回轉(zhuǎn)體斷續(xù)切削裝置設計
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回轉(zhuǎn)體斷續(xù)切削裝置設計
目 錄
1 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 常見的車削加工方法及其不足 1
1.3 本文的主要研究內(nèi)容及意義 4
2 斷續(xù)切削裝置的加工原理及技術(shù)方案 4
2.1 斷續(xù)切削裝置的加工原理 4
2.2 斷續(xù)切削裝置的技術(shù)方案 5
2.21 立式回轉(zhuǎn)體用斷續(xù)切削裝置的技術(shù)方案實例 5
2.22 回轉(zhuǎn)體用斷續(xù)切削裝置的技術(shù)方案實例 6
2.3 本文技術(shù)方案的確定 7
3.2 回轉(zhuǎn)體簡介 9
3.3 齒輪的設計 9
3.31 直齒輪的設計 9
3.32 直齒輪的三維建模 9
3.4 蝸輪蝸桿的設計及三維建模 12
3.41 蝸輪蝸桿的設計 12
3.42 蝸輪蝸桿的三維建模 16
3.5 其他零件的設計及三維建模 17
3.6 各零部件之間的裝配 22
3.7 裝置的安裝及工作原理的簡單介紹 24
結(jié)論及展望 25
結(jié)論 25
致謝 29
參考文獻 32
摘 要
機械零件廣泛的應用于機械行業(yè)以及其他與機械相關(guān)的行業(yè)，但是零件的加工往往被生產(chǎn)廠家視為難題。能夠完成零件加工的回轉(zhuǎn)體普遍價格昂貴，結(jié)構(gòu)復雜，維修困難，這使得生產(chǎn)效率低下。生產(chǎn)廠家普遍采取改裝通用回轉(zhuǎn)體的方法來加工，但受原始設備的條件限制，以及對回轉(zhuǎn)體改裝的不合理，加工出來的在尺寸精度上和表面質(zhì)量上都達不到要求。
本文對現(xiàn)有的回轉(zhuǎn)體用斷續(xù)切削裝置進行分析，總結(jié)其優(yōu)缺點，進而整理出裝置的工作原理和可行的技術(shù)方案，進行裝置的設計以及三維建模等工作。力求讓所設計的裝置能夠達到結(jié)構(gòu)簡單、拆裝迅速，使用方便、通用性強，能夠加工各種規(guī)格的球形零件并滿足尺寸精度及表面質(zhì)量的要求，生產(chǎn)成本低并易于制造。
關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)體，切削
Cutting Installment for Spherical Surface by lathe
Abstract
Spherical surface components widespread application in mechanical profession as well as other with machinery related profession, but the spherical surface components' processing often regards as a difficult problem by the Manufacturer. Can complete the spherical surface components processing the lathe universal price to be expensive, the structure is complex, the service difficulty, this causes the production efficiency to be low. The Manufacturer adopts the re-equipping general lathe's method to process the spherical surface generally, but original equipment's condition limit, as well as re-equips to the lathe unreasonable, processes the spherical surface cannot meet the requirements in the size precision and the surface quality.
