能加工窄槽及齿条的数控铣床附件机构.pdf

732023,61(8总第7 0 8 期机械制造装备能加工窄槽及齿条的数控铣床附件机构何文学潘建新?1.湖南科技职业学院长沙4101182.长沙职业学院长沙410217摘要：现有立式数控铣床在铣削加工零件很窄的槽时，只能采用细小立铣刀进行加工，不仅加工速度慢，而且立铣刀易折断，由此影响零件加工速度和质量。针对这一问题，设计了能加工窄槽及齿条的数控铣床附件机构，并且给出两种设计方案，同时进行传动设计。利用所设计的附件机构，与现有立式数控铣床配合，能够方便地加工窄槽及齿条，加工速度快，效率高，质量好。关键词：数控铣床附件加工设计中图分类号：TG54文献标志码：A文章编号：10 0 0-49 9 8(2 0 2 3)0 8-0 0 7 3-0 3Abstract:The existing vertical CNC milling machine can only use a small end mill for processing whenmilling a very narrow slot of the part,which not only has a slow processing speed,but also the end mill is easyto break,thus the processing speed and quality of the part are affected.In view of this problem,a CNC millingmachine attachment mechanism that can process narrow groove and rack was designed,and two design schemeswere given,and the transmission design was carried out at the same time.Using the designed attachmentmechanism,with the existing vertical CNC milling machine,it can easily process narrow groove and rack,withfast processing speed,high efficiency and good quality.Keywords:CNC Milling MachineAttachmentProcessingDesign1设设计背景现有的立式数控铣床只能装配立式铣刀、圆角刀、球刀、镗刀、圆盘面铣刀、钻头等，这些刀具只能在工件表面进行外形轮廓、槽、孔、型腔及平面加工等。在铣削加工中，对于工件表面上很窄的槽，只能采用直径很细小的铣刀，不仅加工速度慢，而且细小铣刀易折断，影响机械加工速度和效率，由此局限了铣削加工的应用范围。对此，设计了能加工窄槽及齿条的数控铣床附件机构。2方案一2.1结构为了解决工件窄槽加工存在的技术问题，笔者根据现有立式数控铣床主轴端部的结构，匹配设计一种能加工齿条及窄槽的数控铣床附件机构，不仅改变铣刀的结构、形状及工作方式，而且改变铣刀的轴向，方便加工齿条及其它窄槽，并保证加工速度快，效率高，质量好。一种能加工齿条及窄槽的数控铣床附件机构的分体结构如图1所示。在附件上壳体内，依次有弹性联轴器上半部、联轴器中间弹性体、弹性联轴器下半部、上轴承、主动锥齿轮轴、下轴承。在弹性联轴器上半部的顶端采用7:2 4锥柄结构，工作时与铣床主轴固定连接，通过联轴器中间弹性体与弹性联轴器下半部相连。弹性联轴器下半部与主动锥齿轮轴设计为一体或用键连接，主动锥齿轮轴与下壳体内的主动锥齿轮采用键连接，并采用螺帽压紧。弹性联轴器下半部、主动锥齿轮轴下端分别通过上轴承、下轴承连接安装在附件上壳体内。