《机械原理课程设计》刀具架在牛头刨床的作用

《机械原理课程设计》刀具架在牛头刨床的作用摘要：刨床在机械加工中主要应用于对工件进行粗加工和修整，可以将工件上的不规则形状或是表面凸起的部分切除使之变得平整，达到满足要求的尺寸和表面质量。刨床的特点有结构比车床、铣床简单，价格低，调整和操作也较方便，且所用的单刃刨刀与车刀基本相同，形状简单，制造、刃磨和安装皆较方便。其上的刀具虽然可以进行反复的直线运动来完成加工但是由于刀具其单一性使得不能简单的完成一些复杂加工，不仅要手动切换刀具，还要防止单一的刀具使用次数过多使其磨损过大损坏刀具。如果在其上装载一个刀具架使其可以灵活便捷的根据不同的需求来切换出相应的刀具，那么可以使其在工业加工上的效率大大增加。一方面还可以避免刀具使用次数过多出现损坏维修，另一方面还可以节约人工成本实现一举两得，其上不用的刀具会进行相应的收缩来防止刀具的损坏，使其使用的刀具不受其影响。不仅如此刀具架还可以旋转180°来更为方便的加工工艺零件和使用不同的刀具来切割零件。关键词：刀具架；加工效率；减少成本0引言：牛头刨床是一种用于加工金属材料的机床，通常用于平面、斜面、沟槽等的加工。它的主要特点是刀具作直线往复运动，工作台作横向间歇进给运动。牛头刨床的结构比较简单，主要由床身、工作台、刀架、滑枕、横梁等部分组成。床身是机床的主体部分，用于支撑和固定其他部件。工作台位于床身的上部，可沿床身导轨横向移动，用于安装工件。刀架安装在滑枕上，可沿滑枕导轨垂直移动，用于安装刀具。横梁位于床身的顶部，用于支撑刀架和滑枕。牛头刨床的操作比较简单，主要通过手动操作手柄来控制刀具的运动和工作台的进给。在加工过程中，刀具在滑枕的带动下作直线往复运动，工作台在横梁的带动下作横向间歇进给运动，从而实现对工件的加工。牛头刨床适用于单件小批量生产和维修工作，具有加工精度高、生产效率高、操作方便等优点。但是它的刀具调整不便：牛头刨床的刀具调整较为繁琐，需要较多的时间和精力，不利于快速更换刀具和调整加工参数。调整过程繁琐，刀具调整过程需要操作者进行多个步骤，包括松开紧固螺母、调整刀具位置、紧固螺母等;操作过程较为繁琐影响生产计划,由于刀具调整不便，可能会导致生产计划的延误，影响生产进度和效率。总之，牛头刨床刀具调整不便会影响加工效率和质量，增加生产成本。因此，在使用牛头刨床进行加工时，我们想给牛头刨床装载一个可以灵活调节刀具换刀更简单的刀具架来更方便的使用。1旋切刨床的设计思路1.1设计原理刨床是用刨刀对工件的平面、沟槽或成形表面进行刨削的机床。刨床的设计原理基于刨削加工的基本原理，即通过刨刀在工件表面上的往复直线运动和工作台的横向间歇进给运动，实现对工件的平面、斜面、沟槽等的加工。刨床的主要部件包括床身、工作台、刀架、滑枕、横梁等。刀架安装在滑枕上，可沿滑枕导轨垂直移动，用于安装刨刀。横梁位于床身的顶部，用于支撑刀架和滑枕。在其上增加一个刀具塔，使其可以180°的旋转来改变刀具的形状和用于复杂的切割工作。图11.2工艺动作分解（1）将工件置于工作台上，利用瓶口钳对工件进行固定，并使用锤子进行数次敲击。（2）安装好需要使用的刀具，并设定切换刀具的程序。（3）启动电机，刨刀开始对工件材料进行切削，并按照程序进行切刀切割。（4）完成刨削，关闭电机，收回刀具塔，取出工件。