轉(zhuǎn)角度臥式金屬帶鋸床的設(shè)計(jì)與研究

張超群　李鳳亮

摘 要：金屬帶鋸機(jī)是用旋轉(zhuǎn)的柔性金屬鋸帶對金屬或其它材料進(jìn)行連續(xù)切割的金屬切割機(jī)床。本文主要對金屬帶鋸床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，重點(diǎn)闡述了帶鋸床的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及基本部件的設(shè)計(jì)，通過對切削力的研究，改進(jìn)了進(jìn)給機(jī)構(gòu)，保證進(jìn)給力恒定在合理范圍，獲得了較高的生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：臥式；金屬帶鋸床；無極調(diào)速

1 機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)角度臥式金屬帶鋸床主要由機(jī)床主機(jī)、液壓系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、冷卻潤滑系統(tǒng)、安全保護(hù)裝置等組成。

1.1 機(jī)床主機(jī)的設(shè)計(jì)

機(jī)床主機(jī)包括底座、鋸架、夾緊裝置、導(dǎo)向裝置。1）底座主要起支撐機(jī)床的作用，并在其內(nèi)安放各種線路、水泵、油槽、閥體等，且其中安放水槽以循環(huán)利用冷卻液。2）鋸架主要是用來安裝機(jī)床主運(yùn)動(dòng)——鋸帶，并在其內(nèi)安裝有保持鋸帶持續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)。3）夾緊裝置是由絲杠螺母機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，由兩部分構(gòu)成，其一與導(dǎo)軌固定，另一個(gè)與螺母相連從而實(shí)現(xiàn)夾緊的功能。4）導(dǎo)向裝置是固定在鋸架上的裝有導(dǎo)向頭，在其上并排固定兩個(gè)軸承，當(dāng)鋸帶穿過時(shí)使鋸帶扭轉(zhuǎn)到想要的角度，使其垂直于工件，在鋸帶持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)下來切斷工件。

1.2 機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)床液壓系統(tǒng)主要是為鋸架的進(jìn)給和提升提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)剪刀式運(yùn)動(dòng)，提升液壓缸型號選用YGS80*190。還有為夾緊機(jī)構(gòu)提供大的夾緊力，夾緊液壓缸型號采用YGS90*50。

1）夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。應(yīng)具有足夠夾緊力和加緊剛度，并保證在加工過程中不應(yīng)由于切削力和自重的原因而產(chǎn)錯(cuò)位；具有自鎖性能；夾緊時(shí)應(yīng)選擇正確的夾緊的作用點(diǎn)，使得夾緊時(shí)被夾緊部件能產(chǎn)生過大的變形。

2）液壓夾具由夾緊部分和定位部分組成，其中定位部分由螺釘固定在工作臺上起定位作用。

1.3 機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力全部由電機(jī)提供，電機(jī)型號選用Y100L1-4，功率為2.79KW，電機(jī)通過帶傳動(dòng)將運(yùn)動(dòng)傳遞到渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)，通過渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向使運(yùn)動(dòng)傳遞到鋸盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以此來帶動(dòng)鋸條的連續(xù)切割運(yùn)動(dòng)。電機(jī)的轉(zhuǎn)速選用1430r/min，由于轉(zhuǎn)速較高，通過帶輪的尺寸差來調(diào)節(jié)蝸桿的轉(zhuǎn)速，再由渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)速，以此達(dá)到理想的轉(zhuǎn)速，通過調(diào)節(jié)電機(jī)外帶輪和蝸桿上帶輪的直徑，來實(shí)現(xiàn)多種轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)鋸條線速度26、41、52、74之間的轉(zhuǎn)換。

1.4 機(jī)床電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)床電控系統(tǒng)包括電機(jī)的啟動(dòng)、停止、急停。電控各種液壓閥體的開閉來實(shí)現(xiàn)液壓缸的上升下降和夾緊功能。為冷卻系統(tǒng)提供動(dòng)力，通過為冷卻泵供電實(shí)現(xiàn)冷卻液的循環(huán)。

1.5 機(jī)床冷卻潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)床冷卻系統(tǒng)的冷卻液選用5%乳化水溶液，這不僅使切削熱被帶走也起到了潤滑的作用，從而降低切削時(shí)的切削熱的產(chǎn)生，減少工件的受熱進(jìn)而提高加工精度。

1.6 機(jī)床安全保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)

在機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件外緣均裝有殼體，防止人員的不小心導(dǎo)致受傷及保證生命安全，防止異物進(jìn)入機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件中，也可防止因?yàn)榕鲎彩箼C(jī)床發(fā)生損壞，保證機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)床設(shè)有急停按鈕，在意外發(fā)生時(shí)能夠立即停止，將損失降到最低。

2 機(jī)床運(yùn)動(dòng)分析

機(jī)床運(yùn)動(dòng)分析主要是對帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，機(jī)床鋸帶的切削力確定的張緊力分析，及渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)尺寸的確定。

2.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)

帶傳動(dòng)是具有中間撓性件的一種傳動(dòng)，一般是由主動(dòng)帶輪、從動(dòng)帶輪、套在其上的傳動(dòng)帶及機(jī)架組成，工作時(shí)靠零件之間的摩擦或嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。它被廣泛的運(yùn)用在機(jī)床上。本次設(shè)計(jì)選用的是摩擦型帶傳動(dòng)。摩擦型帶傳動(dòng)具有具有較大彈性和撓性，可吸收振動(dòng)和緩和沖擊，傳動(dòng)平穩(wěn)；當(dāng)過載時(shí)，傳動(dòng)帶與帶輪間可發(fā)生相對滑動(dòng)而不損傷其他零件；改變帶的長度就可改變兩軸間的中心距；結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。

2.2 鋸床鋸帶切削力確定的張緊力

鋸條規(guī)格為27mm×0.9mm，中合金鋼帶鋸條材料50CrVA，抗拉強(qiáng)度為950N/mm2，刀尖材料為高速鋼，齒型為3tp，斜向分齒齒距2.5mm。工件為實(shí)心棒料45號鋼，硬度HB229，抗拉強(qiáng)度為600N/mm2。金屬帶鋸床鋸條的張緊力必須首先滿足切削力的要求，鋸條張緊后，鋸輪與鋸條之間的摩擦力須大于鋸條切入最大斷面時(shí)同時(shí)參與鋸削的當(dāng)量鋸齒數(shù)的合力。鋸切最大尺寸直徑為300mm圓截面。

1）總切削抗力確定的張緊力。鋸削時(shí)為形成不夾鋸的切削間隙，減少工件斷面與鋸帶的磨擦，應(yīng)采用使鋸齒向側(cè)面凸出的形狀，但這樣切削時(shí)鋸齒切削齒數(shù)不均就會產(chǎn)生切削力的變動(dòng)，用當(dāng)量齒數(shù)來表示同時(shí)參加切削的鋸齒，鋸帶是標(biāo)準(zhǔn)齒節(jié)，因此當(dāng)鋸切最大尺寸為300mm時(shí)，同時(shí)參與鋸削的當(dāng)量齒數(shù)為60。

2）渦輪蝸桿尺寸的確定。根據(jù)實(shí)際需要，選擇ZA型蝸桿傳動(dòng)。材料選用0Cr，表面猝火處理，便面硬度為40～55HRC；渦輪選用ZCuSn10P1，金屬模鑄造。經(jīng)查表可知，選擇8級精度。

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