【正文】 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 1 緒 論 選題的背景及意義 根據(jù)所學(xué)專業(yè)的需要，為了使所學(xué)知識(shí)得以運(yùn)用，選擇臥式鏜 銑 床 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 。 鏜床 是大型箱體零件加工的主要設(shè)備， 主要分為臥式鏜床、坐標(biāo)鏜床、金剛鏜床等。除擴(kuò)大工件上已鑄出或已加工的孔外，臥式鏜床還能銑削平面、鉆削、加工端面和凸緣的外圓，以及切螺紋等，是應(yīng)用最廣的一種鏜床，主要用在單件小批生產(chǎn)和修理車間，加工孔的圓度誤差不超過 5 微米，表 面粗糙度為 ～ 微米。尤其適合大型，復(fù)雜的箱體類零件的孔加工。 TPX619B 臥式鏜床就是在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生的。因此，臥式鏜床也是我國重點(diǎn)開發(fā)設(shè)計(jì)的主要機(jī)床產(chǎn)品之一。最終實(shí)現(xiàn)臥式鏜床 的 各種加工 功能 。目前，在 21 世紀(jì)初期，美、德、日 等 各國鏜床 的 發(fā)展 歷史 ，大致可分為以下三個(gè)階段： (1)二十世紀(jì)初期，即鏜床的誕生階段。 (3)從二次大戰(zhàn)到現(xiàn)在，是鏜床的質(zhì)量、性能、水平大發(fā)展的階段。其主要發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)歸納如下： (1)鏜床數(shù)控技術(shù)得到迅速發(fā)展 。 (3)向柔性化、無人化、超精密化的開拓性研究 。 落地式銑鏜床的發(fā)展以其新 的設(shè)計(jì)理念引領(lǐng)現(xiàn)代加工的潮流，以高速加工為理念的無鏜軸滑枕式、多種銑頭交換使用的結(jié)構(gòu)型式盡顯風(fēng)采，大有替代傳統(tǒng)銑削加工的趨勢(shì)。 臥式鏜銑床的發(fā)展以其注入加速度概念而倍受關(guān)注，為高速運(yùn)行作技術(shù)支撐的傳動(dòng)元件電主軸、直線電機(jī)、線性導(dǎo)軌等得到廣泛應(yīng)用，將機(jī)床的運(yùn)行速度推向了新的高度。 國外數(shù)控鏜床及臥式加工中心產(chǎn)品大多以普通臥鏜為基型，發(fā)展成不同水平的產(chǎn)品。在數(shù)控臥鏜的基礎(chǔ)上，再加上刀庫和機(jī)械手，成為自動(dòng)換刀型產(chǎn)品。 在國外已普及用 CAD 對(duì)機(jī)床的基礎(chǔ)大件如床身、立柱、滑座等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。更為突出的是，在機(jī)床設(shè)計(jì)中普遍采用模塊化設(shè)計(jì)方法，可較快地 開發(fā)新品種，滿足不同用戶的需求。 我國鏜床行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀 經(jīng)過將近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，我國鏜床行業(yè)已經(jīng)發(fā)展成一個(gè)具有相當(dāng)規(guī)模、門類齊全 、 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 有一定技術(shù)水平以及生產(chǎn)能力的金屬切削機(jī)床行業(yè) 。這次最大的銑鏜床是為武漢船用機(jī)械廠生產(chǎn)的。以落地銑鏜床為主體的高技術(shù)含量機(jī)電一體化重型金切機(jī)床裝備，已成為齊二機(jī)床公司參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)快速發(fā)展的支柱性主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品，市場(chǎng)占有率已達(dá) 85%以上，引領(lǐng)國內(nèi)數(shù)控落地銑鏜床快速發(fā)展。 我國機(jī)床工業(yè)已經(jīng)取得了巨大的成就，但與世界先進(jìn)水平相比，還有較大的差距，因而我們必須奮發(fā)圖強(qiáng)、 努力工作，學(xué)習(xí)和引進(jìn)國外的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，以便早日趕上世界先進(jìn)水平。 總體設(shè)計(jì)方案 本機(jī)床主運(yùn)動(dòng)采用 一 個(gè)三聯(lián)滑移齒輪和 三 個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪實(shí)現(xiàn)變速，電機(jī)運(yùn)動(dòng)傳至空心主軸，由齒輪副傳動(dòng)主軸得到 21 級(jí)低檔轉(zhuǎn)速，當(dāng)其中一個(gè)齒輪 Z23 左移時(shí)，又由另一組齒輪副傳動(dòng)主軸得到 6 級(jí)高檔轉(zhuǎn)速，因此共有 24 級(jí)轉(zhuǎn)速，若 Z23 處于空擋位置，將軸 XV上的滑移齒輪 Z27 和平旋盤主軸上 Z26 齒輪嚙合，運(yùn)動(dòng)被傳到平旋盤上，使平旋盤獲得 18 級(jí)轉(zhuǎn)速。 