车床的主轴设计(3)

2019-04-13 16:36

却润滑,并带着切屑从钻头中心向后排出,可以避免切屑堵塞和拉毛工件以及刀具损伤。

(5) 由于加工过程中不需要退刀,使生产率提高一倍以上。孔对外圆的同轴度误差小于0.1mm,粗糙度可达 Ra2.5-20μm,并且大大减轻了劳动强度。 3.6.3 主轴锥孔的加工

主轴前端锥孔是安装顶尖的定位面。它和主轴支承轴颈及主轴前端短锥的同

轴度要求较高,因此磨削主轴的前端锥孔是机床主轴加工的关键工序。

成批生产时,大多采用专用夹具进行加工。下图是磨削主轴锥孔的一种专用夹具,夹具是由底座、支承架及浮动卡头三部分组成。前、后两支架与底座连成一体。其定位元件选用镶有硬质合金的 V 形块固定在支架上, 以提高耐磨性。 工件的中心要调整到正好与磨头砂轮轴的中心高相等。 后端的浮动卡头装在磨床主轴内锥孔, 工件尾端插于弹性套内。 用弹簧把浮动卡头外壳连同该工件向后拉,通过钢球压向镶有硬质合金的锥柄端面, 于是通过压缩弹簧的张力就限制了工件的轴向窜动。 这样即可以保证主轴支承轴的定位精度不受磨床床头误差的影响,又减少了机床本身振动对加工质量的影响,并且提高了生产率。

图3-1 磨主轴锥孔夹具

1-拨盘 2-锥柄 3-按销 4-钢球 5-弹性套 6-支架 7-工件 8-弹簧 3.6.4 主轴的精度检验

轴类零件在加工过程中和加工完了以后都按工艺规程的要求进行检验检验的项目包括表面粗糙度、表面硬度、表面几何形状、尺寸精度和相互位置精度。

精度检查一般按照几何形状—尺寸精度—各表面之间的互相位置精度。 这样可以判明和排除不同性质误差之间对测量精度的干扰。

用外观比较法检验各表面的粗糙度及表面缺陷。检验前、后支承轴颈对公共基准的同轴度误差, 通常采用下图所示方法。把轴的两端顶尖孔或两个工艺锥堵顶尖孔作为定位基准, 在支承轴颈上分别装上千分表 1 和 2,然后使轴慢慢

转动一周,分别读出表 1 和 2 的读数。

这两个读数分别代表了两个支承轴颈相对于轴心线的径向圆跳动。径向圆跳动综合反映了轴的同轴度误差和圆度误差。如果几何形状误差很小,可以不考虑其影响时,则上述表 1 和 2 的读数值即分别为这两个支承轴颈相对于轴心线的同轴度误差。

图3-2 轴的相互位置精度检验

1-挡铁 2-钢球 3-可调V形块 4-V形块 5-锥堵 6-检验心棒 7-平板 轴的其它表面对支承轴颈的相互位置精度的检查方法如右图所示。将轴的两支承轴颈放在同一平面的两个 V 形块上,并在轴的一端用挡铁、钢球和工艺锥堵挡住,限制其轴向移动。对 C620 车床主轴,空心阶梯轴,要在前锥孔中插入检验棒,用检验棒的轴心线代替锥孔的轴心线。

测量相互位置精度时,均匀地转动轴,分别以千分表 3、4、5、6、7、8、9 测量各轴颈及锥孔中心相对于支承轴颈的径向圆跳动,千分表 11、12、13 分别检查端面 F、E 和 D 的端面圆跳动,千分表 10 用来测量轴向窜动。 前端锥孔的形状和尺寸精度,应以专用锥度量规检查,并以涂色法检查锥孔表面的接触情况。这项检验应在相互位置精度的检验之前进行。

第四章 加工工序的设计

4.1 各加工工序的设计

工序 1:备料,确定 45 号钢

工序 2:毛坯材料及其制造方法前面已确定为模锻件,模锻件又分为锤上模锻、平锻、合模锻和套模锻、合金金属锻等。其中锤上模锻主要用于汽车、拖拉机、机床工业等大批或大量生产,因此 C620 车床主轴的制造即用锤上模锻。而其它各模锻方法用于中小批量生产或特殊用法,在此不做过多说明。

