絲杠車(chē)床改光杠鍵槽銑專(zhuān)機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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0 引言
制造業(yè)作為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位，2000年制造產(chǎn)業(yè)占全國(guó)GDP36%，它是我國(guó)比較優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，是勞動(dòng)密集及智力密集型產(chǎn)業(yè)。而制造業(yè)的主體和基礎(chǔ)是機(jī)床行業(yè)；2002年中國(guó)機(jī)床消費(fèi)55億美元，機(jī)床的進(jìn)口已超過(guò)31億美元，一躍成為世界最大的消費(fèi)國(guó)和全球最大的機(jī)床進(jìn)口國(guó)。 同時(shí)加入WTO以后，全球經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的一體化，這對(duì)我國(guó)制造業(yè)的要求不斷提高，各種技術(shù)壁壘已經(jīng)阻礙了我國(guó)機(jī)床行業(yè)走向國(guó)際化。如何刷新今天的被動(dòng)局面，積極的應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)、抓住機(jī)遇、贏(yíng)得發(fā)展的契機(jī)，成為機(jī)床行業(yè)普遍面臨的問(wèn)題。在國(guó)外，機(jī)床改造已有較長(zhǎng)的歷史，美國(guó)舊機(jī)床買(mǎi)賣(mài)組織MDMA(Machine Dealers National Association) 成立已有50年。由于各國(guó)的政治、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的差異，機(jī)床的種類(lèi)、性能、結(jié)構(gòu)的繁雜多樣，使機(jī)床的改造內(nèi)涵更加豐富多彩，出現(xiàn)了機(jī)床的翻修、改進(jìn)、改裝、改造、再生、再造。機(jī)床改造在汽車(chē)、機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、航空等行業(yè)廣泛應(yīng)用，并批量投入生產(chǎn)。
一般認(rèn)為：機(jī)床改造就是：利用最新的控制裝置和進(jìn)給系統(tǒng)使舊機(jī)床獲得新生再造（Remanufacturing）是一種較高的設(shè)備改造形式，國(guó)外稱(chēng)這種工程技術(shù)是把老設(shè)備“重新回到圖板，以進(jìn)行再設(shè)計(jì)，再制造，再鑒定的工作過(guò)程。通過(guò)全面改造設(shè)備主體結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，引入最新技術(shù)，使機(jī)床達(dá)到現(xiàn)代化設(shè)計(jì)的新機(jī)床的水平，以滿(mǎn)足現(xiàn)代生產(chǎn)率、精度、環(huán)靜和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。鑒于機(jī)床改造工藝技術(shù)水平要求較高。一般工廠(chǎng)用戶(hù)自行改造。往往難于達(dá)到技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效益。
現(xiàn)代制造業(yè)的優(yōu)化，除了信息化以外，還包括加工順序的工藝優(yōu)化、加工參數(shù)、切削刀具、熱處理金屬成型的優(yōu)化設(shè)計(jì)制造，從而實(shí)現(xiàn)降低成本、高效益的運(yùn)作，達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)、高規(guī)范的要求。
本課題就是從培養(yǎng)我們的工程實(shí)踐意識(shí)、經(jīng)濟(jì)意識(shí)，樹(shù)立正確的生產(chǎn)觀(guān)出發(fā)，并結(jié)合鹽城市機(jī)床廠(chǎng)的多年實(shí)踐總結(jié)，提出這種在原有絲杠車(chē)床基礎(chǔ)上改造成光桿鍵槽銑專(zhuān)機(jī)。此光桿鍵槽銑專(zhuān)機(jī)是專(zhuān)為銑光杠鍵槽的光桿類(lèi)零件而用，并可銑各種寬度的鍵槽。