主軸箱可沿前立柱的導(dǎo)軌上下移動(dòng)。根據(jù)加工情況不同，刀具可以裝在鏜桿上或平旋盤上。裝在后立柱上的后支架用于支撐懸伸長(zhǎng)度較大的鏜桿的懸伸端，以增加剛性。工件安裝在工作臺(tái)上，可與工作臺(tái)一起隨下滑座或上滑座作縱向或橫向移動(dòng)。當(dāng)?shù)毒哐b在平旋盤的徑向刀架上時(shí)，徑向刀架可帶著刀具作徑向進(jìn)給，以車削端面。 臥式鏜床的總體布局 本鏜床按照以下要求進(jìn)行總體布局 : （ 1）保證工藝方法所要求工件和刀具的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)； （ 2） 保證機(jī)床具有與所要求的加工精度相適應(yīng)的剛度和抗震性； 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 （ 3） 便于觀察加工過程；便于操作、調(diào)整和修理機(jī)床；便于輸送、裝卸工件和排除切削，并保證工件安全； （ 4） 經(jīng)濟(jì) 性好，如節(jié)省材料，減少占地面積。機(jī)械傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；機(jī)械故障一般容易發(fā)現(xiàn)。 主要技術(shù)參數(shù) 機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)包括主參數(shù)和基本參數(shù)。主參數(shù)，或稱主要規(guī)格，表示機(jī)床的加工范圍。 主要技術(shù)參數(shù)如下： 主軸直 徑 125mm 主軸最大許用扭轉(zhuǎn)力矩 3500 主軸承受最大軸向進(jìn)給抗力 30000 N 平旋盤最大許用扭轉(zhuǎn)力矩 4987 N. m 主軸 內(nèi)錐孔 公制 80 主軸 最大行程 1000 mm 平旋盤徑向刀架最大行程 300 mm 主軸中心線距工作臺(tái)距離 0~1400mm 主軸轉(zhuǎn)速范圍 （ 21 級(jí)） 8~800r/min 平旋盤轉(zhuǎn)速范圍（ 18 級(jí)） ~125r/min 主軸 每轉(zhuǎn)時(shí) 進(jìn)給量范圍 4~200mm/min 平旋盤每轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)給量范圍 ~10mm/min 工作臺(tái)尺寸 1400 1600mm 工作臺(tái)最大行程 縱向 1600mm 橫向 1400mm 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 工作臺(tái) 機(jī)動(dòng)回轉(zhuǎn)速度 1r/min 工作 承受最大重量 5000kg 工作臺(tái)快速移動(dòng)速度 2m/min 機(jī)床 重 量 約 22 噸 機(jī)床外形尺寸 7230 3360 3355mm 主電機(jī) ： 功率 13 kW 轉(zhuǎn)速 970 r/min 快速移動(dòng) 電機(jī) ： 功率 4kW 轉(zhuǎn)速 960r/min 后立柱快速 電機(jī) 功率 轉(zhuǎn)速 960r/min 油泵 電機(jī) : 功率 轉(zhuǎn)速 1380r/min 光學(xué)測(cè)量讀數(shù)精度 機(jī)床總量 5000kg 機(jī)床外型尺寸（長(zhǎng) 寬 高） 223023002580 臥式鏜床 組成部件及運(yùn)動(dòng) 臥式鏜床的外形由下滑座、上滑座、和工作臺(tái)組成的工作臺(tái)部件裝在床身導(dǎo)軌上。 工作臺(tái)還可在上滑座的環(huán)形導(dǎo)軌上繞垂直軸線轉(zhuǎn)位，使工件能在水平面內(nèi)調(diào)整至一定角度，以便在一次安裝中對(duì)相互平行或成一定角度的孔或平面進(jìn)行加工。為了保證孔與孔以及孔與基準(zhǔn)面 的距離精度，機(jī)床上具有坐標(biāo)測(cè)量裝置，以實(shí)現(xiàn)主軸箱和工作臺(tái)的準(zhǔn)確定位。根據(jù)加工情況不同，刀具可以裝在鏜軸前端的錐孔中，或裝在平旋盤的徑向刀具溜板上。裝在后立柱垂直導(dǎo)軌上可上下移動(dòng)的后支架，用以支承長(zhǎng)刀桿（鏜桿）的懸伸端，以增加其剛性。 主軸部件機(jī)構(gòu) 臥式鏜床主軸部件的結(jié)構(gòu)形式較多。鏜軸和平旋盤主軸用來安裝刀具并帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，兩者可單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)。平旋盤主軸由裝在主軸箱體左壁和中間壁孔內(nèi)的兩個(gè)精密圓錐滾子軸承支承，軸承間隙可用螺母調(diào)整。 在空心主軸的內(nèi)孔中，裝有三個(gè)淬硬的精密襯 套，用以支承鏜軸。具有很高的表面硬度（ 1000~1200HV），它和襯套的配合間隙很?。s 左右），而前后襯套間的距離較大，因而可長(zhǎng)期地保持較高的導(dǎo)向精度，并使主軸部件有較高的剛度。它由齒輪經(jīng)空心主軸和兩個(gè)導(dǎo)鍵傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)。鏜軸的后端通過推力球軸承和圓錐滾子軸承與支承座連接。鏜軸不做進(jìn)給時(shí)，利用支承座中的推力球軸承和圓錐滾子軸承使鏜軸實(shí)現(xiàn)軸向定位。 