【正文】 速度低近來我國(guó)科研人員也開發(fā)一些新型的刀具測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量方法，例如采用解調(diào)測(cè)量法的計(jì)算機(jī)視覺二維刀具檢測(cè)儀、基于 CCD 圖像處理的刀具測(cè)量?jī)x以及原子力顯微鏡（ AFM）測(cè)量法。（ 1）：機(jī)械式測(cè)量法 。文獻(xiàn) [1]介紹了一種用于臥式加工中心，可測(cè)量刀具懸伸長(zhǎng)度和刀具半徑的簡(jiǎn)易對(duì)刀測(cè)量裝置。 39m。文獻(xiàn) [2]介紹了利用光學(xué)投影的方法來測(cè)量刀具的坐標(biāo)位置和刀尖角度、圓角。（ 3）：解調(diào)測(cè)量法 ；解調(diào)測(cè)量法是利用硬件或軟件，將光電脈沖幅度表示的視頻信號(hào)恢支承螺釘進(jìn)行工件隊(duì)中。（ 4）：測(cè)頭測(cè)量法 。文獻(xiàn) [4]介紹了一種數(shù)控測(cè)量系統(tǒng)，由反饋型測(cè)頭、數(shù)控系統(tǒng)和測(cè)量控制軟件組成。在測(cè)量中可利用波形細(xì)分技 術(shù)來提高測(cè)量精度。對(duì)于超精密加工，測(cè)量精度要求達(dá)到亞微米級(jí)、納米級(jí)。文獻(xiàn) [5]介紹了原子力顯微鏡測(cè)量法。產(chǎn)生可以根據(jù)微懸臂的彈簧剛度實(shí)現(xiàn)微弱力的測(cè)量，從而得到被測(cè)樣品的表面形象，測(cè)量精度可達(dá)到納米段。圖像測(cè)量法是指利用 CCD 圖像傳感器攝取刀具的對(duì)刀圖像，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)電子科技大學(xué)碩士研究生畢業(yè)論文中經(jīng)過數(shù)字圖像算法處理，得到刀具幾何參數(shù)的測(cè)量結(jié)果。文獻(xiàn) [6]介紹了一種二維圖像測(cè)量機(jī)系統(tǒng)，可以用來測(cè)量工件、刀具的坐標(biāo)位置和尺寸參數(shù)，獲得很高的精度 ? ?31? 。近年來，切削加工技術(shù)在高速切削、硬態(tài)切削、微霧潤(rùn)滑切削、干式切削、復(fù)合切削原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 194535455 7 等領(lǐng)域迅速發(fā)展，這些切削加工技術(shù)是實(shí)現(xiàn)以最小限度生產(chǎn)設(shè)備高效率、低成本加工零件的生產(chǎn)方式的核心，到目前為止，切削加工技術(shù)發(fā)展的最大標(biāo)志就是高速切削加工的發(fā)展。我國(guó)儀器科學(xué)與技術(shù)研究領(lǐng)域積累了大量科研成果，許多成果處于國(guó)際領(lǐng)先水平，有待篩選。（ 1）發(fā)展方向與科學(xué)前沿。對(duì)于重復(fù)出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差，可采用軟件修正；對(duì)于隨機(jī)誤差較大的情況，要采用實(shí)時(shí)修正方法。我國(guó)機(jī)床行業(yè)市場(chǎng)萎縮同時(shí)又大量進(jìn)口國(guó)外設(shè)備的原因之一就是因?yàn)檫@方面的技術(shù)沒有得到推廣應(yīng) 用。其測(cè)量結(jié)果和長(zhǎng)度測(cè)量結(jié)果可同步輸入計(jì)算機(jī)。綜合運(yùn)用圖像、頻譜、光譜、光纖以及其它光與物質(zhì)相互作用原理的傳感器具有非接觸、高靈敏度、高柔性、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。（ 3）配合信息產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)科學(xué)的技術(shù)創(chuàng)新。因此應(yīng)該根據(jù)有專利權(quán)、有技 術(shù)含量、有市場(chǎng)等原則選擇一些項(xiàng)目予以支持。如醫(yī)用中介入治療的精密儀器設(shè)備、電子工業(yè)中的超分辨光刻和清潔方法和機(jī)理研究等。 主運(yùn)動(dòng)：使工件與刀具產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)以進(jìn)行切削的最基本的運(yùn)動(dòng)。例如，外圓車削時(shí)的工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和平面刨削時(shí)的刀具直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，都是主運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：使主運(yùn)動(dòng)能夠繼續(xù)切除工件上多余的金屬，以便形成工件表面所需的運(yùn)動(dòng)，稱為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其它切削加工方法中也是由工件或由刀具來完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的，但進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可能不止一個(gè)。 總之，任何切削加工方法都必須有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)，可以有一個(gè)或幾個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 待加工表面：它是工件上即將被切去的表面，隨著切削過程的進(jìn)行，它將逐漸減小，直至全部切去。 過渡表面：它是刀刃正切削著的表面，并且是切削過程中不斷改變著的表面，但它總是處在待加工表面與已加工表面之間。 