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X6325T搖臂銑床機械安全極限值的計算與應(yīng)用

文檔作者：趙建杰文檔來源：南通科技投資集團股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年02月27日
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· 機械制造· 趙建杰·X6325T搖臂銑床機械安全極限值的計算與應(yīng)用
X6325T搖臂銑床機械安全極限值的計算與應(yīng)用
趙建杰
(南通科技投資集團股份有限公司，江蘇南通226011)
摘要：結(jié)合X6325T萬能搖臂銑床的切削試驗和客戶反饋問題，對主軸套筒和工作臺橫向、縱
向進給安全離合器安全極限值進行了分析和計算。在端銑刀銑削時，調(diào)節(jié)主軸套筒安全離合
器上彈簧的壓力值，當切削力大于該壓力時，安全離合器脫開；在圓柱銑刀銑削時，調(diào)節(jié)橫向、
縱向進給安全離合器上彈簧的壓力值，"-3切削主分力大于該值時，安全離合器脫開，進給停止，
確保操作者的安全。
關(guān)鍵詞：切削試驗；機械安全；安全極限值
中圖分類號：TG545 文獻標志碼：B 文章編號：1671．5276(2014)04—0066—02
Caculation And Application Of M echanical Safety Ultimate Value For
Radial M illing M achine X6325T
ZHAO Jian—jie
(Nantong Technology Investment Group co．，Ltd．，Nantong 22601 1，China)
Abstract：The artical analyzes and calculates the safety ultimate value of spindle quill and table cross，longitudinal clutches
，
com bi—
ning the cu~ing test and customer feedback of radial milling machine X6325T．In the lrimmer州mming，the spring pressure value on
the safety clutch of the spindle socket is adjusted and when curing pressure is higher than the pressure，the clutch is disengaged；in
the cylindrical curer mming，the spring pressure value on the safety clutch of lateral and longitudinal feeder is adjusted，when the
cu~ing force is greater than this value，the safety clutch is disengaged，and stopped to ensure the operator safety．
Keywords：curing test；mechanical safety；safety ultimate value
金屬切削機床的生產(chǎn)制造正向高速化、精密化、復(fù)合
化、環(huán)保安全型等方向發(fā)展，對金屬切削機床的安全性能
要求也越來越高。為此，本單位實施了搖臂銑床精品化工
程，改進生產(chǎn)X6325T搖臂銑床，其性能、加工范圍都得到
改進和提高。
1 問題的提出
銑床在進行銑削的過程中，銑刀的受力和變形比較復(fù)
雜，且切削力時刻在變化。切削過程中，如果銑削力過大
時，刀具會發(fā)生打齒、崩刃等現(xiàn)象。這樣會造成比較嚴重
的后果：1)崩裂的碎片飛出會對操作人員的安全造成威
脅；2)使銑削精度降低，工件表面粗糙度高；3)影響機床
的主軸傳動精度。
為了保證操作者的安全，使產(chǎn)品符合相關(guān)安全標準，
同時也為了提高機床的主軸精度和加工品質(zhì)，在X6325T
搖臂銑床的設(shè)計上采取了安全離合器過載保護措施，因此
需對主軸套筒和工作臺橫向、縱向進給安全離合器的安全
極限值進行分析和計算。
2 切削時銑刀的受力計算及變形分析
a)切削時銑刀的受力及變形的分析
銑刀在切削金屬時，由于加工條件不同，銑削力的變
化范圍較大。經(jīng)分析認為，銑刀切削時工件將發(fā)生部分
彈性變形和塑性變形并對刀具產(chǎn)生抗力，同時加工中切
屑與刀具、刀具與工件之間產(chǎn)生摩擦力，銑削力是二者
的合力。
研究銑刀的受力情況時，一般研究一個刀齒，可將銑
