Z535立式鉆床總體布局及主軸箱設計【獨家課程畢業(yè)設計含7張CAD圖紙帶開題報告+外文翻譯】-jxsj88

Z535立式鉆床總體布局及主軸箱設計【獨家課程畢業(yè)設計含7張CAD圖紙帶開題報告+外文翻譯】-jxsj88Z535立式鉆床總體布局及主軸箱設計摘  要本題主是Z535立式鉆床總體布局及主軸箱的設計，主軸箱及進給箱是由異步電動機進行驅動，通過齒輪傳動，分別使主軸獲得9級轉速，通過對主軸箱中零部件的分析和校核，合理的選擇零部件包括齒輪，軸等，滿足工作時的加工要求，確保加工時銑削零件尺寸、形狀的精度要求。該鉆床適用于單個及批量零件的鉆削加工，機床具有足夠的剛度和強度,能進行高速度切削和承受一定強度的切削工作。通過對主軸箱進行了簡要的設計和較核，設計的總體布局滿足工藝要求，傳動系統(tǒng)滿足加工要求。Z535立式鉆床具有主軸轉速高、調速范圍寬、操作方便、工作臺進給速度寬等特點，大大提高了加工范圍。關鍵詞：總體布局；傳動系統(tǒng)；主軸箱；齒輪；軸ABSTRACTThe main subject host is the Z535 upright drill entire distribution and headstock's design, the headstock and the gear box is carries on the actuation by the asynchronous motor, through the gear drive, causes the main axle to obtain 9 levels of rotational speeds separately, through to the headstock in the spare part analysis and the examination, the reasonable choice spare part includes the gear, the axis and so on, satisfies when the work the processing request, guarantees when the processing milling components size, shape accuracy requirement. This drilling machine is suitable in single and the batch components drills truncates the processing, the engine bed has the enough rigidity and the intensity, can carry on the high velocity cutting and the withstanding certain intensity cutting work. Through has carried on the brief design to the headstock and nuclear, the design entire distribution satisfies the technological requirement, the transmission system satisfies the processing request. The Z535 upright drill has the spindle speed to be high, governor deflection width, ease of operation, table feed speed wide and so on characteristics, enhanced the working range greatly.Keyword：totaliity layout；transmit system；headstock；Gear；Axis目  錄摘要ABSTRACTII第1章 緒論11.1機床發(fā)展趨勢11.2我國機床的發(fā)展現(xiàn)狀31.3本章小結3第2章總體設計方案42.1 535立式鉆床的整體布局42.1.1鉆床的傳動形式42.1.2鉆床的支撐形式42.2535立式鉆床主要技術參數(shù)的確定42.2.1主軸轉速的確定52.2.2主運動電動機功率的確定62.3本章小結7第3章主軸箱傳動設計83.1Z535立式鉆床主傳動系統(tǒng)的運動設計83.1.1結構網及轉速圖的擬定83.1.2各變速組齒輪齒數(shù)的確定103.1.3齒輪的結構設計計較和123.1.4皮帶傳動的設計及選擇363.2 Z535立式鉆床的主傳動系統(tǒng)的結構設計383.2.1主傳動系統(tǒng)的布局383.2.2齒輪的布置393.2.3計算齒輪轉速393.2.4主傳動系統(tǒng)的變速及開停裝置403.2.5主傳動系統(tǒng)的制動裝置403.3 本章小結40第4章主軸組件和主軸箱內其它各軸的設計414.1Z535立式鉆床主軸組建414.1.1主軸的結構設計與驗算414.2 Z535立式鉆床主軸箱內各傳動軸434.2.1軸的設計與計算434.2.2 軸的設計與計算454.2.3 軸的設計與計算464.3本章小結47總結48參考文獻49致謝50【詳情如下】【需要咨詢購買全套設計請加QQ1459919609】Z535立式鉆床總體布局及主軸箱設計.docZ535立式鉆床總體布局及主軸箱設計任務書.docZ535立式鉆床總體布局及主軸箱設計審定表.docZ535立式鉆床總體布局及主軸箱設計開題報告.doc主軸箱.dwg主軸箱A0+A2.dwg傳動系統(tǒng)圖A1.dwg外語文獻翻譯.doc總體布局A0.dwg文件清單.txt空心軸A2.dwg花鍵軸A3.dwg軸承端蓋.dwg齒輪A3.dwg 摘 要 本題主是 式鉆床總體布局及主軸箱的設計，主軸箱及進給箱是由異步電動機進行驅動，通過齒輪傳動，分別使主軸獲得 9級轉速，通過對主軸箱中零部件的分析和校核，合理的選擇零部件包括齒輪，軸等，滿足工作時的加工要求，確保加工時銑削零件尺寸、形狀的精度要求。該鉆床適用于單個及批量零件的鉆削加工，機床具有足夠的剛度和強度 ,能進行高速度切削和承受一定強度的切削工作。通過對主軸箱進行了簡要的設計和較核，設計的總體布局滿足工藝要求，傳動系統(tǒng)滿足加工要求。速范圍寬、操作方便、工 作臺進給速度寬等特點，大大提高了加工范圍。 關鍵詞：總體布局；傳動系統(tǒng)；主軸箱；齒輪；軸 he is 535 s is on by to of to in so is in on on to 535 to be of so on 目 錄 摘要 . . 1章 緒論 . 1 床發(fā)展趨勢 . 1 國機床的發(fā)展現(xiàn)狀 . 3 章小結 . 3 第 2章 總體設計方案 . 4 35立式鉆床的整體布局 . 4 . 4 . 4 35立式鉆床主要技術參數(shù)的確定 . 4 . 5 . 6 . 