【正文】 圖 31。 654321 圖 22 雙立柱 石球加工機(jī)示意圖 1立柱 2工作臺(tái) 3石料 4鋸片 5電機(jī) 6橫梁 Fig vertical stone bone working map of the exhibitong 1frame 2gallery 3stone 4saw bit 5 electric motor 而單立柱石球石柱加工機(jī)械，不需要設(shè)備基礎(chǔ)，任意的車間和場(chǎng)地都可以安裝使用。因此，計(jì)劃設(shè)計(jì)此類石球加工機(jī)械，但是采用單立柱的結(jié)構(gòu)形式，同樣采用計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，這樣一來(lái)使得結(jié)構(gòu)更加的緊湊，占的面積等也相應(yīng)的小，所加工 石球石柱的最大加工直徑為 1500mm；石球的最小加工直徑石柱的最小加工直徑 200mm；石柱的最大高度 1500mm。 多功能數(shù)控加工中心，通常是指將多個(gè)普通數(shù)控加工中心的功能集中于一臺(tái)設(shè)備上，聯(lián)合為組成式數(shù)控加工設(shè)備，一般都 具有數(shù)控銑床、數(shù)控車床等設(shè)備的加工功能，用來(lái)生產(chǎn)形狀比較復(fù)雜的立體石材異型制品。數(shù)控車床上一般不需配備激光掃描仿形器，因?yàn)橐话愕幕剞D(zhuǎn)體制品，使用 設(shè)備上安裝的圖形設(shè)計(jì)軟件即可滿足編程需要。曲面異型石材制品成型加工形式很多，其中采用普通的圓鋸片或銑磨輪加工的方法是最經(jīng)濟(jì)方便的。 異型石材加工還有很多非規(guī)則的加工方式 [14]： 用于平面異型制品加工的設(shè)備通常配備一個(gè)工作平臺(tái)，供安放和固定工件用，刀具可沿 X， Y， Z 三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，刀具軸線也可以擺動(dòng)一定的角度。在石材行業(yè)，它主要用子石材拼花板材的加工，各種平板類石材標(biāo)志的加工，而且產(chǎn)品批量大，精度高數(shù)控高壓水射流切割機(jī)由高壓水泵、工作主機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)蘭部分組成。金屬胎體則多用鎳基金屬。 石材的異型加工若用人工或單工序機(jī)械加工，則勞動(dòng)量大、生產(chǎn)效率低、拋光成本高，難于滿足質(zhì)量要求，而且運(yùn)用金剛石工具損耗快。它與框架鋸相比，具有以下優(yōu)點(diǎn) [12]： (1)鋸切機(jī)的結(jié)構(gòu)與安裝基礎(chǔ)比較簡(jiǎn)單； (2)鋸切效率高，鋸切 40mm厚花崗石板材，一天可鋸切 250m，相當(dāng)于兩臺(tái)各裝有 120 根鋸條的大型框架鋸的效率； (3)鋸路寬度為 ，框架鋸的鋸路寬度為 8mm；但前者鋸切的板材厚度誤差為177?？射徢虚L(zhǎng)179。 179。所用金剛石串珠繩長(zhǎng) 18m，金剛石串珠用的是 40/50 目的 SDA100 +型人造金剛石。繩鋸具有較高的切割效率和較大的切割面積、使用靈活，而且無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)、并可獲得光滑的切割表面。 179。 600179。它的鋸切速度很快，但鋸切深度受到鋸片直徑的限制，一般不超過(guò)直徑為三分之一 [4]。另一種可鋸切的大理石荒料寬度可達(dá) ，一次可鋸切 2cm厚的板材 100 塊，生產(chǎn)率比普通框架鋸提高 20%。 平板石材的加工 框架鋸 框架鋸簡(jiǎn)稱框鋸或排鋸，由于使用鋼砂所以亦稱鋼砂鋸，是生產(chǎn)花崗石和大理石板材的常用機(jī)械設(shè)備。與發(fā)達(dá)國(guó)家的水平差距逐步縮小，尤其是一些新開(kāi)發(fā)的優(yōu)質(zhì)石材品種，越來(lái)越引起國(guó)外石材同行的青睞。我國(guó)已加入世貿(mào)組織，國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)形式的發(fā)長(zhǎng)對(duì)我國(guó)石材工業(yè)提出了新的要求，大量的石材先進(jìn)技術(shù)涌入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，更多的 ，更優(yōu)質(zhì)的國(guó)外石材產(chǎn)品加大了進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的力度，我國(guó)石材將面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，可喜的是，從近幾年我國(guó)石材進(jìn)出口的情況看，進(jìn)口荒料比例在增多，成品在減少，出口成品比重在增加。