数控机床自动排屑装置设计研究 本文关键词：数控机床，装置，研究，设计
数控机床自动排屑装置设计研究 本文简介：随着机械加工技术的发展，数控机床越来越多的被用于机加工生产，这些高效率自动化设备在工作时会产生大量切屑，如何及时清理堆放在机床上的切屑成为一个难题。由于大部分机床缺少自动排屑装置不能自动清理切屑，不能做到清洁生产，还会因为铁屑的不断堆积影响到安全生产和工作效率。因此，设计机床自动排屑装置是很有必要的
数控机床自动排屑装置设计研究 本文内容：
随着机械加工技术的发展，数控机床越来越多的被用于机加工生产，这些高效率自动化设备在工作时会产生大量切屑，如何及时清理堆放在机床上的切屑成为一个难题。由于大部分机床缺少自动排屑装置不能自动清理切屑，不能做到清洁生产，还会因为铁屑的不断堆积影响到安全生产和工作效率。因此，设计机床自动排屑装置是很有必要的。本文设计了一种数控机床自动排屑装置，将机加工产生的切屑自动输送到机床旁边的某一固定容器内，这样让自动排屑装置代替以前人为处理废屑，从而使工作效率提高，操作员的工作环境得到了改善。
1系统总体设计方案
数控机床自动排屑装置的总体方案如图1.1所示，电动机的运动经带传动传递给减速器，经减速器的二级减速后传递给链轮，链条上装有刮板，刮板带有磁性，通过链轮链条的传动把铁屑传送出去[1]。电机减速器采用普通的V带传动-二级圆柱斜齿轮减速系统。输出传动采用链传动，其优点是传动比准确效率高，对轴的作用力较小，对环境适应能力强。总体来说，该系统方案满足工作性能要求，工作可靠，效率高，结构简单并且成本低。
2电机和V带传动的设计
一般工厂都使用交流电，Y系列三相异步电动机适用于各种机械设备、启动性好、安全可靠等优点，本文选用交流Y系三相异步电动机。本文选用电动机最大承载重量为10kg，传动链的型号为08A，考虑传动机构摩擦等因素，经计算，电动机有效功率为0.087KW。本文选用A型普通V带传动，经查阅文献[2]，在工作情况系数为=1.1时，其功率为0.0957KW。总传动比为50，小带轮直径为50mm，大带轮直径=i=350=150mm，经验算，带速符合要求。经计算V带根数Z为2。电动机的转速较高，而排屑装置的运转速度较低，因此电动机的运动需要经过减速器减速后才能传递给链轮。本文采用二级减速，考虑到圆柱斜齿轮传动运动平稳，冲击小，结构相对简单，因此选用二级圆柱斜齿轮减速器。
3链传动的计算
3.1链轮齿数的确定选择四个链轮的尺寸相同，链传动的传动比为i=1，参照链速和传动比查表[3]取链轮的齿数Z=17。3.2惰轮齿数的确定：zi=z2=z3≈z19zminiz=>，z2=z3=15。经计算，链传动的功率：据链传动的计算公式[4]可得其计算功率为0.07KW。3.3链条节距根据功率pd和链轮转速1n，选用08A号链条，选取节距pd=12.7，设定链的长度为8m。3.4链轮轮毂孔径根据上述计算数据，选取链轮的轮毂孔径为max3134kkd=mm<d=mm。式中，kd根据支承轴来确定：kmaxd为链轮轮毂孔的最大许用直径，kmaxd=34mm，该尺寸满足设计要求。3.5链轮直径根据公式计算，主、从动链轮的直径为70mm，惰轮的直径为63.5mm。3.6链的确定链长xxxL8000m821=+++=；链长节数：92.6297.128000===pLLp629.92，取Lp=630节。3.7实际中心距查现代机械设计手册[2]得"a=a−∆a，∆a=(0.002−0.004)a。因为两链轮的中心距可调，取∆a=0.004a，0.004"a=a−a则,故实际中心距为2055mm。3.8链速设计链传动的速度为：11n171412.70.0504m/0.6m/60100060000pzVss××===<×。
4设计链轮结构
