金属带锯床的设计

1、编编 号号无锡太湖学院毕毕业业设设计计（论论文文）题目：题目： 金属带锯床的设计金属带锯床的设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业学 号： 0923179学生姓名： 叶永国 指导教师： 尤丽华 （职称：教授 ） （职称： ）2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚诚 信信 承承 诺诺 书书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 金属带锯床的设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级：

2、 机械 94 学 号： 0923179 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I无无锡锡太太湖湖学学院院信信 机机系系 机机械械工工程程及及自自动动化化 专专业业毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书一、题目及专题：一、题目及专题：1、题目 金属带锯床的设计 2、专题 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 无锡钱威挤压件厂年生产几百万件金属挤压件，下料速度已经影响到其年产量的提高，课题正是针对这一问题提出的，要求为该厂设计一台专门的金属下料带锯床，以提高该厂的下料效率。 由于下料速度影响到生产，因此本设计将弓式结构改为柱式结构，弓式带锯床的优点是能锯切大直径的金属棒料

3、，缺点是由于锯切力变化较大，切割完成后，切口的平整度不好，其次切割效率不高。并将机械张紧结构改为液压张紧结构，机械夹紧工件方式改为液压夹紧方式，这两个方面的改进主要是为了使金属带锯床能够实现全自动化，这样可以减少人力。还把齿轮传动改为涡轮蜗杆传动，因为齿轮 传动结构相比涡轮蜗杆传动结构更为复杂，也更容易损坏，不变维修，涡轮蜗杆传动结构简单，维修方便，且不影响锯床的工作。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求：II 熟悉金属带锯床的特点，现状和发展前景； 熟练掌握 CAD 绘制二维及其三维图； 查阅资料能够对金属带锯床机械系统：原理，组成和各个部件的结构充分

4、了解； 能够充分利用工厂的实践更加进一步对金属带锯床结构的熟悉； 能够了解带锯床减速箱的结构。 四四接受学生：接受学生： 机械 94 班班 姓名姓名 叶永国 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期：自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师指导教师签名签名 签名签名 签名签名教教研研室室主主任任学科组组长研究所学科组组长研究所所长所长签名签名 系主任系主任 签名签名2012 年年 11 月月 12 日日III摘摘 要要本设计任务是根据客户要求设计一台金属带锯床以提高无锡钱威挤压

5、件厂的加工效率，以前该厂的金属带锯床主要是弓式金属带锯床，自动化程度不高，通过在网上查阅各种资料，图书馆查阅资料和去该厂的实践，设计中主要把弓式带锯床改为立柱式带锯床；机械张紧机构改为液压张紧机构；齿轮传动机构改为涡轮蜗杆传动；机械夹紧工件机构改为液压张紧机构。设计出来的机床主要部件有：底坐；床身、立柱；锯梁和传动机构；导向装置；工件夹紧；张紧装置；送料架；液压传动系统；电气控制系统；润滑及冷却系统。本设计主要是对底坐；床身、立柱；锯梁和传动机构；导向装置；工件夹紧；张紧装置进行设计。关键词关键词：结构设计；液压系统；全自动 IVAbstract The design task is to d

6、esign a metal band sawing machine to improve the Wu xi Qi an Wei extrusion parts factory machining efficiency according to the customer request, before the factory, metal band sawing machine is mainly arch type metal band sawing machine, automatic degree is not high, through access to a variety of i

7、nformation on the Internet, the library information and to the factory practice, design the main bow type band sawing machine for column type band sawing machine; mechanical tensioning mechanism for hydraulic tensioning mechanism; gear transmission mechanism for worm transmission; mechanical workpie

8、ce clamping mechanism for hydraulic tensioning mechanism. The main components of the machine tool design are: bottom seat; bed, column; the saw beam and the transmission mechanism; guide device; clamping; tensioning device; the feeding frame; hydraulic transmission systems; electric control system;

9、lubrication and cooling system. This design is mainly on the bottom seat; lathe bed, column; the saw beam and the transmission mechanism; guide device; clamping; design the tensioning device.Keywords: Structural design; Hydraulic System; Automatic V目目 录录 摘 要 .IIIAbstract.IV目 录.V1 绪论 .11.1 金属带锯床设计的研究

10、内容和意义 .11.1.1 金属带锯床设计的目的和意义 .11.1.2 金属带锯床的研究范围 .11.2 金属带锯床国内外的发展状况 .11.2.1 国外发展状况 .11.2.2 国内的发展状况 .21.3 金属带锯床的发展前景 .52 金属带锯床的机械系统设计 .72.1 金属带锯床的组成 .72.2 金属带锯床的工作原理 .72.3 金属带锯床的各个部分的设计 .82.3.1 金属带锯床各个部件方案设计 .82.3.2 金属带锯床结构设计 .93 减速箱部分设计 .163.1 减速箱设计 .163.1.1 减速箱涡轮蜗杆图 .163.1.2 涡轮蜗杆计算 .173.2 涡轮蜗杆的原理 .1

11、83.2.1 蜗轮蜗杆正确啮合的条件 .183.2.2 蜗轮及蜗杆机构的特点 .193.2.3 应用 .193.2.4 蜗轮蜗杆减速机常见原因及解决方法 .204 带锯床调速系统 .214.1 调速方案选择 .214.1.1 锯架进给系统设计 .214.1.2 系统的运行 .214.2 流程图 .224.3 调速阀结构工作原理 .225 结论与展望 .255.1 结论 .255.2 不足之处及未来展望 .25致 谢 .26参考文献 .27金属带锯床的设计11 绪论绪论1.1 金属带锯床设计的研究内容和意义金属带锯床设计的研究内容和意义 1.1.1 金属带锯床设计的目的和意义金属带锯床设计的目的

