【X6132万能铣床的结构设计7200字】

X6132万能铣床的结构设计摘要制造业已发展成为我家国民经济的一个重要性和支柱性新兴产业,它已经是一个时期国家现代科技和经济发展的最高水平和国家综合国力的重要表现。X6132型万能升降式的铣床应用广泛，但普遍采用继电器的控制，长时间使用以后故障率比较高，同时也给维修保养带来了许多的不便，生产效率也比较低下，以及不适用与当今的发展了，本文建立在此基础上，设计了一种万能铣床X6132，对其适当的创新，例如采用滚珠丝杠取控制工作台等，具体的工作如下本文的主要工作如下：阐述目前我国铣床的分类以及国内外的研究现在，；对X6132型万能铣床的主传动系统进行设计；对X6132型万能铣床的伺服进给系统进行设计，如电机以及滚珠丝杠副等关键部位的计算以及选型；对X6132型万能铣床的润滑系统进行了设计。关键词：升降台；万能铣床；设计；计算目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 绪论铣床的分类及其发展铣床是一种利用铣刀将各种金属部件的外观及形貌等材料加以切削和精心处理而制造出来的机床，也可以对齿轮、花键、链轮进行沟槽加工。铣刀的旋转运动是它的一个主方向，零件与铣刀之间的相对位移是通过铣床的进给运动来实现的，铣床的加工速度和刨床相比之下效率会更加高一些，铣床在加工零件时，毛坯安装在铣床的分度头上或者是安装在铣床的工作台上，通过铣刀的旋转和工作台的进给运动加工出所需的表面或者所需的零件的形状。铣床的第一次出现大约在1818年美国E.惠特尼设计的一种卧式通用铣床,它是专门加工螺旋槽1862年美国人jr棕色设计的世界上第一个卧式通用铣床,这种机械是采用升降桌面铣削原型机器,随着20世纪20年代初半自动化铣削机械的出现,它已经能够实现从“进给-快速”到“快速-进给”的工作为模式切换这就大大的加速机床生产的步伐提高了机械生产效率,随着数字化时代的来临，也使得机床的质量和操作程度大大提高,这种技术同样被广泛的应用在了铣床上,从上个世纪70年代起就开始有一些机床利用微型电脑计算机控制的数控系统和自动更换刀控制系统。在中高档自动化铣床我国与国外一些公司的铣床还是存在着一定的差距，这是因为欧美等一些工业发达的国家早在上个世纪八十年代已经完成了自动化进程。目前我国的铣床还处于技术跟随阶段。X6132万能铣床的性能以及用途表1显示了X6132万能升降台铣床的主要参数以及几个基本参数。表SEQ表\*ARABIC1X6132万能升降台铣床的主要参数以及其中的一些基本参数其结构示意图如图1所示。图SEQ图\*ARABIC1万能升降台铣床该类铣床主要可以用圆片铣刀、角度铣刀等、当零件装上一个附件的回转式工作台时,这种万能卧式铣床就可以进行铣削出现环状沟槽和一个圆弧形的曲线；该类铣床使用的领域比较广。国内外研究现状以及趋势随着经济一体化的出现，数控铣床也迎来了一次又一次的改进创新，产品的质量也在不断地提高，而且生产效率也在不断地提升。实体经济是固国之本，制造业的发展状况一部分决定着国民经济的发展状况，而制造业的立足之根本在于一个国家制造的机床性能的好坏，在上个世纪80年代由传统铣床慢慢向自动化铣床发展，此时欧美日一些知名的机床公司技术逐渐走向成熟，对于中大型铣床我国相对于这些国家起步晚，还有一定的差距。X6132铣床是从原有的普通的铣床不断改善创新而来的，它集计算机控制系统、液压、机械、伺服电机驱动、自动控制等；于一身的现代化生产设备，主要用来生产中小型零件。主要研究内容及研究方案主要研究内容（1）万能铣床的设计调研背景及意义、总结国内外研究现状；（2）整体总体方案的确定，明确设计目标，初步设定万能铣床的主要技术参数。（3）用SolidWorks建立模型。研究方法和技术路线1.运用理论分析法，通过阅读大量有关铣床的文献，了解国内外现有铣床的研究成果，运用对比的方法总结铣床的优缺点，对其中对本次设计具有参考价值的机构分析其设计方法及理论；2.运用SolidWorks，直观立体的设计铣床转向系统的各种零部件，同时可以在该软件中检查所设计的铣床的零部件是否有干涉现象。