削力分解為三個互相垂直的分力，即切向分力F ；徑向
分力Fy；軸向分立F。(圖1)。切向分力F 視為與銑刀外
圓相切，則銑刀所受切削阻力矩為 =F D／2，(D為銑刀
刃部直徑)，消耗主要動力，使刀具發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，影響
主軸的扭轉(zhuǎn)強度和剛度。徑向分力F 是工件竭力想把
銑刀推開的力，它作用在銑刀半徑方向上，使刀具發(fā)生
彎曲變形，影響主軸的彎曲強度和剛度。軸向分力F 沿
機床主軸軸線作用，使刀具發(fā)生壓縮變形，它會把刀桿
推進主軸。
b)端銑刀銑削力的計算
1)端銑刀銑削力
X6325T搖臂銑床負荷試驗規(guī)范所提供的銑削條件見
表1
作者簡介：趙建杰(1967一)，男，江蘇南通人，大專，工程師，主要從事產(chǎn)品檢測、質(zhì)量管理和可靠性研究。
· 66· http：∥ZZHD．chinajourna1．net．cn E-mail：ZZHD@chainajourna1．net．cn《機械制造與自動化》
· 機械制造· 趙建杰·X6325T搖臂銑床機械安全極限值的計算與應(yīng)用
圈1 銑削力分解示意圖
表1 硬質(zhì)合金銑刀的銑削條件
根據(jù)此切削條件可計算出短時間超25％最大扭矩，
端銑刀銑削時任一瞬間作用于銑刀刀齒上的切向分力
可按下式計算：
F，=9．8x50xt 。XS 。。× 一 。( )
z
TM xB xD N
式中：t—— 銑削深度，mm；
Sz—— 銑刀每齒進給量，mm／每齒；
日—— 銑削寬度，mm；
z—— 銑刀齒數(shù)；
D— — 銑刀直徑。mm。
F = 9．8x50x1．7。。x0．
317。 x90 。x4x100一。 =816 N
2)軸向分力計算
計算出切向分力 后，銑刀的其他分力F 可根據(jù)
經(jīng)驗公式由表2求出。
表2 各銑削分力的經(jīng)驗比值
比值
不對稱銑削
逆銑 順銑
Fo= 1．1 = 1．1x816= 897．6N
e)圓柱銑刀最大切削主分力
圓柱銑刀最大切削主分力即徑向分力計算：
X6325T搖臂銑床負荷試驗規(guī)范所提供的銑削條件見
表3。
Machine Building 8 Automation，Aug 2014，43(4)：66～ 7
表3 高速鋼銑刀的銑削條件
根據(jù)此切削條件可計算出端銑刀銑削時任一瞬間作
用于銑刀刀齒上的切向分力 可按下式計算：
， = 9．81x30t 。s
．
B。 -0．86K
— — 最大切削分力(工作臺進給推力)，N；
— — 切削深度，mm；
5 ——銑刀每齒進給量，mm／z；
曰——切削寬度，mm；
銑刀齒數(shù)；
D—— 銑刀外徑，mm；
K—一修正系數(shù)。
F = 9．81x30x2x0．317a x45 86x6x63一 86x1
．06=1 223．6(N)
短時間超25％最大切削分力F=1223．6x1．25=1530(N)
3 主軸套筒和工作臺橫向、縱向進
給安全離合器安全極限值的分析
端銑刀銑削時產(chǎn)生的最大軸向分力 即是搖臂銑床
主軸套筒所受的最大推力，因此調(diào)節(jié)主軸套筒安全離合器
上彈簧的壓力值，當切削力大于該壓力時，安全離合器脫
開，使進給停止，保證操作者的安全。根據(jù)以上計算和分
析，推薦套筒向下最大壓力為880 N為宜。
搖臂銑床橫向、縱向進給刀具所受的最大切削力即為
圓柱銑刀銑削時產(chǎn)生的最大切削分力，因此調(diào)節(jié)橫向、縱
向進給安全離合器上彈簧的壓力值，當切削主分力大于該
值時，安全離合器脫開，進給停止。根據(jù)以上分析和計算，
推薦工作臺橫向、縱向進給的最大推力為1 530 N為宜。
4 結(jié)論
通過分析計算，X6325T搖臂銑床機械安全極限值為：
橫向、縱向進給推力為1 530 N；垂向進給壓力為880 N。
機床裝配時按此要求對安全離合器上的彈簧進行了調(diào)整，
經(jīng)國家機床質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的檢測，完全達到了國家安
全標準的相關(guān)要求。同時，也能更好的指導用戶的操作，
給用戶推薦合適的切削參數(shù)，做好售前技術(shù)支持工作，為
產(chǎn)品推向市場、贏得客戶的青睞打下了堅實的基礎(chǔ)。
參考文獻：
[1]機械工程手冊編委會．機械工程手冊[M]．北京：機械工業(yè)出
版社，1982．
[2]范鑒青．金屬切削原理與刀具[M]．上海：同濟大學出版社，1990．
[3]劉源旭．金屬切削原理[M]．上海：上海科技文獻出版社，1987．
收稿日期：2013—05—09
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