This article carries on the analysis to the existing lathe with the spherical surface cutting installment, summarizes its good and bad points, then reorganizes the installment the principle of work and the feasible technical program, carries on work and so on installment design as well as three dimensional modeling. Makes every effort the equipment which lets design to be able to achieve the structure to be simple, disassembling is rapid, the easy to operate, versatile, can process each kind of specification the bulb and satisfy the size precision and the surface quality request, the production cost low and easy to make
Keywords: Lathe, Spherical Surface, Cutting
1 緒論
1.1 研究背景
在機械加工行業(yè)中，球形零件廣泛應用于汽車、化工、航天、航空等領域，所以經(jīng)常會遇到球形表面的加工。但加工方法比較復雜，而且各種零件的規(guī)格也不盡相同，給生產(chǎn)加工帶來許多不便，是車削生產(chǎn)中長期沒有解決的技術(shù)難題。
1.2 常見的車削加工方法及其不足
加工外零件多采用車削的方法，此前國內(nèi)尚無專用設備，車削外時一般采用數(shù)控回轉(zhuǎn)體和液壓仿形回轉(zhuǎn)體。由于這類回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)復雜、維修困難、效率低和價格昂貴等缺點，外零件生產(chǎn)廠家很少采用。為應付生產(chǎn)急需，各廠普遍采用在通用機床上改裝的辦法。因力量分散，各廠的基礎也不盡相同， 改裝所采用的原理五花八門，對各種原理的優(yōu)缺點缺乏系統(tǒng)地對比和分析。再者受原設備條件的限制，改裝的機床往往結(jié)構(gòu)不盡合理，剛性較差，車削精度和效率均較低， 增加了外磨削工序的困難。外磨削工序采用切入磨削時，要求外車削工序產(chǎn)生的球形誤差盡可能小。但是， 因為外的球形誤差沒有簡單的測量方法，無法采取隨時測量零件加工精度。然后根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整機床的方法來保證球形精度， 因而只能依靠合理的工藝方法來保證球形精度。
下面介紹幾種典型的外車削工藝方法，并對他們的優(yōu)缺點進行簡單的分析。
1）雙手控制法，數(shù)量較少時或單件零件，可以采用雙手控制法進行車削。就是用雙手同時搖動中、小拖板，通過雙手的合成運動，車出所要求的。雙手控制車削的優(yōu)點是：不需要其它特殊工具就能加工出。缺點是：加工的零件精度不高，操作者必須具有熟練的技巧，而且生產(chǎn)效率較低。
2）機械靠模法，靠模法車削原理如圖1-1所示。 它是依靠車刀根據(jù)靠模的形狀平行移動車出所需表面形狀的一種方法。該方法的最大優(yōu)點就是更換加工品種容易，特別適合小批量、多品種和型面復雜零件的車削加工。但是，由其原理所決定，車削精度較底，車削外時所產(chǎn)生的球形誤差較大，這可從以下幾個方面來分析。
（1）刀尖圓弧形狀對球形誤差的影響
由圖1-1可以看出，在車削過程中， 由于車刀平行移動， 車刀與工件的接觸點將隨著車刀平移而變化。開始車削是在A點接觸，然后逐漸過渡到B點， 最后在C點退出車削。因此，要使車出的表面形狀為一球形，必須保證車刀刀尖
3.7 裝置的安裝及工作原理的簡單介紹
1)裝置的安裝
箱體1實際為機床中托板下方的簡單建模，安裝時將中托板拆下，將進給絲杠替換為齒輪軸，箱體2通過燕尾槽與機床連接靠擋板固定。箱體2和圓盤的頂部之間的圓槽內(nèi)加放直徑為10mm的滾珠，以防止長期工作切削載荷過大使蝸輪軸變形。刀架通過燕尾槽和圓盤連接通過螺絲固定在圓盤上，刀具安裝在刀槽內(nèi)通過螺絲固定。
2）裝置的工作原理
齒輪軸將機床的動力傳遞給蝸桿，蝸桿帶動蝸輪旋轉(zhuǎn)，蝸桿軸帶動圓盤旋轉(zhuǎn)使刀尖做圓周運動，刀尖從工件端面的軸心部位開始切削，即可得到所要加工的零件。
結(jié)論及展望
結(jié)論
本學期，我承擔了“回轉(zhuǎn)體用斷續(xù)切削裝置”的畢業(yè)設計。零件廣泛的應用于機械行業(yè)及其相關(guān)的行業(yè)，然而加工零件卻沒有統(tǒng)一的加工設備，這樣使許多需要加工零件的工廠面臨著許多難題和困難。本文本著結(jié)構(gòu)簡單便于生產(chǎn)，操作簡單能滿足加工各種零件并滿足尺寸精度及表面質(zhì)量，生產(chǎn)成本低等要求來設計。在指導老師的悉心指導和本人的努力下初步完成了如下成果：
1.通過圖書館和網(wǎng)絡搜集了大量相關(guān)本課題的資料，并對現(xiàn)有的加工裝置的優(yōu)缺點進行分析，總結(jié)了車削的基本加工原理。
2.對裝置所用的機床進行研究，分析切削的工作原理，確定了本次設計的技術(shù)方案。
3.完成了裝置的結(jié)構(gòu)設計，包括：車刀的安裝機構(gòu)、直徑調(diào)節(jié)機構(gòu)、與回轉(zhuǎn)體的連接機構(gòu)、傳動機構(gòu)等。
4.運用三維建模軟件對裝置進行了簡單的建模，并擬定了裝配方案。
此設計涉及到了機械原理、機械設計等多門學科的知識，對我四年來所學的理論知識進行了一次綜合的應用，鞏固了我所學的專業(yè)知識，培養(yǎng)了自己理論聯(lián)系實踐的能力。
致謝
此設計是在導師的親切關(guān)懷和悉心指導下完成的。
導師多次詢問設計進程，并為我指點迷津，幫助我開拓思路，精心點撥、熱忱鼓勵。導師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，使我終生受益。對于導師的感激之情是無法用言語表達的。在此謹向?qū)Ю蠋熤乱哉\摯的謝意和崇高的敬意。
另外，我還要感謝在一起愉快的度過設計生活的幾位同學，正是你們的幫助和支持，我才能克服困難、解決問題，直至本設計的順利完成。
在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始開題到設計的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝各位評閱老師，只有你們的不吝賜教，才能使我的設計更上一層樓，謝謝你們!
