大型盘类零件车削加工设备设计

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设备传动系统图
电机
  V* f" H6 `1 w9 p" y- {{
' V6 d6 E8 ?4 M& Y) r1440
- [6 `4 [! q& g+ Y710
2 K. z# D/ K: y9 o0 K/ n. c}
→Ⅰ(
Ø120
Ø180
Ⅴ(驱动轴)
; M& d8 H4 w. `9 |) O7 o1 c+ s# U主运动平衡式n主=n电iuⅠ-ⅡuⅡ-ⅢuⅢ-Ⅳ
(1)
可计算出驱动轴的10级转速(r/min)分别为：30、40、60、80、120、170、230、325、470、660。为方便使用，实用中可将各驱动轴转速所对应的各级变速齿轮的位置和挂轮配比做成选择表，以供加工时选择使用。
' T8 ^8 p2 @* h& h0 Q* ^切削速度的设定
( i2 z5 H6 p  B/ c驱动轮的行走速度
3 v9 r8 r& w/ [/ ?1 v# {) [由图1所示的关系，驱动轮的行走速度为：
2 _$ E- \* ?* Ev驱=
( |9 J/ I* G# C7 H% H5 `- ipd驱n驱(1-a)
1000×60
v=v驱
R工
R工-t
式中：R工为被加工工件的半径(mm)；
t为驱动轮中心与工件加工面的距离(mm)。
注意：若是加工内圆柱面时，其计算公式则为：
v=v驱
! @9 o8 l0 b; RR工
R工+t'
此时的t'为内圆加工面到驱动轮的距离，大约为1000mm，这样，在驱动轮转速相同的情况下，内圆加工的切削速度则要比外圆加工要小得多。
例如，加工一个外圆柱面，取驱动轮的直径为150mm，R为5000mm，t为200mm，n驱为120r/min时，则可分别计算出驱动轮的行走速度和车刀的切削速度。
由式(2)，驱动轮的行走速度为：
v驱=
( k+ W" K0 c& b" }: X- u" Y( L7 ypd驱n驱h
$ @+ i; s, B% a5 \6 B! a=
4 E/ h. ]3 g4 d5 O: e: U  Z4 y4 wp×150×120×0.9
=0.85(m/s)
+ m) Y/ p% A& l- f5 u1000×60
5 K2 i: `% N' ~6 A) M& k1000×60
由式(3)，车刀的切削速度为：
3 V- _* c! _8 m1 ~v=v驱
R工
: \7 Z! h+ t7 X=0.85×
- H4 D: R7 v% c, Y5000
, b2 ]' [4 K9 ~% y+ f0.88(m/s)
1 ^  U6 Y2 \8 e3 a4 _6 xR工-t
4 p! i9 F+ N6 q/ k/ Q5000-200
% j& K+ B) P& l% L" S( a2 q当然，在使用时若需要其它的切削速度时，只要变换驱动轴的转速即可选择使用。
要说明的是，在进行实际加工的时候，若选择的切削用量较高，设备的功率不能满足需要时，可降低切削速度或减少背吃刀量，只要能满足正常的切削需要即可，加工效率并不是主要目的，保证人身和设备的安全以及工件的加工质量才是第一位的。因此在选择切削用量时，应根据被加工工件的材料、钢板厚度、直径大小、最大切削力等因素来合理选择。
2 R* h1 k& ?9 m- S2 W7 C* l3 加工系统切削力与切削功率的验算
切削力计算
可用车削力指数计算公式来初步计算，即：
- r! J8 o: W2 ~0 R0 ^9 vFc=CFcapXFcfYFcvZFcKFc
(4)
按加工中碳钢的一般条件，用YT15刀头，正常的几何角度，中等切削速度，可得：
; d- }0 b6 u. rFc=1640apf0.84v-0.15
5 y: k7 l+ Q1 s( S3 H) F若取ap=4mm，f=1mm/r，由式(4)可得：
- J7 I8 ]3 K2 J8 [7 t" f% GFc=1640apf0.84v-0.15=1640×4×10.84×60-0.15=3550(N)
实际上，刀具旋转1周才轴向手动进给1次，且在很短距离内完成，所以切削力的大小主要由背吃刀量和切削速度决定。
切削功率与电机功率计算
切削功率
6 o& |' {0 T/ V  ~车削时的切削功率计算公式为
Pc=Fc·vc
(5)
& t" K6 B7 U( M1 M( M% L4 M若取v=0.88m/s(即n驱=120r/min)，可得：
Pc=3550×0.88=3124(W)=3.1(kW)
考虑此加工设备的驱动力要克服进给抗力、设备重力和摩擦阻力，可取
9 l6 Y" Y8 Z- o" a* cPm=1.2Pc
(6)
5 N% g4 x" @- {式中：h为加工设备的总效率，取h=0.9。
可得：PE=
5 N4 |; D6 U. ~9 n: J, ]: O: e, g3.72
/ I) n( J( v" |+ |8 d9 y, V=4.13(kW)
0.9
$ S& x! `6 c, M5 J: y* Z实际上，当转速为120r/min时，电机功率为4.5kW(1440r/min)，完全可满足切削用量不太大时的加工需要。
5 s3 s2 k4 @9 \  w为了增大驱动力，加工设备可采用前后轮双驱动，驱动轴为两个，每根轴上有两个轮子，里侧的为空套轮，只起支承作用，外侧的为驱动轮，固定在驱动轴上，驱动加工设备沿工件圆周运动。驱动力的大小与电机的功率、设备的重量、切削进给阻力、驱动轮的数量和宽度、驱动轮与工件的摩擦系数等因素有关，设计时应综合考虑。
1 h$ Q8 l6 l" f/ @此加工设备可以对零件的外、内圆柱面进行粗精加工，还可对圆周附近上的倒角、斜面、沟槽等进行加工。
+ {& }) q8 r: C8 V( g+ R, C$ }本加工设备的结构设计与普通机床相同，因篇幅所限，这里不再赘述。
3 q. Z/ ]  ]5 y7 s, G4 结束语
+ @; H8 q: }1 P) I4 b本文介绍的这种加工设备主要应用于超大直径圆盘或圆环零件的圆周表面的加工，不需要专门的加工机床，造价低，加工方法简单可行，设备的安装和调整也比较方便。尤其是对于一些超大型的难以运输的圆盘类零件进行加工时，可因地制宜，就地加工，加工周期短，能满足一般的外圆加工需要。另外，此加工设备的结构也很简单，普通的机械厂均可自行生产和制作。
! x- h- P3 @1 d, z: u' ~# @$ \" T文章关键词： 车削加工