7 第 3章 主軸箱傳動設計 . 8 535立式鉆床主傳動系統(tǒng)的運動設計 . 8 . 8 . 10 . 12 . 36 535立式鉆床的主傳動系統(tǒng)的結構設計 . 38 . 38 . 39 . 39 . 40 統(tǒng)的制動裝置 . 40 章小結 . 40 第 4章 主軸組件和主軸箱內其它各軸的設計 . 41 535立式鉆床主軸組建 . 41 . 41 535立式鉆床主軸箱內各傳動軸 . 43 軸的設計與計算 . 43 軸的設計與計算 . 45 軸的設計與計算 . 46 . 47 總結 . 48 參考文獻 . 49 致謝 . 50 1 第 1章 緒 論 床發(fā)展趨勢 近些年以來，隨著電子技術、計算機技術、信 息技術以及激光技術等的發(fā)展并應用于機床領域，使機床的發(fā)展進入了一個新時代。人不僅不需提供動力，連操縱都交給機器人了。人只需規(guī)定電腦的工作秩序，由電腦去操作機床。緊張的、重復的操作都可由電腦完成，而且不會出錯。自動化、精密化、高效化和多樣化成為這一時代機床發(fā)展的特征，用以滿足社會成產多種多樣越來越高的要求，推動社會生產力的發(fā)展。 隨著汽車、航空航天等工業(yè)輕合金材料的廣泛應用，高速加工已成為制造技術的重要發(fā)展趨勢。高速加工工具有縮短加工時間、提高加工精度和表面質量等優(yōu)點，在模具制造領域的應用也日益廣泛。機床的高 速化需要新的數(shù)控系統(tǒng)、高速電主軸和高速伺服進給驅動，以及機床結構的優(yōu)化和輕量化。高速加工不僅是設備本身，而是機床、刀具、刀柄、夾具和數(shù)控編程技術，以及人員素質的集成。高速化的最終目的是高效化，機床僅是實現(xiàn)高效化的關鍵之一，絕非全部，生產效率和效益在 “刀尖 ”上 按照加工精度，一機床可分為普通機床、精密機床和超精機床，加工精度大約每8 年提高一倍。數(shù)控機床的定位精度即將告別微米時代而進入亞微米時代，超精密數(shù)控機床正在向納米進軍。在未來 10 年，精密化與高速化、智能化和微型化匯合而成新一代機床。機床的精密化不僅是汽車 、電子、醫(yī)療器械等工業(yè)的迫切需求，還直接關系到航空航天、導彈衛(wèi)星、新型武器等國防工業(yè)的現(xiàn)代化。 不斷提高勞動生產率和自動化程度是機床發(fā)展的基本方向。近年來，數(shù)控機床已成為機床發(fā)展的主流。數(shù)控機床無需人工操作，而是靠數(shù)控程序完成加工循環(huán)。因此調整方便，適應靈活多變的產品，使得中小批量生產自動化成為可能。同時，數(shù)控機床在防護罩封閉的條件下自動加工，不用怕切屑飛出傷人，不用怕切削液飛濺在操作者身上?？捎么罅壳邢饕豪鋮s，從而實現(xiàn)高速切削，充分發(fā)揮刀具的切削性能。快序集中，一次裝夾完成盡可能多的工序，檢查合格后在進行 加工。這樣可避免編程錯誤。只要程序不出錯，就不會出現(xiàn)加工錯誤，免除了人工操作的偶然錯誤，從而使廢品率大大下降。這就是說，數(shù)控機床不僅實現(xiàn)了柔性自動化，而且提高了身產率，降低了廢品率。它以由中小批量生產進入了大量生產領域。當然，改型方便，易于實現(xiàn)產品的跟新?lián)Q代，也是數(shù)控機床進入大量生產領域的重要原因。 70年代出現(xiàn)的加工中心開多工序集成之先河，現(xiàn)已發(fā)展到 “完整加工 ”，即在一臺機床上完成復雜零件的全部加工工序。完整加工通過工藝過程集成，一次裝卡就把一個零件加工過程全部完成。由于減少裝卡次數(shù)，提高了加工精度，易于保 證過程的高可靠性和實現(xiàn)零缺陷的產生。 2 此外，完整加工縮短了加工過程鏈和輔助時間，減少了機床臺數(shù)，簡化了物料流，提高了生產設備的柔性，生產總占地面積小，使投資更加有效。 機床信息化典型案例是 10H，該機床配備有那個信息塔，實現(xiàn)了工作的自主管理。信息塔具有語音文本和事項等通訊功能。與生產計劃調度系統(tǒng)聯(lián)網，下載工作指令和加工程序。工件試切時，可在屏幕上觀察加工過程。信息塔實時反映機床工作狀態(tài)和加工進度，并可以通過手機查詢。信息塔同時進行工作的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和道具壽命管理，以及故障報警顯示、在線幫助排除。 機床操作權限須經指紋確認。 機床智能化包括在線測量、監(jiān)控和補償。數(shù)控機床的位置檢測及其閉環(huán)控制就是簡單的應用案例。為了進一步提高加工精度，機床的圖案周運動精度和刀頭點的空間位置，可以通過球桿儀和激光測量后，輸入數(shù)控系統(tǒng)加以補償。未來的數(shù)控機床將會配備各種微型傳感器，以監(jiān)控切削力、振動、熱變形等所產生的誤差，并自動加以補償或調整機床的工作狀態(tài)，以提高機床的工作精度和穩(wěn)定性 隨著納米技術和微機電系統(tǒng)的迅速進展，開發(fā)加工微型零件的機床已經提到日程上來了。微型機床同時具有高速和精密的特點，最小的微型機床可以放在掌心 之中，一個微型工廠可以放在手提箱中。操作者通過手柄和監(jiān)視屏幕控制整個工廠的運作。 傳統(tǒng)機床是按笛卡爾坐標將 3 個坐標軸線的移動 X、 Y、 Z 和繞三個坐標軸線轉動 A、 B、 C 一次串聯(lián)疊加，形成 所需的刀具運動軌跡。并聯(lián)運動機床是采用各種類型的桿機構在空間轉移主軸部件，形成所 需的刀具運動軌跡。并聯(lián)運動機床具有結構簡單緊湊、剛度高、動態(tài)性能好等一系列優(yōu)點應用前景廣泛。 除了金屬切削和鍛壓成形外，新的加工工藝方法和過程層出不窮，機床的概念正在變化。激光加工領域日益擴大，除激光切割、激光焊接外、激光孔加工、激光三維加工、激光熱 處理、激光直接金屬制造等應用日益廣泛。電加工、超聲波加工、疊層銑削、快速成型技術、三維打印技術各顯神通。 機床高速化和精密化要求機床的結構簡化和輕量化，以減少機床部件運動慣量對加工精度的負面影響，大幅度提高機床的動態(tài)性能。例如，借助有限元分析對機床構件進行拓補優(yōu)化，設計 “箱中箱 ”結構，以及采用空心焊接結構或鉛合金材料已經開始從實驗室走向實用。 在傳統(tǒng)機床中，電動機和機床部件是借助耦合元件，如皮帶、齒輪和聯(lián)軸節(jié)等加以連接，實現(xiàn)部件所需的移動或旋轉。直接驅動技術是將電動機與機械部件即成為一體，成為機電一體化的功 能部件，如直線電動機、電主軸、電滾珠絲桿和力矩電動機等。直接驅動技術簡化了機床結構，提高了機床的剛度和動態(tài)性能，運動速度和加工精度。 3 數(shù)控系統(tǒng)的開放是大勢所趨。