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畢業(yè)設計 (論文 )外文資料翻譯 系 部： 機械工程系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 姓 名： 學 號： 外文出處： 附 件： 指導教師評語： 中文翻譯基本符合英文原意 ，達到專業(yè)的機械翻譯標準。 簽名： 2011 年 3 月 18 日 注： 請將該封面與附件裝訂成冊。 (用 外文寫 ) 附件 1：外文資料翻譯譯文 高速切削加工的發(fā)展及需求 高速切削加工是當代先進制造技術(shù) 的重要組成部分，擁有高效率、高精度及高表面質(zhì)量等特征。本文介紹此技術(shù)的定義、發(fā)展現(xiàn)狀、適用領域以及中國的需求情況。 高速切削加工是面向 21 世紀的一項高新技術(shù)，它以高效率、高精度和高表面質(zhì)量為基本特征，在汽車工業(yè)、航空航天、模具制造和儀器儀表等行業(yè)中獲得了愈來愈廣泛的應用，并已取得了重大的技術(shù)經(jīng)濟效益，是當代先進制造技術(shù)的重要組成部分。 高速切削是實現(xiàn)高效率制造的核心技術(shù)，工序的集約化和設備的通用化使之具有很高的生產(chǎn)效率?？梢哉f，高速切削加工是一種不增加設備數(shù)量而大幅度提高加工效率所必不可少的技術(shù)。高速切削加 工的優(yōu)點主要在于：提高生產(chǎn)效率、提高加工精度及降低切削阻力。 有關(guān)高速切削加工的含義，目前尚無統(tǒng)一的認識，通常有如下幾種觀點：切削速度很高，通常認為其速度超過普通切削的 5；機床主軸轉(zhuǎn)速很高，一般將主軸轉(zhuǎn)速在 10000上定為高速切削；進給速度很高，通常達15高可達 90m/于不同的切削材料和所釆用的刀具材料，高速切削的含義也不盡相同；切削過程中，刀刃的通過頻率 (近于“機床－刀具－工件”系統(tǒng)的主導自然 頻率 (，可認為是高速切削。可見高速切削加工是一個綜合的概念。 1992 年，德國 業(yè)大學的 H. 授在 提出了高速切削加工的概念及其涵蓋的范圍，如圖 1 所示。認為對于不同的切削對象，圖中所示的過渡區(qū) (為通常所謂的高速切削範圍，這也是當時金屬切削工藝相關(guān)的技術(shù)人員所期待或者可望實現(xiàn)的切削速度。 高速切削加工對機床、刀具和切削工藝等方面都有一些具體的要求。下面分別從這幾個方面闡述高速切削加工技術(shù)的發(fā) 展現(xiàn)狀和趨勢。 現(xiàn)階段，為了實現(xiàn)高速切削加工，一般釆用高柔性的高速數(shù)控機床、加工中心，也有釆用專用的高速銑、鉆床。這些設備的共同之處是：必須同時具有高速主軸系統(tǒng)和高速進給系統(tǒng)，才能實現(xiàn)材料切削過程的高速化。高速切削與傳統(tǒng)切削最大的區(qū)別是，“機床－刀具－工件”系統(tǒng)的動態(tài)特性對切削性能有更強的影響力。在該系統(tǒng)中，機床主軸的剛度、刀柄形式、刀長設定、主軸拉刀力、刀具扭力設定等，都是影響高速切削性能的重要因素。 在高速切削中，材料去除率 (即單位時間內(nèi)材料被切除的體積 ，通常受限于“機床 工件”工藝系統(tǒng)是否出現(xiàn)“顫振”。因此，為了滿足高速切削加工的需求，首先要提高機床動靜剛度尤其是主軸的剛度特性?，F(xiàn)階段高速切削之所以能夠成功，一個很關(guān)鍵的因素在于對系統(tǒng)動態(tài)特性問題的掌握和處理能力。 為了更好地描述機床主軸的剛度特性，工程上提出新的無量綱參數(shù) — ，用以評價機床的主軸結(jié)構(gòu)對高速切削加工的適應性。所謂 即“主軸直徑與每分鐘轉(zhuǎn)速之積”。