設(shè)計(jì)課題涉及到課題調(diào)研報(bào)告、資料的查詢(xún)、閱讀有關(guān)的資料摘錄，并作心得，并加工收集的資料。然后深入鹽城市機(jī)床廠(chǎng)生產(chǎn)一線(xiàn)向使用者、設(shè)計(jì)者學(xué)習(xí)，達(dá)到充分了解所研究的產(chǎn)品的成本、生產(chǎn)效率、新的特殊用途、新的設(shè)計(jì)理念、以及產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。具體的了解企業(yè)的現(xiàn)有工況，機(jī)床的外形、進(jìn)給箱的大致結(jié)構(gòu)，找到企業(yè)存在的問(wèn)題，并記錄了如何有所改進(jìn)，最后確定設(shè)計(jì)的進(jìn)給系統(tǒng)。、以及箱體的結(jié)構(gòu)圖，并進(jìn)行相關(guān)零件的選型計(jì)算。由于光桿鍵槽銑專(zhuān)機(jī)具有專(zhuān)業(yè)化、高效化的功能。因此是主要實(shí)現(xiàn)從高效節(jié)能、噪聲、環(huán)保無(wú)污染角度出發(fā)。利用原絲桿車(chē)床的床腳、床身、床鞍、絲桿進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)、速度的轉(zhuǎn)換功能的實(shí)現(xiàn)。此種機(jī)床的構(gòu)造設(shè)計(jì)要求我們具備相當(dāng)強(qiáng)的實(shí)踐知識(shí)和經(jīng)濟(jì)意識(shí)工進(jìn)與快退的功能。具體地涉及到：動(dòng)力裝置、電機(jī)的選用（，優(yōu)化的配置企業(yè)內(nèi)部現(xiàn)有各種資源，真正做到資源最小化，提高產(chǎn)品精度，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益最大化的要求，更好的服務(wù)于生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)。
1 進(jìn)給系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
總體設(shè)計(jì)方案包括根據(jù)課題的具體要求進(jìn)行原動(dòng)件的選擇，傳動(dòng)裝置和工作裝置。具體的就是進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的選型,箱體的加工方法選擇；設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案的設(shè)置比較、確定進(jìn)給系統(tǒng)的各種零部件的設(shè)計(jì)順序及其設(shè)計(jì)的基本原則。主要有各個(gè)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核、剛度校核。齒輪零件的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)，強(qiáng)度教核，以及精度設(shè)計(jì)。還要初步確定所選用的各種方案的有機(jī)結(jié)合，要具備相關(guān)性。
1.1 機(jī)床外形結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖1)
主要用途是專(zhuān)為銑長(zhǎng)鍵槽的光杠類(lèi)零件而用并可銑各種寬度的鍵槽。
。
圖一（機(jī)床外形圖）
1.2 主要技術(shù)參數(shù) (原始數(shù)據(jù))
床身長(zhǎng)：2600mm
絲杠螺距：12mm
絲杠直徑：Ф60mm
所加工的鍵槽寬：6.8mm
工進(jìn)速度為：237mm/min
快退速度為：2800mm/min
銑刀轉(zhuǎn)速：121r/min
刀盤(pán)直徑：Ф80mm
主電機(jī)：1.1kw，91.0r/min
進(jìn)給電機(jī)：1.5kw，1400r/min
1.3 設(shè)計(jì)方案的比較
全部采用易于加工的直齒圓柱齒輪方案，方案1 傳動(dòng)路線(xiàn)較簡(jiǎn)單，較平穩(wěn)。具有制造方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，并且采用電磁離合器很容易實(shí)現(xiàn)速度的切換。但存在的問(wèn)題是整體結(jié)構(gòu)不太緊湊。高度方向的尺寸較大，易安裝調(diào)試其中帶傳動(dòng)承載能力低。但方案考慮到用在光桿鍵槽銑床工作載荷運(yùn)動(dòng)較為合適。齒輪傳動(dòng)是比較高的。傳動(dòng)精度也是比較高的，使用壽命較長(zhǎng)。但是要求潤(rùn)條件較高另外各個(gè)齒輪在軸上的分布相對(duì)軸承均勻。載荷沿齒寬方向分布均勻。 傳動(dòng)比：工進(jìn)時(shí): i = 快退時(shí)：
方案2（自擬方案）
與方案1相比較結(jié)構(gòu)較緊湊。更簡(jiǎn)單傳動(dòng)級(jí)數(shù)少，但很容易發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉現(xiàn)象。不易安裝調(diào)試。且不易達(dá)到利用原有機(jī)床進(jìn)行改造的目的。
綜述可知：選擇方案一較為合適。綜合工藝較好。易與實(shí)現(xiàn)。達(dá)到合理分配各級(jí)傳動(dòng)比。使整個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)制造性能最優(yōu)。從而使技術(shù)人員與工藝人員的有機(jī)結(jié)合。
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