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)有三種形式： 1）全開放系統(tǒng)，既基于微機的數(shù)控系統(tǒng)，以微機作為平臺，采用實時操作系統(tǒng)，開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的各種功能，通過伺服卡傳送數(shù)據(jù)，控制坐標軸電動機的運動。 2）嵌入系統(tǒng)，既 C，制坐標軸電動機的運動， 為人機界面和網絡通信。 3）融合系統(tǒng)，在 C 主辦，提供鍵盤操作，提高人機界面功能如西門子 840 國機床的發(fā)展現(xiàn)狀 我國機床的工業(yè)已經取得了很大的成就，但與世界先進水平相比還有較大差距。主要表現(xiàn)在：大部分高精密度和超精密機床的性能還不能滿足要求，保持性也較差，特別是高效自動化和數(shù)字化機床的產量、技術水平和質量方面都明顯落后。到 1990年底，我國數(shù)控機床的產量的 產值數(shù)控化率僅為 而同期日本機床產值數(shù)控化率為 80%，德國為 我國數(shù)控機床基本上是中等規(guī)格的車床、銑床和加工中心等。精密大型重型和小型數(shù)控機床，還遠遠不能滿足需要。至于航空、航天、冶金、汽車、造船 、紡織和重型機器制造等工業(yè)部門所需的多種類型特種數(shù)控機床基本上還是一片空白柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)，國外在 1990 年總計達到1500個而我國只有 5個，且多為引進系統(tǒng)。 國內產品的質量與可靠性也不能夠穩(wěn)定，特別是先進數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)和研制還需要作進一步的努力。機床基礎理論和應用技術的研究明顯落后。人員素質還跟不上現(xiàn)代機床技術飛速發(fā)展的需要。因此，我國機床工業(yè)面臨著光榮而艱巨的任務，必須奮發(fā)圖強，努力工作，不斷擴大技術隊伍和提高人員的技術素質，學習和引進國外的先進科學技術，大力開展科學研究以便早日趕上世界 先進水平。 章小結 機床在國名經濟中起重要作用，一個國家的機床發(fā)水國際能反映一個國家的經濟水平?，F(xiàn)在機床正向高度自動化、智能化和高精度的數(shù)控機床發(fā)展。但是我國的機床發(fā)展還和其他國家有一定差距。 4 第 2章 總體設計方案 按照鉆孔原理有兩種實現(xiàn)的方案：一種是工件固定，鉆頭在回轉工程中向工件方向運動；另一種是工件回轉，鉆頭向工件方向運動。 由于使鉆頭回轉的結構比起工件回轉的結構要小得多，因此在專門用于鉆孔的裝置中均采用鉆頭回轉，工件固定的方案來達到鉆孔的目的，所以選用方案一來進行方案一中：鉆頭做回轉運動，以便通過切削刀來加工出所需的孔徑。另一方面，鉆頭要往鉆孔方向做支線運動才能加工出孔的深度，因此鉆頭的回轉運動是鉆孔的主體運動，鉆頭的直線運動是鉆頭的輔助運動。只有這兩種運動相結合才能鉆出一定的孔徑來。 35 立式鉆床的整體布局 本鉆床按照以下要求進行總體布局 ： (1)經濟性好，如節(jié)省材料，減少機床的占地面積； (2)保證能加工各種大小的零件，設計成工作臺可升降式； (3)保證工藝方法所要求的工件和道具的相對位置和相對運動； (4)保證機床具有與所要求的加工精度相適應的剛度和抗震性； (5)便于觀察加工過程；便于 操作、調整和修理機床；便于輸送、裝卸工件和排除切削，并保證工作安全。 床的傳動形式 機床通過皮帶傳送把電機的動力傳到主軸箱。然后經過主軸變速箱變速傳到主軸。采用皮帶傳動可以使傳動平穩(wěn)，采用齒輪變速可以實現(xiàn)多級變速，能對各種工件進行加工。 床的支撐形式 機床采用立柱形支撐，并是立柱與底座的組合形式支撐。 35 立式鉆床主要技術參數(shù)的確定 機床的主要技術參數(shù)包括主參數(shù)和基本參數(shù)。基本參數(shù)包括尺寸參數(shù)，運動參數(shù)，動力參數(shù)。 主參數(shù)，又稱主要規(guī)格，表示機床的加工范圍。沒有第二參數(shù)。確定主參數(shù)（最 5 大鉆孔直徑）為 35 鉆床的其他參數(shù)： 跨距 L（ 300 主軸行程（ 225 主軸圓錐孔莫氏圓錐號 4 工作臺面面積（ 450500 工作臺升降的行程（ 325 主軸端面至工作臺面的距離（ 0 750 軸轉速的確定 因為通用機床的加工范圍較廣，不同被加工孔徑以及不同的被加工材料，所要求的主軸轉速時不同的。孔徑要求轉速高，而攻螺紋則要求轉速低。加工直徑大的孔時所要求的主軸轉速，鉆較小孔時較低。加工鑄鐵時的主軸轉速，較加工鋼件時低。所以要求主軸應有多種轉速。 一、 主軸極限轉速 m a xm a xm vn d m a d 其中： 別為主軸最高、最低轉速； 別為最高、最低切削速度； 別為最大、最小計算直徑。 通用機床的 不是機床上的可能加工最大和最小直徑，而是指常用的經濟加工的最大和最小直徑，對于通用機床，一般?。?D d 式中： D可能加工的最大直徑（ K系數(shù)，根據(jù)對現(xiàn)有的同類機床使用情況的調查確定（臺 式鉆床 6 K=1，普通車床 k= 計算直徑范圍（ 則 D=135mm dR5=7切削用量資料作為參考，取 4m/ 100024/=1100r/10005=68r/、主軸轉速的合理排列 公比 的選擇： 值 小，則相對轉速損失小，使用機床時轉速有利，但轉速級數(shù)多，結構復雜； 值大，相對轉速損失大，選擇不利，但傳動結構簡單。 機床轉速可查機床設計手冊表 = 變速范圍 公比 和轉速級數(shù)之間的關系： Z= 其中 nR=1Z 則 Z=000/68)/9 即級數(shù)為 9級分別為： 1n=1100r/ 2n=750r/ 3n=530r/n=375r/ 5n=265r/ 6n=190r/n=132r/ 8n=95r/ 9n=68r/ 主運動電動機功率的確定 電動機功率是計算機床零件和決定結構尺寸的主要依據(jù)。電動機功率取得太大，則機床零 部件的尺寸也隨之不必要的增大，不僅浪費材料，而且是電動機經常處于低負荷情況下工作，功率因數(shù)太小，則機床的技術性能達不到設計要求，且電動機經常 7 處于超負情況下工作，容易燒壞電器元件。 下面用計算法確定機床主運動電動機的功率。 當主傳動的結構參數(shù)尚未確定時，其電動機功率可按下式估算： EP= 其中：主電動機功率， kw 切削率， 主傳動鏈的總效率，一般通用機床可取 = 選擇原則：結構簡單，轉速較低時取大值，反之取小值。 切削功率 確定，應在工藝分析的基礎上進行。通用機床選擇對切削功率有決定性影響的若干種加工情況、擴等工序的切削功率 n/955410 (其中： T切削轉矩， N n主軸的計算轉速， r/ 計算轉速的確定，依據(jù)金屬切削機床設計表 3式鉆床； n= n105 其中： 的）四分之一轉速范圍內的最高一級轉速 取 T=36410 N P=36105410 /955410 =4擇標準型號為 380V、 50下表 表 型號 額定功率 效率 質量 轉速 5% 33440r/章小結 本章主要是鉆床的總體設計，對 如主軸的轉速和電機的型號。 