【毕业设计】钢管锯削的切削模型[参数计算]及机床主机毕业设计说明书

对于周铣，切削力计算式在锯削根的钢管时，其极端工作条件如图所示位置，此时。

代入计算式中图锯削根钢管的极端切削条件在锯削根的钢管时，其极端切削条件如图所示位置，代入计算式中综上可得，锯削钢管时，在极端切削条件下，切削力为，切削扭矩为切削功率为图锯削四根钢管的极端切削条件减速箱的设计传动方案的确定根据锯片的转速和所获得的切削功率选择电动机，然后由电动机转速和锯片转速估计传动比约为，考虑带传动的传动比，故采用二级斜齿轮圆柱齿轮减速器。

图二级斜齿圆柱齿轮减速器选择电动机传动系数总效率为式中带传动效率，取齿轮级精度传动效率，取滚动轴承效率，取。

工作机所需的输入功率即锯削功率为电动机所需功率为根据电动机所需功率和同步转速，查表确定电动机型号为，额定功率，同步转速，级，满载转速。

运动和动力参数计算传动比的分配计算总传动比带传动的传动比取为，带则减速器总传动比为带则双级斜齿圆柱齿轮减速器高速级的传动比为低速级传动比各轴的转速计算各轴输入功率计算各轴输入扭矩计算带传动的设计计算传动参数的确定选择窄带工作情况系数由表得计算功率选带型号由图得型小带轮直径由表得取大带轮直径选计算带长求初取中心距带长基准长度查图求中心距和包角中心距小轮包角求带根数带速传动比带根数由表得，，，根求轴上载荷张紧力轴上载荷带轮的设计由带速，带轮采用铸铁制造。

大带轮采用轮辐式结构，小带轮采用腹板式结构。

带轮的张紧装置采用定期张紧，具体结构见图齿轮传动的设计计算高速级的齿轮采用闭式软齿面斜齿轮，故以齿面的接触疲劳强度作设计，以齿根弯曲疲劳强度作校核。

大小齿轮均采用，渗碳淬火低温回火，。

齿面接触疲劳强度计算初步计算转矩齿宽系数查表得接触疲劳极限查图得初步计算的许用接触应力值由表估计，取初步计算的小齿轮直径取初步齿宽校核计算圆周速度齿数，模数和螺旋角，查表取使用系数由表得动载系数由图得齿间载荷分配系数由表先求由此得齿向载荷分布系数由表得弹性系数由表得节点区域系数由图得重合度系数因，故取，螺旋角系数许用接触应力验算确定传动主要尺寸中心距实际分度圆直径，因中心距未作圆整，故分度圆直径不会改变，即齿根弯曲疲劳强度验算齿形系数由图带锯齿的几何轮廓，如左弯曲，伸直，右弯曲齿。

