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X52K立式銑床立銑頭設(shè)計(jì)
［摘要］隨著制造業(yè)的發(fā)展，高速度、高效率、高精度和高剛度已經(jīng)成為當(dāng)今機(jī)床發(fā)展的主要方向。為了滿足當(dāng)前機(jī)床市場(chǎng)的需要，銑床已經(jīng)成為了當(dāng)今機(jī)械行業(yè)一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)，特別是在工業(yè)制造，加工過(guò)程中有著舉足輕重的地位。設(shè)計(jì)的題目是設(shè)計(jì)x52k立式銑床立銑頭設(shè)計(jì)。其主要講述的是x52k立式銑床立銑頭的總體設(shè)計(jì)。該銑床主軸是靠齒輪進(jìn)行傳動(dòng)的。主軸傳動(dòng)系統(tǒng)采用齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)形式采用集中式傳動(dòng)，主軸變速系統(tǒng)采用多聯(lián)滑移齒輪變速。齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠、壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，齒輪機(jī)構(gòu)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于傳遞空間任意兩軸或多軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
［關(guān)鍵詞］ 銑床 進(jìn)給轉(zhuǎn)速圖 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 立銑頭裝配圖
X52K vertical milling machine legislation Xitou
Zheng wei
（Grade04,Class061,Major Mechanical Design and Manufacturing Automation
，Mechanical engineering institute Dept.，Shaanxi University of Technology，HanZhong 723003，Shaanxi）
tutor: Zhang Zheng Wu
【Abstract】 With the development of the manufacturing sector, high-speed, high efficiency, high precision and high rigidity of the current machine has become the main direction. In order to meet the needs of the market at present machine, milling machine has become today's machinery industry an important development trend, especially in the industrial manufacturing, processing is a pivotal position. Design is the subject of legislation designed x52k Xitou vertical milling machine design. The main x52k is on the vertical milling machine legislation Xitou the overall design. The main axis milling machine is relying on the power transmission gear. Spindle drive system using gear transmission, transmission using centralized form of transmission, multi-spindle transmission system of sliding gear transmission. Gear transmission with high efficiency, compact, reliable, long life and accurate transmission than the advantages of modern machinery is gearing the application of the most extensive transmission mechanism for the transfer of space or any multi-axis between the two axes of movement and Momentum.
【Keywords】 Milling machine Progressive plans to speed Transmission System plans
1．前 言
1．1概述
圖1
X52k立式升降臺(tái)銑床，它是銑床中應(yīng)用最多的一種。圖1所示為X52k型立式升降臺(tái)銑床。這類銑床與臥式升降臺(tái)銑床的主要區(qū)別，在于他的主軸是垂直安置的，可用各種端銑刀或立銑刀加工平面、斜面、溝槽、臺(tái)階、齒輪、凸輪以及封閉輪廓表面等。圖1為立式升降臺(tái)銑床中常見(jiàn)的一種。其工作臺(tái)3、床鞍4、及升降臺(tái)5的結(jié)構(gòu)與臥式升降臺(tái)銑床相同。立銑頭1可以根據(jù)加工要求在垂直平面內(nèi)調(diào)整角度，主軸2并可沿軸線方向進(jìn)行調(diào)整或作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
綜上所述，升降臺(tái)式銑床的優(yōu)點(diǎn)是工藝范圍較廣泛，工作時(shí)切削加工的高低位置不變，有利于操作者的觀察加工情況，且機(jī)床的操縱手柄較集中，便于調(diào)整及操縱。其缺點(diǎn)是工作臺(tái)支承在成懸臂狀態(tài)的升降臺(tái)上，且層次多，因而剛性較差，不適合進(jìn)行重型切削及加工大型工件。
1.2 X52k立式升降臺(tái)銑床其主要組成部分：
1.2.1 銑頭:
立銑頭安裝于臥式銑床主軸端，由銑床主軸以傳動(dòng)比i=1驅(qū)動(dòng)立銑頭主軸回轉(zhuǎn)，使臥式銑床起立式銑床的功用，從而擴(kuò)大了臥式銑床的工藝范圍。立銑頭主軸在垂直平面內(nèi)最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度為±45°，其轉(zhuǎn)速與銑床主軸轉(zhuǎn)速相同。
1.2.2 主軸:
它是一根空心的階梯軸，前端內(nèi)部有錐度為7：24的錐孔，用來(lái)安裝銑刀刀桿。
1.2.3 工作臺(tái):
它可沿轉(zhuǎn)臺(tái)上面的燕尾導(dǎo)軌移動(dòng)，帶動(dòng)安裝在工作臺(tái)上的工件縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
1.2.4 床鞍:
它用來(lái)固定和支撐銑床上所有部件。其內(nèi)部安裝主軸、主軸變速箱、電器設(shè)備及潤(rùn)滑油泵等部件。
1.2.5 升降臺(tái):
它可沿床身的垂直導(dǎo)軌移動(dòng)，以調(diào)解工作臺(tái)臺(tái)面到主軸之間的距離，或者作垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。在升降臺(tái)的內(nèi)部裝有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給變速機(jī)構(gòu)。
1.3 X52K型立式銑床立銑頭設(shè)計(jì)
機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)：
工作臺(tái)尺寸（長(zhǎng)X寬）：………………………………………… 320X1250 毫米
工作臺(tái)最大行程：
縱向……………………………………………機(jī)動(dòng)680毫米：手動(dòng)700毫米
橫向……………………………………………機(jī)動(dòng)240毫米：手動(dòng)255毫米
垂直……………………………………………機(jī)動(dòng)350毫米：手動(dòng)370毫米
主軸孔徑 : ……………………………………………………………29毫米
主軸端孔錐度：……………………………………………………… 7：24
主軸轉(zhuǎn)速范圍:（18級(jí)）………………………………………30-1500轉(zhuǎn)/分
進(jìn)給范圍（18級(jí)）：
縱向…………………………………………………………23.5-1180毫米/分