锤上模锻外斜度通常取 5°、7°最大 10°,内斜度取 7°10°最大为 12°。 锤上模锻件模锻时圆角标准半径为:1、1.5、2、2.5、3、4、5、6、8、10、12、15、20、25、30mm

因此车床主轴的毛坯确定如此:

.6各轴颈直径每相隔 5mm 分为一段。可得:φ70~φ75 段取2.5-?01.8mm, 1.8.8φ75.25~φ80取2.75-?0.9mm,φ89~φ90 段同上也取 2.75-?01.9mm,φ100 段正常取 .6.42.5-?01.8mm,φ105.25~φ108.5 段 Ra0.63 取 2.25-?01.7mm,φ115~φ120 段取 .8.8.42.75-?01.9mm, 法兰φ195 段取 3.75-?12.4mm, φ106.373 段取 3.25-?12.8mm.【1】

模锻的两端余量通常取自由段的 1/2,小端余量取 9mm,大端取 11mm,因此主轴小端取4.5mm,长度偏差取

?3.5-2.5.5mm。大端取 5.5mm,长度偏差取-?23.5mm,

并留出外斜度 10°,法兰部宽度余量按经验通常取 3~5mm,在此取 3mm,宽度偏差取-?01.5mm,并留出 7°的内斜度。各轴台阶留出宽度方向余量取自由锻的 1/2,例如,毛坯φ87 左端取的余量按表为 D=87mm 属于 81~100 段,查锻件长度 601mm≤L≤1000mm 多台阶轴,查得数据为 10,自由锻两端余量取 0.75×10=7.5,模锻取一半为 3.75mm,因为锻件模锻时候精确度不高,选用 4mm。同理,φ97 段左端余量为 3.75,化整为 4mm;φ106 段左端余量为 4.125,化

【1】

整为 4mm;φ116 段左端余量为 4.125,化整同样为 4mm。

毛坯各段的偏差通常取自由公差,既公差等级较大的,像 IT11~IT12 之间的偏差值,因此标准公差数值,109.5mm 段 IT11 取±0.23mm;280mm 段 IT11 取±0.35mm;228mm 段 IT11,取±0.30mm;112mm 段 IT11 取±0.24mm;46mm 段 IT11 取±0.18mm55mm 段 IT11 取±0.20mm;法兰 31mm 段 IT11 取±0.16mm;大端处按照尺寸链取。

毛坯各处圆角按照标准半径取出合适半径如毛坯图所示。 工序 3:热处理 正火

工序 4: 锯头有相关的设备或用普通的工具即可。

工序 5:铣端面打顶尖孔在车床大批量生产中用专用机床,铣刀选择比两端轴颈稍大的铣刀,通常采用硬质合金套式面铣刀,取直径为 100mm 和 125mm,齿数 10 和 14 的铣刀【2】,通常铣刀用 YT15 硬质合金材料。去除飞刺用通常 YT5 右车刀即可。D1=32mm D2=40mm B1=50mm B2=55mm Z1=Z2=6mm h1 =10mm h1=12mm【1】。

最大切削量为:0.12-0.15mm,故选择最大进给量 SZ =0.14mm【1】

0.2380d0v=0.20.1=264.4m/min TtSzB0.2V=vKv=264.4X1.44=380.7m/min=6.3m/s V=3.14Dn/1000 得n=1200r/min 每分钟进给量为:0.14×10=1.4mm 同理计算铣大端:

计算切削速度 v=380D/T0.2t0.1Sz0.4B0.2Kv=249m/min=4.2m/s

V=kvv=6.0 m/s 可计算出 n=924 r/min 每分钟进给量为:1.96mm

d=4mm,长=67mm;d=5mm,长=75mm中心钻,刀具材料选用硬质合金钢。

量具通常选用游标卡尺,大尺寸测量选用1~1000mm,0.02mm精度。 工序6:根据需要加工的工件的尺寸选择卧式车床 CW6180 10KW【1】 夹具采用车床固定四爪卡盘。采用同工序 5 的 YT15 做为车刀 45°