8 第 3章 主軸箱傳動設計 設計主傳動系統(tǒng)時，一般應滿足下列要求。 (1)機床的主軸需有足夠的轉速范圍和轉速級數(shù) (對于主傳動系統(tǒng)為直線運動的機床，則為直線速度的變速 范圍和變速級 )，以便滿足實際使用的要求； (2)主電動機和全部機構需能傳遞足夠的功率和扭矩，并具有較高的傳動功率； (3)執(zhí)行件 (主軸組件 )需有足夠的精度、剛度、抗振性和小于許可限度的變熱行； (4)操縱要輕便靈巧、迅速、安全可靠，并須便于調整和維修； (5)結構簡單、潤滑與密封良好，便于加工和裝配，成本低。 535立式鉆床主傳動系統(tǒng)的運動設計 構網及轉速圖的擬定 一、擬定轉速圖的一般原則 它對整個機床設計質量，如結構的繁簡、尺寸的大小、效率的高低、使用與維修方便等有較大影響。 1、變速組及其傳動副數(shù)的確定 主軸為 9級轉速的傳 動系統(tǒng)，采用由二個變速組所組成的方案即： 9=33。 由于機床的傳動系統(tǒng)通常是采用雙聯(lián)或三聯(lián)滑移齒輪進行變速，所以每個變速組的轉動副最好取 P=2或 3。若一個變速組的轉動副取得大時，不僅使變速箱的向尺寸增加，而且使操縱機構較為復雜。根據(jù)機床性能的要求，一般主軸的最低轉速，要比電動機轉速低得多，需進行降速，才能滿足主軸最低轉速的要求。 如果采用 P=2或 3時。達到同樣的變速級數(shù)，變速組的數(shù)量相應增加。這樣，可利用變速組的轉動副兼起降速作用，以減少專門用于降速的定軸轉動副。 電動機的轉速一般比主軸大部分的轉速高，總 電動機到主軸之間，總的趨勢是降速傳動。也就是說，以電動機軸起愈靠近主軸的最低轉速就愈低。根據(jù)扭矩公式M=974(公斤力 米 ),式中： r/ 當轉速功率一定時，轉速較高的軸所傳遞的扭矩較小，在其他條件功率相同的情況下，傳動件的尺寸就可以小一些，這對于節(jié)約材料，減少機床重量及尺寸都是有利的。同樣，在設計傳動系統(tǒng)時，應是較多的傳動件在較高的轉速下進行工作，應盡可能地使靠近電動機的變速組中的傳動副數(shù)多一些，而靠近主軸組中傳動副數(shù)少一些，即所謂的前多后少的原則。 2、基本組和擴大組的確定 9 只要擴大組的順序與傳動順序一致，就能使中間傳動軸的變速范圍縮小。這時，中間傳動軸的最高轉速與最低轉速的差值也較小，這樣便可縮小該軸的傳動尺寸。 3、變速組中的極限傳動比及變速范圍 設計機床傳動系統(tǒng)時要考慮兩種情況，降速傳動應避免被齒輪尺寸過大而增加變速箱徑向尺寸，一般限制降速傳動比的最小值；升速傳動應避免擴大誤差和減少振動，一般限制直齒輪升速傳動比的最大值；斜齒 輪傳動比較平穩(wěn)，可取于進給傳動系統(tǒng)，由于傳動功率小轉速低尺寸較小，上述傳動比限制可適當放寬，既，以主傳動各變速組的最大變速范圍為 r=(2 5)4=8 10。 注意：由于最后擴大組的變速范圍大，一般只要檢查最后擴大組的變速范圍知否合乎要求，其他變速組也就不會超出上述允許值，驗算最后的擴大組的變速范圍2r= 6 = 8 10，所以合乎要求。 4、合理分配傳動比的數(shù)值，一般盡量注意以下幾點： (1)各傳動副的傳動比應盡可能不超過極限傳動比 (2)個中間傳動軸應有適當?shù)霓D速； (3)為了便于設計使用，傳動比最好取標準公比的整數(shù)次冪，既 ，其中 二、擬定轉速圖的步驟 機床的主軸轉速范圍為 68r/1100r/速次數(shù) z=9，公比 =動機轉速0n=1440r/ 1、確定變速組數(shù)目 對于采用滑移齒輪的變速方式，為滿足結構設計和操縱方便的要求，通常都采用雙聯(lián)或三聯(lián)齒輪，因此 9級轉速需要二個變速組，既 9=33。 2、確定變速組的排列方案 z=9=33 3、確定基本組和擴大組根據(jù)前緊后松的原則 選擇 9=33的方案，其中第一 變速組為基本組，其級比指數(shù)1x=1(即基本組的傳動比在轉速圖案上相距一格 )；第二變速組為第一擴大組，其級比指數(shù)2x=3(既第一擴大組傳動比在轉速圖上相距三格 )。 4、分配降速比 已確定共需二個邊速組，依次轉速圖上有四根，畫四根距離相等的豎直線 ( 、 、 、 )。代表四根軸，畫 9根距離相等的水平線代表 9級轉速。 10 圖 1)在主軸 上標出 9級轉速。 (2)決定 軸之間的最小降速傳動比。 一般鉆床的工作特點時間段切削，為了提高主軸的水平穩(wěn)定性，最后一個降速組的降速傳動比去 1/4，按公比 =4，即從 軸上找到 C 點， - 軸間變速組的降速傳動。 (3)決定其余變速組的最小傳動比，根據(jù)降速前慢后快的原則， - 軸間變速組，取 i=1/ 3 既從 C 點向上數(shù)二格 2 軸上找到 C 連線表示； - 軸間取 i=1/，用 (4)畫出各變速組其他傳動線 - 軸間只有帶傳動，轉速圖上位一條 - 軸間為基本組有三對齒輪傳動，級比0x=1，故三條傳動線在轉速圖上格相距一格。從 C 點向上每隔一格取1C、22們的傳動比分別為 1/ 、 1/ 2 、 1/ 3 ， -軸間為第一擴大組也有三對齒輪傳動，級比1x=3，三條傳動線在轉速圖上過相距三格，即 、 1/ 、 1/ 4 。 (5)畫出全部轉速線，即該鉆床的主傳動轉速圖。 如前所述，轉速圖兩軸的平行線同一對齒輪傳動，所以畫出相應的平行線 1D、 變速組齒輪齒數(shù)的確定 擬定轉速 圖后，可根據(jù)各傳動副的傳動比確定齒輪齒數(shù)，皮帶輪直徑等 1、 確定齒輪齒數(shù)時應注意的問題 11 (1)齒輪的齒數(shù)和免加大兩軸之間的中心距，使機床的結構龐大。一般取最小齒數(shù)00 120 (2)齒數(shù)和盡可能要小，但應考慮。 1)最小齒輪不產生根切現(xiàn)象。機床變速箱中，對于標準支持圓柱齒輪，一般取最小齒數(shù)8 20。 2)受結構限制的最小齒數(shù)的各 齒輪，應能可靠地裝到軸上或進給套裝，齒輪的齒槽到孔壁或鍵槽的壁厚 a65+2T/m，式中： 3)兩軸上最小中心距應取的適當。若齒數(shù)和中心距過小，將導致兩軸上軸承及其他結構之間的距離過近或相碰 注意：實際傳動 (齒輪齒數(shù)之比 )與理論傳動比 (轉速圖上要求的傳動比 )之間允許有誤差，但不能過大，分配齒數(shù)所造成的轉速誤差，一般不超過 10()% 2、變速組內模數(shù)相同時齒輪齒數(shù)的確定 因為個齒輪副上速度變化不大，受力情況相差也不大，故允許采用統(tǒng)一模數(shù)，為了便于設計和制造主傳動系統(tǒng)所采用齒輪模數(shù)的種類盡可能少一些。 計算法：在同一變速組內，各對齒輪的齒數(shù)之比必須滿足轉速圖上已經確定的傳動比。當個對齒輪的模數(shù)相同，且不采用變位齒輪時，則個對齒輪的齒數(shù)和必然相等。 確定變速組的齒數(shù)和使其盡可能地小，一般的說主要是受最小齒輪的限制。