橫向 ……………………………………………………………15-786毫米/分
垂直………………………………………………………………8-394毫米/分
快速進(jìn)給量：
縱向………………………………………………………………2300毫米/分
橫向 ………………………………………………………………1540毫米/分
垂直………………………………………………………………………770毫米/分
主軸軸向移動(dòng)距離 ………………………………………………………70毫米/分
主軸端面到工作臺(tái)面間的距離 …………………………………………30-40毫米
主軸中心線到床身立柱導(dǎo)軌間距離…………………………………………70毫米
床身垂直導(dǎo)軌到工作臺(tái)面中心距離
……………………………………………………………………… 215-515毫米
刀桿直徑：…………………………………………… （三種） 23、27、32毫米
快速進(jìn)給量：
縱向與橫向 ………………………………………………………2300毫米/分
垂直………………………………………………………………766.6毫米/分
主電機(jī)：
功率 ………………………………………………………………… 7.5千瓦
轉(zhuǎn)速 ……………………………………………………………… 1450轉(zhuǎn)/分
1.4國(guó)內(nèi)外機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀
20世紀(jì)人類社會(huì)最偉大的科技成果是計(jì)算機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用，計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)在機(jī)械制造設(shè)備中的應(yīng)用是世紀(jì)內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術(shù)進(jìn)步。自從1952年美國(guó)第1臺(tái)數(shù)控銑床問(wèn)世至今已經(jīng)歷了50個(gè)年頭。
數(shù)控設(shè)備包括：車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工以及各類專用機(jī)床，形成龐大的數(shù)控制造設(shè)備家族，每年全世界的產(chǎn)量有10～20萬(wàn)臺(tái)，產(chǎn)值上百億美元。 世界制造業(yè)在20世紀(jì)末的十幾年中經(jīng)歷了幾次反復(fù)，曾一度幾乎快成為夕陽(yáng)工業(yè)，所以美國(guó)人首先提出了要振興現(xiàn)代制造業(yè)。90年代的全世界數(shù)控機(jī)床制造業(yè)都經(jīng)過(guò)重大改組。如美國(guó)、德國(guó)等幾大制造商都經(jīng)過(guò)較大變動(dòng)，從90年代初開(kāi)始已出現(xiàn)明顯的回升，在全世界制造業(yè)形成新的技術(shù)更新浪潮。如德國(guó)機(jī)床行業(yè)從2000年至今已接受3個(gè)月以后的訂貨合同，生產(chǎn)任務(wù)飽滿。
我國(guó)數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在80年代曾有過(guò)高速發(fā)展的階段，許多機(jī)床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型。但總的來(lái)說(shuō)，技術(shù)水平不高，質(zhì)量不佳，所以在90年代初期面臨國(guó)家經(jīng)濟(jì)由計(jì)劃性經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)移調(diào)整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時(shí)期，那時(shí)生產(chǎn)能力降到50％，庫(kù)存超過(guò)4個(gè)月。從1995年“九五”以后國(guó)家從擴(kuò)大內(nèi)需啟動(dòng)機(jī)床市場(chǎng)，加強(qiáng)限制進(jìn)口數(shù)控設(shè)備的審批，投資重點(diǎn)支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)攻關(guān)，對(duì)數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進(jìn)作用，尤其是在1999年以后，國(guó)家向國(guó)防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市場(chǎng)一派繁榮。從2000年8月份的上海數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)和2001年4月北京國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，也可以看到多品種產(chǎn)品的繁榮景象。但也反映了下列問(wèn)題：
（１） 低技術(shù)水平的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)激烈，相互靠壓價(jià)促銷；
（２） 高技術(shù)水平、全功能產(chǎn)品主要靠進(jìn)口；
（３） 配套的高質(zhì)量功能部件、數(shù)控系統(tǒng)附件主要靠進(jìn)口；
（４） 應(yīng)用技術(shù)水平較低，聯(lián)網(wǎng)技術(shù)沒(méi)有完全推廣使用；
（５） 自行開(kāi)發(fā)能力較差，相對(duì)有較高技術(shù)水平產(chǎn)品主要靠引進(jìn)圖紙、合資生產(chǎn)或進(jìn)口件組裝。
當(dāng)今世界工業(yè)國(guó)家數(shù)控機(jī)床的擁有量反映了這個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)能力和國(guó)防實(shí)力。目前我國(guó)是全世界機(jī)床擁有量最多的國(guó)家（近300萬(wàn)臺(tái)），但我們的機(jī)床數(shù)控化率僅達(dá)到1.9％左右，這與西方工業(yè)國(guó)家一般能達(dá)到20％的差距太大。日本不到80萬(wàn)臺(tái)的機(jī)床卻有近10倍于我國(guó)的制造能力。數(shù)控化率低，已有數(shù)控機(jī)床利用率、開(kāi)動(dòng)率低，這是發(fā)展我國(guó)21世紀(jì)制造業(yè)必須首先解決的最主要問(wèn)題。每年我們國(guó)產(chǎn)全功能數(shù)控機(jī)床3000～4000臺(tái)，日本1年產(chǎn)5萬(wàn)多臺(tái)數(shù)控機(jī)床，每年我們花十幾億美元進(jìn)口7000～9000臺(tái)數(shù)控機(jī)床，即使這樣我國(guó)制造業(yè)也很難把行業(yè)中數(shù)控化率大幅度提上去。因此，國(guó)家計(jì)委、經(jīng)貿(mào)委從“八五”、“九五”就提出數(shù)控化改造的方針，在“九五”期間，我協(xié)會(huì)也曾做過(guò)調(diào)研。當(dāng)時(shí)提出數(shù)控化改造的設(shè)備可達(dá)8～10萬(wàn)臺(tái)，需投入80～100億資金，但得到的經(jīng)濟(jì)效益將是投入的5～10倍以上。因此，這兩年來(lái)承擔(dān)數(shù)控化改造的企業(yè)公司大量涌現(xiàn)，甚至還有美國(guó)公司加入?！笆濉眲倓傞_(kāi)始，國(guó)防科工委就明確提出了在軍工企業(yè)中投入6.8億元，用于對(duì)1.2～1.8萬(wàn)臺(tái)機(jī)床的數(shù)控化改造。
數(shù)控技術(shù)經(jīng)過(guò)50年的2個(gè)階段和6代的發(fā)展： 第1階段：硬件數(shù)控（ＮＣ） 第1代：1952年的電子管 第2代：1959年晶體管分離元件 第3代：1965年的小規(guī)模集成電路。第2階段：軟件數(shù)控（ＣＮＣ） 第4代：1970年的小型計(jì)算機(jī) 第5代：1974年的微處理器 第6代：1990年基于個(gè)人ＰＣ機(jī)（ＰＣ－ＢＡＳＥＯ） 第6代的系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)主要有：
(1) 元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可達(dá)到５萬(wàn)小時(shí)以上；
(2) 基于ＰＣ平臺(tái)，技術(shù)進(jìn)步快，升級(jí)換代容易；
(3) 提供了開(kāi)放式基礎(chǔ)，可供利用的軟、硬件資源豐富，使數(shù)控功能擴(kuò)展到很寬的領(lǐng)域（如ＣＡＤ、ＣＡＭ、ＣＡＰＰ，連接網(wǎng)卡、聲卡、打印機(jī)、攝影機(jī)等）；