切削速度 V:它是切削加工時(shí)，刀刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)的速度。當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，刀具或工件最大直徑處的切削速度由下式確定： 1000dnv ?? m/s 或 m/min 式中 d — 完成主運(yùn)動(dòng)的刀具或工件的最大直徑 mm； 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 194535455 9 n — 主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速 r/s 或 r/min。例如外圓車削時(shí)的進(jìn)給量 f 是工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)是車刀相對(duì)于工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移量，其單位為 mm/r；又如在牛頭刨床上刨削平面時(shí)，則進(jìn)給量 f 是刨刀每往復(fù)一次，工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)于刨刀的位移量，其單位為 mm/雙行程。所謂進(jìn)給運(yùn)動(dòng) fv是刀刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度，其單位為 mm/s。 背吃刀量 ?a ：對(duì)外圓車削和平面刨削而言，背吃刀量等于工件已加工表面與待加工表面間的垂直距離；其中外圓車削的背吃刀量 2 mw dda ???mm 式中 wd — 工件待加工表面的直徑 mm。 車 刀的幾何參數(shù) 刀具切削部分的表面與刀刃 如圖 21 所示是外圓車刀的切削部分，它具有下述表面和刀刃： 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 194535455 10 圖 21 外圓車刀切削部分 前刀面（ rA ）：切下的切屑沿其流出的表面。 副后刀面（ ?39。 主切削刃（ S ）：前刀面與主后刀面相交而得到的邊鋒，用以形成工件的過渡表面，它完成主要的金屬切除工作。S ）：前刀面與副后刀面相交而得到的邊鋒，它協(xié)同主切削刃完成金屬切除工作，以最終形成工件的已加工表面。多數(shù)刀具將此處磨成圓弧或一小段直線。 、后角 ? o、副后角 ? o 39。 前角 ? o：在主切削刃上選定 點(diǎn)的正交平面 Po 內(nèi)，前刀面與基面之間的夾角。 主切削刃 (S ) 副切削刃 ( 39。S) 刀尖 副后刀面 ( ?39。主偏角影響刀頭強(qiáng)度、散熱和切削層斷面形狀。 ：副切削刃在基面上的投影于進(jìn)給方向之間的夾角，它在 Pr內(nèi)測(cè)量。 后角 ? o：在同一正交平面 Po 內(nèi)，后刀面與切削平面 Ps 之間的夾角。 副后角 ? o 39。 內(nèi)，副后到面與副切削平面之間的夾角。當(dāng)?shù)都庠谥髑邢魅猩蠟樽畹忘c(diǎn)時(shí)， ? s 為負(fù)值：反之，當(dāng)?shù)都庠谥髑邢魅猩蠟樽罡唿c(diǎn)時(shí)，? s 為正值。有了這六個(gè)基本角度，外圓車刀的三面 (前刀面、主后刀面、副后刀面 )、兩刃 (主切削刃、副切削刃 )、一尖的空間位置就確定下來了 ??7 。刀具的制造和測(cè)量就是按照這種角度進(jìn)行的。 根據(jù)上述三點(diǎn)假設(shè)建立三個(gè)刀具靜止參考系，分別是正交平面參考系、法平面參考系、背平面和假定工作平面參考系。對(duì)于普通車 刀來說，它的基面總是平行于刀桿的底面。 正交平面 (Po)：過切削刃上的選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于該點(diǎn)的基面 Pr 和切削平面 Ps的平面。 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 194535455 13 圖 23 正交平 面參考系 刀具幾何角度的計(jì)算 刀具是切削加工必備工具，它直接影響切削加工的質(zhì)量，確定刀具的幾何角度，是刀具影響切削加工的重要因素。幾何法是利用坐標(biāo)系根據(jù)各個(gè)角度在坐標(biāo)系中的位置關(guān)系，通過解析幾何法求得；矢量法就是把刀具線面用矢量表如圖 24 坐標(biāo)變換圖達(dá)到，通過建立矢量表達(dá)式來求得。 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 194535455 14 圖 24 坐標(biāo)變換圖 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 194535455 15 第 3 章 車刀角度測(cè)量的裝置的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 測(cè)量裝置的總體方案選定 如圖 31 所示，它水平設(shè)計(jì)一個(gè)導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上裝有一個(gè)可以作直線滑動(dòng)的滑座，導(dǎo)軌與滑座之間通過滾動(dòng)軸承來實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)。刀柄可以直接固定在夾持裝置上。驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)采用三個(gè)手輪分別控原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 194535455 16 制三個(gè)軸向的運(yùn)動(dòng)，一個(gè)控制絲杠螺母副使刻度裝置沿 ZZ 軸導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)；一個(gè)控制絲杠螺母副使工作臺(tái)沿 XX 軸導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)；最后一個(gè)控制絲杠螺母副使工作臺(tái)沿 YY 軸導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)這樣就組成了一個(gè)完整的傳動(dòng)工作系統(tǒng)。