雖然最小齒輪在變速組內降速比或升速比最大的一 對齒輪中，因此可先假定小齒輪的齒數(shù) 根據(jù)傳動比求出齒數(shù)和然后按個齒輪副的傳動比，再分配其他齒輪副的齒數(shù)。 基本組中三隊齒輪傳動比為： 1i=1z/2z=1/ 3 =1/ 按 2i=3z/4z=1/ 2 =1/ 1/2 按 2查表； 3i=5z/6z=1/ =1/ 按 通過查金屬切削機床設計手冊表 3得： 1z=19，2z=71，3z=25，4z=655z=32，6z=58 第一擴大組中三隊齒輪傳動比為： 7i=7z/8z=1/ 4 =1/ 按 8i=9z/10z=1/ =1/ 按 12 9i=11z/12z=1/ 2 =1/ 按 2查表 查 金屬切削機床手冊表 3得： 7z=17，8z=68，9z=35，10z=50，11z=65，12z=34 3、三聯(lián)滑移齒輪之間的齒數(shù) 注意：在確定其齒數(shù)之后，應檢查相鄰齒數(shù)的關系，以確保其左右移動時能順利通 過，不志相碰。通過試算要保證三聯(lián)滑移齒輪中，最大和次大齒輪之間齒數(shù)差應大于四。 一、1z=19和2z=71齒輪 (一 )、齒輪材料的選擇 大齒輪：材料選用 45剛 (調質 ),強度極限B為 650服極限S為 360心部和齒面硬度 250( 小齒輪：材料選用 40質 )，強度極限B為 700服極限S為 500心部和齒面硬度 300( (二 )、齒輪傳動的設計計算 1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) (1)選用支持圓柱齒輪。 (2)選用七級精度。 (3)材料選擇如上。 (4)選小齒輪齒數(shù)1z=19，大齒輪齒數(shù)2z=71。 2、按齒面接觸強度設計 由設計計算公式 2113 12 . 2 3 ( )t 進行計算 (1)確定供室內的各種計算數(shù)值。 1)試選載荷系數(shù)算小齒輪傳遞的轉矩 5 51119 5 . 5 1 0 9 5 . 5 1 0 1 . 0 6 / 1 0 2 1 9 9 1 4 . 8 m 3)由機械設計表 10d=13 4)由機械設計表 10Z=機械設計圖 10小齒輪的接觸比老強度極限1600 550 式 N=601 1N=6010211(2830010)=10 2N=10 19/71=10 7)由機械設計圖 10)計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) s=1，由式 H= 得 H N 1 H L i m 1 S =00M 534M H N 2 H L i m 2 S =50M 517M (2)計算 1）計算小齒輪分度圓直徑1入H中較小的值 14）計算圓周速度 v V= 54 102160 1000 m/s=s 3）計算齒寬 b b= d14=）計算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù) 57/19=高 h=b/h=7 5）計算載荷系數(shù) 根據(jù) V=s， 7級精度，由機械設計圖 10齒輪，假設b100N/機械設計表 10用系數(shù)；由機械設計表 10級精度，小齒輪相對支撐非對稱布置時， 14 d (1+d )+310 b = b/h=K=械設 計圖 10 故載荷系數(shù) K=A V H K K=1）按實際的載荷系數(shù)矯正算得分度圓直徑，由式31 1d=31 . 1 5 2d 5 4 5 6k 1 . 37）計算模數(shù) m m=1d/1z=56/19=、按齒根彎曲強度設計 彎曲強度的設計公式為 F a S 1k z （ ）（ 1）確定公式內的各計算值 1）由機械設計圖 10小齒輪的彎曲強度極限1500380機械設計圖 10）計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù) s=式 F N F S 得 F N 1 F E 1F 1 0 . 8 4 5 0 0 / 1 . 4 3 0 0 M F N 2 F E 2F 2 0 . 8 7 3 8 0 / 1 . 4 = 2 3 6 . 1 4 M 4）計算載荷系數(shù) k A V F a K K K 1 1 . 1 1 1 . 2 1 . 0 5 8 1 . 4 1 =5）查取齒形系數(shù) 由機械設計表 1015 6）查得應校正系數(shù) 由機械設計表 10）計算大、小齒輪的 并加以比較 =a =齒輪的數(shù)值大。 （ 2）設計計算3 22 1 . 4 1 9 9 1 4 . 8 0 . 0 1 6 6 6m 0 . 2 1 9 比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) 滿足要求取大者 m=近圓整為標準值 m=3接觸強度算得的分度圓直徑1d=56，算出小齒輪齒數(shù) 11 6 / 3 1 9m 大齒輪齒數(shù) 2z 1 9 7 1 / 1 9 = 7 1這樣設計出的齒輪傳動，即滿足了齒面解除疲勞強度，也滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。 4、幾何尺寸計算 （ 1）計算分度圓直徑 11d z m 1 9 3 5 7 22d z m 7 1 3 2 1 3 m m 根據(jù)滑移齒輪組相互配合的需要適當調整小齒輪分度圓直徑，則1d=57 （ 2）計算中心距 a=（ 12 =（ 57+213） 353)計算齒輪寬度 b=1=7=2B=14B=16 16 （ a） （ b） 圖 、驗算 1 9 9 1 4 . 8F d 5 6 N= 3 5 7 1 =00N/適 （三）齒輪與花鍵的配合部分設計計算 1、選擇齒輪內花鍵 齒輪內花鍵選取中系列的，精度等級為 格 NDBd=636620； c=0.4；r=a=?。?。 2、對選定的花鍵進行強度校核計算 6g 2 9 . 9 1 4 8 0 . 6 1 0z h l D 0 . 8 6 0 . 0 0 2 2 0 . 31 0 . 1 100 z=32和4z=71齒輪 (一 )、齒輪材料的選擇 大齒輪：材料選用 45鋼 (調質 ),強度極限B為 650服極限S為 360心部和齒面硬度 250( 小齒輪：材料選用 40質 )，強度極限B為 700服極限S為 500心部和齒面硬度 300( (二 )、齒輪傳動的設計計算 1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 17 (1)選用直齒圓柱齒輪。 (2)可選用七級精度。 (3)材料選擇如上。 (4)選小齒輪齒數(shù)3z=32，大齒輪齒數(shù)4z=58。 2、按齒面接觸強度設計 由設計計算公式 211312 . 2 3 ( )t Et 進行計算 3確定公式內的各種計算數(shù)值。 1)試選載荷系數(shù))計算小齒輪傳遞的轉矩 5 51119 5 . 5 1 0 9 5 . 5 1 0 1 . 0 6 / 1 0 2 1 9 9 1 4 . 