(4) 對(duì)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠來(lái)說(shuō)，提供了優(yōu)良的開(kāi)發(fā)環(huán)境，簡(jiǎn)化了硬件。 目前，國(guó)際上最大的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠是日本ＦＡＮＵＣ公司，1年生產(chǎn)5萬(wàn)套以上系統(tǒng)，占世界市場(chǎng)約40％左右，其次是德國(guó)的西門子公司約占15％以上，再次是德海德漢爾，西班牙發(fā)格，意大利菲亞，法國(guó)的ＮＵＭ，日本的三菱、安川。
國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)廠家主要有華中數(shù)控、北京航天機(jī)床數(shù)控集團(tuán)、北京凱恩帝、北京凱奇、沈陽(yáng)藝天、廣州數(shù)控、南京新方達(dá)、成都廣泰等，國(guó)產(chǎn)數(shù)控生產(chǎn)廠家規(guī)模都較小，年產(chǎn)都還沒(méi)有超過(guò)300～400套。
近10年數(shù)控機(jī)床為適應(yīng)加工技術(shù)發(fā)展，在以下幾個(gè)技術(shù)領(lǐng)域都有巨大進(jìn)步。
(1) 高速化 由于高速加工技術(shù)普及，機(jī)床普遍提高各方面速度，車床主軸轉(zhuǎn)速由3000～4000r/min提高到8000～10000r/min，銑床和加工中心主軸轉(zhuǎn)速由4000～8000r/min提高到12000r/min、24000r/min、40000r/min以上快速移動(dòng)速度由過(guò)去的10～20m/min提高到48m/min、60m/min、80m/min、120m/min在提高速度的同時(shí)要求提高運(yùn)動(dòng)部件起動(dòng)的加速度，其已由過(guò)去一般機(jī)床的0.5G（重力加速度）提高到1.5～2G，最高可達(dá)15G，直線電機(jī)在機(jī)床上開(kāi)始使用，主軸上大量采用內(nèi)裝式主軸電機(jī)。
(2) 高精度化 數(shù)控機(jī)床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008mm左右，亞微米級(jí)機(jī)床達(dá)到0.0005mm左右，納米級(jí)機(jī)床達(dá)到0.005～0.01μｍ，最小分辨率為1nm（0.000001ｍｍ）的數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床已有產(chǎn)品。 數(shù)控中兩軸以上插補(bǔ)技術(shù)大大提高，納米級(jí)插補(bǔ)使兩軸聯(lián)動(dòng)出的圓弧都可以達(dá)到1μ的圓度，插補(bǔ)前多程序段預(yù)讀，大大提高插補(bǔ)質(zhì)量，并可進(jìn)行自動(dòng)拐角處理等。
(3) 復(fù)合加工、新結(jié)構(gòu)機(jī)床大量出現(xiàn) 如5軸5面體復(fù)合加工機(jī)床，5軸5聯(lián)動(dòng)加工各類異形零件。也派生出各新穎的機(jī)床結(jié)構(gòu)，包括6軸虛擬軸機(jī)床，串并聯(lián)鉸鏈機(jī)床等。采用特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)，數(shù)控的特殊運(yùn)算方式，特殊編程要求。
(4) 使用各種高效特殊功能的刀具使數(shù)控機(jī)床“如虎添翼”。如內(nèi)冷鉆頭由于使高壓冷卻液直接冷卻鉆頭切削刃和排除切屑，在鉆深孔時(shí)大大提高效率。加工鋼件切削速度能達(dá)1000m/min，加工鋁件能達(dá)5000m/min。
(5) 數(shù)控機(jī)床的開(kāi)放性和聯(lián)網(wǎng)管理，已是使用數(shù)控機(jī)床的基本要求，它不僅是提高數(shù)控機(jī)床開(kāi)動(dòng)率、生產(chǎn)率的必要手段，而且是企業(yè)合理化、最佳化利用這些制造手段的方法。因此，計(jì)算機(jī)集成制造、網(wǎng)絡(luò)制造、異地診斷、虛擬制造、異行工程等等各種新技術(shù)都在數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，這必然成為21世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要潮流。
1.5機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)
制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，機(jī)械制造是制造業(yè)的核心。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用使得傳統(tǒng)的制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)國(guó)民生計(jì)起著越來(lái)與重要的作用。當(dāng)前數(shù)控技術(shù)及其裝備的發(fā)展的趨勢(shì)：1、高速、精密化 2、可靠性 3、數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)CAD化、功能多樣化 4、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化、集成化 5、開(kāi)放性 6、復(fù)合性 7、串行總線計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 8、重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立。
2.方案的設(shè)計(jì)
2.1傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)
機(jī)械傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)包括分析擬定傳動(dòng)方案，選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)，合理分配傳動(dòng)比及計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)等內(nèi)容。它為各級(jí)傳動(dòng)件設(shè)計(jì)和裝配圖繪制提供依據(jù)。
2.1.1分析擬定傳動(dòng)方案
機(jī)器常由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置及工作部分組成。合理的傳動(dòng)方案不僅滿足工作部分的要求，而且還要工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、加工簡(jiǎn)單、成本低、傳動(dòng)效率高以及使用和維護(hù)方便。 因此， 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先保證重點(diǎn)，并統(tǒng)籌兼顧其他條件。
分析和選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型及組合，合理布置傳動(dòng)順序，是擬定傳動(dòng)方案的重要一環(huán)，通?？紤]以下幾點(diǎn)：
（1） 帶傳動(dòng) 由于其承載能力較低，在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時(shí)， 結(jié)構(gòu)尺寸較其它傳動(dòng)形式較大，但傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸振緩沖，因此用于傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)。
（2） 鏈傳動(dòng) 運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，且有沖擊，以布置在傳動(dòng)的低速級(jí)。
（3） 蝸桿傳動(dòng) 傳動(dòng)比較大，承載能力較齒輪傳動(dòng)低，故一般放在高速級(jí)，獲得較小的結(jié)構(gòu)尺寸和較高的齒面相對(duì)滑動(dòng)速度，以便于形成液體動(dòng)壓潤(rùn)滑膜，提高承載能力和傳動(dòng)效率。
（4） 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 因斜齒圓柱齒輪加工較困難，相對(duì)可用于高速級(jí)，并限制傳動(dòng)比。
（5） 開(kāi)式齒輪傳動(dòng) 其工作環(huán)境一般較差，潤(rùn)滑條件不好， 故壽命較短，宜布置在傳動(dòng)裝置的低速級(jí)。