(1)粗车法兰处 粗车的切削深度为:t=3.75-1.3=2.45mm

进给量S=0.9mm/r 查得切削速度公式:v=Cv/T0.2t0.15s0.2=142.7m/min

n=1000v/3.14d=224.4r/min

选择车床的实际转数n实=244 r/min

计算实际的切削速度:v=3.14dn/1000=155.1m/min 每分钟的进给量为:0.9×244=219.6mm

(2)粗车外圆Y12处的计算:t=(3.5-1.1)/2=1.2mm s=0.9mm/r

v=CV/T0.2t0.15s0.2=163m/min n=1000v/3.14d=463.5r/min

n实=88min V实=3.14dn/1000=171m/min 每分钟进给量:0.9×488=439.2mm/min

(4)粗车外圆Y9-Y11: t=(5-1.1)/2=1.95m S=0.8mm/r

v=CV/T2.0t15.0s2.0=161m/min n=1000v/3.14d=488.3

n实=488/m v实=3.14dn/1000=146.3m/min 每分钟进给量:341.6mm

(5)粗外圆Y4-Y6处: t=(5.5-1.2)/2=2.15mm S=0.7mm

v=CV/T0.2t0.15s0.2=171.7 m/min n=1000v/3.14d=639.5 n/min n实=640r/min 每分钟进给量:448mm (7)粗外圆Y1: t=(6.1-1.1)/2=2.5mm s=0.8mm

v=CV/T0.2t0.15s0.2=154.1 m/min n=1000v/3.14d=644r/min

n实=640r/min v实=3.14dn/1000=152.9 m/min 每分钟进给量:512mm 工序 7:进行热处理调质到 HB220

工序 8:热处理后半精车大端各部,选用普通卧式车床即可,选择同工序 5,热处理后半精车大端各部,选用普通卧式车床即可,选择同工序6,CW6180 床。夹具刀具仍然选用车床固定顶尖和 YT15 硬质合金材料,45°右车刀,刀杆 20mm×30mm。 量具选用 1~150mm,0.02mm 精度的游标卡尺即可。

1.车外圆 Z车削量 t=3.25-1.1/2=2.7mm S=0.9mm v=CV/T0.2t0.15s0.2=144.7m/min n=1000v/3.14d=408.2r/min

选择车床的实际转速:n实=388r/min v实=3.14dn/1000=137.5m/min n实=349.2mm

2.车端面 D3 处:t=2.5mmS=1mm/r v=CV/T0.2t0.15s0.2=138.6m/min n=1000v/3.14d=233r/min n实=244r/min

v实=3.14dn/1000=151.7m/min 每分钟进给量:151.7m/min 3.车法兰F处:半精车加工余量为:0.3 t=(1.1-0.3)/2=0.4mm 进给量为: S=0.8mm/r

根据公式计算切削速度: v=CV/T0.2t0.15s0.2=203.6m/min n=1000v/3.14d=331r/min

选择车床的实际转速:n实=308r/min

计算实际的切削速度:v实=3.14dn/1000=189.6m/min 每分钟进给量:246.4mm/min

4.车端面D4:t=3-1=2mm 得进给量为:S=1mm/r 一般车削端面采用Y15硬质合金车刀主偏角为90°的断车刀 车端面的切削速度计算公式为:v=CV/T0.2t0.15s0.2=47.3 m/min n=1000v/3.14d=76.9 r/min 选择车床的实际转速:n实=77 计算实际的切削速度:v实=3.14dn/1000=47.3m/min

实=每分钟进给量:77mm/min

5.车外圆Y13-Y15处: t=(5.5-1.2)/2=2.15mm 得进给量 S=0.9mm 根据公式计算切削速度:v= CV/T0.2t0.15s0.2=149.9m/min n=1000v/3.14d=380 r/min 选择车床的际速:n实=388r/min 计算实际的切削速度:v实=3.14dn/1000=152.9 m/min


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