8 m 3)由機 械設計表 10d=)由機械設計表 10Z=機械設計圖 10小齒輪的接觸比老強度極限1600 550 式 N=601 1N=601 0211(2830010)=10 2N=10 32/58=10 7)由機械設計圖 10)計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) s=1，由式 H= 得 H N 1 H L i m 1 S =00M 534M H N 2 H L i m 2 S =50M 506M (3)計算 1）計算小齒輪分度圓直徑1入H中較小的值 18 1 21 2 3 = 23 1 . 3 9 9 1 4 . 8 2 . 4 1 8 9 . 82 . 2 3 0 . 2 1 . 4 5 0 6 =58）計算圓周速度 v V=1t 1000 = 58 102160 1000 m/s=s 3）計算齒寬 b b= d18=）計算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù) 5832 =高 h=b/h=）計算載荷系數(shù) 根據(jù) V=s， 7級精度，由機械設計圖 10齒輪，假設b100N/機械設計表 10用系數(shù)；由機械設計表 10級精度，小齒輪相對支撐非對稱布置時， d (1+d )+310 b = b/h=K=械設計圖 任務書 學生姓名 系部 專業(yè)、班級 指導教師姓名 職稱 從事 專業(yè) 是否外聘 是否 題目名稱 式鉆床的總體布局及主軸箱設計 一、 設計（論文）目的、意義 1、設計目的： 立式鉆床是機械制造業(yè)的一種基礎設備，其應用涉及國民經濟的各個領域。 目前，在國內 鉆床 設計中，其本體和結構不僅企業(yè)與企業(yè)之間千差萬別，即使同一企業(yè)內，同一產品，設計者不同，設計結果也可能存在較明顯的差別。因此，設計質量的高低在很大程度取決于設計 者 的 設計方法。立式鉆床 在我國機械制造行業(yè)中占有非常重要的地位，然而我國 對 現(xiàn)在多數(shù)的 鉆床 都存在效率低和鍛造精度低等缺點，本課題就是對傳統(tǒng) 立式鉆床 的設計和改造開展的調研。 2、設計意義 目前，在國內 鉆床 設計中，其本體和結構不僅企業(yè)與企業(yè)之間千差萬別，即使同一企業(yè)內，同一產品，設計者不同，設計結果也可能存在較明顯的差別。因此，設計質量的高低在很大程度取決于設計 者 的 設計方法。 自由 立式鉆床 在我國機械制造行業(yè)中占有非常重要的地位，然而我國 對現(xiàn)在多數(shù)的 鉆床 都存在效率低和鍛造精度低等缺點，本課題就是對傳統(tǒng) 立式鉆床 的設計和改造開展的調研。 二、設計（論文）內容、技術要求 （一）設計內容 對 式鉆床主軸箱及其整體布局的關鍵結構進行了解和分析，改進主軸箱和各部件之間的結構設計。 （二） 技術要求 式鉆床 主要規(guī)格及技術參數(shù) : 鋼料最大鉆孔直徑： 35軸行程： 225速范圍： 68 1100r/變速級數(shù) : 9 設計計算的正確性； 主要構件的結構具有經濟性、合理性； 設計的工藝性，裝配的可行性，主要裝配精度的合理性，主要參數(shù)的可檢查性。 三、設計（論文）完成后應提交的成果 （一）計算說明部分 說明書 1 份。 （二）圖紙部分 1. 式鉆床總體布局 0 號 一張；主軸變速箱展開圖 0 號一張 2. 傳動系統(tǒng)圖 1 號一張。軸承端蓋 張。 3. 齒輪零件圖 3 號一張，花鍵軸零件圖 3 號一張，空心軸零件圖 2 號一張。 四、設計（論文） 進度安排 3 月 01 日 3月 07日 查閱資料； 3 月 08 日 3月 14日 消化資料； 3 月 15 日 3月 21日 撰寫開題報告； 3 月 22 日 4月 11日 方案設計、寫說明書草稿； 4 月 12 日 4月 25日 畫草圖、寫說明書草稿； 4 月 26 日 5月 23日 畫 、整理說明書； 5 月 24 日 5月 30日 打印說明書 5 月 31 日 6月 13日 準備答辯。 五、主要參考資料 1機械設計手冊 (第二卷 ) 2002 年版 J 化學工業(yè)出版社 成大先主編 2 高速微小孔鉆頭動態(tài)應力特性 J吉林大學學報（工學版） 6 期 永臣，譚慶昌 3永磁振動鉆削排屑分析 J農業(yè)機械學報 5 期 漢達 4印刷電路板鉆床數(shù)控系統(tǒng) J機床與液壓 2 期 廣勛 5一種雙主軸六頭印制線路板數(shù)控鉆床 J現(xiàn)代制造工程 10 期 6數(shù)控臥式多工位深小孔鉆床的開發(fā)設計 J制造技術與機床 5 期 石明 J ,2001. 孫時建 ,田敬剛 , 8 H. . 1996. 六、備注 指導教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 題目審定表 指導教師姓名 職稱 從事 專業(yè) 是否外聘 是否 題目名稱 式鉆床整體布局及主軸箱的設計 課題適用專業(yè) 機械設計制造及其自動化 課題類型 X 課題簡介：（主要內容、意義、現(xiàn)有條件、預期成果及表現(xiàn)形式。） 1、主要內容 (1) 根據(jù) 立式鉆床 基本技術參數(shù)，提出 式鉆床整體布局及主軸箱 初步設計方案。 (2) 對 立式鉆床主軸箱 進行分析，改進整體結構設計。 2、意義 目前， 立式鉆床 在我國機械制造行業(yè)中占有非常重要的地位，然而我國 對現(xiàn)在多數(shù)的 鉆床都存在效率低和鍛 造精度低等缺點，本課題就是對傳統(tǒng) 立式鉆床 的設計和改造開展的調研。 3、現(xiàn)有條件 利用 鉆床 設備理論與控制、 鉆床 手冊 、機械設計手冊完成該任務。 4、預期成果 基于 鉆床 設計理論，參考已有大型 鉆床傳動 機結構和設計經驗， 利用 機械 系統(tǒng)和執(zhí)行機構設計出 鉆床 總體結構及傳動系統(tǒng)，使之能滿足預期的工作要求。 5、表現(xiàn)形式 用二維 現(xiàn) 式鉆床 總體結構和傳動系統(tǒng)的設計的裝配圖和零件圖。 指導教師簽字： 年 月 日 教 研 室 意 見 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合度 好 較好 一般 較差 2 對學生能力培養(yǎng)及全面訓練的程度 好 較好 一般 較差 3 選題與生產、科研、實驗室建設等實際的結合程度 好 較好 一般 較差 4 論文選題的理論意義或實際價值 好 較好 一般 較差 5 課題預計工作量 較大 適中 較小 6 課題預計難易程度 較難 一般 較易 教研室主任簽字： 年 月 日 系（部）教學指導委員會意見： 負責人簽字： 年 月 日 開題報告 學生姓名 系部 專業(yè)、班級 指導教師姓名 職稱 從事 專業(yè) 是否外聘 是否 題目名稱 式鉆床整體布局及主軸箱設計 一、 課題研究 現(xiàn)狀 ,選題的 目的、 依據(jù)和意義 1課題研究現(xiàn)狀 我國機床工業(yè)已經取得了很大的成就，但與世界先進水平相比，還有較大差距。