新近開發(fā)的加工中心主軸 大都已超過 100 萬。為了減輕軸承的重量，還釆用了比鋼制品要輕得多的陶瓷球軸承；軸承潤滑方式大都釆用油氣混 合潤滑方式。在高速切削加工領域，目前已開發(fā)空氣軸承和磁軸承以及由磁軸承和空氣軸承合并構(gòu)成的磁氣 /空氣混合主軸。 在機床進給機構(gòu)方面，高速切削加工所用的進給驅(qū)動機構(gòu)通常都為大導程、多頭高速滾珠絲槓，滾珠釆用小直徑氮化硅（ 瓷球，以減少其離心力和陀螺力矩；釆用空心強冷技術(shù)來減少高速滾珠絲槓運轉(zhuǎn)時由于摩擦產(chǎn)生溫升而造成的絲槓熱變形。 近幾年來，用直線電機驅(qū)動的高速進給系統(tǒng)問世，這種進給方式取消了從電動機到工作臺溜板之間的一切中間機械傳動環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了機床進給系統(tǒng)的零傳動。由于直線電機沒有任何旋轉(zhuǎn)元件， 不受離心力的作用，可以大大提高進給速度。直線電機的另一大優(yōu)點是行程不受限制。直線電機的次極是一段一段連續(xù)鋪在機床的床身上。次極鋪到哪里，初極工作臺就可運動到哪里，而且對整個進給系統(tǒng)的剛度沒有任何影響。釆用高速絲槓或直線電機，能夠大大提高機床進給系統(tǒng)的快速響應。直線電機最高加速度可達 2 為重力加速度 )，最大進給速度可達 60 2002 年舉世矚目的上海浦東磁懸浮列車工程中的磁浮軌道鋼梁加工，釆用沈陽機床控股有限公司集團中捷友誼公司廠生產(chǎn)的超長進給系統(tǒng)高速大型加工中心實現(xiàn)。該機床 的進給系統(tǒng)為直線導軌和齒輪齒條傳動，工作臺最大進給速度 60m/速行程 100m/速度 2g，主軸最高轉(zhuǎn)速 20000r/電機功率 80X 軸的行程長達 30m，切削 25m 長的磁浮軌道鋼梁誤差小于 磁懸浮列車工程的順利竣工提供了有力的技術(shù)保證。 此外，機床的運動性能也將直接影響加工效率和加工精度。在模具及自由曲面的高速切削加工中，主要釆用小切深大進給的加工方法。要求機床在大進給速度條件下，應具有高精度定位功能和高精度插補功能，特別是圓弧高精度插補。圓弧加工是釆用立銑刀或 螺紋刀具加工零部件或模具時，必不可少的加工方法。 刀具材料的發(fā)展：高速切削技術(shù)發(fā)展的歷史，也就是刀具材料不斷進步的歷史。高速切削的代表性刀具材料是立方氮化硼（ 端面銑削使用 具時，其切削速度可高達 5000m/要用于灰口鑄鐵的切削加工。聚晶金剛石（ 具被稱之為 21 世紀的刀具，它特別適用于切削含有 鋁合金材料，而這種金屬材料重量輕、強度高，廣泛地應用于汽車、摩托車發(fā)動機、電子裝置的殼體、底座等方面。目前，用聚晶金剛石刀具端面銑削鋁合金時， 5000m/切削速度已達到 實用化水平，此外陶瓷刀具也適用于灰口鑄鐵的高速切削加工； 涂層刀具： 金剛石刀具盡管具有很好的高速切削性能，但成本相對較高。釆用涂層技術(shù)能夠使切削刀具既價格低廉，又具有優(yōu)異性能，可有效降低加工成本?，F(xiàn)在高速加工用的立銑刀，大都釆用 的復合多層涂鍍技術(shù)進行處理，如目前在對鋁合金或有色金屬材料進行干式切削時， 層刀具就受到極大的關(guān)注，預計其巿場前景十分可觀； 刀具夾持系統(tǒng)：刀具的夾持系統(tǒng)是支撐高速切削的重要技術(shù)，目前使用最為廣泛的是兩面夾緊式工具系 統(tǒng)。已作為商品正式投放巿場的兩面夾緊式工具系統(tǒng)主要有： 系統(tǒng)。 在高速切削的情況下，刀具與夾具回轉(zhuǎn)平衡性能的優(yōu)劣，不僅影響加工精度和刀具壽命，而且也會影響機床的使用壽命。因此，在選擇工具系統(tǒng)時，應盡量選用平衡性能良好的產(chǎn)品。 