平旋盤主軸的前端，用螺釘和定位銷固定地安裝著平旋盤，它由齒輪傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)。刀具溜板的左側(cè)面上銑有兩條供緊固刀架用 T 型槽，有側(cè)面的矩形槽中 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 固定著齒條，由與其嚙合的齒輪傳動(dòng)，使刀具溜板作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。當(dāng)加工過程中刀具溜板不需作徑向進(jìn)給時(shí)，可擰緊螺塞，通過小丁將其鎖緊在平旋盤上。 夾緊裝置是使工件在外力作用下仍能保持其正確位置的裝置。 為了使工件在加工過程中不產(chǎn)生位移和振動(dòng)，必須將工件緊固的夾住，并具有足夠的夾壓剛度。主切削力方向與夾緊方向一致，卡具的作用： （ 1） 保證加工精度。 （ 3） 減少輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁 3 臥式鏜床傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 臥式 鏜床的主運(yùn)動(dòng) 有：鏜 軸 和平旋盤 的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ； 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 有：鏜軸的軸向運(yùn)動(dòng)，平旋盤刀具溜板的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，主軸箱的垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)， 工作臺(tái) 的 縱向 和 橫向 進(jìn)給 運(yùn)動(dòng) 。 主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，一般應(yīng)滿足下列要求： 1) 機(jī)床的主軸需有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)（對(duì)于主傳動(dòng)系統(tǒng)為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，則為直線速度的變速范圍和變速級(jí)數(shù)），以便滿足實(shí)際使用的要求。 3) 滿足機(jī)床工作性能的要求， 執(zhí)行件（如主軸組件）需有足夠的強(qiáng)度、剛度， 具有較大的抗熱衰減性能及較大的摩擦系數(shù)和耐磨壽命。 5) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、潤滑與密封良好，便于加工和裝配，成本低 ，使用壽命長(zhǎng) 。目前世界鏜床的科研針對(duì)三大方向、 六 大課題。結(jié)合當(dāng)前現(xiàn)代化 NC 機(jī)床技術(shù)發(fā)展需求，其共同的科研 六 大課題為：（ 1）先進(jìn)高速主軸；（ 2）直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)；（ 3）復(fù)合加工技術(shù)、進(jìn)一步提高效率；（ 4）適應(yīng)各種環(huán)境的保護(hù)，發(fā)展綠色鏜床；（ 5）超精密加工技術(shù)；（ 6）發(fā)展各種新型并聯(lián)機(jī)構(gòu)鏜床。 內(nèi)燃機(jī)，液壓馬達(dá)和氣壓馬達(dá)等 ， 在選擇原動(dòng) 機(jī)的類型時(shí)，主要應(yīng)該從以下三個(gè)方 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 面進(jìn)行考慮： （ 1）執(zhí)行構(gòu)件的載荷特性，運(yùn)動(dòng)特性，機(jī)械的結(jié)構(gòu)布局，工作環(huán)境，環(huán)保要求等； （ 2）原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，適應(yīng)的工作環(huán)境，輸出參數(shù)可控性，能源供應(yīng)情 況等； （ 3）機(jī)械的經(jīng)濟(jì)性，效率，重量，尺寸等。 電動(dòng)機(jī)是一種標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，使用時(shí)只需合理選擇其類型和參數(shù)即可。直流電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)造價(jià)高，多用于一些有特殊需求的場(chǎng)合；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)常用于數(shù)控設(shè)備中。 電動(dòng)機(jī)容量用額定功率表示，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)，要求其額定功率等于或大于工作機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)功率。 同步轉(zhuǎn)速低的電動(dòng)機(jī)，