在附件下壳体内两件并排的轴承上安装从动锥齿轮轴，从动锥齿轮轴一端与从动锥齿轮设计为一体或用键连接，从动锥齿轮与主动锥齿轮相啮合。从动锥齿轮轴另一端安装固定圆锯片铣刀或圆盘齿条铣刀。下壳体盖板通过盖板固定螺栓与附件下壳体固定连接，并且对下壳体内两件并排的轴承进行轴向定位。附件上壳体与附件下壳体通过连接螺栓固定连接，附件上壳体通过连接螺栓与铣床主轴箱的主轴法兰相连接。改变连接孔位，可以改变圆锯片铣刀在水平方向的轴向位置。圆锯片铣刀或盘齿条铣刀通过平键套装在从动锥齿轮轴上，端部再采用压紧螺母固定。方案一所设计的加工齿条及窄槽的数控铣床附件机构装配后的外形结构如图2 所示。742023,61(8)总第7 0 8 期机械制造装备附件上壳体弹性联轴器上半部联轴器中间弹性体弹性联轴器下半部上轴承主动锥齿轮轴下轴承连接螺栓主动锥齿轮圆锯片盖板固定下壳体轴承从动锥齿轮附件下壳体铣刀螺栓盖板人图1方案一分体结构图2方案一装配后外形结构2.2工作原理由于该数控铣床附件机构在附件壳内安装有主动锥齿轮轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮轴、从动锥齿轮，而且主动锥齿轮轴通过弹性联轴器与数控铣床输出端连接，主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合，从动轴输出端连接固定铣刀，因此数控铣床输出轴通过两锥齿轮的啮合而改变方向，铣刀已不再是竖直向下的立式铣刀，而是旋转9 0 成为横向，特别是铣刀换为圆锯片铣刀，能够铣齿条及窄槽，极大拓宽了数控铣床的应用范围。另外，通过改变附件上壳体与铣床主轴箱主轴法兰的连接孔位，可以实现在数控铣床的X轴、Y轴铣槽或其它角度铣槽。2.3优缺点方案一的优点为结构合理，使用安装较方便。缺点为输出轴短，属于一处支承的悬臂结构，刚性较差，并且锥齿轮受力复杂，圆锯片铣刀受力不能太大，不适合大功率加工。3方案二3.1结构另一种能加工齿条及窄槽的数控铣床附件机构的分体结构如图3所示。方案二结构与方案一的不同之处是将输出轴改为两个支点的简支梁结构，将方案一结构中的输出轴右端向后延伸，并与下壳体通过轴承相连，这样输出轴就形成简支梁结构。附件上壳体弹性联轴器上半部联轴器中间锁紧螺母平键弹性体弹性联轴器下半部上轴承主动锥齿轮轴下轴承连接螺栓主动锥齿轮输出轴后轴承圆锯片盖板固定下壳体从动锥齿轮附件下壳体轴承铣刀螺栓盖板A图3方案二分体结构3.2工作原理及优缺点方案二的整体结构与方案一基本相同，只是输出轴的结构与支承方式稍有不同，二者的工作原理相同。方案二的优点为输出轴为双支点简支梁结构，刚性较好，锥齿轮受力简单，圆锯片铣刀能受较大的切削力，适合功率较大的加工场合。缺点为输出轴与支承稍显复杂。4传动设计针对上述设计的能加工窄槽及齿条的数控铣床附件机构，联轴器传动及锥齿轮传动需要进行计算。对于联轴器的设计，可以采用弹性联轴器方案。也可以采用刚性连接方案。刚性连接方案可以将联轴器的一端设计为孔，另一端设计为轴，将轴伸入孔中，中间采用平键连接即可。由于笔者所研究的弹性联轴器只受扭力，因此设计简单，可类比设计。关于锥齿轮传动则相对复杂，主要考虑六个方面。第一，锥齿轮传动的功率大小及锥齿轮的转速范围。第二，不同输出轴方式时锥齿轮受力大小与方向。（下转第9 6 页）962023,61(8)总第7 0 8 期机械制造岚）（编辑收稿时间：2 0 2 3-0 2A上接第7 4 页）YKSOKOKBOOKOKOOKOKOKOKBOKOKOKOKOKOKOKOKOKMOKMOROKOKOKOKZOKMOKOKOROKOKOKOKOEOROEOROKSOKOKOKOKOKNOKVOKOEOKOKY日月（编辑收稿时间：2 0 2 3-0 3安全故障7.3作业过程要求翻转驾驶室时，确保车辆前方2 m内没有人员走动。