故X52K立式銑床立銑頭采用齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)形式采用集中式傳動(dòng)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用多聯(lián)滑移齒輪變速。
傳動(dòng)系統(tǒng)一般由動(dòng)力源、變速機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)分配機(jī)構(gòu)、過(guò)載保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換元件和執(zhí)行元件等組成。
換向機(jī)構(gòu) 一種是進(jìn)給電動(dòng)機(jī)換向，換向方便，但換向次數(shù)不能太頻繁。另一種是用齒輪換向（圓柱齒輪或錐齒輪），這種換向機(jī)構(gòu)可靠，廣泛用于各種機(jī)床中。本課題采用圓錐齒輪換向比較適宜。
過(guò)載保險(xiǎn)機(jī)構(gòu) 其作用是在過(guò)載是自動(dòng)斷開(kāi)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，過(guò)載排除后自動(dòng)接通。常用的是牙嵌式離合器、片式離合器。
牙嵌式離合器利用兩半離合器端面上的牙互相嵌合或脫開(kāi)以達(dá)到主、從動(dòng)軸的離合、牙有矩形、梯形、三角形、鋸齒形和螺旋形等幾種形式。由于同時(shí)參與嵌合的牙數(shù)多，故承載較高，適用范圍廣泛. 外形尺寸小，傳遞轉(zhuǎn)矩大，接合后主從動(dòng)軸無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，傳動(dòng)比不變。但接合時(shí)有沖擊，適合于靜止接合，或轉(zhuǎn)速差較小時(shí)接合(對(duì)矩形牙轉(zhuǎn)速差≤10r/min，對(duì)其余牙形≤300r/min)，主要用于低速機(jī)械的傳動(dòng)軸系。
電磁片式離合器由內(nèi)摩擦片、外摩擦片、止推片、壓塊和空套齒輪組成。離合器左右兩部門結(jié)構(gòu)是相同的。左離合器傳動(dòng)軸正轉(zhuǎn)，用于切削加工。需要傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，片數(shù)較多。右離合器用來(lái)傳動(dòng)軸反轉(zhuǎn)，主要用于退回，片數(shù)較少。這種離合器的工作原理是，內(nèi)摩擦片的花鍵孔裝在軸的花鍵上，隨軸旋轉(zhuǎn)。外摩擦片的孔為圓孔，直徑略大于花鍵外徑。外圓上有4個(gè)凸起，嵌在空套齒輪的缺口之中。內(nèi)外摩擦片相間安裝。用桿通過(guò)銷向左推動(dòng)壓塊時(shí)，將內(nèi)片與外片相互壓緊。軸的轉(zhuǎn)矩便通過(guò)摩擦片間的摩擦力矩傳遞給齒輪，使主軸正傳。同理，當(dāng)壓塊向右時(shí)，使主軸反轉(zhuǎn)。壓塊處于中間位置時(shí)，左、右離合器都脫開(kāi)，該軸以后的各軸停轉(zhuǎn)，過(guò)載排除后通過(guò)電氣開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)互鎖。故本課題選擇使用片式離合器。
2.1.2選擇電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)類型根據(jù)電源種類（直流、交流）、工作要求（轉(zhuǎn)速特性、和過(guò)載情況等）工作環(huán)境（塵土、油、水、爆炸氣體等）、載荷大小和性質(zhì)安裝要求等條件來(lái)選擇。工業(yè)上廣泛應(yīng)用我國(guó)新設(shè)計(jì)的、國(guó)際市場(chǎng)通用的統(tǒng)一系列－Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。Y系列電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)資料可查閱（簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)使用手冊(cè)）。
已知機(jī)床的進(jìn)給功率7.5KW 轉(zhuǎn)速為1450r/min,根據(jù)選定的電動(dòng)機(jī)類型、結(jié)構(gòu)、容量和轉(zhuǎn)速，可由簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)第一篇有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)，并記錄其型號(hào)、性能參數(shù)和主要參數(shù)。
表2.1
額定功率
滿載時(shí)
Y90L-4
7.5KW
轉(zhuǎn)速
功率因數(shù)
1450
0.79
同步轉(zhuǎn)速=1500r/min
2.2進(jìn)給轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)
2.2.1設(shè)計(jì)步驟
設(shè)計(jì)的已知條件為機(jī)床的類型和主軸的最高轉(zhuǎn)速及最低轉(zhuǎn)速。設(shè)計(jì)的目標(biāo)為擬定傳動(dòng)系統(tǒng)圖。
一般步驟如下：
1、根據(jù)機(jī)床的特點(diǎn)，選定公比=1.26，計(jì)算轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=18，并選擇各級(jí)轉(zhuǎn)速。
實(shí)際進(jìn)給量級(jí)數(shù)為 （3 * 3）* 3 = 18
2、根據(jù)“前多后少”，“前密后疏”的原則，擬定結(jié)構(gòu)式。
3、根據(jù)“升早降晚”的原則，擬定轉(zhuǎn)速圖。
4、根據(jù)轉(zhuǎn)速圖擬定傳動(dòng)系統(tǒng)圖
擬定轉(zhuǎn)速圖
機(jī)器常由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置及工作部分組成。合理的傳動(dòng)方案不僅滿足工作部分的要求，而且還要工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、加工簡(jiǎn)單、成本低、傳動(dòng)效率高以及使用和維護(hù)方便。 因此， 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先保證重點(diǎn)，并統(tǒng)籌兼顧其他條件。
分析和選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型及組合，合理布置傳動(dòng)順序，是擬定傳動(dòng)方案的重要一環(huán)，通?？紤]以下幾點(diǎn)：
（6） 帶傳動(dòng) 由于其承載能力較低，在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時(shí)， 結(jié)構(gòu)尺寸較其它傳動(dòng)形式較大，但傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸振緩沖，因此用于傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)。
（7） 鏈傳動(dòng) 運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，且有沖擊，以布置在傳動(dòng)的低速級(jí)。
（8） 蝸桿傳動(dòng) 傳動(dòng)比較大，承載能力較齒輪傳動(dòng)低，故一般放在高速級(jí)，獲得較小的結(jié)構(gòu)尺寸和較高的齒面相對(duì)滑動(dòng)速度，以便于形成液體動(dòng)壓潤(rùn)滑膜，提高承載能力和傳動(dòng)效率。
（9） 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 因斜齒圓柱齒輪加工較困難，相對(duì)可用于高速級(jí)，并限制傳動(dòng)比。
（10） 開(kāi)式齒輪傳動(dòng) 其工作環(huán)境一般較差，潤(rùn)滑條件不好， 故壽命較短，宜布置在傳動(dòng)裝置的低速級(jí)。
故主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)采用齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)形式采用集中式傳動(dòng)，主軸變速系統(tǒng)采用多聯(lián)滑移齒輪變速。
主軸變速系統(tǒng)一般由動(dòng)力源、變速機(jī)構(gòu)。
