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開題報告
課題
名稱
15t焊接式滾輪架設計
課題來源
導師課題
課題類別
工程設計
一、論文資料的準備
隨著焊接技術(shù)的高速發(fā)展，對焊接生產(chǎn)的機械化和自動化提出了越來越高的要求。焊接機械設備的需求量也越來越大。焊接滾輪架設備正是為了滿足市場需求而設計生產(chǎn)的。它是借助于焊件與主動輪之間的摩擦力來帶動圓筒形焊件旋轉(zhuǎn)的裝置。主要用于圓筒形焊件的焊接和裝配。焊接滾輪架是主動輪與工件之間的摩擦力帶動筒形工件旋轉(zhuǎn)的變?yōu)闄C械。它主要用于筒形工件的縱向焊縫，環(huán)向焊縫的裝配和焊接作業(yè)。也可以在焊接滾輪架上進行修整，割孔及探傷作業(yè)。滾輪架是容器生產(chǎn)中最常用的工藝裝備。焊接滾輪架按結(jié)構(gòu)形式分為兩類：第一類是長軸式滾輪架，主動滾輪架裝置在一根電動機驅(qū)動的軸上；從動滾輪架在另一根公共軸上。滾輪中心距離可以調(diào)節(jié)，適用于焊接薄壁、長度大的筒形工件。第二類是組合式滾輪架：主動滾輪架與從動滾輪架各自獨立，可根據(jù)工件的長度任意組合，使用方便靈活，適用性強，是目前運用最廣泛的滾輪架之一。
焊接滾輪架（主動滾輪架，從動滾輪架）；主動滾輪架由底座、滾輪、傳動減速機構(gòu)、控制系統(tǒng)組成，從動滾輪架由底胎和滾輪組成。
焊接滾輪架主動滾輪架和從動滾輪架都是獨立的，它們之間可根據(jù)工件的重量和長度任意的組合，其組合比列可以是一主一從的組合，也可以是一主兩從、一主三從的組合，使用起來方便靈活，對焊件的適應性強。主動架主要由底座、滾輪、傳動減速機構(gòu)、控制系統(tǒng)組成，從動架主要由底胎和滾輪組成。
滾輪架有以下特點：
1) 課根據(jù)焊接的重量、長度任意組合，使用方便靈活。
2) 在規(guī)定范圍內(nèi)自動調(diào)節(jié)滾輪中心距，適用于不同直徑的焊件，圓筒焊件放置平穩(wěn)。
3) 可采用可控硅供電直流電動機驅(qū)動，無極調(diào)速、焊速范圍大、速度穩(wěn)定。
4) 適用性強，使用廣泛。
5) 采用組合式滾輪，鋼輪外包橡膠傳動平穩(wěn)、摩擦力大、壽命長。
6) 對工件輪壓小，可避免工件表面產(chǎn)生冷作硬化。
焊接滾輪架多采用直流電動機驅(qū)動，降壓調(diào)速。這種方式沿用已久，技術(shù)很成熟，電動機的機械特性比較硬，起動力矩較大，但是目前滾輪架使用的最廣泛的拖動調(diào)速方式。確定是電動機結(jié)構(gòu)復雜，調(diào)速范圍較窄，一般很轉(zhuǎn)矩的調(diào)速范圍為1：10左右。低速時速度不穩(wěn)定，有爬行現(xiàn)象。也有滾輪架是采用交流異步電動機拖動，變頻調(diào)速。近幾年隨著晶體管變頻器性能的完善以及價格的下降，采用交流電動機驅(qū)動變頻調(diào)速的滾輪架也日趨增多。優(yōu)點是調(diào)速范圍寬，可達1:20，線轉(zhuǎn)動平滑性好，低速特性硬。缺點是低速段過載倍數(shù)降低太大，變頻電源價格也較高，但隨著電動機額定功率的增加，價格上升則相對平緩，所以在重型焊接滾輪架上采用交流異步電動機拖動和變頻調(diào)速比較合適。由于制造工藝、材料性能等因素的影響，另外，一對重型焊接滾輪架的金屬滾輪一般采
用鑄鐵或者合金鋼球墨鑄鐵制成表面硬度為50HRC的滾輪。滾輪直徑大多在200-700之間。國外滾輪架品種多、系列全。我國在1990年就已經(jīng)頒布了焊接滾輪架的行業(yè)標準（ZBJ/T33003-1990）。
焊接滾輪架存在一個軸向竄動的問題，只有當滾輪和焊件都是理想的圓柱體且各滾輪尺寸一致，轉(zhuǎn)動軸線都在同一水平面內(nèi)并與焊件平行時才能實現(xiàn)。理論和實踐都表明：影響焊件作軸向竄動的主要因素是滾輪各軸線的平行度。因此要做到：①主、從動滾輪架都位于同一中心線上②各滾輪軸線都在同一水平面內(nèi)且相互平行③滾輪間距相等。目前有三種機構(gòu)可解決此問題：
1) 頂升式執(zhí)行機構(gòu)；
2) 偏移式執(zhí)行行機；
3) 平移式執(zhí)行機構(gòu)。
在國內(nèi)一些大型或較復雜的焊接機械裝備已有專業(yè)廠生產(chǎn)，可根據(jù)生產(chǎn)需要選購和訂購焊接機械設備設計就是一種機械設計，但這種機械設計必須充分考慮，焊接工藝的基本特點并滿足裝配和焊接工藝的特殊要求，一般的設計原則與要求是：
1.工藝原則