絲杠螺母副的傳動(dòng)平穩(wěn)精確，可用于本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)中， 由于設(shè)計(jì)的機(jī)器要求精度較高尺寸較小，所以 X、 Y、 Z 軸傳動(dòng)采用滑動(dòng)絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)。 傳動(dòng)系統(tǒng)中的絲杠螺母副的設(shè)計(jì)計(jì)算 橫縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的選擇 橫縱向機(jī)構(gòu)采用螺旋傳動(dòng)。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 194535455 17 動(dòng)力。本設(shè)計(jì)采用第一種運(yùn)動(dòng)形式。滑動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，易于自鎖。因?yàn)槁菥嘁话愫苄?，所以在轉(zhuǎn)角很大的情況下，能獲得很小的直線位移量，可以大大縮短機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)鏈，因而螺旋傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，傳動(dòng)精度高，工作平穩(wěn)。 （ 3） 能自鎖 當(dāng)螺旋線升角小于摩擦角時(shí)，螺旋傳動(dòng)具有自鎖作用。 相反，滾動(dòng)螺旋和靜壓螺旋摩擦阻力小，傳動(dòng)效率低高，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ,造價(jià)比較高，所以本設(shè)計(jì)采用滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)。缺點(diǎn)是所 占軸向尺寸較大（螺桿行程的兩倍加上螺母高度），剛性較差。 （ 2） 螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)（如圖 33b） 這種傳動(dòng)型式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊（所占軸向尺寸取決于螺母高度及行程大?。?，剛度較大。 本設(shè)計(jì)中采用第一種運(yùn)動(dòng)基本形式。滑動(dòng)螺旋副的主要失效形式是磨損，因此滑動(dòng)螺旋的基本尺寸（螺桿的直徑和螺母的高度）通常是按耐磨性計(jì)算確定的。 可知此螺桿大徑（公稱直徑） d=22mm 螺桿中徑 2d = （ 2） 公稱直徑 d =22mm （ 3） 螺距 公稱直徑為 22mm，選擇螺距為 5mm P =5mm （ 4） 螺紋導(dǎo)程 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 194535455 19 取螺紋線數(shù) z =1 zPPh? hP =5mm （ 5） 螺母旋合長(zhǎng)度 l = 2d? l =? = （ 6） 旋合圈數(shù) ??? plm （ 7） 螺紋工作高度 ???? pH mm （ 8） 螺紋表面工作強(qiáng)度 由文獻(xiàn) [9]表 65 查得 ? ? 22 /p2 ??dF ? ? ?PPMPPPmHdFPNFF???????????/1222ππ 式中 ? — 螺紋形式系數(shù)，梯形螺紋 ?? ? — 螺母長(zhǎng)度與螺桿中徑之比，整體式螺母 ? = 取 ?? ??P — 許用壓強(qiáng)由文獻(xiàn) [13]表 選取材料選用：螺母螺桿皆用鋼， 所以 ??P = 取 ??P =10MP （ 9） 驗(yàn)算自鎖 螺紋升角： oh dP )()/a r c t a n ( 2 ???? ππ? 由文獻(xiàn) [9]表 得當(dāng)量摩擦角： 39。306 oor ??? 取 or 8?? r??? 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 194535455 20 所以絲杠反行程自鎖。而且此測(cè)量裝置只負(fù)責(zé)簡(jiǎn)單測(cè)量，精度不高，所以不用對(duì)絲杠螺母副進(jìn)行剛度校核。 (10) 絲杠有關(guān)公差選擇 由文獻(xiàn) [10]表 323 得： 因?yàn)榇搜b置為普通機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)。 由文獻(xiàn) [10]表 325 得： 中徑上偏差 +360 m? ，用作工藝基準(zhǔn)時(shí)的內(nèi)徑公差 4D ,螺母的齒面表面粗糙度外徑表面粗糙度以及內(nèi)徑表面粗糙度均為 。 (11) 軸承的類型 根據(jù)軸承中摩擦性質(zhì)的不同，可把軸承分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承兩大類。 按照滾動(dòng)體的形狀，滾動(dòng)軸承可分為球軸承和滾子軸承。 原創(chuàng)通過答辯畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文 194535455 21 圖 34 滾動(dòng)軸承常用的滾動(dòng)體 圓錐滾子軸承的特點(diǎn)：可同時(shí)承受以徑向載荷為主的徑向與軸向載荷，不宜用來承受純軸向載荷。 推力球軸承的特點(diǎn)：只承受一個(gè)方向的軸向載荷，可限制軸一個(gè)方向的軸向位移。由于用于橫縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的軸承既