過(guò)載保險(xiǎn)機(jī)構(gòu) 其作用是在過(guò)載是自動(dòng)斷開(kāi)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，過(guò)載排除后自動(dòng)接通。常用的是牙嵌式離合器、片式離合器。
牙嵌式離合器利用兩半離合器端面上的牙互相嵌合或脫開(kāi)以達(dá)到主、從動(dòng)軸的離合、牙有矩形、梯形、三角形、鋸齒形和螺旋形等幾種形式。由于同時(shí)參與嵌合的牙數(shù)多，故承載較高，適用范圍廣泛. 外形尺寸小，傳遞轉(zhuǎn)矩大，接合后主從動(dòng)軸無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，傳動(dòng)比不變。但接合時(shí)有沖擊，適合于靜止接合，或轉(zhuǎn)速差較小時(shí)接合(對(duì)矩形牙轉(zhuǎn)速差≤10r/min，對(duì)其余牙形≤300r/min)，主要用于低速機(jī)械的傳動(dòng)軸系。
電磁片式離合器由內(nèi)摩擦片、外摩擦片、止推片、壓塊和空套齒輪組成。離合器左右兩部門結(jié)構(gòu)是相同的。左離合器傳動(dòng)軸正轉(zhuǎn)，用于切削加工。需要傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，片數(shù)較多。右離合器用來(lái)傳動(dòng)軸反轉(zhuǎn)，主要用于退回，片數(shù)較少。這種離合器的工作原理是，內(nèi)摩擦片的花鍵孔裝在軸的花鍵上，隨軸旋轉(zhuǎn)。外摩擦片的孔為圓孔，直徑略大于花鍵外徑。外圓上有4個(gè)凸起，嵌在空套齒輪的缺口之中。內(nèi)外摩擦片相間安裝。用桿通過(guò)銷向左推動(dòng)壓塊時(shí)，將內(nèi)片與外片相互壓緊。軸的轉(zhuǎn)矩便通過(guò)摩擦片間的摩擦力矩傳遞給齒輪，使主軸正傳。同理，當(dāng)壓塊向右時(shí)，使主軸反轉(zhuǎn)。壓塊處于中間位置時(shí)，左、右離合器都脫開(kāi)，該軸以后的各軸停轉(zhuǎn)，過(guò)載排除后通過(guò)電氣開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)互鎖。故本課題選擇使用片式離合器。
2.2.2確定極限轉(zhuǎn)速
查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)：，。
2.2.3確定公比
查表得，轉(zhuǎn)速數(shù)列為：30、37.5、47.5、60、75、95、118、150、190、235、300、375、475、600、750、950、1180、1500。
2.2.4求出主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)
，
2.2.5繪制轉(zhuǎn)速圖
圖2.1
2.2.6應(yīng)該注意的問(wèn)題
（1）主軸高速轉(zhuǎn)速范圍的轉(zhuǎn)動(dòng)比排列，可采用先降速后升速的傳動(dòng)。
（2）主軸高速傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)縮短傳動(dòng)鏈，以減少傳動(dòng)副數(shù)。
（3）不采用噪聲大的錐齒輪傳動(dòng)副。
（4）前邊的變速組中的降速傳動(dòng)比不宜采用極限值，以避免增加經(jīng)向尺寸。
2.3銑削三要素與計(jì)算
2.3.1銑削三要素：
銑削速度V：銑削速度即為銑刀最大直徑處的線速度，可用下式表示：
V=πDn/1000*60（m/s）
式中，D為銑刀直徑（mm）；n為銑刀每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）。
2.3.2進(jìn)給量
銑削進(jìn)給量有三種表示方式：
（1）每齒進(jìn)給量af（mm/z） 指銑刀每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)刀齒時(shí)，工件沿進(jìn)給方向所移動(dòng)的距離。
（2）每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f（mm/r） 指銑刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，工件沿進(jìn)給方向所移動(dòng)的距離。
（3）進(jìn)給速度Vf（mm/min） 銑刀每轉(zhuǎn)一分鐘，工件沿進(jìn)給方向所移動(dòng)的距離。
這三種進(jìn)給量相互關(guān)聯(lián)，但用途有所不同；每齒進(jìn)給量是進(jìn)給量選擇的依據(jù)；每轉(zhuǎn)進(jìn)給量反映了進(jìn)給量與銑刀轉(zhuǎn)速之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；而每分鐘進(jìn)給量則是調(diào)整機(jī)床的使用數(shù)據(jù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，按每分鐘進(jìn)給量來(lái)調(diào)整機(jī)床進(jìn)給量的大小。上述三種進(jìn)給量的關(guān)系如下：
Vf=f×n=af×z×n
式中，n—銑刀每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）；
z—銑刀齒數(shù)。
2.3.3切削深度
機(jī)床主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率P為：P=Pc+Pi+Pa(Kw)
式中 Pc-消耗于切削的功率（Kw)
Pi-空載功率（Kw)
Pa-載荷附加功率（Kw)
Pc=（Kw)
式中 Ft-切削力的切向分力
V –切削速度
Ft與當(dāng)量切削厚度的關(guān)系有如下的經(jīng)驗(yàn)公式：
Ft=28agc(N/mm)
取 agc=0.05mm
則 Ft=2.7N/mm
為了簡(jiǎn)化,省去計(jì)算 Pi和Pa,可用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算P:
P= 對(duì)于主運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)的機(jī)床,=0.70～0.85
為機(jī)床總機(jī)械效率 取=0.75經(jīng)計(jì)算得：P=7.5Kw
2.4銑床種類
銑床的類型很多，主要以布局形式和適用范圍加以區(qū)分。銑床的主要類型有：臥式升降
臺(tái)銑床、立式升降臺(tái)銑床、龍門銑床、工具銑床、圓臺(tái)銑床、仿形銑床和各種專門化銑床。
2.4.1臥式銑床
臥式銑床的主軸是水平安裝的。臥式升降臺(tái)銑床、萬(wàn)能升降臺(tái)銑床和萬(wàn)能回轉(zhuǎn)頭銑床 都屬于臥式銑床。臥式升降臺(tái)銑床主要用于銑平面、溝槽和多齒零件等。萬(wàn)能升降臺(tái)銑床由 于比臥式升降臺(tái)銑床多一個(gè)在水平面內(nèi)可調(diào)整±45°范圍內(nèi)角度的轉(zhuǎn)盤，因此，它除完成與 臥式升降臺(tái)銑床同樣的工作外，還可以讓工作臺(tái)斜向進(jìn)給加工螺旋槽。萬(wàn)能回旋頭銑床除具 備一個(gè)水平主軸外，還有一個(gè)可在一定空間內(nèi)進(jìn)行任意調(diào)整的主軸，其工作臺(tái)和升降臺(tái)分別 可在三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，而且還可以在兩個(gè)互相垂直的平面內(nèi)回轉(zhuǎn)，故有更廣泛的工藝范圍，但機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛性較差。
2.4.2立式銑床
立式銑床的主軸是垂直安裝的。立銑頭取代了臥銑的主軸懸梁、刀桿及其支承部分，
且可在垂直面內(nèi)調(diào)整角度。立式銑床適用于單件及成批生產(chǎn)中的平面、溝槽、臺(tái)階等表面的 加工；還可加工斜面；若與分度頭、圓形工作臺(tái)等配合，還可加工齒輪、凸輪及鉸刀、鉆頭 等的螺旋面，在模具加工中，立式銑床最適合加工模具型腔和凸模成形表面。立式升降臺(tái)銑 床的外形如圖 3-15 所示。
圖2.2立式升降臺(tái)銑床
1—銑頭；2—主軸；3—工作臺(tái)；4—床鞍；5—升降臺(tái)
2.4.3龍門銑床
龍門銑床是一種大型高效能的銑床。如圖3-16 所示。它是龍門式結(jié)構(gòu)布局，具有較高的剛度及抗震性。在龍門銑床的橫梁及立柱上均安裝有銑削頭，每個(gè)銑削頭都是一個(gè)獨(dú)立部件，其中包括單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變速機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)及主軸部件等。在龍門銑床上可利用多把銑刀同時(shí)加工幾個(gè)表面，生產(chǎn)率很高。所以，龍門銑床廣泛應(yīng)用于成批、大量生產(chǎn)中大中型工件的平面、溝槽加工。