焊接產(chǎn)品總是由兩個以上的零、部件組成，由于施焊方便，或易于控制焊接變形等原因，裝配和焊接兩道焊接工序可能是先裝完后再焊，也可能是邊裝邊焊，所以設計裝備應能適應這種情況。
焊接式局部加熱過程，不可避免產(chǎn)生焊接應力與變形，在裝備上設置定位器和夾緊器件時要充分考慮焊接應力和變形的方向。通常在焊件平面內(nèi)的伸縮變形不作限制，通過焊件留收縮余量方法讓其自由的收縮；而焊接面外的焊接變形，如角變形、彎曲應力變形或波浪變形等應用夾具加以控制；有時還要利用夾具作出反變形的工藝措施，這些都是要求定位和夾緊器來實現(xiàn)。
用電作熱源的焊接方法，一般都要求焊件本身作為焊接回路中的一個電極，就可能要求焊接裝備具有導電或絕緣功能。當焊接電流很大時，導電部分還需有散熱措施；真空電子束焊接所用的夾具不得用點磁性材料制作，也不得有帶剩磁，以免影響電子束聚焦等。
明弧焊接時，難免產(chǎn)生煙塵、金屬或熔渣的飛濺物，他們會損壞工裝上外露的光滑工作面，需有遮掩措施等。
2.安全可靠原則
安全可靠原則指裝在可用期內(nèi)絕對安全可靠，凡是受力構(gòu)件都應具有足夠的強度和剛度，足以承受焊件重力和因限制焊件變形而引起的各方向的反作用力等。夾緊時不破壞焊件的既定位置；夾緊后既不讓焊件松動滑移，友不使焊件的拘束度過大以免產(chǎn)生較大的約束應力；夾緊機構(gòu)應能自鎖等。
3.方便原則
裝備必須便操作和施工，能使裝配和焊接過程簡化，工人勞動強度降低到最低，工件裝上和卸下方便；有供焊槍、面罩、焊接機頭等進出和擺動的空間以及工人自由操作的位置，也便于中間進行質(zhì)量檢測；裝備上各種機件操作要輕巧靈便；定位、夾緊和松開過程要省力而快速；對易損零、部件便于維修和更換等。
4.經(jīng)濟原則
所設計的裝備必須易于制造，投資少，制造成本低，回收期短。盡量選用通用化、標準化零、部件；在一個夾具上定位器件和夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式不宜過多也不應過于復雜；使夾具和機械具有較好的制造工藝性能和較高的機械效率；裝備在使用時能源消耗和管理費用少等
二、本課題的目的（重點及擬解決的關(guān)鍵問題）
目的：
畢業(yè)設計是工科大學生完成學業(yè)中最重要的實踐環(huán)節(jié)，是將在大學學到的理論知識系統(tǒng)化、條理化、實用化最關(guān)鍵的一環(huán)。通過本畢業(yè)設計培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎理論、專業(yè)知識和基本技能，提高分析與解決實際問題的能力；較復雜工程計算的工作能力；計算機繪圖的工程圖繪制能力。掌握一般機械機構(gòu)的設計思路、方法和步驟，掌握常用工程材料的性能和選配能力。盡快完成學生到工程技術(shù)人員的過渡。
重點：
在設計過程中重點是機架總體結(jié)構(gòu)的設計，減速器的選擇，各零部件（減速器、軸、齒輪、軸承、聯(lián)軸器、鍵）的設計，和機架的設計。
關(guān)鍵問題：
1.第一步的總體結(jié)構(gòu)設計。
總體結(jié)構(gòu)不僅關(guān)系到成品的安裝于運輸還關(guān)系到后面零部件的尺寸約束。
2.最后的機架設計。
3. 焊接滾輪架軸竄機理及影響因素。
三、主要內(nèi)容、研究方法、研究思路
主要內(nèi)容：
焊接滾輪架是借助主動滾輪與焊件之間的摩擦力,帶動焊件旋轉(zhuǎn)的變位機械。焊接滾輪架主要用于筒形焊件的裝配與焊接。自調(diào)式焊接滾輪架可根據(jù)焊件的直徑自動調(diào)整滾輪的間距。
焊接滾輪架由主動滾輪架和從動滾輪架兩大部分組成。
本設計要求對15t焊接滾輪架做總體設計和主動滾輪架和從動滾輪架等機構(gòu)做結(jié)構(gòu)設計。
原始數(shù)據(jù)：1.最大載重量：15000kg
2.工件直徑：∮500—∮5300mm
3.滾輪圓周速度：8—48m/h
4.滾輪直徑：（鋼輪+膠輪+鋼輪）
∮380mm+∮400mm+∮380mm
5.滾輪總寬度：250mm
技術(shù)要求：
1. 焊接滾輪架要有較寬的調(diào)速范圍，穩(wěn)定的焊接運行速度，以及良好的結(jié)構(gòu)剛度；
2.對焊件的直徑和形狀要有一定的適用性；
3.結(jié)構(gòu)整體要有較高的強度和抗沖擊性能；
4.無論是高速回轉(zhuǎn)還是低速回轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速應平穩(wěn)、均勻。
研究方法：
在類比別的機型的同時參觀了不同滾輪架的形式和驅(qū)動方式,在這些基礎上進行改造和設計。
研究思路：
