廣州大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化特色專(zhuān)業(yè)5F分析報(bào)告分析工程：銑床班級(jí)：機(jī)械113報(bào)告人姓名：丘雄鋒學(xué)號(hào)：1107200084報(bào)告日期：2012/12/1廣州大學(xué)機(jī)電工程系1前言我國(guó)人口眾多，機(jī)械化要求也要不斷提高以滿(mǎn)足大批量的機(jī)械制造，而機(jī)械的制造依賴(lài)于金屬切削機(jī)床。金屬切削機(jī)床是一種用切削方法加工金屬零件的工作機(jī)械，說(shuō)白了它就是制造機(jī)器的機(jī)器。在如今，幾乎每個(gè)地方都有機(jī)床的應(yīng)用，你生活中所有的機(jī)器都是機(jī)床加工的，也就是說(shuō)幾乎所有的機(jī)械加工都需要用到機(jī)床，可見(jiàn)機(jī)床對(duì)我們生活的重要性。國(guó)家要開(kāi)展，就必須實(shí)現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，而這就需要一個(gè)強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)提供現(xiàn)代化的先進(jìn)設(shè)備和裝備，先進(jìn)的設(shè)備和裝備是國(guó)家強(qiáng)勢(shì)開(kāi)展的強(qiáng)有力保障。換做以前，我們就算見(jiàn)到機(jī)床也不知道這中機(jī)床叫什么名字，也具體的作用是什么，更不要說(shuō)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理了。而最近，我們機(jī)械113班通過(guò)CDIO課程，老師給我們介紹了車(chē)床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機(jī)床等根本類(lèi)型的機(jī)床，學(xué)習(xí)了的金屬切削機(jī)床的加工流程、加工原理、加工精度以及加工范圍。在學(xué)習(xí)這些各種機(jī)床的過(guò)程中，了解機(jī)床的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，內(nèi)部能量的傳動(dòng)、內(nèi)部各局部的配合。同時(shí)，對(duì)機(jī)床也有了更深的認(rèn)識(shí)和了解，也認(rèn)識(shí)到我們國(guó)家的機(jī)械制造業(yè)開(kāi)展的情況，了解了我們國(guó)家在這方面與先進(jìn)國(guó)家的差距。也預(yù)示著我們應(yīng)該為我們國(guó)家的機(jī)械制造業(yè)做出應(yīng)有的努力，推動(dòng)我們國(guó)家機(jī)械制造業(yè)的開(kāi)展。下面，我就以銑床為例進(jìn)行5F分析，了解銑床的Function、Form、Physics、Flow、Fabrication。2、5F分析Function銑床〔millingmachine〕系指主要用銑刀在工件上加工各種外表的機(jī)床。通常銑刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，工件〔和〕銑刀的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它可以加工平面、溝槽，也可以加工各種曲面、齒輪等。銑床是用銑刀對(duì)工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比擬復(fù)雜的型面，效率較刨床高，在機(jī)械制造和修理部門(mén)應(yīng)用很廣泛。很多人會(huì)把銑床和刨床搞混，在這里做一個(gè)注釋。刨床是用刨刀對(duì)工件的平面、溝槽或成形外表進(jìn)行刨削的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)床。使用刨床加工，刀具較簡(jiǎn)單，但生產(chǎn)率較低〔加工長(zhǎng)而窄的平面除外〕，因而主要用于單件，小批量生產(chǎn)及機(jī)修車(chē)間，在大批量生產(chǎn)中往往被銑床所代替。根據(jù)結(jié)構(gòu)和性能，刨床主要分為牛頭刨床、龍門(mén)刨床、單臂刨床及專(zhuān)門(mén)化刨床〔如刨削大鋼板邊緣局部的刨邊機(jī)、刨削沖頭和復(fù)雜形狀工件的刨模機(jī)〕等。Form臥式鏜銑床的主要關(guān)鍵部件是主軸箱，安裝在立柱側(cè)面，也有少數(shù)廠家采用雙立柱的熱對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，將主軸箱置于立柱中間，這種結(jié)構(gòu)最大特點(diǎn)是剛性、平衡性、散熱性能好，為主軸箱高速運(yùn)行提供了可靠保證。但是，雙立柱結(jié)構(gòu)不便于維護(hù)保養(yǎng)，是當(dāng)今采用的廠家不多的原因。主軸箱移動(dòng)多通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿進(jìn)行傳動(dòng)，是主軸驅(qū)動(dòng)核心傳動(dòng)裝置，多采用靜壓軸承支承，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。由于主軸轉(zhuǎn)速越來(lái)越高，主軸升溫快，現(xiàn)在，已有很多廠家將采用油霧冷卻以替代油冷卻，更有效地控制主軸升溫，使其精度得到有效保證。主軸系統(tǒng)主要有兩種結(jié)構(gòu)型式，一種是傳統(tǒng)的鏜桿伸縮式結(jié)構(gòu)，具有鏜深孔及大功率切削的特點(diǎn)；另一種是現(xiàn)代高速電主軸結(jié)構(gòu)，具有轉(zhuǎn)速高，運(yùn)行速度快，高效、高精的優(yōu)點(diǎn)。下面以這款臥式銑床為例，主要組成局部如圖1所示：1—床身；2—主軸；3—銑刀心軸；4—橫梁；5—縱向工作臺(tái)；6—橫向工作臺(tái)；7—升降臺(tái)；8—底座；9—主傳動(dòng)電機(jī)。