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，重點闡述了帶鋸床的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及基本部件的設(shè)計，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

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

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)床主運動——鋸帶，并在其內(nèi)安裝有保持鋸帶持續(xù)回轉(zhuǎn)運動的傳動系統(tǒng)。3）夾緊裝置是由絲杠螺母機(jī)構(gòu)實現(xiàn)的，由兩部分構(gòu)成，其一與導(dǎo)軌固定，另一個與螺母相連從而實現(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軸承，當(dāng)鋸帶穿過時使鋸帶扭轉(zhuǎn)到想要的角度，使其垂直于工件，在鋸帶持續(xù)運轉(zhuǎn)下來切斷工件。

1.2 機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計

機(jī)床液壓系統(tǒng)主要是為鋸架的進(jìn)給和提升提供動力，實現(xiàn)剪刀式運動，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。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)錯位；具有自鎖性能；夾緊時應(yīng)選擇正確的夾緊的作用點，使得夾緊時被夾緊部件能產(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)床傳動系統(tǒng)設(shè)計

機(jī)床的傳動系統(tǒng)的動力全部由電機(jī)提供，電機(jī)型號選用Y100L1-4，功率為2.79KW，電機(jī)通過帶傳動將運動傳遞到渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)，通過渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向使運動傳遞到鋸盤的旋轉(zhuǎn)運動，以此來帶動鋸條的連續(xù)切割運動。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，來實現(xiàn)多種轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換，從而實現(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

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

1.5 機(jī)床冷卻潤滑系統(tǒng)設(shè)計

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

在機(jī)床的運動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)床運動部件中，也可防止因為碰撞使機(jī)床發(fā)生損壞，保證機(jī)器的正常運轉(zhuǎn)，機(jī)床設(shè)有急停按鈕，在意外發(fā)生時能夠立即停止，將損失降到最低。

2 機(jī)床運動分析

機(jī)床運動分析主要是對帶傳動的設(shè)計，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 帶傳動設(shè)計

帶傳動是具有中間撓性件的一種傳動，一般是由主動帶輪、從動帶輪、套在其上的傳動帶及機(jī)架組成，工作時靠零件之間的摩擦或嚙合來傳遞運動和動力。它被廣泛的運用在機(jī)床上。本次設(shè)計選用的是摩擦型帶傳動。摩擦型帶傳動具有具有較大彈性和撓性，可吸收振動和緩和沖擊，傳動平穩(wěn)；當(dāng)過載時，傳動帶與帶輪間可發(fā)生相對滑動而不損傷其他零件；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。

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。工件為實心棒料45號鋼，硬度HB229，抗拉強度為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同時參與鋸削的當(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，但這樣切削時鋸齒切削齒數(shù)不均就會產(chǎn)生切削力的變動，用當(dāng)量齒數(shù)來表示同時參加切削的鋸齒，鋸帶是標(biāo)準(zhǔn)齒節(jié)，因此當(dāng)鋸切最大尺寸為300mm時，同時參與鋸削的當(dāng)量齒數(shù)為60。

2）渦輪蝸桿尺寸的確定。根據(jù)實際需要，選擇ZA型蝸桿傳動。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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