首先，進行滾輪架的總體設計。根據(jù)所給的參數(shù)確定出兩滾輪支架之間的距離，滾輪架臂長，和滾輪架在工作時臂架的反轉(zhuǎn)角度。確定出滾輪架大體的外部輪廓尺寸，并分析焊接滾輪架軸竄機理及影響因素。
其次，對滾輪架進行受力分析。根據(jù)滾輪架總體結(jié)構(gòu)的尺寸和滾輪的尺寸分最大工件尺寸和最小工件尺寸兩種情況進行受力分析，后面各零部件的設計打好基礎。為電機選擇提供數(shù)據(jù)。
再次，各零部件的設計。根據(jù)所選電機確定減速器的傳動比，再根據(jù)需要的傳動比選擇電機，最后校核電機的功率及轉(zhuǎn)矩。根據(jù)受力分析結(jié)果初估軸徑，再根據(jù)之前總體設計中外部輪廓的尺寸及軸上零件進行軸結(jié)構(gòu)的設計。根據(jù)臂架的長度及傳動比的需要設計三個傳動齒輪，在本設計中減速器的傳動比已經(jīng)滿足要求，齒輪只起傳遞功率和轉(zhuǎn)矩的作用。最后設計連接這些零部件的連接件（軸承、鍵、聯(lián)軸器），完成整套機械的組裝。
最后，設計機架。機架的作用是支撐所有工作部件，承受工件及工作裝置傳來的力和和轉(zhuǎn)矩。機架為完成工作裝置的定位，提供實現(xiàn)工作裝置的正常工作的條件。
四、總體安排和進度（包括階段性工作內(nèi)容及完成日期）
3月25日-4月7日： 確定方案、修改方案、最終通過方案。（二周）
設計人應隨時將方案交指導老師審批，方案通過則繼續(xù)進行，通不過則修改方案，在兩周內(nèi)必須通過方案。
4月8日-5月5日： 撰寫計算書。（四周）
嚴格按規(guī)范要求撰寫計算書，包括頁面布置、字體、內(nèi)容、插圖等。插圖使用AUTOCAD繪制，圖文并茂，計算正確完整。
5月6日-6月9日： 繪制工程圖。（五周）
圖量符合要求。
6月10日-6月16日：整理畢業(yè)設計資料，準備答辯
6月17日-6月21日：畢業(yè)答辯
五、主要參考文獻
[1]王政. 焊接工裝夾具及變位機械性能、設計、選用. 北京：機械工業(yè)出版社，2003
[2]王政等. 焊接工裝夾具及變位機械圖冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2006
[3]成都電焊11機研究所等. 焊接設備選用手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2006
[4]雷玉成等. 焊接成型技術(shù). 北京：化學工業(yè)出版社，2004
[5]陳裕川. 現(xiàn)代焊接生產(chǎn)實用手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2005
[6]成大先主編. 機械設計手冊·單行本· 軸及其聯(lián)接.北京：化學工業(yè)出版社，1997
[7]成大先主編.機械設計圖冊（上、下冊）.北京：化學工業(yè)出版社，1997
[8]陸玉，何在州，佟延偉編.機械設計課程設計.北京：機械工業(yè)出版社，2003
[9]吳宗澤主編. 機械設計實用手冊-2版. 北京：化學工業(yè)出版社，2003
[10]陳祝年編. 焊接工程師手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2006
[11]濮良貴等編.機械設計（第八版）. 北京：高等教育出版社，2006
[12]孫恒, 陳作模等編. 機械原理. 北京：高等教育出版社，2006
[13]陳祝年編.機械零件設計手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2004
[14]徐格寧主編. 機械裝備金屬結(jié)構(gòu)設計第2版. 北京：機械工業(yè)出版社，2009
[15]王伯平主編. 互換性一測量技術(shù)基礎第3版. 北京：機械工業(yè)出版社，2009
[16]大連理工大學工程圖學教研室編第六版. 北京：高等教育出版社，2007
[17]陸玉主編. 機械設計課程設計. 北京：機械工業(yè)出版社，2006
指導教師意見：
指導教師簽名： 日期：
教研室意見：
教研室主任簽名： 日期：
系意見：
系領(lǐng)導簽名： 日期：
系蓋章
課題來源：導師課題、社會實踐、自選、其他
課題類別：工程設計、施工技術(shù)、新品開發(fā)、軟件開發(fā)、科學實驗、畢業(yè)論文。
摘要