12、和意义 由于无锡钱威挤压件厂年生产几百万件金属挤压件，下料速度已经影响到其年产量的提高，针对这一问题，要求为该厂设计一台专门的金属下料带锯床，以提高该厂的下料效率。金属带锯床主要用于锯切金属型材，金属带锯床具有节能、高效、节材等优点，是大、中、小、型企业理想的金属材料切断设备。其中，金属带锯床应用最为广泛，它分为卧式和立式，立式金属带锯床具有敞开性好，结构紧凑、操作方便等优点，相同锯轮直径比卧式锯床锯切尺寸大，可方便锯切块料，非常适合我国现行生产规模和生产条件。立式金属带锯床的机械设计和控制系统的研究提高了锯切精度，实现了无人监控操作，降低了劳动强度，提高了工作效率，适应锯床全数控化、网络化的

13、需要，具有很好推广应用价值。下文以卧式带锯床为例，对影响锯带寿命的因素进行探讨。最后我们研究了导向框的机械加工工艺，其中包括加工方法的选择、拟定加工工艺路线、制定平面和孔的加工工序、机床选择、计算切削用量及基本工时等基本问题，通过这些学习，我们发现选择合理、高效的加工方法和加工路线，对保证零件的加工质量，提高加工中心的使用效益和使用质量都有重要意义。 1.1.2 金属带锯床的研究范围金属带锯床的研究范围本次主要对金属带锯床的机械系统，减速箱部分和调速系统的设计和分析，具体需要对带锯床的组成，减速箱涡轮蜗杆，还有进给系统的充分了解，根据所需来对它们进行改。1.2 金属带锯床国内外的发展状况金属带

14、锯床国内外的发展状况 1.2.1 国外发展状况国外发展状况 一般传统意义上的金属锯切常被认为是简单的切断下料工序，随着现在制造业朝着高效、高精度和经济性的方向发展，锯切作为锯切加工的起点，已经成为零件加工中的重要组成环节。锯切可以节约材料、减少二次加工量和提高生产效率，因此锯床特别是自动化锯床已广泛应用与钢铁、机械、汽车、造船、石油、矿山和航天航天等国民经济各个领域。金属切断设备有很多种，被切材料也多种多样，必须根据被切材料的特性和形状，选择最合适的切断加工方法。随着钢材的高级化，新型材料的增加，对切断设备的要求越来越高。过去，锯床是安放在料库作为下料的工具；而今天，却把锯削作为加工零件的第一

15、到加工工序。Sandvik Saws & Tools 公司的技术主任 Tielli 说：“巨阙技术在过去 5 年间的变化比比前二十年还要大。 ”这种变化大部分出现在带锯床上，因此带锯床制造商相信他们在车间的产品状况比将发生改变.Eisele 公司的 Gale 认为：“锯床现在不仅是锯切下料。它们还是 i 零件的加工设备，从单元制造装备概念出发，锯床是其重要部分。如果没有一台优良的锯床，所有的机床都将停机待料 。 ”弓锯床、圆盘锯床和带锯床是三种主要锯床形式，其中带锯床正在逐步代替弓锯床和圆盘锯床，开始占据主导地位。在无锡太湖学院学士学士论文2欧美发达国家，弓锯床已基本被淘汰，带锯床迅速

16、普及，这一优势在德国尤为明显。以世界头号锯床生产厂家德国贝灵格公司为例，其生产双立柱带锯床的历史已有二十余年，至今已开发出近百个型号，达到了很高的技术水平。在材料利用率方面，带锯床有着明显的优势，有切割速度快、尺寸精度高、材料损失小等特点 。此外，带锯床生产适应广、动力消耗低、操作简便、易于维护并可进行角度切割，因而得到了越来越广泛的应用。带锯床中，双立柱带锯床性能最优。它采用双导向柱液压缸整体锯架结构，应用了平行法锯削，刚度持久，保证了锯架工作平稳行，提高了锯带寿命。随着今年我国国民经济的快速发展，带锯床逐步普及，已有不少厂家通过技术革新，研发出了双立柱带锯床。 1.2.2 国内的发展状况国

17、内的发展状况金属带锯床就是有锯切作用的机床. 传统意义上的金属锯切常被认为是简单的切断下料工序。随着现代制造工业朝着高效、高精度和经济性的方向发展，锯切作为金切加工的起点，已成为零件加工过程中重要的组成环节。锯切可以节约材料、减少二次加工量和提高生产效率，因此金属带锯床特别是自动化锯床已广泛应用于钢铁、机械、汽车、造船、石油、矿山和航空航天等国民经济各个领域。金属带锯床逐步占据主导地位，弓锯床、圆盘锯床及带锯床是三种主要金属带锯床形式，其中带锯床正逐步代替传统弓锯床和圆盘锯床而开始占据主导地位。金属带锯床具有切割速度快、尺寸精度高、材料损失小等特点。除此之外，金属带锯床适应性广、动力消耗低、操

18、作简便、易于维护并可进行角度切割，因而获得了越来越广泛的应用。在金属带锯床中又以双立柱金属带锯床性能最优。双立柱带金属带锯床采用双导向柱双液压缸整体锯架结构，运用平行法锯削，刚度持久，保证了锯架工作稳定，提高了锯带寿命。图1.1 GB4232型卧式半自动金属带锯床GZ4232/G 型卧式自动金属带锯床，采用主动式送料辊道。GZ4232 型卧式全自动金属带锯床，采用液压夹钳穿梭送料，PLC 控制，手动/自动操作，一次次可完成 1-999 段从送料到成品的全自动工作过程，自动计数，达到锯切段数，自动停机。GK4232 型卧式数控金属带锯床，除具有 GZ4232 型的优秀特征外，定尺采用了闭环数字控