主要表現(xiàn)在：大部分高精度和超精密機床的性能還不能滿足要求，精度保持性也較差，特別是高效自動化和數(shù)控化機床產量、技術水平和質量等方面都明顯落后。我國機床設計和開發(fā)手段要盡快從“甩圖板”的二維 三維 渡。三維建模和 仿真是現(xiàn)代設計的基礎，是企業(yè)技術優(yōu)勢的源泉。在此三維設計基礎上進行 集成，加快新產品的開發(fā)速度，保證新產品順利投產，并逐步實現(xiàn)產品生命周期管理。 2選題的目的和意義 立式鉆床是機械制造業(yè)的一種基礎設備，其應用涉及國民經濟的各個領域。 目前，在國內 鉆床 設計中，其本體和結構不僅企業(yè)與企業(yè)之間千差萬別，即使同一企業(yè)內，同一產品，設計者不同，設計結果也可能存在較明顯的差別。因此，設計質量的高低在很大程度取決于設計 者 的 設計方法。立式鉆床 在我國機械制造行業(yè)中占有非常重要的地位，然而我國 對現(xiàn) 在多數(shù)的 鉆床 都存在效率低和鍛造精度低等缺點，本課題就是對傳統(tǒng) 立式鉆床 的設計和改造開展的調研。 二、設計（論文） 的基本內容 ,擬解決的主要問題 (1) 根據(jù)鉆床基本技術參數(shù)，給出 式鉆床總體結構初步設計方案。 (2) 對 式鉆床主軸箱及其整體布局的關鍵結構進行了解和分析，改進主軸箱和各部件之間的結構設計。 克服立式鉆床的抗偏載能力差、效率低等缺陷。 三、技術路線 1通過網絡和圖書館多方查閱相關文獻資料，了解與 立式鉆床 相關的專業(yè)知識； 2 對比現(xiàn)有 鉆床 的四種設計方案，根據(jù)各個方案的優(yōu)缺點確定 鉆床 的設計方案； 3 根據(jù)技術手冊，確定鉆床的技術參數(shù)，開始方案設計； 4完成總體裝配圖及主要零件圖的繪制，編寫說明書。 四、進度安排 3 月 01 日 3月 07日 查閱資料； 3 月 08 日 3月 14日 消化資料； 3 月 15 日 3月 21日 撰寫開題報告； 3 月 22 日 4月 11日 方案設計、寫說明書草稿； 4 月 12 日 4月 25日 畫草圖、寫說明書草稿； 4 月 26 日 5月 23日 畫 、整理說明書； 5 月 24 日 5月 30日 打印說明書 5 月 31 日 6月 13日 準備答辯。 五、 參考文獻 1機械設計手冊 (第二卷 ) M 2002 年版化學工業(yè)出版社 成大先主編 2 金屬切削機床理論 M 機械工業(yè)出版社 賈亞洲 主編 3金屬切削機床設計吉林工業(yè)大學 M 上?？茖W技術出版社吉林 工學院東北工學院主編 4實用機床設計手冊 M 遼寧科學技術出版社 李洪 主編 5電力拖動基礎 M機械工業(yè)出版社 彭鴻才 主編 6機械精度設計與檢測基礎 M 哈爾濱工業(yè)大學出版社 劉品徐 曉希 主編 7液壓缸結構設計探討 J2001 孫時建 ,田敬剛 , 石明 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日 附錄 英文文獻 原文 ： he of a in of of nd As if by in of of it is to of a In to be in in f as ), of by to in as in As a up of as to as in in It in be to is of of A of in at of In of of is in of as a is by of of on of is at in of as a In to in be in of 0111241by 10 (in of a is a a in 500 of in of is a of in as in An is in of in of is at 300 to be s 00 400 to a of in is to It is to on of on C) by a is to of to to of is by as of of is as on of to a on of In to we of on of in At of ), at it no on of of of is to At of on of to is to to a in be be a in it a of a is to it is it in a in or be to of to to pf to is to be of of of is is so it at is to of is It a is of be to is so is it at It a of is it to of of be of be to to be a of or To be a of at 80 160 ( F175 315 ), to to is to of of to to in of of of to of of of ) of as be to on of or as as to at be at In of a as or or is (b) (c) of (d) e) It be to a of be by of in of in to as is in of of on on of 文 ： 可機加工性 一種材料的可機加工性通常以四種因素的方式定義： 1、 分的表面光潔性和表面完整性。 2、刀具的 壽命。 3、切削力和功率的需求。 4、切屑控制。 以這種方式，好的可機加工性指的是好的表面光潔性和完整性，長的刀具壽命，低的切削力和功率需求。關于切屑控制，細長的卷曲切屑，如果沒有被切割成小片，以在切屑區(qū)變的混亂，纏在一起的方式能夠嚴重的介入剪切工序。 因為剪切工序的復雜屬性，所以很難建立定量地釋義材料的可機加工性的關系。在制造廠里，刀具壽命和表面粗糙度通常被認為是可機加工性中最重要的因素。盡管已不再大量的被使用，近乎準確的機加工率在以下的例子中能夠被看到。 的可機加工性 因為鋼是最重要的工 程材料之一（正如第 5章所示），所以他們的可機加工性已經被廣泛地研究過。通過宗教鉛和硫磺，鋼的可機加工性已經大大地提高了。從而得到了所謂的易切削鋼。 二次硫化鋼和二次磷化鋼 硫在鋼中形成硫化錳夾雜物（第二相粒子），這些夾雜物在第一剪切區(qū)引起應力。其結果是使切屑容易斷開而變小，從而改善了可加工性。這些夾雜物的大小、形狀、分布和集中程度顯著的影響可加工性?；瘜W元素如碲和硒，其化學性質與硫類似，在二次硫化鋼中起夾雜物改性作用。 鋼中的磷有兩個主要的影響。它加強鐵素體，增加硬度。越硬的鋼，形成更好的切屑形成和表面 光潔性。需要注意的是軟鋼不適合用于有積屑瘤形成和很差的表面光潔性的機器。第二個影響是增加的硬度引起短切屑而不是不斷的細長的切屑的形成，因此提高可加工性。 含鉛的鋼 鋼中高含量的鉛在硫化錳夾雜物尖端析出。在非二次硫化鋼中，鉛呈細小而分散的顆粒。