圖2.3 龍門銑床
1— 工作臺(tái)；2、9—水平銑頭；3—橫梁；
4、8—垂直銑頭；5、7—立柱；6—頂梁；10—床身
2.4.4萬(wàn)能工具銑床
萬(wàn)能工具銑床(如圖3-17 所示)常配備有可傾斜工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、平口鉗、分度頭、 立銑頭、插削頭等附件，所以，萬(wàn)能工具銑床除能完成臥式與立式銑床的加工內(nèi)容外，還有 更多的萬(wàn)能性，故適用于工具、刀具及各種模具加工，也可用于儀器、儀表等行業(yè)加工形狀復(fù)雜的零件。
圖2.4
2.4.5圓臺(tái)銑床
圓臺(tái)銑床的圓工作臺(tái)可裝夾多個(gè)工件作連續(xù)的旋轉(zhuǎn)，使工件的切削時(shí)間與裝卸等輔助 時(shí)間重合，獲得較高的生產(chǎn)率。圓臺(tái)銑床又可分為單軸和雙軸兩種型式，圖 3-18 所示為雙 軸圓臺(tái)銑床。它的兩個(gè)主軸可分別安裝粗銑和半精銑的端銑刀，同時(shí)進(jìn)行粗銑和半精銑，使 生產(chǎn)率更高。圓臺(tái)銑床適用于加工成批大量生產(chǎn)中小零件的平。
圖2.5 圓臺(tái)銑床
1—床身；2—滑座；3—主軸箱
2.4.6順銑機(jī)構(gòu)
在銑床上加工工件，常會(huì)采用逆銑和順銑兩種方式。逆銑時(shí)，主運(yùn)動(dòng)v的方向與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向相反，如圖2.6a所示。當(dāng)工作臺(tái)向右進(jìn)給時(shí)，因銑刀作用于工件上的水平切削分力Ff與進(jìn)給方向相反，左側(cè)始終與螺母螺紋右側(cè)接觸，故切削過(guò)程穩(wěn)定。順銑時(shí)，主運(yùn)動(dòng)v進(jìn) 給運(yùn)動(dòng)方向f方向相同，如圖2.6b所示。當(dāng)工作臺(tái)向右進(jìn)給時(shí)，銑刀作用于工件上的水平切 削分力F 與進(jìn)給方向相同，使絲桿螺紋右側(cè)與螺母螺紋左側(cè)仍有間隙，F(xiàn) f 通過(guò)工作臺(tái)帶動(dòng)絲桿向右竄動(dòng)，加工中Ff是變化的，切削過(guò)程很不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)打刀現(xiàn)象。加入中若采用順銑方式，機(jī)床中就應(yīng)設(shè)順銑機(jī)構(gòu)。
圖2.6 順銑與逆銑
XA6132 型萬(wàn)能升降臺(tái)銑床所采用的順銑機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖2.6 所示。順銑機(jī)構(gòu)實(shí)為一個(gè)雙 螺母機(jī)構(gòu)，其工作原理為：絲桿 3 右旋螺紋，齒條 5 在彈簧作用下向右移(A-A截面)，推動(dòng)冠狀齒輪4 沿圖中箭頭方向回轉(zhuǎn)，帶動(dòng)左、右螺母 1、2 沿相反方向回轉(zhuǎn)，使螺母 1 螺紋左側(cè)緊靠絲桿螺紋右側(cè)，螺母2 螺紋右側(cè)緊靠絲桿螺紋左側(cè)，機(jī)床工作時(shí)，工作臺(tái)向右的作用力通過(guò)絲桿由螺母 1 承受；向左的作用力由螺母 2 承受。逆銑時(shí)(工作臺(tái)向右為側(cè))，螺母2 承受軸向力，由于螺母2 與絲桿螺紋間摩擦力較大，螺母2 有隨絲桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，通過(guò)齒輪4 傳動(dòng)螺母 1，使螺母 1 有與絲桿反向轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，因而使螺母 1 螺紋左側(cè)與絲桿螺紋右側(cè)間產(chǎn)生間隙，以減少絲桿磨損。順銑時(shí)，由螺母 1 承受軸向力。因螺母 1 與絲桿間摩擦力較大，螺母 1 有隨絲桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，通過(guò)齒輪4 傳動(dòng)螺母2，使螺母有與絲桿反向轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，使螺母2 螺紋右側(cè)緊靠絲桿螺紋左側(cè)，自動(dòng)消除絲桿螺母間隙。隨水平力Ff及傳動(dòng)件阻力的增減，順銑機(jī)構(gòu)能自動(dòng)調(diào)節(jié)螺母與絲桿間隙，并使兩者壓緊力為一定值。
圖2.7 順銑機(jī)構(gòu)
1、2—螺母；3—絲杠；4—冠狀齒輪；5—齒條；6—彈簧
7—螺母；8—調(diào)節(jié)螺栓；9、10—鎖緊螺母
3 銑刀
3.1按不同用途分類
銑刀的種類很多，它們有工作內(nèi)容的不同，結(jié)構(gòu)形狀的各異、刀齒數(shù)目的不等，刀齒齒背形狀也有區(qū)別。
按不同的用途，銑刀可分為圓柱銑刀、盤形銑刀、鋸片銑刀、立銑刀、鍵槽銑刀、模具銑刀、角度銑刀、成形銑刀等。
3.1.1圓柱銑刀
圓柱銑刀一般只有周刃，常用高速鋼整體制造，也可鑲焊硬質(zhì)合金刀片。圓柱銑刀用
于臥式銑床上以周銑方式加工較窄的平面。
3.1.2端面銑刀
端面銑刀既有周刃又有端刃，刀齒多采用硬質(zhì)合金焊接于刀體或機(jī)夾于刀體。端面刀體一般用于立銑上加工中等寬度的平面。用端面銑刀加工平面，工藝系統(tǒng)剛度好，生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量較穩(wěn)定。
3.1.3盤形銑刀
盤形銑刀又有單面刃、雙面刃、三面刃和錯(cuò)齒三面刃銑刀之分。
只在圓周有刃的盤銑刀為槽銑刀，一般在臥銑上加工淺槽。切槽時(shí)，兩側(cè)摩擦力大，為減少摩擦，一般作出一定的副偏角。薄片的槽銑刀稱為鋸片銑刀，用于切削窄槽或切斷工件。
兩面刃盤銑刀可用于加工臺(tái)階面，也可配對(duì)形成三面刃刀具。
三面刃盤銑刀因兩側(cè)面有副切削刃，從而改善了切削中兩側(cè)面的條件，使表面光度提 高。生產(chǎn)中主要在臥銑上加工溝槽和臺(tái)階面。圓周上的刀刃可以是直齒亦可以是斜齒，斜齒 使刀刃鋒利，切削平穩(wěn)，易排屑，但要產(chǎn)生軸向力。為平衡之，可將刀齒設(shè)計(jì)成錯(cuò)齒狀，即 刀齒交錯(cuò)向左、右傾斜螺旋角。
3.1.4立銑刀
立銑刀的周刃為主刃，端刃為副刃，故立銑刀不宜軸向進(jìn)刀。立銑刀主要在立式銑床上用于加工臺(tái)階、溝槽、平面或相互垂直的平面，也可利用靠模加工成形表面。 3.1.5鍵槽銑刀
鍵槽銑刀形似立銑刀，只是它只有兩個(gè)刀刃，且端刃強(qiáng)度高、為主刃，周刃為副刃。鍵槽銑刀有直柄(小直徑)和錐柄(較大直徑)兩種。用于加工圓頭封閉鍵槽。
3.1.6角度銑刀
角度銑刀有單角銑刀和雙角銑刀之分，用于加工溝槽和斜面。
3.1.7模具銑刀
模具銑刀由立銑刀演變而成，其工作部分形狀常有圓錐形平頭、圓柱形球頭、圓錐形球頭三種。用于加工模具型腔或凸模成形表面，還可進(jìn)行光整加工等。該銑刀可裝在風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)工具上使用，生產(chǎn)效率和耐用度比砂輪和銼刀提高數(shù)十倍。
3.1.8成形銑刀
成形銑刀是根據(jù)工件形狀而設(shè)計(jì)刀刃形狀的專用成形刀具，用于加工成形表面。 3.2按刀具結(jié)構(gòu)分類
銑刀按結(jié)構(gòu)不同，有整體式、焊接式、裝配式、可轉(zhuǎn)位式等。
3.2.1整體式銑刀
以高速鋼整體制造。切削能力差于采用硬質(zhì)合金刃的銑刀。
3.2.2焊接式銑刀
焊接式銑刀又有整體和機(jī)夾焊接式兩種。前者結(jié)構(gòu)緊湊易制造，但刀齒磨損后導(dǎo)致整把刀的報(bào)廢；后者將刀片焊于小(如面銑刀)，再將刀頭安裝于刀體，刀具使用壽命長(zhǎng)。
3.2.3裝配式銑刀
刀片安裝于刀體。如鑲齒盤銑刀(如圖3.1所示)，刀片背部的齒紋與刀體齒槽內(nèi)齒紋相配，完成安裝。刀齒磨損后會(huì)帶來(lái)刀具寬度的減小，為此，刀體各齒槽內(nèi)的齒紋在軸向并不對(duì)齊，相鄰齒槽內(nèi)齒紋軸向位置錯(cuò)移一個(gè) t/z 量(t 為齒紋的齒矩，z 為齒槽數(shù))，銑刀重磨后寬度減少時(shí)，可將刀齒順次移入相鄰齒槽內(nèi)，調(diào)整刀具寬度增加了 t/z，再通過(guò)刃磨使刀具恢復(fù)原來(lái)的寬度。對(duì)錯(cuò)齒三面刃也可用同樣原理設(shè)計(jì)齒槽，達(dá)到使刀具寬度可調(diào)的目的。
圖3.1
3.2.4可轉(zhuǎn)位式銑刀
銑刀刀片采用機(jī)夾式安裝于刀體，切削刃用鈍后，將刀片轉(zhuǎn)位或更換即可繼續(xù)使用。如圖3.2所示。
圖3.2 可轉(zhuǎn)位面銑刀