3.运用大学所选的知识，了解其载荷分布对铣床零部件的影响。研究技术路线REF_Ref11780\h图所示：图2研究技术路线图工作原理本次设计的铣床它的主要部件，第一部分是主轴变速机构，它安装在床身内，主要是将主轴电动机的转速通过齿轮变速成30~1500r/min之间的多种转速，来满足不同切削条件下进行铣削加工，第二是床身，它是用来安装该铣床的其他零部件的，床身的正面有垂直的导轨。可以实现升降台的上下运动，床身的顶部有燕尾型水平导轨，主要用来安装悬梁使悬梁可以根据需要进行水平运动，悬梁上可以用来安装导杆支架，第四是主轴部分，主轴是前端带锥孔的空心轴，用来安装铣刀杆和铣刀，第五部分则是刀杆支架，它安装在悬梁上用来支承刀杆，这样可以提高刀杆的刚度。第六部分是工作台用来放置铣削用的夹具和所需要铣削的工件，它可以带着工件纵向进给运动，第七部分称为滑鞍，它在工作台的下方，滑鞍是用来在铣削工件时带动工作台的横向进给运动。第八部分是在工作台与滑鞍之间的回盘，它的用处可以使工作台在正负45度之间进行翻转。第九部分是升降台，它是用来支承滑鞍和工作台，还可以使工作台上下移动。第十部分是进给变速机构，它的用处是调整进给速度，最后一部分则是铣床的底座用来支承床身和存放铣削液。底座都比较重一般用铸铁，可以有效的减少的震动，提高加工精度。

主传动系统的设计引言使用铣床加工大批量零件时，可以实现自动改变切削速度以提高生产效率，所以将铣床原有电机换成双速电机，采用电气无极调速，因为无极调速调速范围很大，只单单利用电机的调速范围是实现不了的，进而这次采用了电机无极调速和齿轮有级调速相结合的方式以满足铣床工作时的转矩和所需的调速范围主轴传动功率的计算万能铣床在进行典型的切割过程时,可以计算得出变速器的额定功率查询了机器设计手册后确定了处理技术,即采用优质的高速钢对灰铸铁进行工作平面铣削,刀齿数量为5,待进行加工处理工件的主要原材料均为灰铸铁，等级HT200具有190HB的硬度。铣削的速度是=20.5米/分钟，进料为120米/分钟，逆端为5mm，切割宽度为65mm。于是转速为：其中：—主运动的转速—切削速度—刀具的最大直径计算得到：。于是每个齿的进给量为：然后参照典型的切削工艺的公式：其中：——指的是铣床的切削的厚度——每个齿的进给量——切削的宽度——刀具的齿数——待加工工件的硬度。代入相关数据后得到：铣床它的主传动系统的总效率通本次设计取η=0.80，因为想着在扩大加工范围，这次设计的铣床选用的是机械变速与调速电机相配合的传动方式，这会使得传动链变得较短，这样就可以将传动效率取到最大值，所以主轴的传递功率为：主轴电机的计算此次设计使用的交流电机,是通过对交流电机的供电频率进行调节来直接实现电机调节转速的,电机转矩和功率性能见图3,该电机的额定转速可以设置为,在该电机的额定转速达到最高的转速这一过程它的功率一直都是恒定的,在图3所示区域I可以表现,接着从额定的转速到最高的转速这一过程中转矩都是恒定不变的,在图3区域II可以表现出。图3交流电动机的功率与转矩的特性因为这种电机的驱动体积比较小，其所以能够实现所要求的最大转速相对于相同功率的直流电动机更加的高，出现的磨损以及故障也比较小，在一些小型或者中型功率的情况下，这种电机更加占据优势，应用的也就更加广泛。主传动调速过程本次设计铣床的主轴电机采用双速传动电动机。通过在双速开关之间进行切换，高速、低速、反向快速、高速、可以实现慢速速度。在每个操作状态。主电机是通过宝塔式带轮减少同步滑轮。