材料和术语锯片的几何形状锯片的形状用齿形，齿的组合，齿距来描述。

锯齿的齿形分标准，跳跃，钩子。

标准形式带来个光滑表面的精确切削，本次研究使用该形式。

带锯刀片的齿必须用来弥补每侧，从而为刀片背面提供间隙。

齿组合的形式包括耙，直，波浪。

耙式的用于般锯切和选于研究中。

锯片的间距是每英寸的齿数，在此处，间距为。

锯片的几何形状见图。

图锯片的几何形状不变形切屑厚度图是带锯的切割原理图。

在带锯中，每齿进给等于每个齿的切深，因为它们是在同个方向上测量的。

这取决于进给率和切削速度，可以通过以下的表达式确定是切深，是相邻齿之间的距离，是进给率，是切削速度。

如图所示，为了能够高效切削，锯片倾斜个角度。

但是，斜角很小。

实际的切深约为。

因此，不变形切屑的面积如图所示，在式给出这里，是带锯的宽度。

图带锯的切削原理带锯的切削原理实际的锯齿切削面积。

力系统模型的发展特定的切削压力笛卡尔直角坐标原点建立在边缘端的中心，轴建立在切削方向。

轴垂直于加工表面且竖直向下。

然后方向由右手定则确定，如图所示。

垂直的切削力为方向的力，也就是垂直于齿面的力。

方向为刀面的径向且竖直向下。

方向是刀面的横向，然后由右手定则确定。

，提出作用于切屑横截面的垂直切削力是不变形切屑面积和特定切削压力的乘积。

作用于切削刃上的横向力和径向力分别通过垂直力乘上经验常数，获得。

在忽略齿几何形状的影响下，特定切削压力可以通过式中不变形切屑面积来分解方向上的每齿平均切削力获得。

方向和方向上的特定切削系数，分别通过用方向垂直力来分解方向和方向的切削力获得。

因此，特定的切削压力和特定的切削系数的写法如下这里，分别是方向上的每齿平均切削力。

图切削刃上的力图组合模式从锯齿的几何形状得到的切削力模型在耙集式中，如图所示，锯片反复地有左弯，直的，和右弯的齿。

所以，切削力模型认为是这种几何形状。

首先，如图所示，就左弯齿来说，每齿瞬时切削力可以模拟分解成垂直的，横向的，径向的力如图左弯锯齿这里，和分别是关于，轴的齿旋转角，是齿的序号，是切割的距离。

符号表示左。

和，分别是图所示的组成齿面的垂直，横向，径向的成分。

和，分别是，和方向上的瞬时切削力。

将特定的切削压力，特定切削系数和不变形切削面积代人式，我们可以得到瞬时切削力。

除了不变形切屑面积的垂直方向与轴重合，左弯齿下面的直齿的瞬时切削力类似式，如图所示。

因此，切削力可以模拟如下这里，表示直的。

另方面，类似于左弯齿，如图所示，右弯齿的瞬时切削力模拟如下这里，表示右。

式用来描述单个齿的力。

所以，对于多点切削，图直锯齿图右弯锯齿在多个齿同时参与切削的情况下，切削力通过联立式来预测，如下这里，是齿的总数，是克罗内克符号。

为时齿参与切削，为时齿离开工件。

和分别是，和方向上的切削力。

切削实验图是在实验中使用的卧式带锯机。

齿刀片是标准的齿形，间距为，耙集式。

为了测量三个方向上的切削力，在工作台上装上个测力机。

为了固定工件，个夹具用螺栓连接在测力机上。

从测力机上得到的切削力信号通过电荷放大器放大，由计算机通过转换采集。

工件是的低碳钢长方形棒。

每个齿之间的距离为，所以我们如果平行切的边，单点切削是可能的。

因此，每齿平均切削力可以获得，且特定切削压力可以从平均切削力计算得到。

图实验设置而等人是使用从固定在车床刀架上的带锯片切割圆柱零件的单齿切削获得特定切削压力。

我们仅仅调整工件的宽度就可以测量每齿平均切削力。

因此，旋转工件切厚要个齿参与锯切。

相应的力可以以同样的方式测量和用于检查切削力模型。

在测试中使用的实验条件列于表中。

结果与讨论特定切削压力的建模为了在锯切中预测切削力，首先，要建立个特定切削压力的模型。

为此，测量了共种的切削力信号，如图所示种切削速度，和种进给率。

可以用观测到的平均力来估计平均值。

因此，我们可以通过使用式表实验条件切削速度，进给率，轴的倾斜角轴的倾斜角带锯的尺寸采样频率采样数据的个数工件材料图用飞切测量的切削力中的平均切削力来获得不同切削条件下的各种。

为了模拟特定切削压力，般情况下，使用方程。

这是特定切削压力和不变形切屑面积之间的关系，其中和是常数，是不变切屑面积。

从这个公式中知，下面的模型是合适的其值的图表如图所示。

其他的特定切削系数，可以使用式计算得到。

飞刀切削中的模型验证图显示的是在进给率为，切削速度为的切削条件下模拟和测量的切削力。

模拟的切削力信号是梯形的，而测量的切削力不是。

这是由于外部因素例如带振动引起的。

然而，切削力的大小是致的。

方向上，也就是切削方向上的切削力是方向上的倍。

般来说，给主切削力的驱动力的比例为，而在锯切中该比例为。

这种差异的原因是进给的方向和驱动的方向致。

方向上的切削力很小，所以很难测量。

图特定切削力的估计这证实方向上的切削力不影响切削过程。

正如上面所示的，在单点切削的情况下，切削力可以通过特定切削压力预测得到。

而外部元件对总切削力有着明显的影响，锯片的几何形状左，右或直则对其没影响。

图模拟和测量飞刀切削的切削力切削速度进给率多点切削的模型验证在多点切削中，使用厚度为的工件，个齿同时参与切削。

图显示了在切削速度为，进给率为下测量和模拟的切削力。

切削力信号的模式是梯形的，类似于单点切削。

模拟的切削力是足够用于预测实际切削力。

而且，方向上的切削力是可以忽略的，和方向上的切削力的比例和单点切削相同。

因此，在多点切削中，切削力模型是令人满意的。

然而，为了更精确地预测切削力，齿中产生的摆动和带振动需要考虑。

在实验中，每个方向上的切削力是单点切削的倍。

因此，在多点切削中，切削力可以通过单点切削中的切削力乘以参与的总齿数来简单预测。

图多点切削测量和模拟的切削力切削速度进给率总结为了预测带锯中的切削力，通过考虑锯齿的几何形状，提出了个机械模型。

为得到特定切削压力，使用机械模型是很必要的。

为此，像飞刀铣削的单点切削方法被引入来获得特定切削压力。

使用单点切削中的切削力，建立个特定切削压力模型。

从单点切削和多点切削的验证实验，我们可以断定，提出的机械模型可以很好的预测带锯中的切削力。

但是，进步的工作还要考虑非均匀的齿形，锯片的横向振动，驱动轮的不平衡，还有切削力的精确预测。

致谢此次工作受到韩国科学工程基金会的支持，参考文献制造工艺和系统，和公司，宽带锯振动，工业工程杂志张紧在屈曲中的影响和圆锯片的振动，工业工程杂志月刊，劈锯时的齿切削和锯切材料特性的作用，机械工程研究所年报钢铁带锯时的齿切削，机械工程研究所年报，在单点切削和多点切削表面工程中的力，表面光整，摩擦特性，表面涂层技术几何参数对钢锯刀片性能的影