轉角度臥式金屬帶鋸床的設計與研究

張超群　李鳳亮

摘 要：金屬帶鋸機是用旋轉的柔性金屬鋸帶對金屬或其它材料進行連續切割的金屬切割機床。本文主要對金屬帶鋸床的結構進行了設計，重點闡述了帶鋸床的結構組成、工作原理以及基本部件的設計，通過對切削力的研究，改進了進給機構，保證進給力恒定在合理范圍，獲得了較高的生產效率。

關鍵詞：臥式；金屬帶鋸床；無極調速

1 機械結構總體設計

轉角度臥式金屬帶鋸床主要由機床主機、液壓系統、傳動系統、電控系統、冷卻潤滑系統、安全保護裝置等組成。

1.1 機床主機的設計

機床主機包括底座、鋸架、夾緊裝置、導向裝置。1）底座主要起支撐機床的作用，并在其內安放各種線路、水泵、油槽、閥體等，且其中安放水槽以循環利用冷卻液。2）鋸架主要是用來安裝機床主運動——鋸帶，并在其內安裝有保持鋸帶持續回轉運動的傳動系統。3）夾緊裝置是由絲杠螺母機構實現的，由兩部分構成，其一與導軌固定，另一個與螺母相連從而實現夾緊的功能。4）導向裝置是固定在鋸架上的裝有導向頭，在其上并排固定兩個軸承，當鋸帶穿過時使鋸帶扭轉到想要的角度，使其垂直于工件，在鋸帶持續運轉下來切斷工件。

1.2 機床液壓系統設計

機床液壓系統主要是為鋸架的進給和提升提供動力，實現剪刀式運動，提升液壓缸型號選用YGS80*190。還有為夾緊機構提供大的夾緊力，夾緊液壓缸型號采用YGS90*50。

1）夾緊機構設計。應具有足夠夾緊力和加緊剛度，并保證在加工過程中不應由于切削力和自重的原因而產錯位；具有自鎖性能；夾緊時應選擇正確的夾緊的作用點，使得夾緊時被夾緊部件能產生過大的變形。

2）液壓夾具由夾緊部分和定位部分組成，其中定位部分由螺釘固定在工作臺上起定位作用。

1.3 機床傳動系統設計

機床的傳動系統的動力全部由電機提供，電機型號選用Y100L1-4，功率為2.79KW，電機通過帶傳動將運動傳遞到渦輪蝸桿機構，通過渦輪蝸桿機構的轉向使運動傳遞到鋸盤的旋轉運動，以此來帶動鋸條的連續切割運動。電機的轉速選用1430r/min，由于轉速較高，通過帶輪的尺寸差來調節蝸桿的轉速，再由渦輪蝸桿機構進一步降低轉速，以此達到理想的轉速，通過調節電機外帶輪和蝸桿上帶輪的直徑，來實現多種轉速的轉換，從而實現鋸條線速度26、41、52、74之間的轉換。

1.4 機床電控系統設計

機床電控系統包括電機的啟動、停止、急停。電控各種液壓閥體的開閉來實現液壓缸的上升下降和夾緊功能。為冷卻系統提供動力，通過為冷卻泵供電實現冷卻液的循環。

1.5 機床冷卻潤滑系統設計

機床冷卻系統的冷卻液選用5%乳化水溶液，這不僅使切削熱被帶走也起到了潤滑的作用，從而降低切削時的切削熱的產生，減少工件的受熱進而提高加工精度。

1.6 機床安全保護裝置的設計

在機床的運動部件外緣均裝有殼體，防止人員的不小心導致受傷及保證生命安全，防止異物進入機床運動部件中，也可防止因為碰撞使機床發生損壞，保證機器的正常運轉，機床設有急停按鈕，在意外發生時能夠立即停止，將損失降到最低。

2 機床運動分析

機床運動分析主要是對帶傳動的設計，機床鋸帶的切削力確定的張緊力分析，及渦輪蝸桿結構尺寸的確定。

2.1 帶傳動設計

帶傳動是具有中間撓性件的一種傳動，一般是由主動帶輪、從動帶輪、套在其上的傳動帶及機架組成，工作時靠零件之間的摩擦或嚙合來傳遞運動和動力。它被廣泛的運用在機床上。本次設計選用的是摩擦型帶傳動。摩擦型帶傳動具有具有較大彈性和撓性，可吸收振動和緩和沖擊，傳動平穩；當過載時，傳動帶與帶輪間可發生相對滑動而不損傷其他零件；改變帶的長度就可改變兩軸間的中心距；結構簡單，制造、安裝和維護方便等諸多優點。

2.2 鋸床鋸帶切削力確定的張緊力

鋸條規格為27mm×0.9mm，中合金鋼帶鋸條材料50CrVA，抗拉強度為950N/mm2，刀尖材料為高速鋼，齒型為3tp，斜向分齒齒距2.5mm。工件為實心棒料45號鋼，硬度HB229，抗拉強度為600N/mm2。金屬帶鋸床鋸條的張緊力必須首先滿足切削力的要求，鋸條張緊后，鋸輪與鋸條之間的摩擦力須大于鋸條切入最大斷面時同時參與鋸削的當量鋸齒數的合力。鋸切最大尺寸直徑為300mm圓截面。

1）總切削抗力確定的張緊力。鋸削時為形成不夾鋸的切削間隙，減少工件斷面與鋸帶的磨擦，應采用使鋸齒向側面凸出的形狀，但這樣切削時鋸齒切削齒數不均就會產生切削力的變動，用當量齒數來表示同時參加切削的鋸齒，鋸帶是標準齒節，因此當鋸切最大尺寸為300mm時，同時參與鋸削的當量齒數為60。

2）渦輪蝸桿尺寸的確定。根據實際需要，選擇ZA型蝸桿傳動。材料選用0Cr，表面猝火處理，便面硬度為40～55HRC；渦輪選用ZCuSn10P1，金屬模鑄造。經查表可知，選擇8級精度。

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