隨著焊接技術(shù)的高速發(fā)展，對焊接生產(chǎn)的機械化和自動化提出了越來越高的要求。焊接裝備就是在焊接生產(chǎn)中與焊接工序相配合,有利于是實現(xiàn)焊接生產(chǎn)機械化,自動化,有利于提高裝配焊接質(zhì)量,促使焊接生產(chǎn)過程加速進行的各種輔助裝置和設備。焊接機械設備的需求量也越來越大。焊接機械設備的需求量也越來越大。焊接滾輪架設備正是為了滿足市場需求而設計生產(chǎn)的。焊接滾輪架是借助主動滾輪與焊件之間的摩擦力來帶動焊接旋轉(zhuǎn)的變?yōu)闄C械。焊接滾輪架主要用于筒形焊件的裝配與焊接。焊接滾輪架按結(jié)構(gòu)形式分為兩類：第一類是長軸式滾輪架。第二類是組合式滾輪架。按調(diào)節(jié)方式分為自調(diào)式、非自調(diào)式。自調(diào)式焊接滾輪架可以根據(jù)焊件直徑自動調(diào)整滾輪架的間距。本文主要是對15t自調(diào)式焊接滾輪架進行設計，并對軸、鍵等主要構(gòu)件進行校核。結(jié)果表明各主要部件符合要求。該滾輪架結(jié)構(gòu)簡單，使用方便靈活，對焊件的適應性很強。設計中充分考慮了滾輪架的合理性和經(jīng)濟性等因素。
關(guān)鍵詞：焊接 工裝夾具 滾輪架
ABSTRACT
As the welding technology developed, more and more higher quality is needed to mechanization and automation of welding production and welding process. Welding equipment is a machine which is used in welding production and welding process, and it is conducive to welding production mechanization and automation, to improving assembly welding-quality. Then it could speed up the process of welding production of the various assistive devices and equipment. Welding equipment’s requirement is in big mass. Welding roller is designed for the requirement of the market. Welding roller is used initiative and welding pieces of the wheel between the Mount relay driven welding rotating mechanical deformation. Welding roller stands for the main pieces of tube welding and welding assembly. Welding roller standing by structural form is divided into two categories: the first category is long axis-wheel frame, the second category is modular roller frame. According to the regulating mode is divided into self-adjusting, non-self-adjusting. Self-adjusting welding roller can adjusting the distance of the welding roller according to the diameter of the work. In this paper, fifteen tons of self-adjusting welded wheel for the design, as well as axial, bond and other main component of checking. The results showed that the main component to meet the requirements. The roller frame structure is simple, flexible, adaptive welded pieces of a strong, which is the most widely used form of the structure. And it could be fully considered the roller frame reasonable and economic, and other factor.