4.1主、从动轮材料用45钢，45钢耐磨性好、硬度高，12.7其硬度为40-50HBS。计算可知，轮毂的厚度为69.4mm,轮毂的长度为34.98mm,轮毂直径为52.2mm，经验算，满足要求。4.2惰轮的设计计算惰轮材料选用45钢，硬度为40—50HBS。由计算得惰轮为63.5mm。4.3刮板链的设计计算刮板链条选用08A链条，P=12.7mm,2d=3.98mm。绞链板的宽度12B=np−d=12.7×4−3.98=46.82mm式中n取42B=50.8mm。绞链板的长度如表4-1所示。绞链板的厚度：t=2mm；侧链板的高度：1h=40mm2h=10mm；侧链板的长度：1L=60.8mm2L=46.82mm3L=50.8mm；侧链板的厚度：δ=4mm。刮板材料选用铁氧体永磁材料，以保证刮板带有磁性，可以吸附切屑加工产生的切屑。具体尺寸如表4-2；4.4轴结构的确定本文设计的轴结构如图4.1所示。（1）确定轴上各段数值1）可知12d=20mm,并留出轴肩，轴肩h=（0.07-0.1）d,2367d=d=25mm，2）轴承的初步选取，选用圆柱孔调心球轴承（受较大径向载荷力）。型号为2205型：d×D×T=25mm×52mm×18mm，3456d=d=31mm，轴承右端留有轴肩，轴肩高4h=m为,则3456d=d=31mm45=39mm。3.1链轮齿数的确定毂孔长为1L=38mm，取12L=56mm（留有一定空隙使轴端挡圈不压在轴端面上）。取3456L=L=30mm（链轮的轮毂宽度为34.98mm，保证套筒端面压紧链轮），2367L=L=52mm（留有一定间隙），L165m45=45165。总的长度：L=+=385mm1652203)在联轴器处为静连接，所以选则普通A型平键。键的尺寸为b×h=6mm×6mm（轴径d=20mm），键长L=32mm。链轮处选用平键，3456d=d=31mm查得：b×h×L=10mm×8mm×22mm。（2）按弯扭合成应力校核轴的强度材料为45钢（调质），对链轮截面进行强度校核。查得[]60σMPa1=，选择0α=6.。计算结果显示，强度足够，满足设计要求。4.5轴承的校核轴承预计寿命"2400hL=h。轴1上轴承的：（1）轴承径向载荷为：121420.4rrrF=F=F=N。（2）轴承轴向力为：轴向力比较小，arFeF<，查[11]得有圆柱孔调心球轴承，12Y=1.5,Y=2.3，4280orC=N取冲击载荷因数1.0pf=。（3）轴承的寿命的计算1211420.4raP=P=F+YF=N；所以6610312110104280()()4635824006060141420.4hhCLLhhnPε====>×，轴承满要求。4.6键的选择（1）键的确定：静连接应选用普通A型平键，轴径d=20mm时键取为b×h=6mm×6mm，键长L=32mm。4.7排屑装置箱体的设计机头尺寸：B×L×h=363mm×385mm×260mm。机尾尺寸：B×L×h=363mm×335mm×276mm。进口尺寸：B×L×h=340mm×393.1mm×5mm。总的尺寸：BhL590m2347m××=××1100m。
5结论
本次设计的数控机床自动排屑装置符合市场需要，能够满足当今工厂工作需求。它具有以下优点:传动平稳，结构简单，工作效率高，成本低，劳动强度低。
参考文献
[1]张广川,蒋继红,陈玉华.机床自动清理切削装置的一种设计方案[J].机械管理开发,2010,（4）:1-1.
[2]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社,2004：12-4，13-479.
[3]周明衡.减速器选用手册[M].北京：化学工业出版社,2002：23--45.
[4]濮良贵,纪名刚.机械设计(第八版)[M].北京：高等教育出版,2006:143-161.
作者：赵相海 单位：山东英才学院 机械与电气工程学院
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