19、系统，定尺长度 5-9999.9mm，并且是在控制面板上进行设定及修正。液压自动张紧带锯条，停机后锯金属带锯床的设计3条自动松弛，避免锯条疲劳，延长锯条寿命。选用液压成束压紧装置，可实现成束锯切。选用金属带锯床的设计3自动排屑装置，可实现自动排屑。图 1.2 GB4025 型卧式半自动金属带锯床GB4025 型卧式半自动金属带锯床，带有被动式送料辊道。GZ4025/G 型卧式自动金属带锯床，采用主动式送料辊道。GZ4025 型卧式全自动金属带锯床，采用液压夹钳穿梭送料，PLC 控制，手动/自动操作，一次可完成 1-999 段从送料到成品的全自动工作过程，自动计数，达到锯切段数，自动停机。GK4

20、025 型卧式数控金属带锯床，除具有 GZ4025型的优秀特征外，采用了闭环数字控制系统，定尺长度 5-9999.9mm，并且是在控制面板上进行设定及修正。选用液压成束压紧装置，可实现成束锯切。选用自动排屑装置，可实现自动排屑。图 1.3 630X900 双柱卧式宽幅金属带锯床双柱龙门卧式宽幅带锯床系列为半自动、自动中、大型锯床，主要用于锯切各种黑色金属、有色金属。该锯床具有锯口窄、省料、节能、锯削精度高、操作方便、生产效率高等优点。无锡太湖学院学士学士论文4图 1.4 可倾立式型钢用金属带锯床可倾立式型钢用金属带锯床适用于钢结构房屋的各种型钢及角度切割。图 1.4 二维斜切立式全自动金属带锯

21、床二维斜切立式全自动金属带锯床带阻尼的锯弓转角机构可调整出左倾 55，右倾 35的连续角度值。 液压送料辊道可整体在水平面上旋转，与锯弓倾角一起构成水平与垂直两个方向的二维复合角度。 PLC 自动控制，自动定尺，一次可完成 1-999 根从送料到成品的全自动工作过程。 可选自动排屑装置。金属带锯床的设计5图 1.5 数控高速立式带锯床数控高速立式带锯床锯条线速度可达 2000 米/分（最高可达 4700 米/分） 。融纳了近10 乡先进的高速锯切技术。广泛用于多品或单晶硅、带颗粒夹杂物的铝材、已经烧硬的石墨、陶瓷片、刹车摩擦片、汽车轮胎、大断面电缆等材料的切割。运行参数通过可编程中端即可显示。

22、针对不同的切割材料，可设置相应的工件夹持方式。对于硅材料，可采用防还原夹钳；对于铝材，可采用液压夹钳，还可采用液压夹钳，还可配备自动上料、数控定长及下料装置等。1.3 金属带锯床的发展前景金属带锯床的发展前景 （1）加工精度进一步提高。采用先进的变频电动机驱动、精密的滚珠丝杠传动和激光定位方式，配以伺服控制的液压系统，由计算机自动在线监控金属带锯床锯切全过程，锯条速度、进给速度、卡紧力均可做到任意设置、最优化组合，由此提高金属带锯床的加工精度。此外，金属带锯床的关键技术点高精度的切割力控制一直是锯床技术研究的重点，金属带锯床就很好地解决了这一问题。该锯床可实现恒定锯切力控制，保证了锯切不规则截

23、面型材的切削率(切割面积/分钟)恒定。该锯床的加工精度也较高，如切割厚材时，每 100mm 切割高度的误差仅为 0.1mm。 （2）金属带锯床加工高效化、范围扩大化。提高锯切效率，尤其是提高厚材及硬金属锯切效率，避免锯切成为整条生产线的瓶颈，一直是锯切及锯床技术领域多年关注的焦点。金属带锯床锯切不锈钢切削率 48cm/min。该公司还设计了安装两个锯切系统的锯床，可同时对工件进行两次锯切，从而大大提高生产效率，改善了锯切加工的经济性。锯切范围扩大化已是趋势，如目前国内金属带锯床 G42200 型锯床可切割直径为 2m的管料和空心料。金属带锯床可锯切达 2.5m2.0m 的实心方材，巨型金属带锯

24、床可锯切长达 10m 的板材及棒材。（3）金属带锯床全数控化、网络化。大型工件的切割过程往往持续数小时， 保证一人多机的生产条件，提高锯切加工的精度和效率，锯切过程的全数控化势在必行。网络化生产、远程诊断及维护是当今数控机床的发展趋势，数控锯床也不例外。网络化生无锡太湖学院学士学士论文6产可以使金属带锯床锯切过程与其余环节相联系，提高生产率，便于企业对各环节实现高效的统一管理。远程诊断和维护更是经济全球化的结果，金属带锯床可以提供跨国跨区域极为迅捷的设备维护。金属带锯床的设计72 金属带锯床的机械系统设计金属带锯床的机械系统设计2.1 金属带锯床的组成金属带锯床的组成 金属带锯床主要部件有：底

25、坐；床身、立柱；锯梁和传动机构；导向装置；工件夹紧；张紧装置；送料架；液压传动系统；电气控制系统；润滑及冷却系统。 带锯床主要部件包括：底坐；床身、立柱；锯梁和传动机构；导向装置；工件夹紧；张紧装置；送料架；液压传动系统；电气控制系统；润滑及冷却系统； 带锯床底座: 带锯床底座为钢板焊接而成的箱形结构,床身、立柱固定其上， 圆锯床底座内腔有较大空间，前左侧为电气按钮控制箱，右侧为电气配电板箱，中间由钢板焊成的液压油箱，腔内装有液压泵站，液压管路，右侧为冷却切削液箱及水泵，底四角有地脚螺栓孔。 带锯床床身组成：带锯床床身为铸铁件，固定在底座上，立柱由一大小圆柱组成，大圆立柱作为锯架动的导轨，是用