KEY WORDS: weld frock clamp turning rolls
目 錄
第1章 前言·················································································1
1.1焊接滾輪架的發(fā)展······································································1
1.2 滾輪架的工作原理及類型·····························································3
1.3 滾輪架的設計原則及要求·····························································4
第2章 總體設計············································································6
2.1 滾輪架的組成········································································· 6
2.2 滾輪架各總體參數(shù)的確定····························································7
2.3 焊接滾輪架軸竄機理及影響因素··················································10
第3章 受力分析··········································································15
3.1 工件直徑最大時受力分析··························································15
3.2 工件直徑最小時受力分析···························································16
第4章 電機選擇···········································································17
4.1 電動機的類型········································································17
4.2 電動機的轉(zhuǎn)速及功率································································18
4.3 滾輪架電機選擇計算································································19
第5章 傳動比分配及減速器選擇·····················································20
5.1 減速器選擇考慮因素······························································20
5.2 滾輪架中傳動比分配及減速器選擇·················································21
第6章 齒輪設計計算····································································23
6.1 齒輪設計準則·········································································23
6.2 齒輪材料的選擇及參數(shù)確定·························································23
6.3 齒輪設計計算·········································································25
第7章 軸的設計計算····································································31
7.1 軸的分類··············································································31
7.2 軸的設計步驟········································································31
7.3滾輪架中各軸的設計··································································34
第8章 聯(lián)軸器的選擇····································································39
8.1 聯(lián)軸器的簡介·········································································39
8.2 聯(lián)軸器的選擇計算···································································39
第9章 軸承設計··········································································42
9.1 軸承的組成及分類···································································42
9.2 滾動軸承的代號······································································42
9.3軸承的類型的選擇方法·······························································43
9.4軸承的選擇計算·······································································44