當(dāng)今框架鋸的明顯發(fā)展趨勢(shì)是 自動(dòng)化和大型化。目前世界上最大的框架鋸一次可生產(chǎn) 120 塊板材。目前能鋸切的深度為 2m左右。 15mm 的石材面磚所需的板材。 。目前開(kāi)發(fā)的串珠鋸，已從只能安裝一根金剛石串珠繩的單繩式串珠鋸，發(fā)展到可同時(shí)發(fā)裝 60 根串珠繩的多繩式金剛石串珠鋸 [7]。鋸切 堅(jiān)硬的花崗石時(shí)，金剛石串珠繩的鋸切速度為 。 (長(zhǎng)179。寬179。 ，而后者為177。由一于異型石材制品附加值高，無(wú)論是現(xiàn)代建筑還是碑石和石材家具制造，對(duì)異型石材制品的需求都與日俱增，所以一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家采用了裝有金剛石銑刀的仿形銑床加工量高，很適宜加工復(fù)雜的輪廓；缺點(diǎn)是只能單件生產(chǎn)，而且對(duì)金剛石銑刀的技術(shù)要求很高。 金剛石串珠鋸用于加工異型石材制品，若質(zhì)地較 軟可選用較細(xì)的繩芯，此時(shí)配套的金剛石串珠直徑可小至 8mm。這一技術(shù)裝備遠(yuǎn)比現(xiàn)在生產(chǎn)使用的加工設(shè)備造價(jià)低，產(chǎn)品加工成本低、功耗低。常用的有機(jī)械 — 液壓仿形設(shè)備和數(shù)控設(shè)備。例如 SSQ 系列數(shù)控石材曲面加工設(shè)備 [16]，采用了可靠的三坐標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)，刀具軸水平布置，鋸片或磨輪垂直切割。 （ 2）仿形加工設(shè)備 回轉(zhuǎn)類工件仿形加工常采用液壓仿形機(jī)構(gòu)，液壓仿形是將幾個(gè)液壓油缸和液壓閥組合形成液壓仿形油路系統(tǒng)的一種加工方式。它常采用圖形編程和激光模型掃描兩種方法，建立制品造型等程序，如意大利某公司生產(chǎn)的數(shù)控加工中心，該設(shè)備可通過(guò)增加不同的部件或?qū)緳C(jī)構(gòu)附加不同的功能，達(dá)到不同的加工效果。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 石球 石柱 的加工原理 各種石料石材屬于脆性材料，因此不能用加工金屬材料的加工方法對(duì)其輪廓進(jìn)行直接加工，要加工石柱及石球等異形材料，粗加工時(shí)用金剛石圓鋸片對(duì)荒料進(jìn)行切割，切割時(shí)，用鋸片旋轉(zhuǎn)，同時(shí)石料也旋轉(zhuǎn)，這樣可以加工旋轉(zhuǎn)體，將石料一層一層鋸成片，然后人工方法對(duì)剩余的廢料從荒料上打下來(lái)，這樣完成了粗加工；半精加工不同于粗加工，其加工余量小，可以允許對(duì)其進(jìn)行輪廓加工，則用磨料對(duì)已經(jīng)成型的石材進(jìn)行進(jìn) 一步的加工；精加工時(shí)是對(duì)工件進(jìn)行打磨或拋光，得到理想的形狀及表面光潔度。由于是單立柱，因此占地面積小，設(shè)備整體緊湊、調(diào)整靈活，加工品種多，還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工，因此本人提出單立柱結(jié)構(gòu)形式，采用如圖 23 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。 51234 6 選主電機(jī)參數(shù) 根據(jù)一般石材加工機(jī)械主電機(jī)參數(shù)，選擇設(shè)計(jì)石球、石柱加工機(jī)主電機(jī)功率為 左右， 這里 選擇 型號(hào)為： Y132S－ 4 型，功率為 ，滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min， 4 極。 =（ 包括了軸承的效率）。 ao+o2d1d2d1d2 a4 )DD()DD( ????? =2179。－ ? 179。?179。 4179。 7=50mm Da1=Dd1+2179。 2=130mm 輪槽角 α取 38176。 則設(shè)計(jì)各個(gè)軸段尺寸如下：如圖 3－ 6 所示 ， 3238 42 45 474542 38422182 軸上零件軸向定位 帶輪與軸段采用平鍵配合，根據(jù)軸轂 為 38mm所以選取平鍵型號(hào)： b179。 198－ Fo179。 87－ FNV2179。 