26、以支撑锯梁上下升降运动，并保证精确的导向，小圆柱起辅助作用，从而保证锯条的正常切削。中间为夹料虎钳和手动送料机构，虎钳前方连接有承接成品件的工作台，左侧的夹紧装置为夹紧丝杆穿过液压夹紧油缸杆内孔，转动手轮或按动按钮，使左钳口左右运动。 带锯床锯梁和传动机构：由厚钢板切割成形焊接而成，具有较强的刚性，其右后侧固定有蜗轮箱，箱内的蜗轮与锯梁上面的主动轮固接，二者同步旋转，左侧为被动轮和锯条张紧位置。锯条的回转运动由主电机、皮带轮、蜗轮付经两级变速将驱动为传递到主动轮，再由主动轮、锯条驱动被动轮来实现的，锯条运转速度共三档。 带锯床锯条导向装置：导向装置安装在锯梁支板上，由左、右导向臂与导向头组成，

27、左、右导向臂都可沿燕尾榫移动（或右导向臂固定在立柱套上） ，调整两导向臂间距离比工件尺寸宽 40mm 左右。导向装置用于改变锯条的安装角，使锯条与工作台垂直，为保证锯条的切削精度，减少振动，在左右导向臂各装有一组导向轮（滚动轴承）和耐磨的导向块，锯条背部也有耐磨合金的导向块。 夹紧机构：右虎钳固定在床身上，夹紧丝杆穿过液压夹紧油缸内孔， 液压带锯床由丝杆连接左虎钳沿导轨左右移动，当左虎钳距离工件 10-30MM 时连接。手按控制面板的钳紧或钳松按钳，使工件夹紧或松开。 张紧装置：是由滑板座、滑板、丝杆等组成，当要将锯条张紧时，用扭力扳手按顺时针方向旋转可张紧锯条，处于工作状态。如锯床处于长时间

28、停机状态，扭力扳手向逆时针方向旋转锯条松开，松开锯条后可更换新锯条。2.2 金属带锯床的工作原理金属带锯床的工作原理 液压传动系统由泵、阀、油缸、油箱、管路等元辅件组成的液压回路，在电气控制下完成锯梁的升降，工件的夹紧。通过调速阀可实行进给速度的无级调速，达到对不同材质工件的锯切需要。电气控制系统由电气箱、控制箱、接线盒、行程开关、电磁铁等组成的控制回路，用来控制锯条的回转、锯梁的升降、工件的夹紧等，使之按一定的工作程序来实现正常切削循环。润滑系统开车前必须按机床润滑部位（钢丝刷轴、蜗轮箱、主动轴承座、蜗杆轴承、升降油缸上下轴、活动虎钳滑动面夹紧丝杆）要求加油。蜗轮箱内的蜗轮、蜗杆采用 30

29、号机油油浴润滑，由蜗轮箱上部的油塞孔注入，箱仙面备有油无锡太湖学院学士学士论文8标，当锯梁位于最低位置时，油面应位于油标的上下限之间。试用一个月后应换油，以后每隔 36 个月换油 1 次，蜗轮箱下部设有放油塞。锯条传动安装在蜗轮箱上的电动机通过皮带轮，三角胶带驱动蜗轮箱内的蜗杆和蜗轮，带动主动轮旋转，再驱动绕在主动被动轮缘上的锯条进行切削回转运动。锯条进给运动由升降油缸和调速阀组成的液压循环系统，控制锯梁下降速度从而控制锯条的进给（无级调速）运动。锯刷旋转在锯条出屑的地方，并随着锯条走锯的方向旋转，并由冷却泵供冷却液清洗，清除锯齿上的切屑。冷却液在底座的右侧冷却切削液箱里，由水泵直接驱动供冷却

30、液。按紧停（停止）按钮，顺时针方向旋转，油泵电机工作，齿轮泵工作，油液经过滤网进入管路，调节溢流阀使系统工作压力达要求。反之按钮向内压，所有电机停止工作。工件夹紧按钳紧按钮，电磁阀工作，液压油进入夹油缸左边，右边液压油回油箱，左钳向工件夹紧。锯梁下降按工作按钳，液压油通过电磁阀进入升降油缸有杆腔；无杆腔液压油通过电磁阀，单向调速阀回油箱。锯梁快降按下降按钮，液压通过电磁阀工作，油进入升降油缸有杆腔，无杆腔油通过电磁阀回油箱。锯梁上升按上升按钮，液压油通过电磁阀进入升降油缸的无杆腔；有杆腔油经过电磁阀回油箱。工件松开按钳松按钮，液压油通过电磁阀进入夹紧油缸右边；左边液压油能过电磁阀回油箱，左钳口

31、向左运动工件松开。系统的模拟输入输出模块，使锯削过程的监控具有广泛的意义，如：锯床只要增加锯条变形的反馈，即可对锯削速度进行自适应调整。增加伺服阀，即可对锯削过程的速度和位置控制进行优化。系统的管理功能使材料和工件的管理更方便。系统的中文界面和实时的图形状态显示，使操作更友好更直观。由于系统采用标准 PC，使锯削的网络化管理更便捷。2.3 金属带锯床的各个部分的设计金属带锯床的各个部分的设计 2.3.1 金属带锯床各个部件方案设计金属带锯床各个部件方案设计 张紧结构 张紧结构 2 种 方案一 机械张紧方式 方案二 液压张紧方式 方案比较 液压张紧在液压系统停机等其他情况下有可能发生液压力不足的

32、情况,但是它比较能实现全自动化。机械张紧方式较为可靠，但是每次均需要人工的运作，比较麻烦。经过综合考虑觉得采取方案二比较好。 减速箱设计 减速箱也有 2 种方案 方案一 齿轮传动方式 方案二 涡轮蜗杆传动方式 方案一 这里选择的是三联滑移齿轮，实现高中低三种速度，以适应不同的金属切割要求。 首先分析齿轮传动的主要的特点： （1）效率高 在常用的机械传动中，以齿轮传动的效率为最高。如一级圆柱齿轮传动的效率可以达到 99%。这对大功率传动是十分重要的，因为即使效率只提高 1%，也是有很大的经济意义的。金属带锯床的设计9 （2）结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮传动所需要的空间尺寸一般都是较小的。