第10章 鍵的選擇·········································································46
10.1 鍵的分類及工作原理·······························································46
10.2 鍵的強度校核·······································································47
10.3鍵的選擇計算········································································47
第11章 機架設計·········································································49
第12章 畢業(yè)設計小節(jié)···································································50
參考文獻·····················································································52
附：英文原文
英文翻譯
畢業(yè)實習報告
附 件：1、外文原文；2、外文資料翻譯譯文。
指導教師評語：
簽字：
年 月 日
注：請將該封面與附件裝訂成冊。
1、 外文原文（復印件）
2、外文資料翻譯譯文
第15章 鋸和鋸削
15.1簡介
鋸削曾被認為是次要的加工方法，一般用于為別的加工工序做準備而切削棒料。在近些年，由于一些新的鋸床的發(fā)展，更好的鋸齒材料使鋸削成為更加高效，靈活，經(jīng)濟的加工方法。現(xiàn)在很多情況下帶鋸是零件特定形狀成型的主要加工方式。
圖15.1: 典型的鋸削工藝
（Courtesy: Clausing Industries, Inc.）
當使用正確的鋸床和鋸片時，鋸削是最經(jīng)濟的金屬切削方式之一。鋸削的切口很窄，在鋸削過程中幾乎沒有切屑產(chǎn)生。當帶鋸用來切削復雜外形輪廓時，只有很少一部分金屬作為切屑的形式從零件表面除去。因此用于切削大量余量金屬的動力是很小的。
15.2鋸削
鋸削中通過帶有一系列很小間距的齒（稱作鋸齒）的工具在工件中切入狹長的口子。鋸削一般用于把零件分割成兩部分或者更多的部分，或者去除零件多余的部分。這些加工經(jīng)常被稱作切斷加工，因此許多加工工藝中在生產(chǎn)序列的某些地方要求有切斷加工，鋸削是很重要的加工方法。
鋸削是基本上是很簡單的加工方法。當鋸齒在在工件中移動是，每個齒都進行切削。根據(jù)工件的尺寸和厚度，在同一時間進行切削的齒數(shù)在2到10之間變化或者更多。鋸削是連續(xù)切削或者往復切削。在圖15.1中所示為典型的鋸削加工。
合適的鋸齒和加工條件選擇之前應該知道切削速度和材料的特點。幾乎在每個加工車間都可以看到鋸床，鋸床是一類高效的加工機床。
15.3鋸片
所有的鋸齒既擁有共同特點也有它的專業(yè)用語。一些術(shù)語在圖15.2中給出,另一些下面將作出介紹：
圖15.2: 鋸的特點和專業(yè)術(shù)語
前角：在大部分鋸齒中前角是零度。如圖15.2中所示一些鋸齒擁有正前角。
寬度：鋸齒的寬度是包括所齒在內(nèi)的總寬度。
固定裝置：鋸刀的固定裝置指的是補償鋸齒的設備以至于刀片可以清理切槽。
切縫:切縫是由鋸片和被切除的材料形成的切削寬度。鋸齒的厚度稱作厚度規(guī)格。
齒距：鋸的齒距是指兩個相鄰的鋸齒的最高點之間的距離。在鋸齒中以英寸定義。
15.3.1鋸片材料
鋸片用以下介紹的各種材料制作：
碳鋼：一般用于小批量，低速工作。這些罪便宜的刀具或許更耐磨。
高速鋼：高速鋼要花費三倍于碳鋼的價錢，但是它更耐磨而且加工難加工的材料時必須使用。
高速邊緣：這是碳鋼刀刃，把HSS鋸齒焊接在一個狹長的材料上制作而成。這種鋸片堅韌，價格也不貴，被廣泛使用，適合切削大部分材料。
碳化鎢刀尖：尺寸很小。僅僅用在大型的，剛性好的鋸床用來加工難加工的材料且生產(chǎn)效率高。
15.3.2鋸片選用
選擇適合的特定加工的帶鋸首先應該了解的是將要加工的是什么材料。像硬度、加工性能、加工的形狀、加工部位這些因素都應該考慮。
一旦確定將要加工的是什么材料，機床上的選擇器就可以用來選擇合適的鋸，切削速度。控制面板和選擇器的確很有用，但是，操作者又必須對每個鋸削工序中切削速率，刀具壽命，精度三種變量做出選擇。一般來說，增加其中一個變量會導致另一個或兩個會下降。例如：增加切削速率將會減少刀具壽命和精度。
15.3.3鋸片焊接
幾乎所用立式金屬切削帶鋸有電焊片附件。它一般安裝在床身上靠近操作者左手的一邊，由一切齒、小砂輪和并對焊機組成。葉片焊接附件把鋸片原材料制作成帶鋸或者用來焊接鋸片，這些是在工件孔中進行內(nèi)孔切削的鋸片。
在鋸片上應該強調(diào)焊接質(zhì)量的重要性。因不合格焊接、不恰當?shù)穆?lián)結(jié)、不恰當?shù)臒崽幚硪鸬娜毕莶粌H浪費時間而且存在潛在的危險。
對焊機：電阻式對接焊機上發(fā)現(xiàn)幾乎所有立式帶鋸都是通過使電流流過鋸條兩端施加壓力來完成操作。刀片端部大電阻使熱量來不及擴散就導致金屬瞬時加熱到白炙狀態(tài)。提供了用于退火的焊接接頭。當操作者按下按鈕很短時間，電流流過接好的接頭直到連接接頭變成暗紅色。當緩慢冷卻時接頭得到退火。
15.4鋸削設備
圖 15.3: 三種基本的鋸的加工方法:
(a) 鋼鋸, (b) 立式帶鋸 (c)臥式帶鋸
在大部分鋸削操作中，工件被靜止固定，鋸向工件移動。如圖15.3示一樣，根據(jù)鋸的移動方式有三種基本的鋸削工藝：
15.4.1鋼鋸
鋼鋸圍繞工件的往復直線運動。這種鋸削的方法經(jīng)常用作于切斷。切割只發(fā)生在鋸的前進行程。由于這種斷續(xù)切削的鋸切削比其他鋸削效率要低。鋼鋸課分為手動鋸和電鋸。電鋼鋸提供了在理想速度和進給率條件下操作鋸的驅(qū)動原理。
圖 15.4a: 半自動鋸
電動鋼鋸：電動鋼鋸是最早也是最貴的一種鋸。如圖15.4a示，這些鋸和手工鋸工作是一樣的：向前的行程進行切削，為了返回行程不拖行返回時稍稍抬起。
電動鋼鋸的尺寸是他能切削的最大的毛坯件的橫截面積。6X6英寸是一種典型的尺寸。所用的電動機不一樣，動力1-10馬力不等。
圖 15.4b: 用于高生產(chǎn)率的自動電鋸.