2.1旋切刨床的实现由变速机构，曲柄摇杆机构，棘轮机构组成刨床的传动系统。1.1变速机构牛头刨床的变速机构由凸轮机构、四杆机构和棘轮机构组成，变速机构的作用是把电动机的旋转运动以不同的速度传给摆杆齿轮。1.2曲柄摇臂机构牛头刨床的曲柄摇臂机构由曲柄、摇杆和连杆组成。曲柄摇杆机构具有两个重要特性：一是急回特性，即摇杆摆动速度在空回行程时比工作行程时快；二是死点位置，即连杆与从动件（摇杆）共线的位置。牛头刨床的曲柄摇臂机构利用这两个特性实现了刨削过程中的慢推快拉和大力推小力拉，从而节省了能耗。曲柄摇臂机构的作用是将电动机传来的旋转运动变为滑枕的直线往复运动。B6050型牛头刨床的曲柄摇臂机构示意图如图所示。它主要由摇臂齿轮、摇臂、偏心滑块等组成。摇臂上端与滑枕内的螺母相连，下端与支架相连。摇臂齿轮上的偏心滑块与摇臂上的导槽相连。当摇臂齿轮由小齿轮带动旋转时，偏心滑块就在摇臂的导槽内上下滑动，带动摇臂绕支架中心左右摆动，滑枕便作直线往复运动。摆臂齿轮转动一周，滑枕带动刨刀往复运动一次。图21.3棘轮结构牛头刨床在刨刀空回程时，凸轮通过四杆机构带动棘轮机构，棘轮机构使工作台在垂直纸面方向做一次进给运动。其运动是间歇的，当滑枕返回行程时，工作台完成进给运动。它由固定在大齿轮轴上的齿轮Z12来驱动与之啮合的另一齿轮Z13，通过这个齿轮上的曲柄销经连杆使棘爪架摆动，使棘爪推动棘轮拨过一定的齿数。由于棘轮同工作台上的丝杠固接在一起，棘轮的间歇转动会使丝杠也相应转动，从而带动工作台横向进给。进给量的大小是可以调节的，如图，棘爪架摆动一定的角度，转动棘轮罩，可改变棘爪拨动棘轮的齿数。将棘爪提起，转动180°再与棘轮啮合，即可改变工作台的进给方向。如果将棘轮提起，则棘爪与棘轮分离，机动进给停止。此时可用手动方式使工作台移动。图32.2切刀装置1、由一个刀具架上连接牛头刨床来代替原有刀架实现多刀具来切割或加工工作零件。刀具架由转轴、刀具、偏心转轴、转盘等组成，转轴可以实现180°旋转使得刀具架可以来切割不同位置的加工零件，不在和之前一样单一的只在一个位置上进行切割。大概结构如图所示：图42、刀具架上由不同的刀具组成来根据不同要求去加工零件，由主轴的不停旋转来改变转盘的方向和速度使得转盘上的刀具发生改变和种类的变换。大概结构如图所示：图53、在刀具架上当一个刀具使用时其他刀具都会全部由收缩装置收缩回其刀具架中，防止刀具的混乱使用和磨损过大以此来节约成本和减少损失，大概结构如图所示：图63数据计算与分析3．1自由度分析如图所示，为机构驱动简图，自由度计算公式为：F=3n-2P1-Ph(1)则F=3*6-2*7-3=1图7曲柄摇杆机构驱动示意图3.2传动比分析图8在该轮系中，齿轮1的齿数为20，齿轮2的齿数为40，根据传动比公式：定轴轮系的传动比=则该轮系的传动比为：i12=-40203.3齿轮是否发生根切由公式:Zmin=2ha*/sin2α齿轮皆为标准齿轮，ha*=1、α=20°得到：Zmin=17机构中齿轮齿数都大于17，故不会发生根切。4总结本文结合了机械原理的知识和小组在金工实习时观察牛头刨床的工作原理，提出了将单一刀具改成刀具架，还可以使刀具架可以自由旋转来改变对加工零件的不同要求，使得加工零件更快达到满足要求。其次还可以增加工作效率，满