33、工作可靠、寿命长 设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命这也是其他机械传动所不能比拟的。 （3）传动比恒定 传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。这也是齿轮传动得到广泛使用的重要原因。 方案二 一级涡轮蜗杆传动 利用机械方式传递动力和运动的传动。机械传动在机械工程中应用非常广泛,有多种形式,主要可分为两类：靠机件间的摩擦力传递动力和运动的摩擦传动，包括带传动、绳传动和摩擦轮传动等。摩擦传动容易实现无级变速,大都能适应轴间距较大的传动场合,过载打滑还能起到缓冲和保护传动装置的作用，但这种传动一般不能用于大功率的场合，也不能保证准确的传动比。靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮

34、合传递动力或运动的啮合传动，包括齿轮传动、链传动、螺旋传动和谐波传动等。啮合传动能够用于大功率的场合，传动比准确，但一般要求较高的制造精度和安装精度。方案比较 涡轮蜗杆传动在方案上是可行的，齿轮传动也是可行的，但是从上图可以看出齿轮传动的结构比较复杂，容易坏，且坏了不易维修，而且齿轮容易发生疲劳损坏，要经常更换，所以经综合比较决定采用涡轮蜗杆传动。 2.3.2 金属带锯床结构设计金属带锯床结构设计 总体思路：通过对带锯床运动状况和加工情况的分析，首先分析带锯床的运动形式，总体的结构以及各主要部件的功能和必须要实现的操作，确定出大体的机构轮廓和大体零件的使用种类和数量，通过大体绘制三维零件图，然

35、后进行装配，分析零件是否会产生运动干涉和尺寸的合理性以及是否能完成所要达到的锯切的操作，在分析机构的基础上，选择一种传动的机构，计算出传动部分的内部机构，这里我选择的是齿轮传动定，因为齿轮传动的机构有效率高，结构紧凑，传动比稳等优点。对这些大体研究后，再绘制部分零件，重要部件以及总体装配的二维图。在研究带锯床的结构中，我认为有四处部件的装配和联接的关系是带锯床机构重要部分，分别是： （1）实现两锯轮中心距的可调性，即是保持主动轮固定，控制从动轮的可调性，通过对中心距的调节，不仅是装拆锯条的需要，还有就是调节锯条的张紧力，所以，这样的调节是精密调节，它对锯切的精度和锯条的寿命都是非常重要的。 （

36、2）控制台虎钳的丝杆的双向性，以往见到的都是台虎钳的一端是固定的，通过控制另一端的台虎钳来夹紧，但是发现在相邻两次加工零件直径的差距越大，需要调节的台虎钳的行程就会越长，会花费很长的时间来调节夹紧，但是运用双向的台虎钳就会节省一半的时间，可以提高一定的效率。 （3）卧式带锯床两锯轮重量的支撑问题，一是通过液压机构实现整个工作部分绕整个转轴转动，还有就是在主动轮的下面安装一个特殊的支撑块，使其支撑块刚好可以安装在转轴上，保持整个工作部分的平衡。（4）由于带锯床加工的金属多种多样，有有色金属，也有很多黑色金属，不同的金属需要不同的锯切速度，这里使用的速度分为高中低三种，这样就需要用到三联滑移齿无锡

37、太湖学院学士学士论文10轮，由于一般电机的速度较高，所以就需要用到类似与减速箱的机构。图 2.1 总装图金属带锯床的设计11 图 2.2 锯盘部分 图 2.3 导柱部分 图2.4 液压降压部分 图2.5 导向柱部分 图2.6 导向体部分 图2.7 主动锯轮无锡太湖学院学士学士论文12 图2.8 从动带锯轮图2.9 上半部分组装金属带锯床的设计13 图2.10 液压张紧部分 图2.11 变速箱部分图2.12 工件夹紧部分 图 2.13 尺寸臂 图 2.14 尺寸移动部分 设计要点： 动力系统能否提供足够的举升力和夹紧力以满足要求是我们考虑的首要问题，液压无锡太湖学院学士学士论文14系统的管道布置

38、，应不影响整个机构的运动。 结束语：经过生产现场实践证明，该液压系统设计合理、性能稳定，达到了预期的设计目的。同时该液压系统采用依靠重力和液压缸弹簧恢复力为进给动力，节约能源，每工作 l 小时，比弓锯床节电 3 度，比圆锯床节电 8 度，为企业节约了大量的资金。带锯条的选用恰当地选用带锯条对科学、经济、合理的切削至关重要，应根据不同材质、不同截面形状选用相应的带锯条。 (1)齿节的选择小直径、高硬度、高韧性的材料宜选用细齿锯条，反之选用粗齿锯条。选用较细齿锯条，要保证在锯切时切削齿数不少于 2 齿，以 3 一 4 齿为宜。 (2)形的选择一般情况下选用标准齿(前角为 00)的带锯条既可满足锯切

39、的需要又较经济;对于特殊形状断面的工件、各种型钢可选用细齿带锯条，也可选用变齿距带锯条。数控带锯床和带锯条数控带锯床以目前性能最优的双立柱带锯床为主，依据最大切割直径划分为不同规格型号。该带锯床采用变频电动机驱动、精密滚珠丝杠传动和激光定位，配以伺服控制的液压系统，由计算机自动在线监控锯切过程。锯条速度、进给速度、卡紧力均可做到任意设定，还可实现恒定锯切力控制，因此具有很高的加工精度、广泛的应用范围和极低的设备返修率。带锯条以硬质合金锯条和 M42 双金属锯条为主。其中M42 双金属带锯条为常规推荐配置，具有锯背抗拉强度、抗疲劳强度高，抗振性强，锯齿的切削性能和耐磨性能优良等特点，因此锯带寿命