(Courtesy: Kasto-Racine, Inc.)
這些鋸的速度是每分鐘鋸的行程。重鋸在難加工的材料時加工次數(shù)時大量減少，每分鐘30次，加工碳鋼和有色金屬時能高達每分鐘165次。鋼鋸一般有四到六個不同的速度。
每個行程正向進給，進給量用摩擦和壓力驅(qū)動。小型的電鋸每個行程進給量大概0.006英寸，大一點的每個行程進給量0.012到0.030。作用在刀具的上的進給壓力為450到750英鎊。工件裝夾在手動或電動的內(nèi)置虎鉗上。
如圖15.4b所示自動電鋸將用預置計和限位開關(guān)來進給預定的長度，裝夾虎鉗，切斷，為下一次切削提升鋸。這些切削可以精確到0.010英寸或者更精確。當然這些是非常昂貴的，因此在大量工作需要完成時才被使用。
15.4.2 帶鋸切削
帶鋸切削是使用以無限循環(huán)的形式進行的連續(xù)的直線運動。帶鋸使用了一種類似于輪滑一樣的驅(qū)動原理使其連續(xù)運動，引導著鋸從工件中通過。帶鋸分為立式和臥式兩種。這指的是切削時鋸的運動方向。立式帶鋸用作切斷或者其他像加工輪廓和切槽這樣的操作。臥式帶鋸一般作為電鋸的代替品用于切斷工序。
立式帶鋸: 無論輕的、中型的、或者重型的所有的立式帶鋸都是由特定的基本的零件組成。即使這些機器的主要零件是由不同的方法制成，對于加工者來說，他們的基本功能都是一樣的。如圖15.5a示是一臺典型的立式帶鋸。
圖 15.5a:典型立式鋸床
(Courtesy: Clausing Industries，Inc.)
立式帶鋸從手動進給的輕型機械到擁有動力進給的重型機械的尺寸和配置都適用。輕型機械一般有兩個輪，且這兩輪通過變速帶驅(qū)動裝置如v帶和塔輪驅(qū)動，或者其他一些形式的變速原理驅(qū)動。用在輕型機械上的刀片寬度從3/16英寸到5/8英寸變化。
工作臺類型:立式金屬切削帶鋸的工作臺一般用鑄鐵制作且運用了傾斜原理以至于可以切削簡單或者復雜的角度。在固定工作臺機床上工作臺不能隨著工件移動，但是在大部分機床上能夠向右傾斜45度或者向左傾斜10度。工件能夠手動的進給和引導或者依靠重力驅(qū)動。
裝有動力驅(qū)動的工作臺的立式帶鋸一般是重型機械。由工作臺移動提供進給壓力；操作者可以改變進給速率。
輕型機械上有充足的動力使高速鋼和碳化鎢鋸片比高碳鋼鋸片能更有效地利用。冷卻系統(tǒng)廣泛應用于動力驅(qū)動工作臺機械，這樣允許在鋸片較長的壽命里有更高的切削速度和更高的進給速率。許多固定方式用于動力驅(qū)動工作臺機械，特別用他們來重復操作。如圖15.5b所示擁有高生產(chǎn)率的自動工作臺機床。
圖 15.5b: 高生產(chǎn)自動立式帶鋸工作臺機床
(Courtesy: Clausing Industries，Inc.)