圖1Physics銑床的傳動(dòng)原理，我們分析圓柱銑刀銑削平面，需要銑刀旋轉(zhuǎn)和工件直線移動(dòng)兩個(gè)簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)成形運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)原理，如圖2所示。圖中用簡(jiǎn)單的符號(hào)表示具體的傳動(dòng)鏈，其中假想線代表傳動(dòng)鏈中所有的定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，菱形塊代表所有的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。通過(guò)傳動(dòng)鏈“1-2-uv-3-4”將動(dòng)源〔電動(dòng)機(jī)〕和主軸聯(lián)系起來(lái)，可使銑刀獲得一定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B1；通過(guò)傳動(dòng)鏈“5-6-uf-7-8”將動(dòng)源和工作臺(tái)聯(lián)系起來(lái)，可使工件獲得一定進(jìn)給速度和方向的直線運(yùn)動(dòng)。利用換置機(jī)構(gòu)uv和u圖2、銑床的傳動(dòng)原理圖3、萬(wàn)能升降臺(tái)銑床的傳動(dòng)系統(tǒng)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的兩端件是主電動(dòng)機(jī)和主軸Ⅴ，其傳動(dòng)路徑線路為：運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)彈性聯(lián)軸傳給軸Ⅰ，然后經(jīng)軸Ⅰ-Ⅱ之間的定比齒輪副26/54以及軸Ⅱ-Ⅲ、Ⅲ-Ⅳ和Ⅳ-Ⅴ之間的三個(gè)滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)主軸Ⅴ旋轉(zhuǎn)，并使其可變換3*2*2=18級(jí)不同的轉(zhuǎn)速。主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)停和轉(zhuǎn)向的改變由電動(dòng)機(jī)的開(kāi)停和正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。主軸運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線表達(dá)式如下：進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)由定比齒輪副26/44和24/64傳至軸Ⅶ，然后經(jīng)軸Ⅶ-Ⅷ，Ⅷ-Ⅸ之間的滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)傳至軸Ⅸ；運(yùn)動(dòng)由軸Ⅸ可經(jīng)兩條不同的路線傳至Ⅹ：當(dāng)軸Ⅸ上可滑移的空套齒輪Z40處于右端位置，與離合器M2接合時(shí)，運(yùn)動(dòng)由軸Ⅸ經(jīng)齒輪副40/40和電磁離合器M3傳至軸Ⅹ，當(dāng)Z40移到左端位置，與空套在軸Ⅷ上的齒輪Z18嚙合是，軸Ⅸ的運(yùn)動(dòng)那么經(jīng)齒輪副13/45-18/40-40/40和M3傳至軸Ⅹ。軸的運(yùn)動(dòng)由定比齒輪副28/35和齒輪Z18傳至軸上的空套齒輪Z33，然后有這個(gè)齒輪將運(yùn)動(dòng)分別傳向縱向、橫向和垂直進(jìn)給絲杠，是工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)縱向、橫向和垂直三個(gè)方向上的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線表達(dá)式如下：〔上面為路徑一，下面為路徑二〕同樣，工作臺(tái)可以變換3*3*2=18級(jí)不同的進(jìn)給速度。同時(shí)，銑床還應(yīng)用到了杠杠原理、能量守恒定理、機(jī)械能守恒定理等普遍的物理原理。Flow取銑刀局部為研究對(duì)象，如下列圖所示：圖4、銑刀的流分析圖1.質(zhì)量流啟動(dòng)時(shí)：=m，=0，=m，平衡方程為：=+正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)：=m，=m，=0，平衡方程為：=+關(guān)閉時(shí)：=0，=m，=-m，平衡方程為：=+啟動(dòng)時(shí)：此時(shí)銑刀沒(méi)有對(duì)工件做功，=，由，得==；=0；=；平衡方程：=+。正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)：正常工作時(shí)，銑刀的獲得的能量全部用來(lái)切削，銑刀受到的阻力，F(xiàn)是關(guān)于銑刀切削量的函數(shù)，故有=；=，=0；平衡方程：=+。關(guān)閉時(shí)：此時(shí)銑刀沒(méi)有動(dòng)力輸入，但是有動(dòng)力輸出，阻力，故有=0；=；=；平衡方程：=+。Fabrication由于沒(méi)有相關(guān)資料了解銑床各局部的材料以及加工工藝，根據(jù)百度資料得到以下信息：部件材料加工工藝床身鑄鐵鑄造主軸鑄鐵鑄鐵銑刀心軸鑄鐵鑄鐵橫梁鑄鐵鑄造縱向工作臺(tái)鑄鐵鑄鐵橫向工作臺(tái)鑄鐵鑄鐵升降臺(tái)鑄鐵鑄鐵底座鑄鐵鑄鐵主傳動(dòng)電機(jī)銑刀鎢鋼3分析結(jié)論通過(guò)老師課件內(nèi)容的講解和百度資料對(duì)機(jī)床進(jìn)行5F分析，我們了解了銑床的fuction、form、physics、flow、fabrication。知道了銑床是用銑刀，以銑刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，工件〔和〕銑刀的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，在工件上加工平面、溝槽、各種曲面、齒輪、螺紋、花鍵軸以及各種比擬復(fù)雜的型面的具有較高效率、在機(jī)械制造和修理部門(mén)應(yīng)用廣泛的一種機(jī)床。銑床內(nèi)部能量的傳輸主要靠皮帶和齒輪的傳動(dòng)；整體由鑄鐵做成，只有銑刀和電機(jī)應(yīng)用到了其它的一些特殊