伺服进给系统的设计引言把手动进给形式修改为通过一台电机作为传动，电机从而带动同步带轮。然后，对带动丝杠上进行转速控制。想着提高传动平稳性和精度选择旋转式滚珠丝杠,它比普通螺杆,球传动铅螺杆的效率要高得多,即便它们处于低速,也不会再爬行。同时还能够直接实现滚珠的预紧,由于其对轴向的刚度比较高,反向的情况下不会在此时出现任何空移动行程,定位精度高。滚珠丝杆的计算及选择X方向进给的计算1）切削力的估算参考其他铣床电动机的功率以及在主轴上的传动功率,对于在工作台上进行切削力的影响进行了逆推。主要的传动功率等于:—切削功率—空载功率—附加功率空载功率指的是在机床不发生切割力时所需要消耗的。现在采取。附加功率是指在对一些工件进行铣削和加工时,会产生一个较高的切削负荷,它会增大一些传动件消耗的机械功率。其直接和切削机械载荷的大小密切相关,其计算公式为:所以总的功率是：处于进给传动中的切削功率:主轴上的传动功率为，电动机功率为切削时主轴的转矩取，则2）该部位承载能力的计算当我们使用移动负载的当量来用滚珠丝杠时，必须要确保在某个轴向载荷之后使用旋转铅螺杆，并且不会在在其滚筒上产生疲劳。该轴向载荷的最高值是由滚珠丝杠最大的可动负载燕尾形导轨：本文所述机器导轨采用燕尾导轨，表面粘聚乙烯软带，查资料知,，工作台重量为，工件与夹具之间的最大重量为带入数值可得：,取丝杆平均转速：其中：—最大切割力下的饲料速度—滚珠丝杠导程工作寿命，单位为：则式中为运转系数此时无冲击取—精度系数，取－轴向平均载荷最初选用螺杆类型为。=2\*GB3②最大静载荷满足式中—滚珠丝杠的最大轴向载荷；—静态安全系数2所选的丝杠的静载荷为，静态安全系数取，将其代入式中可以由此求得：而，显而易见，满足其条件。=3\*GB3③稳定性验算产生不稳定影响的是关键负载由下式可知式中—丝杠公称直径—滚珠直径式中—丝杠底径—丝杠最大受压长度而，应当满足：=4\*GB3④临界转速可以为高速长线杆谐振，并且需要临界速度，不会发生最大谐振速度是临界速度。。式中—丝杠支承方式系数丝杠最大的转速，是满足条件的条件的。根据上述验证，键丝杆选择型号。2）工作台向的计算①方向的计算方法基本上与方向相同。如果您符合要求，请选择此模型滚珠丝杠，如果您不符合要求，您将按如上所述重新选择。估计了切割力，并且没有必要重复计算。接下来，然后计算定量移动负载和最大静态负载。所以查表可得：，轴向载荷平均值：最大的切削力下进给速度是：，取丝杠平均转速：工作寿命：—运转系数，查表得：，则选取螺杆=2\*GB3②静载荷该丝杠的静载荷为而不大于其额定的静载荷，符合条件=3\*GB3③稳定性验算细长螺杆受到压缩载荷时，不稳定的最大压缩负载是临界负载临界载荷：为一端固定，一端游动的滚珠丝杠支承方式系数而，符合其条件（同上）：=4\*GB3④临界转速可以为高速长线杆谐振，并且需要临界速度，并且不会发生最大谐振速度是临界速度。查手册得：临界转速：，满足条件。得到了方向可用滚珠丝杠，滚珠丝杠的型号选择为。滚珠丝杠的安装x，y需要将螺母座椅配置为滚珠丝杠，选择一个螺钉表，在安装螺钉时，已安装轴承，安装铰链螺杆Tighs。螺钉表用作参考表面作为参考表面，移动滑块将滑块移动到准线凸块。根据国家标准，螺杆误差为0.02%。主线主要检测来自铅螺杆的两个方面：一个是螺钉的上部交换线。此时，针因此垂直于螺杆上的汇流条;第二次来自引线杆的侧母线。要返回电线的铰链并切割铜棒以轻轻挖掘误差的精度0.02%，然后启动固定悬架角度以到达固定螺钉。YZ方向向上述相同安装。滚珠丝杠螺母副的支承方式常用螺杆具有以下形式：一端固定，一端自由、两端游动、一端固定一端游动、两端固定。本次采用一端固定一端游动的方法。根据改进设计，为了防止伸长热变形。因此，X，Y是一端的支撑方法，一端进行浮动。轴承的选用和计算在这里轴承主要作为滚珠丝杠的支撑，它可以承受轴向载荷，也可承受的径向载荷。根据滚珠丝杠的支撑模式，选择角接触球轴承。查表可知型角接触球轴承基本额定动载荷，型角接触球轴承基本额定动载荷为，。轴承的载荷计算1）确定径向载荷图4-3轴承受力图2）确定径向载荷轴承的派生轴向力计算查表可知，单个角接触轴承的派生轴向力为，得轴承的轴向载荷计算轴承外加的轴向力压紧端为轴承I端，放松端为轴承II端轴承的当量动载荷计算查表得载荷系数轴承Ⅰ的当量动载荷查表得：，轴承Ⅱ的当量动载荷查表得：，验算其寿命本次设计所需轴承在常温下工作，查表可知，球轴承，则轴承I的寿命轴承Ⅱ的寿命简而言之，轴承符合所需寿命。