本科毕业论文-单轴仿形铣床设计论文.doc

1 前 言 随着铝塑门窗型材的广泛应用，门窗组装设备技术同样发展很快，产品品种齐全配套，基本满足生产各种类型档次门窗的要求。一部分企业还开发出数控双角锯、锯切加工中心、数控角缝清理机和数控四角焊接机等具有较高自动化程度的设备。[4] 1.1 铣削类设备概述 水槽铣、仿形铣、端面铣、封盖铣、锁孔槽加工机等是以圆柱棒铣刀或组合圆盘铣刀作为切削工具，以刀具圆周上的切削刃进行周铣，同时垂直于刀杆进给方向，能够实现各类铝塑型材中的槽孔、端面的铣削加工，这一类设备被我们称之为铣削类设备。 仿形铣、水槽铣等采用与电机同轴或经皮带增速的（10000r/min以上）双直刃、单螺旋刃的特殊棒铣刀的高速铣削方式，使得塑料型材加工表面光滑、整齐；采用气动夹紧、手动或气动进给等方式使得铣削更加可靠；并且塑料型材铣削刀具刃部是不需要冷却的。端面铣及封盖铣等则是采用手动或气动进给的硬质合金三面刃成型或组合铣刀，能够实现塑料型材的异形铣削。削铣类设备的整体特点是设备专用性强、加工效率高，主要适用于批量、中高档塑料门窗的加工。 塑料门窗组装工艺中，排水槽、气压平衡槽、锁孔等的铣削加工的一般工艺条件如表1.1所示。[5] 表1.1 空槽铣削工艺一般技术条件 水槽及气压平衡槽的铣削 仿形铣削 端面铣削 封盖铣削 铣刀转速（r/min） 25000 11000 2800 2800 铣刀线速度（m/s） 6.5 3.2 23.5 23.5 进给速度（m/min） 0.2～1.0 0.2～1.0 0.2～1.0 0.2～1.0 1.2 铣削类设备品种 铣削类设备主要包括下列6种。 （1）仿形铣 用于铝塑门窗各类槽孔如排水槽、轮滑槽、锁孔等的仿形铣削加工。 ① 单头仿形铣——只有一个仿形铣头，一次加紧完成一处孔槽的铣削仿形铣。 ② 双头仿形铣——有两个仿形铣头，一次夹紧可以实现垂直和水平两个方向的仿形铣。 （2） 水槽铣 水槽铣是塑料门窗框、扇下边料有排水要求的型材排水槽的铣削加工及型材气压平衡孔的铣削加工的专用设备。 按结构分为： ① 单轴水洗槽——仅有一把可在0°～45°范围内倾角的铣刀的水槽铣； ② 双轴水洗槽——设有上下两个铣削机头，一次装夹可实现两个方向铣削的水槽铣； ③ 三轴水洗槽——共有三个机头，上机头铣刀可分别与下机铣头或水平机头铣刀组合的水槽铣； ④ 四轴水槽铣——有上部并列两个铣削机头、下部及水平方向各一个机头共四个机头（即共有四把铣刀）的水槽铣。 按功能分为： ① 自动水槽铣——自动完成铣削加工的水槽铣； ② 普通水槽铣——需要手动实现进刀和进给运动的水槽铣。 （3）端面铣 用于铝塑门窗螺接时中挺的端面铣削，通过更换不同刀具，可以铣削不同端面的型材。 （4）封盖铣 用于塑料推拉门窗封盖的两端与上下滑道配合的封盖槽的铣削，不同的型材系统配以相应的成型刀具与响应导料槽可加工不同形状的封盖槽。 （5）门板锁孔组合钻 用于加工塑料整体门板及各类普通门板球形门锁孔的专用设备。一次装夹，可同时自动完成门板锁体孔和所设空的加工，生产效率高、加工精度高。 （6）锁孔槽加工机 该机是加工塑料门窗传动器类五金件安装孔槽的专用设备，一次装夹可完成水平方向三个空的钻削和垂直方向长圆孔的仿形铣削。[12] 1.3 研究内容 铝、塑门窗仿形铣床用来加工铝塑型材门窗的各类型孔、榫槽、流水口等结构紧凑、体积小，型材夹紧采用气压传动。J加工面对水平定位基准的垂直度/mm 0.3 根据上表所示仿形铣削设备的各种要求经过分析论证，确定了三种设计方案。 2.1 设计方案一 设计方案1结构如图2.1所示。 1- y轴丝杠 2- x轴丝杠 3- 电动机 4- 机械传动系统 5- 仿形铣头 6- 气压缸 7- 仿形板 8- 仿形触头 图2.1 单轴仿形铣床结构简图 1- 电动机 2- 传动齿轮 3- 铣刀 图2.2 齿轮传动的机械传动系统结构简图 本设计方案是基于仿型原理设计而出的，其结构简图如图2.1所示。仿形触头8和仿型铣头5是由机械传动系统4连接一起的。当仿形触头8运动的时候带动机械传动系统4上的仿型铣头5一起运动铣削，从而能够铣削出所需要的形状。仿形触头8和仿型铣头5的X轴、Y轴以及Z轴的运动皆是由操作手柄带动其分别在三个方向上运动。在XY平面内的曲线运动则是由运动副合成。 在整个机器的运行过程中，其机械传动部分作为唯一一个运动部分具有如图2.2所示的结构。电机的转速经过带传动增速达到所要求的转速带动铣刀转动。 铣削刀具为垂直方向的铣刀。通过左右手配合操纵仿形操纵杆和垂直进给操纵杆，在仿形触头沿仿形模板的轮廓运动的同时，滑块带动铣刀实现对型材关于仿形模板轮廓形状的仿形铣削。通过选择不同仿形板轮廓，可以实现不同形状孔槽的加工。 由表1