鉛在鐵、銅、鋁和它們的合金中是不能溶解的。因為它的低抗剪強度。因此，鉛充當固體潤滑劑并且在切削時，被涂在刀具和切屑的接口處。這一特性已經被在機加工鉛鋼時，在切屑的刀具面表面有高濃度的鉛的存在所證實。 當溫度足夠高時 例如，在高的切削速度和進刀速度下 鉛在刀具前直接熔化，并且充當液體潤滑劑。除了這個作用，鉛降低第一剪切區(qū)中的剪應力，減小切削力和功率消耗。鉛能用于各種鋼號，例如 10111241鋼被第二和第三數(shù)碼中的字母 L 所識別（例如， 10（需要注意的是在不銹鋼中，字母 L 的相同用法指的是低碳，提高它們的耐蝕性的條件）。 然而，因為鉛是有名的毒素和污染物，因此在鋼的使用中存在著嚴重的環(huán)境隱患（在鋼產品中每年大約有 4500噸的鉛消耗）。結果，對于估算鋼中含鉛量的使用存在一個持續(xù)的趨勢。鉍和錫現(xiàn)正作為鋼中的鉛最可能的替代物而被人們所研究。 脫氧鈣鋼 一個重要的發(fā)展是脫氧鈣鋼，在脫氧鈣鋼中矽酸鈣鹽中的氧化物片的形成。這些片狀，依次減小第二剪切區(qū)中的力量，降低刀具和切屑接口處的摩擦和磨損。溫度也相應地降低。結果，這些鋼產生更小的月牙洼磨損，特別是在高切削速度時更是如此。 不銹鋼 奧氏體鋼通常很難機加工。振動能成為一個問題，需要有高硬度的機床。然而，鐵素體不銹鋼有很好的可機加工性。馬氏體鋼易磨蝕，易于形成積屑瘤，并且要求刀具材料有高的熱硬度和耐月牙洼磨損性。經沉淀硬化的不銹鋼強度高、磨蝕性強，因此要求刀具材料硬而耐磨。 鋼中其它元素在可機加 工性方面的影響 鋼中鋁和矽的存在總是有害的，因為這些元素結合氧會生成氧化鋁和矽酸鹽，而氧化鋁和矽酸鹽硬且具有磨蝕性。這些化合物增加刀具磨損，降低可機加工性。因此生產和使用凈化鋼非常必要。 根據(jù)它們的構成，碳和錳鋼在鋼的可機加工性方面有不同的影響。低碳素鋼（少于 碳）通過形成一個積屑瘤能生成很差的表面光潔性。盡管鑄鋼的可機加工性和鍛鋼的大致相同，但鑄鋼具有更大的磨蝕性。刀具和模具鋼很難用于機加工，他們通常再煅燒后再機加工。大多數(shù)鋼的可機加工性在冷加工后都有所提高，冷加工能使材料變硬并且減少積屑瘤 的形成。 其它合金元素，例如鎳、鉻、鉗和釩，能提高鋼的特性，減小可機加工性。硼的影響可以忽視。氣態(tài)元素比如氫和氮在鋼的特性方面能有特別的有害影響。氧已經被證明了在硫化錳夾雜物的縱橫比方面有很強的影響。越高的含氧量，就產生越低的縱橫比和越高的可機加工性。 選擇各種元素以改善可加工性，我們應該考慮到這些元素對已加工零件在使用中的性能和強度的不利影響。例如，當溫度升高時，鋁會使鋼變脆（液體 金屬脆化，熱脆化，見 盡管其在室溫下對力學性能沒有影響。 因為硫化鐵的構成，硫能嚴重的減少鋼的熱加工性，除非有 足夠的錳來防止這種結構的形成。在室溫下，二次磷化鋼的機械性能依賴于變形的硫化錳夾雜物的定位（各向異性）。二次磷化鋼具有更小的延展性，被單獨生成來提高機加工性。 它不同金屬的機加工性 盡管越軟的品種易于生成積屑瘤，但鋁通常很容易被機加工，導致了很差的表面光潔性。高的切削速度，高的前角和高的后角都被推薦了。有高含量的矽的鍛鋁合金鑄鋁合金也許具有磨蝕性，它們要求更硬的刀具材料。尺寸公差控制也許在機加工鋁時會成為一個問題，因為它有膨脹的高導熱系數(shù)和相對低的彈性模數(shù)。 鈹和鑄鐵相同。因為它更具磨蝕性和 毒性，盡管它要求在可控人工環(huán)境下進行機加工。 灰鑄鐵普遍地可加工，但也有磨蝕性。鑄造無中的游離碳化物降低它們的可機加工性，引起刀具切屑或裂口。它需要具有強韌性的工具。具有堅硬的刀具材料的球墨鑄鐵和韌性鐵是可加工的。 鈷基合金有磨蝕性且高度加工硬化的。它們要求尖的且具有耐蝕性的刀具材料并且有低的走刀和速度。 盡管鑄銅合金很容易機加工，但因為鍛銅的積屑瘤形成因而鍛銅很難機加工。黃銅很容易機加工，特別是有添加的鉛更容易。青銅比黃銅更難機加工。 鎂很容易機加工，鎂既有很好的表面光潔性和長久的刀具壽命。然而，因為高的 氧化速度和火種的危險（這種元素易燃），因此我們應該特別小心使用它。 鉗易拉長且加工硬化，因此它生成很差的表面光潔性。尖的刀具是很必要的。 鎳基合金加工硬化，具有磨蝕性，且在高溫下非常堅硬。它的可機加工性和不銹鋼相同。 鉭非常的加工硬化，具有可延性且柔軟。它生成很差的表面光潔性且刀具磨損非常大。 鈦和它的合金導熱性 (的確，是所有金屬中最低的 )，因此引起明顯的溫度升高和積屑瘤。它們是難機加工的。 鎢易脆，堅硬，且具有磨蝕性，因此盡管它的性能在高溫下能大大提高，但它的機加工性仍很低。 鋯有很好的機加工性。然而，因 為有爆炸和火種的危險性，它要求有一個冷卻性質好的切削液。 各種材料的機加工性 石墨具有磨蝕性。它要求硬的、尖的，具有耐蝕性的刀具。 塑性塑料通常有低的導熱性，低的彈性模數(shù)和低的軟化溫度。因此，機加工熱塑性塑料要求有正前角的刀具（以此降低切削力），還要求有大的后角，小的切削和走刀深的，相對高的速度和工件的正確支承。刀具應該很尖。 切削區(qū)的外部冷卻也許很必要，以此來防止切屑變的有黏性且粘在刀具上。有了空氣流，汽霧或水溶性油，通常就能實現(xiàn)冷卻。在機加工時，殘余應力也許能生成并發(fā)展。為了解除這些力，已機加工的部分要 在 16080 （ 315175 ）的溫度范圍內冷卻一段時間，然而慢慢地無變化地冷卻到室溫。 熱固性塑料易脆，并且在切削時對熱梯度很敏感。它的機加工性和熱塑性塑料的相同。 因為纖維的存在，加強塑料具有磨蝕性，且很難機加工。纖維的撕裂、拉出和邊界分層是非常嚴重的問題。它們能導致構成要素的承載能力大大下降。而且，這些材料的機加工要求對加工殘片仔細切除，以此來避免接觸和吸進纖維。 隨著納米陶瓷（見 發(fā)展和適當?shù)膮?shù)處理的選擇，例如塑性切削（見 節(jié)），陶瓷器的可機加工性已大大地提高了。 金屬基復合材料和陶瓷基復合材料很能機加工，它們依賴于單獨的成分的特性，比如說增強纖維或金屬須和基體材料。 熱輔助加工 在室溫下很難機加工的金屬和合金在高溫下能更容易地機加工。在熱輔助加工時（高溫切削），熱源 一個火把，感應線圈，高能束流（例如雷射或電子束），或等離子弧 被集中在切削刀具前的一塊區(qū)域內。好處是：（ a）低的切削力。（ b）增加的刀具壽命。（ c）便宜的切削刀具材料的使用。（ d）更高的材料切除率。（ e）減少振動。 也許很難在工件內加熱和保持一個不變的溫度分布。 而且，工件的最初微觀結構也許被高溫影響，且這種影響是相當有害的。盡管實驗在進行中，以此來機加工陶瓷器如氮化矽，但高溫切削仍大多數(shù)應用在高強度金屬和高溫度合金的車削中。 小結 通常，零件的可機加工性能是根據(jù)以下因素來定義的：表面粗糙度，刀具的壽命，切削力和功率的需求以及切屑的控制。材料的可機加工性能不僅取決于起內在特性和微觀結構，而且也依賴于工藝參數(shù)的適當選擇與控制。 摘自 : 制造工程與技術（機加工）（英文版） 機械工業(yè)出版社 2004年 3月第 1版 頁 564560P 美 s. 卡爾帕基安 (密德 ( 著