m c:YZ平面 受力圖a:XY面受 力圖T=44665N mme: 合彎距圖d:YZ平面 彎矩圖b:XY面彎 矩圖6719887YZX A B C DF 0F NV1F NH1F NV2 F NH2F NV1F NV2F ZF ZF 0FNH1F NH2M H = Nm mM=2559 8N mmM V =20532N mmM HM v 圖 38軸的載荷分布 Axis load distribution 按彎矩扭矩合成力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí) ， 通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面 （ 即危險(xiǎn)截面 B）的強(qiáng)度 ， 并取α =， 軸的計(jì)算應(yīng)力 ： 小型石柱石球數(shù)控加工機(jī)機(jī)床部分的設(shè)計(jì) 24 caδ = ? ?W TM 22 α? = ? ?322 446 82 ? ?? = 前已經(jīng)選定軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理， [δ1]=60MPa ，因此， δca [δ1] 所以安全合理。 = 其中： Fae為軸及軸上零部件的重力 ,經(jīng)計(jì)算， Fae約為 400N。 Fa1） =179。 +0179。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 2900 圖 42立柱 Frame 絲杠及步進(jìn)電機(jī)的選擇 對(duì)于兩個(gè)滾珠絲杠的選擇，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及實(shí)際應(yīng)用，選擇 濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為 ： CDM40055 型，公稱直徑為 40mm， 螺距為 12mm。的電機(jī)轉(zhuǎn) 圈的同時(shí)，絲杠也是轉(zhuǎn)過(guò) 圈，而絲杠螺距為 12mm，所以他所能達(dá)到的精度為 ，由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是 ，所以符合設(shè)計(jì)要求。 1=3000r/min, 已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 圈的時(shí)間里，絲杠移動(dòng)距離為 ，已知轉(zhuǎn)速為3000r/min，則絲杠的移動(dòng)速度為 v=3000179。聯(lián)軸器工作時(shí)，十字滑塊隨兩軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又相對(duì)于兩軸移動(dòng)以補(bǔ)償兩軸的徑向位移。 當(dāng)切割石料體積最大時(shí)，最大切深是 ，則金剛石鋸片進(jìn)給速度v= ? =87mm/min=，鋸片的進(jìn)給速度即是石料在切割點(diǎn)的線速度，切割點(diǎn)的半徑 r==。 179。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外許多廠家的變頻器已經(jīng)很成熟。 179。 = 一般石料密度在 ～ 179。選取該軸材料為 45 鋼，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理。 ②推力求軸承的校核： 由于小車載著石球荒料，其轉(zhuǎn)速很慢，在這些情況下，如果滾動(dòng)接觸面上的接觸應(yīng)力過(guò)大，將產(chǎn)生永久性的過(guò)大的凹坑（即材料表面發(fā)生了不允許的永久變形）才是軸承的失效形式。即 Pca=Ka178。 根據(jù)帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系，按下式計(jì)算所需帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 L`d， 0212120 4 )()(22 aDDDDaL ddddd、 ???????? ? 4004 )75450()75450( 2? ??????? = 根據(jù)計(jì)算 L`d，選取和 L`d 相近的 V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld Ld=1800mm。 Z179。 圖 53 主動(dòng) 輪 Driving wheel bd1=； ha1= mm； hf1= mm； e1=15 mm； f1=10mm (表 12110) [21] B1=（ Z－ 1）179。 