3.3按刀齒數(shù)目分類
按刀齒數(shù)目的不等，銑刀一般有粗齒和細(xì)齒銑刀之分。
3.3.1粗齒銑刀
刀齒數(shù)目少，刀齒強(qiáng)度高，容屑空間大，可重磨次數(shù)多，一般適用于粗加工。
3.3.2細(xì)齒銑刀
刀齒數(shù)較多，故工作平穩(wěn)，主要適用于精加工。
3.4按刀齒齒背形式分類
銑刀按刀齒齒背形式的不同有尖齒銑刀、鏟齒銑刀之分。
3.4.1尖齒銑刀
尖齒銑刀的齒背有直線齒背、折線齒背及拋物線型齒背三種形式，如圖 3-25 所示。直線齒背的齒形簡(jiǎn)單，易制造(用角度銑刀開(kāi)槽即成)，但刀齒強(qiáng)度較弱；拋物線型齒背符合刀齒在切削中的受力規(guī)律(刀齒內(nèi)應(yīng)力分布為拋物線)，所以刀齒強(qiáng)度高，但制造麻煩(需用成形銑刀開(kāi)槽)；折線型齒背界于前兩者之間。生產(chǎn)中大多銑刀為尖刀銑
刀。
圖3.3 銑刀齒背形式
3.4.2鏟齒銑刀
鏟齒銑刀的齒背為阿基米德螺旋線，它經(jīng)鏟削加工(銑刀每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)刀齒，鏟刀徑向移過(guò)一個(gè)鏟背量)而成。其優(yōu)點(diǎn)是，在獲得切削所需后角的同時(shí)，刀具磨鈍后重磨前刀面可保持刃形不變。因此，生產(chǎn)中大部分成形銑刀都采用鏟齒齒背形式。
4銑床附件及夾具
在銑床上加工工件時(shí)，工件的安裝方式主要有三種。一是直接將工件用螺栓、壓板安裝于銑床工作臺(tái)，并用百分表、劃針等工具找正。大型工件常采用此安裝方式。二是采用平口鉗、V 形架、分度頭等通用夾具安裝工件。形狀簡(jiǎn)單的中、小型工件可用平口虎鉗裝夾；加工軸類工件上有對(duì)中性要求的加工表面時(shí)，采用 V 形架裝夾工件；二是采用平口鉗、V 形架、分度頭等通用夾具安裝工件。形狀簡(jiǎn)單的中、小型工件可用平口虎鉗裝夾；加工軸類零件上有對(duì)中性要求的加工表面時(shí)，采用V 形架裝夾工件；對(duì)需要分度的工件，可用分度頭裝夾。三是用專用夾具裝夾工件。因此，銑床附件除常用的螺栓、壓板等基本工具外，主要有平口鉗、萬(wàn)能分度頭、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、立銑頭等。
4.1、銑床常用附件
4.1.1平口鉗
平口鉗的鉗口本身精度及其與底座底面的位置精度較高，底座下面的定向鍵方便于平口鉗在工作臺(tái)上的定位，故結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾緊可靠。平口鉗有固定式和回轉(zhuǎn)式兩種，回轉(zhuǎn)式平口鉗的鉗身可繞底座心軸回轉(zhuǎn) 360°。
4.1.2回轉(zhuǎn)工作臺(tái)
回轉(zhuǎn)工作臺(tái)除了能帶動(dòng)安裝其上的工件旋轉(zhuǎn)外，還可完成分度工作。如利用它加工工件上圓弧形周邊、圓弧形槽、多邊形工件以及有分度要求的槽或孔等
4.1.3立銑頭
立銑頭可裝于臥式銑床，并且能在垂直平面內(nèi)順時(shí)針或逆時(shí)針回轉(zhuǎn) 90°，起到立銑作用而擴(kuò)大銑床工藝范圍。
4.1.4萬(wàn)能分度頭
如圖4.1所式為FW250 型萬(wàn)能分度頭的外形。分度頭通過(guò)底座安裝于銑床工作臺(tái)，回轉(zhuǎn)體支承于底座并可回轉(zhuǎn)－6～+95°，主軸的前端可裝頂尖或卡盤以便于裝夾工件，搖動(dòng)手柄可通過(guò)分度頭內(nèi)傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，脫開(kāi)內(nèi)部的蝸桿機(jī)構(gòu)，也可直接轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，轉(zhuǎn)過(guò)的角度由刻度盤上讀出，分度盤為一個(gè)有許多均布同心圓孔的圓盤，插銷可幫助確定選好的孔圈，分度叉則可方便地調(diào)整所需角度。
利用安裝于銑床的分度頭，可進(jìn)行如下三方面工作：
分度頭是能對(duì)工件在圓周、水平、垂直、傾斜方向上進(jìn)行等分或不等分地銑削的銑床附件，可銑四方、六方、齒輪、花鍵和刻線等。分度頭有許多類型，最常見(jiàn)的是萬(wàn)能分度頭。
4.2.1、分度頭的結(jié)構(gòu)
分度頭的基座上裝有回轉(zhuǎn)體，回轉(zhuǎn)體內(nèi)裝有主軸。分度頭主軸可隨回轉(zhuǎn)體在鉛垂平面內(nèi)扳動(dòng)成水平、垂直或傾斜位置。分度時(shí)，搖動(dòng)分度頭手柄，通過(guò)蝸輪蝸帶動(dòng)分度
頭主軸旋轉(zhuǎn)即可。
圖4.1萬(wàn)能分度頭的主要結(jié)構(gòu)
4.2.2.主軸
主軸前端可安裝三爪自定心卡盤（或頂尖）及其它裝卡附件，用以?shī)A持工件。
主軸后端可安裝錐柄掛輪軸用作差動(dòng)分度。
4.2.3.本體
本體內(nèi)安裝主軸及蝸輪、蝸桿。本體在支座內(nèi)可使主軸在垂直平面內(nèi)由水平位置向上轉(zhuǎn)動(dòng) ≤95°，向下轉(zhuǎn)動(dòng)≤5°。
4.2.4支座
支承本體部件，通過(guò)底面的定位鍵與銑床工作臺(tái)中間T型槽連接。用T型螺栓緊固在銑床工作臺(tái)上。
4.2.5端蓋
端蓋內(nèi)裝有兩對(duì)嚙合齒輪及掛輪輸入軸，可以使動(dòng)力輸入本體內(nèi)。
4.2.6、分度盤
分度盤兩面都有多行沿圓周均布的小孔，用于滿足不同的分度要求。
分度盤隨分度頭帶有兩塊：
第一塊正面孔數(shù)依次為：24；25；28；30；34；37。
反面孔數(shù)依次為：38；39；41；42；43。
第二塊正面孔數(shù)依次為：46；47；49；51；53；54。
反面孔數(shù)依次為：57；58；59；62；66。
4.2.7、蝸輪副間隙調(diào)整及蝸桿脫落機(jī)構(gòu)
擰松蝸桿偏心套壓緊螺母，操縱脫落蝸桿手柄使蝸輪與蝸桿脫開(kāi)，可直接轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，
利用調(diào)整間隙螺母，可對(duì)蝸輪副間隙進(jìn)行微調(diào)。
4.2.8、主軸鎖緊機(jī)構(gòu)
用分度頭對(duì)工件進(jìn)行切削時(shí)，為防止振動(dòng)，在每次分度后可通過(guò)主軸鎖緊機(jī)構(gòu)對(duì)主軸進(jìn)行鎖緊。
本產(chǎn)品還隨機(jī)配備了尾架、千斤頂、頂尖、撥叉、掛輪架、配換齒輪等常用附件。
4.4.、分度頭的傳動(dòng)系統(tǒng)
分度頭的傳動(dòng)比i=蝸桿的頭數(shù) / 蝸輪的齒數(shù)=1/40。當(dāng)手柄通過(guò)速比為1：1的一對(duì)直齒輪帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，蝸輪只能帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)過(guò)1/40周。如果工件整個(gè)圓周上的等分?jǐn)?shù)Z為已知，則每一等分要求分度頭主軸轉(zhuǎn)1/Z圈。這時(shí)，分度手柄所需轉(zhuǎn)的圈數(shù)N可由下式算出：
1：40=1/Z：N，即N=40/Z
式中，N-----手柄每次分度時(shí)的轉(zhuǎn)數(shù)，
Z------工件的等分?jǐn)?shù)；
圖4.2 萬(wàn)能分度頭傳動(dòng)系統(tǒng)
分度頭蝸桿與蝸輪的傳動(dòng)比i==
主軸轉(zhuǎn)數(shù)=××分度手柄轉(zhuǎn)數(shù)
主動(dòng)直齒輪齒數(shù)Z=28。
從動(dòng)直齒輪齒數(shù)Z=28。
40------分度頭的定數(shù)，即蝸輪的齒數(shù)。
4.3.1.分度頭的分度方法
使用分度頭進(jìn)行分度的方法有：直接分度、角度分度、簡(jiǎn)單分度和差動(dòng)分度等。
(1)直接分度
當(dāng)分度精度要求較低時(shí)，擺動(dòng)分度手柄，根據(jù)本體上的刻度和主軸刻度環(huán)直接讀數(shù)進(jìn)行分度。分度前須將分度盤軸套鎖緊螺釘鎖緊。
切削時(shí)必須鎖緊主軸鎖緊手柄后方可進(jìn)行切削。
(2)角度分度
當(dāng)分度精度要求較低時(shí)，也可利用分度手輪上的可轉(zhuǎn)動(dòng)的分度刻度環(huán)和分度游標(biāo)環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)分度。分度刻度環(huán)每旋轉(zhuǎn)一周分度值為9°，刻度環(huán)每一小格讀數(shù)為1′，分度游標(biāo)環(huán)刻度一小格讀數(shù)為10″ 。
分度前須將分度盤軸套鎖緊螺釘鎖緊。
(3)簡(jiǎn)單分度
