配合的确定，数控铣削加工中心链式刀具的轴的工作图。4.1数控铣削加工中心链式刀具的轴的材料选定数控铣削加工中心链式刀具的轴的材料为碳素钢和合金钢，数控铣削加工中心链式刀具的减速器的轴用的是45号钢进行处理，硬度是，，，，。4.2数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆轴设计4.2.1初步估算数控铣削加工中心链式刀具的轴的最小直径数控铣削加工中心链式刀具的轴的直径，可根据数控铣削加工中心链式刀具的轴所传递的功率及数控铣削加工中心链式刀具的轴的转速,按以下方法进行计算：，C是和数控铣削加工中心链式刀具的轴的材料有关的系数，翻阅相关资料可得，C取112。4.2.2数控铣削加工中心链式刀具的联轴器选定根据数控铣削加工中心链式刀具的传动装置的工作条件，选择YL，YLD法兰联轴器。数控铣削加工中心链式刀具的计算转矩为：T是；k是，；数控铣削加工中心链式刀具的轴孔直径范围为。数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆轴轴伸处的直径为，型数控铣削加工中心链式刀具的轴孔长度,,,，数控铣削加工中心链式刀具的螺栓数量为，直径，型。4.2.3确定数控铣削加工中心链式刀具的轴承类型因为数控铣削加工中心链式刀具采用了蜗杆传动，所以数控铣削加工中心链式刀具的轴承同时受到了水平和竖直方向的两种里，所以选用角接触球轴承4.2.4初步估算数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆轴各段尺寸对数控铣削加工中心链式刀具的轴上零件的受力和各项指标来分析，确定了数控铣削加工中心链式刀具的轴的阶梯段为8段。初步估计数控铣削加工中心链式刀具的轴的各段尺寸如图4—1所示图4-1蜗杆轴图4-1蜗杆轴4.2.5数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆轴校核数控铣削加工中心链式刀具的轴的材料选用45钢调质数控铣削加工中心链式刀具的轴的计算步骤列于下表计算项目计算内容计算结果计算数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆受力数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆转矩数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮转矩数控铣削加工中心链式刀具的轴向力数控铣削加工中心链式刀具的径向力数控铣削加工中心链式刀具的圆周力数控铣削加工中心链式刀具的画蜗杆轴受力见图4—2b计算数控铣削加工中心链式刀具的轴的支承受力数控铣削加工中心链式刀具的轴的水平面反力数控铣削加工中心链式刀具的轴的垂直面反力数控铣削加工中心链式刀具的轴的水平面（xy）受力图见图4—2c数控铣削加工中心链式刀具的轴的垂直面（xz）受力图见图4—2e数控铣削加工中心链式刀具的轴的合成弯矩画数控铣削加工中心链式刀具的轴转矩图数控铣削加工中心链式刀具的轴的轴受转矩T=T1数控铣削加工中心链式刀具的轴的许用应力数控铣削加工中心链式刀具的轴的许用应力值数控铣削加工中心链式刀具的轴的应力校正系数画数控铣削加工中心链式刀具的轴的当量弯矩图数控铣削加工中心链式刀具的轴的当量转矩校核数控铣削加工中心链式刀具的轴的轴径数控铣削加工中心链式刀具的轴的齿根圆直径数控铣削加工中心链式刀具的轴的轴径4.3数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮轴的设计4.3.1初步估算数控铣削加工中心链式刀具的轴的最小直径估算数控铣削加工中心链式刀具的轴的直径，可根据数控铣削加工中心链式刀具的轴所传递的功率及数控铣削加工中心链式刀具的轴的转速,参照如下计算方法：该段数控铣削加工中心链式刀具的轴上有一键槽将计算值加大3%，应为37mmC是与数控铣削加工中心链式刀具的轴的材料有关的系数，由现有资料可以取C为112。4.3.2初步估算数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮轴各段尺寸根据数控铣削加工中心链式刀具的轴上零件的受力和各项指标来分析，确定了数控铣削加工中心链式刀具的轴的阶梯段为5段。估计数控铣削加工中心链式刀具的轴上各段尺寸如图4—3所示。4.3.3数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮轴校核数控铣削加工中心链式刀具的的轴材料用45钢调质，。数控铣削加工中心链式刀具的轴的计算步骤如下。计算项目计算内容计算结果计算数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮链轮受力数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮直径数控铣削加工中心链式刀具的链轮直径数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮受力：转矩数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮圆周力数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮径向力数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮轴向力数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮受力：工作拉力画数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮受力图见图4—4b计算数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮的支承反力数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮水平面受力数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮垂直面受力数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮水平面（xy）受力图数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮垂直面（xz）受力图数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮水平面弯矩图数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮垂直面弯矩图数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮合成弯矩图数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮合成弯矩数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮轴受转矩数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮转矩图数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮轴许用应力数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮轴许用应力值由表16.3：数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮轴应力校正系数数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮轴当量转矩数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮轴当量弯矩图校核数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮轴的轴径数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮轴齿根圆直径数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮轴的轴径———————————————————————————————————第五章数控铣削加工中心链式刀具的轴承及伺服电机校核设计5.1数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆轴承效核查《机械手册》7009C轴承主要性能参数如下：；，数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆轴的当量动载荷P计算数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆轴的额定动载荷C：数控铣削加工中心链式刀具的蜗杆轴的轴承满足条件，所选轴承合格。5.2蜗轮轴效核查《机械设计手册》7012C轴承主要性能参数如下：，；，查《机械设计手册》数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮轴的当量动载荷P计算数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮轴的额定动载荷C：数控铣削加工中心链式刀具的蜗轮轴的轴承满足条件，所选轴承合格。5.3数控铣削加工中心链式刀具的伺服电机设计由伺