驾驶室处于举升、下落、半翻转状态时，驾驶室下方严禁人员站立、作业等。7.4油路要求油管接头拆卸前，必须确保油路已泄压。8结束语笔者结合工作中遇到的问题，对重型商用车常见着车故障的排查方法进行了总结。当前重型商用车行业智能化发展越来越快，重型商用车行业人员必须充分理解并掌握整车的电路、油路、气路等知识，并且通过理论与实践的结合，才能快速、准确地找到故障点，解决遇到的疑难杂症。参考文献1宋朋.汽车维修技术的特点及完善措施 J.内燃机与配件,2 0 2 1(2 4)：1 7 9-1 8 1.2蔡小平.汽车电器维修常用方法及注意事项J.湖北农机化,2 0 2 0(1 8）:1 31-1 32.3杨建昆.现代汽车维修新技术中电子诊断的运用分析 J.第三，锥齿轮对的设计寿命。第四,锥齿轮的齿形结构与锥齿轮的材料、热处理、加工精度。第五，锥齿轮的齿数与锥齿轮对的传动比。第六，锥齿轮的冷却润滑方式。当上述六个方面确定以后，就可以方便设计出锥齿轮对。对于主动轴与从动轴上轴承的设计，主要需考虑各轴的受力情况，来选择合适的尺寸与型号。5结束语在确定采用能加工窄槽及齿条的数控铣床附件机构的结构方案二后，基于单位现有VM850数控立式铣床的主轴端部外形结构，设计了一套能加工窄槽及齿条的数控铣床附件机构。该铣床附件机构外形尺寸及质量不能太大，如果质量太大，需加大数控铣床主轴的配重。对此，在设计时不按VM850数控铣床的全功率来进行设计。另外考虑密封的方便采用锂基润滑脂润滑，转速按1 50 0 r/min进行设计。该能加工窄槽及齿条的数控铣床附件机构装上圆锯片铣刀后，开机运行效果良好，通过编程及转动铣头附件方位的控制，可以实现各个方位的窄槽加工。如果刀具更换为梯形锯片铣刀，那么编程后可铣齿条。参考文献1彭巍.合理选择数控铣加工中的刀具和切削用量 J.中通讯世界,2 0 1 7,2 4(7):2 59-2 6 0.4周军.汽车发动机维修诊断的方法与策略研究 J.现代工业经济和信息化，2 0 1 8,8（1 7）：1 1 2-1 1 3,1 2 7.5陈凡.汽车高低速CAN总线比较研究J.公路与汽运，2017(6):16 18.6朱福成.汽车CAN总线系统故障诊断技术浅析J.吉林化工学院学报，2 0 1 8,35（1）：7 6-8 0.7孙玉红.柴油机漏油、渗气和油路堵塞的故障诊断与防治J.湖北农机化,2 0 1 4（4)：4 7-4 8.8鲁志远，陈丽霞，胡广，等.汽车发动机节气门故障的分析J.机械制造,2 0 2 2,6 0(4):6 5-6 8.9赵明，梁锐，邓敏，等.发动机尾气废热循环利用系统 J.机械制造,2 0 1 5,53（4）：33.10吴刚，袁清珂.发动机电控系统故障诊断技术的研究与展望 J.机械制造与自动化，2 0 1 7,4 6（5）：2 4 3-2 4 5.A作者简介：王建业（1 97 3一），男，高级工程师，主要研究方向为商用汽车技术。国新技术新产品，2 0 1 3（9）：1 7 2.2陈刚.数控铣床加工刀具的选择分析与研究 J.黑龙江科技信息,2 0 1 7(1 7）：1 0 1.3田培棠.齿轮刀具设计与选用手册M.北京：国防工业出版社,2 0 1 1.4成大先.机械设计手册M.6版.北京：化学工业出版社，2016.5朱孝录.齿轮传动设计手册M.北京：化学工业出版社，2005.6张展.实用齿轮设计计算手册【M.北京：机械工业出版社,2 0 1 1.7文斌.联轴器设计选用手册【M.北京：机械工业出版社，2009.8周明衡.联轴器选用手册【M.北京：化学工业出版社，2005.9张松林.轴承手册M.南昌：江西科学技术出版社，2004.10杨丰,邓元山.数控加工工艺与编程M.2版.北京：国防工业出版社，2 0 2 0.作者简介：何文学（1 96 3一），男，教授，主要研究方向为机电技术。