40、长，适用范围广。 技术参数的选定 锯切方式的选择 数控带锯床提供了恒定进锯速度和恒定锯切力两种方式。切割实材时可选择恒定进锯速度方式，操作者可在操作终端设定进锯速度，低硬度、小尺寸工件可选用较高的进锯速度，反之选用较低的进锯速度。切割管材和型材时可选择恒定锯切力方式，使得在锯切不规则截面型材时的切削率(切割面 fl,/分钟)保持恒定。选用锯切力太大，锯切效率高，但带锯条刃部易钝化且锯断件等厚度降低;锯切力太小则不能充分发挥带锯床应有的效率。恒定锯切力的设定可根据材质、切割面积、带锯条的新旧程度等因素上下调节。操作者在操作终端设定锯切力后，带锯床数控系统可根据工件的切割宽度自动选择进锯速度，并能

41、在刹造杖术与机殊达到最大切割宽度时自动调低进锯速度。恒定进锯速度或恒定锯切力两种方式可最大限度地延长机床和锯条使用寿命，提高切割精度和效率。 带锯条张紧力的选择 适度 的 张 紧力是实现最佳切割的首要条件。张紧力过小，易导致工件锯切面偏斜，甚至产生锯带打滑、脱落、崩刃等事故;张紧力过大，锯条承受的拉力过大，在交变疲劳应力的作用下易产生疲劳裂纹直至锯条报废。当被切割材料硬度较高或切割线速度较高时，应加大张紧力;反之，应减小张紧力。贝灵格数控带锯床张紧装置采用液压锯条张紧，可手动预紧设定。该装置待机时还可自动减压，断带时可自动关机。 新锯条的磨合 磨合可对锯齿刃口的直线度偏差进行自然修正，对锯齿刃

42、口尖角毛刺进行圆滑过渡的修磨，使锯齿刃口逐渐适合正常切割要求，避免过早引起锯齿的断裂和卷刃。磨合期的第一刀最为重要，锯切速度和进给量均应下降 20%一 30%以上。从磨合锯切向标准锯金属带锯床的设计15切转变过程中，锯切速度和进给量应呈阶梯式逐步增大。初期磨合完成的标志是锯条振动的明显改善，一般在 5 一 10 刀后便可进行正常切割。对于型材、管材等变截面工件，磨合过程应适当加长。除此之外，贝灵格带锯床强大的控制系统还特别设计了在锯切开始阶段以低进锯速度切人的程序，保证了整个切割截面的均匀一致，确保了锯切质量。 自动化程度 数控带锯床有着全新的、功能强大的控制系统，在一人多机的情况下，对锯切任

43、务编程，可实现无人操作自动运行。例如:带测量系统的进料、出料装置可将沉重的实材按预编程序运送到指定的加工位置;卡紧力可做到无级可调;锯条的活动导向装置可根据工件宽度在切割范围内自动定位;锯身能够自动升起至工件上方指定高度，并快速下降至切割状等，以上带锯床的自动化不仅缩短了锯切时间，同时也减少工艺与辅助工作时间，因此能够在较短时间内获得较高的切割质量和效率，大大减轻了工人的劳动强度。 润滑和切屑的清理 带锯的切口窄且切断精度高，可节省大量材料。但由于带锯条在极窄的锯缝中快速切割，齿侧面与工件之间产生强烈摩擦，从而导致锯条迅速升温，又加之排屑困难，使得切削条件极为恶劣。因此，必须采用切削液润滑。如

44、使用普通乳化型切削液进行冷却，锯切时冒烟，不能保证断面的质量;若增大切削液流量，则锯条易断齿。与带锯床配套的贝灵格 BSM94 高效锯切切削液能很好地满足高速锯切的要求，保证较高的锯切表面质量和很低的锯条损耗。当带锯条切割工件时，切削液应持续供给，才能保证冷却和润滑充分，避免锯屑的过分融粘和锯条的过早损耗。对于较高生产效率和精度要求的锯切以及对型材、管材等变截面工件的锯切，除标准润滑外还可采用喷雾冷却润滑装置进行润滑。 切屑的清理锯切时，锯条的容屑沟可将切屑排出，但仍会有少量切屑附着于锯齿和沟部，影响锯切的正常进行，因此必须对锯条进行清理。带锯床采用一对直径 100 mm 的旋转刷自动清理切屑

45、。其电动机转速与锯切速度同步，操作时可通过调节扳手对旋转刷进行微调，使旋转刷端部与锯条齿根相接触以达到最理想的清理效果。无锡太湖学院学士学士论文163 减速箱部分设计减速箱部分设计3.1 减速箱减速箱设计设计 3.1.1 减速箱涡轮蜗杆图减速箱涡轮蜗杆图金属带锯床的设计17图 3.1 减速箱涡轮蜗杆 3.1.2 涡轮蜗杆计算涡轮蜗杆计算 基本参数： 中心距：a=160mm 蜗杆轴面模数（蜗轮端面模数）：mx=5 蜗杆头数：Z1=4 蜗轮齿数：Z2=53 蜗杆分度圆直径：d1=50mm 蜗轮分度圆直径：d2=270mm 蜗杆顶圆修形后直径：50mm 圆柱蜗杆传动几何计算： 蜗杆轴面模数（蜗轮端面

46、模数）：5 传动比： 25.134531221ZZnni 蜗杆直径系数（蜗杆特性系数）： 105501xmdq 变位系数： 5 . 031105 . 052705 . 02Zqmaxx 蜗杆分度圆柱上螺旋线升角： 343341041arctgqZarctg无锡太湖学院学士学士论文18 蜗杆节圆柱上螺旋线升角： 5523423005. 025399.12121arctgxqZarctg 蜗杆轴面齿形角（阿基米德螺线蜗杆）： 20 蜗杆（蜗轮）法面齿形角： 30561934334cos20costgarctgtgarctgn 径向间隙：8 . 192 . 02 . 0 xmc 蜗杆、蜗轮齿顶高：