附件:大部分沒有冷卻系統(tǒng)的帶鋸有一個氣泵,這個氣泵在鋸片鋸削的部位放出一股氣流。這氣流吹掉切屑，使操作者能夠清楚的看見布局線的同時起了冷卻作用。
如果機床有液體冷卻系統(tǒng)，油箱和泵則安裝在底座上。一個分離的開關(guān)控制這個泵。冷卻系統(tǒng)一般安裝在中型和重型立式帶鋸。
刀片焊接附件，是一種特殊的電焊機，幾乎是所有的帶鋸上的都有的附件。刀片焊接一般由銅鑄的夾具，砂輪，厚的鋸，和必要的開關(guān)和操作桿組成。
均衡在帶鋸上的進給設備的重量與動力驅(qū)動進給附件不相適應。這減少了操作者的疲勞而且能夠得到均勻的進給率和更長的刀具壽命。
圖 15.6a典型的臥式鋸床
(Courtesy: Clausing Industries，Inc.)
其他像切削圓弧和圓的夾具，欄板，量具這樣的附件也廣泛應用于帶鋸之上。為在大批量生產(chǎn)應用而設計了的一些裝夾特殊形式的工件夾具。
臥式帶鋸：因為臥式帶鋸主要運用于切削棒料和型鋼，也即是大家都知道的切斷鋸。切斷帶鋸廣泛被應用，因為他容易安裝且有一個很窄的切口，這只要求很少的動力驅(qū)動且浪費很少的材料。切削時運動連續(xù)的而且很迅速。刀片安裝在被切削材料的兩邊，如果機床能正確的調(diào)整且刀片擁有一個很好地工作條件，切削就精確。一個典型的臥式帶鋸如圖15.6a所示。
臥式帶鋸范圍很廣，從圖15.6a所示的很小的動力的機械到圖15.6b所示的很大的重型工業(yè)鋸。
圖15.6b: 大中型工業(yè)臥式帶鋸
(Courtesy: Armstrong-Blum Mfg. Co.)
鋸的導軌是精確切斷工序中是很重要的因素。惰輪和導軌使鋸片沿著垂直于被切削材料的方向做螺旋運動。碳化鎢嵌入物能幫助減少磨損。圖15.7顯示了更先進的擁有自動工作臺材料進給系統(tǒng)的臥式帶鋸。
圖 15.7: 材料進給自動工作臺臥式帶鋸
(Courtesy: Kasto-Racine, Inc.)
控制器和配件：在輕型鋸中控制很簡單，主要由一個主要開關(guān)和一個進給壓力控制器組成。大型機械的控制面板一般安裝在鋸的一頭。它是由必要的開關(guān)、閥、指示鋸片進給速度（ 英尺/每分鐘）、進給速率（ 英寸/每分鐘）的設備，還有其他類似鋸片張緊度的因素的設備組成。一些用于產(chǎn)品生產(chǎn)的機床能夠全自動運行，能夠預先決定切削給定數(shù)量的零件。計數(shù)器通常是自動和半自動機械儀表一部分。
冷卻系統(tǒng)幾乎都安裝在中型和大型的臥式帶鋸上。冷卻系統(tǒng)能延長刀具壽命，允許更高的切削速度，金屬去除速率。操作者控制著冷卻液流的速率。像蠟和油脂一樣的固體潤滑劑也同樣被應用。一棒狀形式的蠟經(jīng)常人工的應用于輕型的機床。
15.4.3鋼鋸和帶鋸的比較
習慣左右著一些決定如應該買什么形式的鋸。然而，這里有一些應該考慮的確定的因素。
成本：鋼鋸要相對便宜些，價格經(jīng)常只有相同型號的電鋸的一半。
鋸片：鋼鋸的鋸片的花費只有帶鋸鋸片花費的1/4到1/2。然而，鋼鋸只能加工帶鋸能加工數(shù)的1/4到1/2工件就變鈍。鋼鋸一般不被破壞，在加工硬質(zhì)材料時不太容易折斷齒。
切痕：帶鋸比鋼鋸薄，特別是大型的更是如此。這導致在切削時浪費材料很少。然而，這種節(jié)省隨著棒料用完時有2到6英寸的頭被扔掉而消失了。
速度：帶鋸切斷材料時速度是鋼鋸切斷時的兩倍。然而，更多的把精力和時間花費在更換帶鋸或者調(diào)整鋸削方向和速度。因此，經(jīng)驗不豐富的操作者經(jīng)常使用帶鋸。