圖 54 從 動(dòng) 輪 Drived wheel bd2=10mm； ha2=； hf2=； e2=15mm； f2= 10mm B2=(Z－ 1)179。 選擇材料：此次設(shè)計(jì)中，蝸桿采用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，其硬度為 220～ 300HBS，由于傳動(dòng)速度很慢，則蝸輪材料用鋁青銅，砂模鑄造， [δF]=80 Mpa。 ⑤蝸桿齒數(shù) Z2： 蝸輪齒數(shù)主要根據(jù)傳動(dòng)比來(lái)確定。因此，一般只對(duì)蝸輪輪齒進(jìn)行承載能力的計(jì)算。 YB≤ [δF] 其中 ： δF為蝸輪齒根彎曲應(yīng)力，單位為 Mpa； K 載荷系數(shù)， K=KAK BK V， KA 為使用系數(shù)； KB為齒向載荷分布系數(shù)，當(dāng)蝸桿傳動(dòng)在平穩(wěn)的載荷下工作時(shí)，載荷分布不均現(xiàn)象將由于工作表面良好的磨合而得到改善，此時(shí)可取 1； KV為動(dòng)載系數(shù)，由于蝸桿傳動(dòng)一般較平穩(wěn)，動(dòng)載荷比齒輪傳動(dòng)的小得多，故 KV可選值為 1。 此次設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿傳動(dòng)為開(kāi)式，不用熱平衡核算。因此，蝸桿傳動(dòng)的承載能力往往受到抗膠合能力的限制。 確定蝸桿齒數(shù)： Z2=iZ1=1461=146 ⑥蝸桿傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距 a： 蝸桿傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距為： a=21（ d1+ d2） =21 （ q+ Z2） m=21（ + 219） = 圓柱蝸桿傳動(dòng)的基本尺寸和參數(shù) 蝸輪軸向齒距 pa： pa=πm=＝ ； 蝸輪導(dǎo)程 pz： pz=πmZ1=1＝ ； 蝸桿分度圓直徑 d1： d1=mq==； 蝸桿齒頂圓直徑 da1： da1=d1+2ha1=d1+2ham＝ +21=； 蝸桿齒根圓直徑 df1 ： df1=d1 － 2hf1= d1 － 2（ h*am+c ） =d1 － 2（ h*am+mc*） =－ 2（ 1+） =； 頂隙： c= mc*==； 蝸桿齒寬 b1： b1≥（ 11+Z2） =（ 11+146） = 80mm； 變位系數(shù) X2： X2= 21 ?? ????m dd－ ； 蝸輪齒頂高 ha2： ha2=m（ h*a+ X2） =（ 1+0） =； 蝸輪喉圓直徑 da2： da2=d2+2ha2=+=； 蝸輪齒根高 hf2： h=m（ h*a－ X2+ c*） = （ 1－ 0+） =； 蝸輪齒根圓直徑 df2： df2= d－ 2hf2=－ 2＝ ； 蝸輪咽喉母圓半徑 rg2： rg2=a－ 21 d a2=－ 21 =； 蝸輪齒寬 b2： b2選取 20mm； 蝸輪齒寬角 θ： θ=2arcsin（12db ） =2arcsin（12db ） =176。 ②蝸桿分度圓直徑 d1： 在蝸桿傳動(dòng)中，為了保證蝸桿與配對(duì)蝸桿的正確嚙合，常用與蝸桿具有同樣尺寸的蝸輪滾刀來(lái)加工與其 配對(duì)的蝸輪。 f2=（ 51）179。 f 1=（ 5－ 1）179。 sin21α =2179。 1800=417mm amax=a+=444+179。 = ㈡ 選帶型： 根據(jù)計(jì)算功率 Pca= 及小帶輪轉(zhuǎn)速 n=710m/min，選 A 型帶。 Po Po=， So 取 3 ， Co*=3 179。 Ao=3nvF?179。 103kg/m3， 則 ： G=m179。 21 179。因此，變頻器降低 4 倍速度。 η 承 =179。η 減 179。由于十字滑塊偏心回轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生離心力，滑塊滑動(dòng)為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以不宜用于高速場(chǎng)合。 =250mm/min。 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速 = 頻率179。 表 41 步進(jìn)電機(jī)參數(shù) Stepper motor parameters 型號(hào) 步距角 相數(shù) 電壓 電流 電感 靜轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 運(yùn)行頻率