同步带轮传动的设计和计算确定梯形齿同步带轮的基本参数（1）确定设计功率设计功率，为载荷修正系数由上述提及工作条件查表，取则（2）选取带的截面形状和节距按和电机转速查表选定为L型，（3）选取传动比皮带驱动是机械中常见的传递动力的方式。铣床的传动机构与电动机直接连接，所选传动比（4）小带轮齿数由皮带选型锁定参数和小带轮的转速，查表可以得到小带轮的最小齿数，这里，所以大带轮的最少齿数（5）小带轮的节圆直径查表得其外径其中为节根距（6）大带轮节圆直径查表得其外径（7）带传动速度确定带的中心距（1）初定轴间距查机械设计手册得初定（2）带长及其齿数的确定查阅相关数据表采用带长代号为150的L型同步带，节线长度，节线长上的齿数为（3）实际的轴间距选择带的类型（1）小带轮啮合齿数的确定（2）基本额定功率的确定由小带轮转速及节圆直径查表可得（3）带宽选择代号为075的带宽：当时，当时，当时，此处取，可得已知，得带轮宽度（同上）Y、Z方向带轮取带宽代号为075的L型带，带宽为电机的选择和计算确定电机的类型考虑交流伺服电机的性能远优于步进电机控制，调试简单,所以选择该电机。伺服电机的计算（1）电机转矩计算加速力矩摩擦力矩附加摩擦力矩电机力矩根据快速加载的起动时刻，它应该是一个小于电动机的最大扭矩。，即因而采用最大扭矩为功率为的交流伺服电机。（2）负载惯量计算=1\*GB3①工件、夹具与工作台的最大质量，同时折算到电机轴上的惯量式中：—工作台移动速度—电机的角速度—总质量=2\*GB3②丝杠用在电动机轴上的转动惯量,丝杠的直径为长度,丝杠材料密度为。通过下方公式进行计算：=3\*GB3③轴承加上锁紧螺母等的惯量可直接查手册得：=4\*GB3④负载总惯量根据小型的数控机床，，可以采用伺服电机的转子惯性适宜在范围之内。根据上述计算,选择合适的伺服电机。本次设计采用伺服电机电机的安装在安装电机时要考虑皮带张紧，不能直接将电机直接连接到悬架箱，使同步带难以实现。电机需要放在连接板上，电机的安装孔需要非常精确，不能倾斜。在连接电动机并附接连接板之后，U形槽设定为连接板的四个角。接下来，连接板设置在壳体上，并且通过U形凹槽调节电动机的位置来张紧电动带的位置。Y、Z方向电机综上。

铣床的润滑系统润滑的作用减少摩擦，减少磨损防止生锈在金属件与空气接触的表面上涂抹上润滑油可以隔绝空气防止氧化生锈。（3）形成密封除了润滑效果外，润滑油还可以防止外界颗粒粉尘进入机床内部提高机床使用寿命。铣床的润滑系统铣床的润滑系统主要用在机器区域内的主驱动部件、轴承、等的润滑。本次设计采用定时润滑。可以根据润滑循环的长度，可以调节润滑油的供应量，润滑剂的消耗降低，也可达到可靠的润滑。同时润滑油可以对主要零部件进行冷却散热，避免导致铣床的零部件因发热过大，而发生变形，导致铣床发生故障，也可以避免齿轮与齿轮之间啮合因温升高，而发生胶合现象导致铣床在工作时发生故障。

5结论在本次设计中是对该铣床的改造提升用理论分析法，通过阅读大量有关铣床的文献，了解国内外现有铣床的研究成果，利用计算机进行建模设计，在设计全程中得出以下结论：（1）现在最成熟的铣床动力系统采用的是伺服电机，结合计算采用交流伺服电机。（2）为了提高铣床总体稳定性，本次采用滚珠丝杆是最适宜的。（3）为了提高传动的平稳性，采用了同步带可以总体提高铣床的平稳性。（4）铣床的润滑系统也很重要本次采用定时润滑提高铣床的使用寿命（5）为了总体提高铣床的精度，电机安装时应非常精确（6）滚珠丝杠的选型一定要校核临界载荷以满足工作要求本次设计主要根据传统设计方法，加以改造提升，总体设计方案是可行的。但是由于设计时间紧任务重，还有许多需要改善的地方。

参考文献[1]于骏一邹青主编.机械制造技术基础第二版[M].机械工程出版社.2020.[2]濮良贵主编.机械设计第十版[M].高等教育出版社.2019.[3]郑堤主编.数控机床与编程第三版[M].机械工业出版社.2019.[4]林宋主编.现代数控机床[M].化学工业出版社.2003[5]李善术主编.数控机床及其应用[M].机械工业出版社，2002[6]文怀兴主编.数控铣床设计[M].化学工业出版社，2006[7