47、ha1=mx=5 ha2=(1+x)mx=(1+0.23005)5=6.3005 蜗杆、蜗轮齿根高： hf1=1.2mx=1.25=6 hf2=(1.2-x)mx=(1.2-0.23005) 5=4.84975 蜗杆、蜗轮分度圆直径： d1=50mm d2=270mm 蜗杆、蜗轮节圆直径： dw1=(q+2x)mx=(10+20.23005 ) 5=52.3005 dw2=d2=270 蜗杆、蜗轮顶圆直径： da1=（q+2）mx=(10+2) 5=60 da2=(Z2+2+2x)mx=(53+2+20.23005) 5=277.3005 蜗杆、蜗轮齿根圆直径： df1=(q-2.4)mx=(

48、10-2.4)5=38 df2=(Z2+2x-2.4)mx=(47+20.23005-2.4) 9=405.5409 蜗杆轴向齿距：px=mx=*5=15.7 蜗杆沿分度圆柱上的轴向齿厚： S1=0.5mx=0.515.73=7.85 当采用加厚蜗轮时： s1=0.5mx-0.2mxtg=7.85-0.25tg20=7.35 蜗杆沿分度圆上的法向齿厚： sn1s1cos=7.35cos=7.2434334 蜗杆分度圆法向弦齿高：51xnmh 蜗轮最大外圆直径： da2maxda2+2mx=445.1409+29=463.1409 蜗轮轮缘宽度： b=0.75da1=0.75130.8591=9

49、8.1443 蜗轮齿项圆弧半径： ra2=0.5df1+0.2mx=0.591.2591+0.29=47.42955 蜗轮齿根圆弧半径： rf2=0.5da1+0.2mx=.550+0.29=26.8 理论蜗杆外径：53.6 实际蜗杆外径：50 理论蜗杆沿分度圆柱上的轴向齿厚：s1=7.35金属带锯床的设计19 如果按实际蜗杆外径再往下走 9mm 后的轴向齿厚：s1= (53.6-50) tg20+s1=7.53.2 涡轮蜗杆的原理涡轮蜗杆的原理 3.2.1 蜗轮蜗杆正确啮合的条件蜗轮蜗杆正确啮合的条件 （1） 中间平面内蜗杆与蜗轮的模数和压力角分别相等，即蜗轮的端面模数等于蜗杆的轴面模数且为

50、标准值；蜗轮的端面压力角应等于蜗杆的轴面压力角且为标准值。 （2） 当蜗轮蜗杆的交错角为时，还需保证，而且蜗轮与蜗杆螺旋线旋向必须相同。 图 3.2 蜗轮蜗杆 几何尺寸计算与圆柱齿轮基本相同，需注意的几个问题 （1） 蜗杆导程角是蜗杆分度圆柱上螺旋线的切线与蜗杆端面之间的夹角,与螺杆螺旋角的关系为，蜗轮的螺旋角，大则传动效率高，当小于啮合齿间当量摩擦角时，机构自锁。 （2） 引入蜗杆直径系数 q 是为了限制蜗轮滚刀的数目，使蜗杆分度圆直径进行了标准化 m 一定时，q 大则大，蜗杆轴的刚度及强度相应增大；一定时，q 小则导程角增大，传动效率相应提高。 （3） 蜗杆头数推荐值为 1、2、4、6，当

51、取小值时，其传动比大，且具有自锁性；当取大值时，传动效率高。与圆柱齿轮传动不同，蜗杆蜗轮机构传动比不等于，而蜗杆蜗轮机构的中心距不等于。 （$) 蜗杆蜗轮传动中蜗轮转向的判定方法，可根据啮合点 K 处方向、方向（平行于螺旋线的切线）及应垂直于蜗轮轴线画速度矢量三角形来判定；也可用“右旋蜗杆左手握，左旋蜗杆右手握，四指拇指”来判定。 3.2.2 蜗轮及蜗杆机构的特点蜗轮及蜗杆机构的特点(1) 可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑 (2) 两轮啮合齿面间为线接触，其承载能力大大高于交错轴斜齿轮机构 (3) 蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小 (4) 具有自锁性。当

52、蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，无锡太湖学院学士学士论文20可实现反向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。如在其重机械中使用的自锁蜗杆机构，其反向自锁性可起安全保护作用。 (5) 传动效率较低，磨损较严重。蜗轮蜗杆啮合传动时，啮合轮齿间的相对滑动速度大，故摩擦损耗大、效率低。另一方面，相对滑动速度大使齿面磨损严重、发热严重，为了散热和减小磨损，常采用价格较为昂贵的减摩性与抗磨性较好的材料及良好的润滑装置，因而成本较高 (7) 蜗杆轴向力较大 3.2.3 应用应用 蜗轮及蜗杆机构常被用于两轴交错、传动比大、传动功率不大或间歇工作的场合。 3.2.4 蜗轮蜗

53、杆减速机常见原因及解决方法蜗轮蜗杆减速机常见原因及解决方法 常见问题及其原因： （1） 减速机发热和漏油。为了提高效率，蜗轮减速机一般均采用有色金属做蜗轮，蜗杆则采用较硬的钢材。由于是滑动摩擦传动，运行中会产生较多的热量，使减速机各零件和密封之间热膨胀产生差异，从而在各配合面形成间隙，润滑油液由于温度的升高变稀，易造成泄漏。造成这种情况的原因主要有四点，一是材质的搭配不合理；二是啮合摩擦面表面的质量差；三是润滑油添加量的选择不正确；四是装配质量和使用环境差。 （2） 蜗轮磨损。蜗轮一般采用锡青铜，配对的蜗杆材料用 45 钢淬硬至 HRC4555，或 40Cr 淬硬 HRC5055 后经蜗杆磨床