簡(jiǎn)單分度是最常用的分度方法。它利用分度盤上不同的孔數(shù)和定位銷通過(guò)計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)工件所需的等分?jǐn)?shù)。
計(jì)算方法如下：
n——定位銷（即分度手柄）轉(zhuǎn)數(shù)
Z——工件所需等分?jǐn)?shù)
n=
若計(jì)算值含分?jǐn)?shù)，則在分度盤中選擇具有該分母整數(shù)倍的孔圈數(shù)。
例：用分度頭銑齒數(shù)Z=36的齒輪。
N==1
在分?jǐn)?shù)度盤中找到孔數(shù)為9×6=54的孔圈，代入上式：
n==1=1=1
操作方法：4
先將分度盤軸套鎖緊螺釘鎖緊，再將定位銷調(diào)整到54孔數(shù)的孔圈上，調(diào)整扇形撥叉含有6個(gè)孔距。此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使定位銷旋轉(zhuǎn)一圈再轉(zhuǎn)過(guò)6個(gè)孔距。
若分母不能在所配分度盤中找到整數(shù)倍的孔數(shù)，則可采用差動(dòng)分度進(jìn)行分度。
(4)差動(dòng)分度
圖4.3
使用差動(dòng)分度時(shí)必須將分度盤鎖緊螺釘松開(kāi)，在主軸后錐孔插入錐柄掛輪軸。按計(jì)算值配置交換齒輪a,b,c,d,或介輪，傳至掛輪輸入軸，帶動(dòng)分度盤產(chǎn)生正（或反）方向微動(dòng)，來(lái)補(bǔ)償計(jì)算中設(shè)定等分角度與工件等分角度的差值。
計(jì)算方法如下：
=
i——交換齒輪的傳動(dòng)比 z——工件所需等分?jǐn)?shù)
a,b,c,d——交換齒輪齒數(shù) x—假設(shè)工件所需等分?jǐn)?shù)
式中x值選擇
①、盡可能接近z（小于，大于）均可
②、具有分?jǐn)?shù)時(shí)，其分母值，必須是能整除分度盤已有孔圈數(shù)，整除。
x小于z時(shí)，i為負(fù)值，掛輪時(shí)必須配有變向介輪，
x大于z時(shí)，i為正值，掛輪時(shí)不必配有變向介輪。
掛輪配好后，實(shí)際分度的操作和簡(jiǎn)單分度法一致，只是用x替代z，手柄轉(zhuǎn)數(shù)為
n=
(5)螺旋銑削
螺旋加工必須按要求將銑床工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度——螺旋角β。
并根據(jù)工作要求計(jì)算出導(dǎo)程L：
L=π·Dctgβ
L —螺旋線的導(dǎo)程
D —工件直徑
β—螺旋角
螺旋加工必須保證工件縱向進(jìn)給一個(gè)導(dǎo)程時(shí)，分度頭帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)一周。
這是通過(guò)安裝在銑床縱向工作臺(tái)絲杠末端的交換齒輪 a與分度頭掛架中的交換齒輪b、c、d的配置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
計(jì)算公式如下：
i —交換齒輪總的傳動(dòng)比
a、b、c、d—各交換齒輪齒數(shù)
t—縱向工作臺(tái)絲杠螺距
銑削左旋螺旋槽時(shí)，則應(yīng)增加變向介輪，交換齒輪a在銑床絲杠上的安裝詳見(jiàn)（圖4）中局部示配圖。
圖4.4
螺旋直齒輪的銑削，和螺旋槽加工相同，在計(jì)算方法中按齒輪參數(shù)值，
變化如下：
mn——齒輪法向模數(shù)
β—齒輪螺旋角
t—縱向工作臺(tái)絲杠螺距
銑螺旋（或螺旋齒輪）時(shí)，須將分度定位銷插入分度盤孔中，將分度盤軸套須鎖緊螺釘松開(kāi)，主軸鎖緊手柄松開(kāi)。
5.傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)
5.1軸
機(jī)床軸類零件的設(shè)計(jì)計(jì)算，應(yīng)根據(jù)軸的受載情況、傳動(dòng)精度要求等特點(diǎn)，有重點(diǎn)地進(jìn)行。
機(jī)床軸的設(shè)計(jì)步驟大致如下:
第一步：估算軸的直徑 根據(jù)軸所傳遞的功率（扭矩）及轉(zhuǎn)速，按扭轉(zhuǎn)剛度或扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算直徑，作為危險(xiǎn)斷面的最小直徑。
第二步：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第三步：軸的受力分析-根據(jù)軸的受力及支承的跨距情況，計(jì)算支承反力、彎矩，畫出軸的彎矩圖及扭矩圖。
第四步：剛度或疲勞強(qiáng)度的核算，根據(jù)不同情況進(jìn)行彎曲剛度或扭矩剛度的核算。
軸徑的估算
當(dāng)軸的長(zhǎng)度及跨距未定，支承反力及彎矩?zé)o法求出時(shí)，可先按扭轉(zhuǎn)剛度或扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度對(duì)軸的直徑進(jìn)行估算。
（cm）
式中d-危險(xiǎn)斷面處的軸徑，當(dāng)軸上有一個(gè)鍵槽時(shí)，d值應(yīng)增大4-5%；當(dāng)同一個(gè)斷面上有兩個(gè)鍵槽時(shí)，d值應(yīng)增大7-10%；當(dāng)為花鍵軸的內(nèi)徑可比的d減小7%；
N-軸的傳遞的額定功率（KW）；
-軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）;
5.1.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求是：
⑴軸與裝在軸上的零件要求有準(zhǔn)確的工作位置，并便于裝拆、調(diào)整。
⑵制造工藝性要好 ⑶要特別注意軸應(yīng)具有足夠的剛度。
軸上的零件固定方式
固定方式
特點(diǎn)及應(yīng)用范圍
軸肩
簡(jiǎn)單可靠。為保證零件能僅靠定位面，常用于齒輪、軸承等的軸肩。
套筒
定位可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不削弱軸的感度和強(qiáng)度；單重量件數(shù)增加。常用于零件距離大的軸段。
螺母
定位可靠，單重量件數(shù)增加。常采用細(xì)牙螺紋，常用雙螺母或單螺母與止退墊圈。用于零件與軸承間距離較大，軸上允許車螺紋的軸段
彈性擋圈
結(jié)構(gòu)工藝性較好，但應(yīng)力集中較大，削弱了軸的疲勞強(qiáng)度。用于軸向力小，或僅防止軸向移動(dòng)的場(chǎng)合。常用于固定滾動(dòng)軸承和滑移齒輪的限位。
軸段擋圈
定位可靠，裝拆方便，能比彈性擋圈承受更大的軸向力。僅用于軸端固定
緊定螺釘
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可兼作軸向固定。用于作用力小的零件。
軸上的零件固定方式
固定方式
特點(diǎn)及應(yīng)用范圍
花鍵
優(yōu)點(diǎn)：
（1）鍵與軸一體，花鍵槽較淺，鍵槽應(yīng)力集中較小，提高了傳遞扭矩的能力
（2）花鍵齒與槽的總結(jié)出面積較大，提高了抗擠壓和耐磨損能力
（3）齒與槽布置均勻，對(duì)中性好
（4）需要時(shí)零件可以在軸上滑移
（5）一般情況下，軸與孔的配合比平鍵松，因而裝卸比平鍵方便
缺點(diǎn)是制造復(fù)雜
廣泛用于機(jī)床的傳動(dòng)中
平鍵
制造容易，使用于中、小載荷
5.1.2軸的材料及熱處理
機(jī)床上的大多數(shù)軸都應(yīng)該有足夠的剛度，而剛度的大小與材料的彈性模量有關(guān)。碳鋼與合金鋼的彈性模量相差不大，故從剛度觀點(diǎn)出發(fā)，一般的軸采用45即鋼可以滿足。當(dāng)對(duì)疲勞強(qiáng)度、耐磨性等有特殊要求時(shí)，可采用合金鋼，一般采用40Cr或45MnB。
在滾動(dòng)軸承中工作的軸，裝軸承的軸承軸頸部位無(wú)耐磨性要求，一般可以不進(jìn)行熱處理，但適當(dāng)?shù)挠捕瓤梢愿纳蒲b配工藝和保證裝配精度，一般常進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度為HB220～250。大型的軸可以進(jìn)行正火處理，以改善切削性能、消除鍛造應(yīng)力、細(xì)化晶體及消除組織不均勻性，在滑動(dòng)軸承中工作的軸，其軸頸部位有耐磨性要求，局部表面應(yīng)淬硬，硬度為HRC 45～50，也可在調(diào)質(zhì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行表面淬硬，以獲得均勻致密的硬化層。裝有滑移齒輪的花鍵軸，一般進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，或在調(diào)質(zhì)基礎(chǔ)上把花鍵軸部分表面淬硬，硬度為HRC 45～50。
5.1.3計(jì)算軸的功率、轉(zhuǎn)速及軸頸
7.5 KW 1450r/min
7.50.97=7.275 KW 1450=698