高速加工的切削速度為常規(guī)切速的 10 倍左右。為了使刀具每齒進給量基本保持不變，以保證零件的加工精度、表面質(zhì)量和刀具的耐用度，則進給量也必須相應提高 10 倍左右，達到 60m/上，有的甚至高達 120m/此，高速切削加工通常是釆用高 轉(zhuǎn)速、大進給和小切深的切削工藝參數(shù)。由于高速切削的切削余量往往很小，所形成的切屑很薄很輕，把切削時產(chǎn)生的熱量很快帶走；若釆用全新耐熱性更好的刀具材料和涂層，釆用干切削工藝也是高速切削加工的理想工藝方案。 用高速加工中心組成高效率的柔性生產(chǎn)線 ( 具有小型化、柔性突出以及易于變更加工內(nèi)容等顯著特點。圖 2 為上汽集團某發(fā)動機公司利用該生產(chǎn)線加工發(fā)動機機體、汽缸蓋、濾清器座等工件的實例。 為了盡快適應新車型的需要，汽車車身覆蓋件模具和樹脂防沖擋的成形模具等，均必須縮短制作周期和降低生產(chǎn)成本，因此，必須 下大力推進模具生產(chǎn)高速化的進程。上汽集團所屬各公司認為：與過去的精加工相比，進一步實現(xiàn)高精度化；同時必須滿足表面粗糙度、彎曲度的精度要求，為此應施以適當?shù)氖止ぞ藜庸?，由于切削速度的極大提高，與過去的精加工工序相比，加工周期應大幅度縮短。 為了發(fā)揮以車削加工中心和鏜銑類加工中心為代表的高速切削加工技術(shù)和自動換刀功能的優(yōu)勢，提高加工效率，對復雜零件的加工應盡可能釆用集中工序的原則，即要求在一次裝夾中實現(xiàn)多道工序的集中加工，淡化傳統(tǒng)的車、銑、鏜、螺紋加工等不同切削工藝的界限，充分發(fā)揮設備和刀具的高速切削功能，是 當前提高數(shù)控機床效率、加快產(chǎn)品開發(fā)的有效途徑。為此，對刀具提出了多功能的新要求，要求一種刀具能完成零件不同工序的加工，減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時間，以減少刀具的數(shù)量和庫存量，有利于管理和降低制造成本。較常用的有多功能車刀、銑刀、鏜銑刀、鉆銑刀、鉆－銑螺紋－倒角等刀具。與此同時，在批量生產(chǎn)線上，使用針對工藝需要開發(fā)的專用刀具、復合刀具或智能刀具，可以提高加工效率和精度，減少投資。在高速切削條件下，有的專用刀具可將零件的加工時間降至原來的 1/10以下，效果十分顯著。 高速切削具有相當多的好處，例如：有大量材料需要 切除的工件，具有超細、薄結(jié)構(gòu)的工件，傳統(tǒng)上需要花相當長的機動工時加工的工件以及設計變更快速、產(chǎn)品周期短的工件，均能顯示出高速切削所帶來的優(yōu)點。 附件 2：外文原文 is an of of of s is to 1st a as a in an is to of so it a It be is an in of to is of of at is no as of 20000r/0,000 at 5 up 0m/is to be to be is a 1992. . in 2th on of as . in of to be is is of to or is to of At in to of NC By a in We be in is of is In or a In on in to we of is at to be a is of In to of DN of on of DN of N To an of to In of of in is of to By to at as by In of of up in of of no of of is is a a in of of a of 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