54、磨削至粗糙度 Ra0.8m。减速机正常运行时磨损很慢，某些减速机可以使用 10 年以上。如果磨损速度较快，就要考虑选型是否正确，是否超负荷运行，以及蜗轮蜗杆的材质、装配质量或使用环境等原因。 （3） 传动小斜齿轮磨损。一般发生在立式安装的减速机上，主要与润滑油的添加量和油品种有关。立式安装时，很容易造成润滑油量不足，减速机停止运转时，电机和减速机间传动齿轮油流失，齿轮得不到应有的润滑保护。减速机启动时，齿轮由于得不到有效润滑导致机械磨损甚至损坏。 （4） 蜗杆轴承损坏。发生故障时，即使减速箱密封良好，还是经常发现减速机内的齿轮油被乳化，轴承生锈、腐蚀、损坏。这是因为减速机在运行一段时间后，齿轮

55、油温度升高又冷却后产生的凝结水与水混合。当然，也与轴承质量及装配工艺密切相关。 解决方法： （1） 保证装配质量。可购买或自制一些专用工具，拆卸和安装减速机部件时，尽量避免用锤子等其他工具敲击；更换齿轮、蜗轮蜗杆时，尽量选用原厂配件和成对更换；装配输出轴时，要注意公差配合；要使用防粘剂或红丹油保护空心轴，防止磨损生锈或配合面积垢，维修时难拆卸。 （2） 润滑油和添加剂的选用。蜗齿减速机一般选用 220#齿轮油，对重负荷、启动频繁、使用环境较差的减速机，可选用一些润滑油添加剂，使减速机在停止运转时齿轮油依然附着在齿轮表面，形成保护膜，防止重负荷、低速、高转矩和启动时金属间的直接接触。添加剂中含有

56、密封圈调节剂和抗漏剂，使密封圈保持柔软和弹性，有效减少润金属带锯床的设计21滑油漏。 （3） 减速机安装位置的选择。位置允许的情况下，尽量不采用立式安装。立式安装时，润滑油的添加量要比水平安装多很多，易造成减速机发热和漏油。 （4） 建立润滑维护制度。可根据润滑工作“五定”原则对减速机进行维护，做到每一台减速机都有责任人定期检查，发现温升明显，超过 40或油温超过 80，油的质量下降或油中发现较多的铜粉以及产生不正常的噪声等现象时，要立即停止使用，及时检修，排除故障，更换润滑油。加油时，要注意油量，保证减速机得到正确的润滑。4 带锯床调速系统带锯床调速系统4.1 调速方案选择调速方案选择 带锯

57、床调速系统方案有 2 种一种是进给机构由交流变频电机、控制板、减速箱、支架、直线导轨和导轨支架等组成，锯架与滚轮机构用螺钉固为一体，电机控制丝杠转动，驱动锯架进给，进给速度(08800ramrain)通过电位器或变频器面板的增减速按钮调整，机床实际工作中，应根据工件材料、强度、硬度和规格选择适当进给速度，避免锯带闷打滑、切削时打齿和锯条断裂。另一种是直接控制液压系统中的流量阀来控制速度达到无极调速。 4.1.1 锯架进给系统设计锯架进给系统设计 方案一设计： 1选择交流电机(功率) 根据机床特点，由公式：P=ugv/y (1)式中 P 一交流电机功率，KWy-摩擦因数.g移动部件重力，v锯架最

58、大进给速度，mmmin传动效率初步选择 15kW 异步电机。为达到和变频器最佳配合，选择 YVPIOOL-6，15kW 变频调速异步电机(额定电流 4A，额定电压 380V，额定转速 970rmin)。 2选择变频器 (1)选择原则。变频器容量应适当大于负载所需容量。变频器电流应大于电机电流。考虑调速系统稳定性和性价比，选择台达 VFD022843B 型变频器(最大适用 22kW电机，最大输出电流 5A，具有高性能矢量控制，转差补偿增益自动设定功能，可提供低速高转矩输出和良好的动态特性)。(2)主要参数设置。根据生产工艺要求和设备主要性能，设置变频器主要参数，见表1，其他参数为出厂设置。 4.

59、1.2 系统的运行系统的运行 1工作流程 4.2无锡太湖学院学士学士论文22机床锯架进给调速系统电气接线见图 4.1，选择、调整机床各一切削参数后，即可按照机床工作程序(图 4.2)，按下操作面板相应按钮，运行机床。 2运行特点按下工进开按钮，Y9 响应，输出继电器 KA6 线圈得电，其常开触点闭合，变频器正转(FWD)，同时无设定段速选择，锯架以手动设定速度前进，操作人员可根据需要按增减按钮调整工进速度(最低速度是变频器最低输出频率 01)。按下快退开按钮，Y10 响应，输出继电器 KA8 线罔得电，其常开触点闭合，变频器反转(REV)，同时第二段速频率选择，锯架以第二段速设定频率快速运行至

60、后端，退到行程点(X12)自动停止，其闯可在任意位置停止快退。按下快进开按钮，Y11 响应，输出继电器 KA7 线圈得电，其常开触点闭合，变频器正转(FWD)，同时第一段速频率选择，锯架以第一段速设定的频率，快速运行至前端，进到行程点(X11)自动停止，其间可在任意位置停止快迸。 方案二设计：直接通过流量阀来控制锯架的进给速度，可以实现无极调速。4.2 流程图流程图方案一：图 4.1 进给调速系统电气接线方案二：图 4.2 机床工作程序从系统复杂性和全自动方向考虑，最后决定采取方案二较好。金属带锯床的设计234.3 调速阀结构工作原理调速阀结构工作原理新设计的专用调速阀主要由阀体、压力阀芯、弹、螺母、