1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。MG250591WD型采煤機右搖臂殼體的加工工藝規程及數控編程-第1章緒論在石油、天然氣、水力發電和核動力獲得巨大發展的今天，煤炭仍然是我國一次能源的主體。采掘機械化是煤炭工業增加產量、提高勞動生產率、改善生產條件、保障安全生產的必要技術手段，也是煤炭生產過程中節約能源、人力和原材料消耗的有效技術措施。建國以來，我國煤礦采掘機械化從無到有，不斷發展，日趨完善。生產技術從過去的手鎬落煤和人力拉筐、背筐的生產方式發展為普通機械化和綜合機械化采煤。國家正在實施大公司、大集團戰略，爭取形成56個年規模上億噸的特

2、大型企業，56個年產規模5000萬t的大型企業。煤礦的根本出路在于機械化，我國采掘機械化與世界各主要產煤國家采掘機械化技術的發展過程相似，雖然起步較晚，但也經歷了幾個重要的發展階段。20世紀50年代，是機械化采煤的初級階段。采煤工作面使用截煤機和康拜因及模鍛鏈刮板輸送機，主要用木支柱支護頂板。1958年開始研制刨煤機和液壓支架。掘進工作面使用IIM-1型后卸式鏟斗裝巖機、C-153型裝煤機。20世紀60年代，采煤機械化得到初步發展。先后研制成功MLQ-64、MLQ-80型單滾筒采煤機、MLS1、MLS2雙滾筒采煤機以及MBJ-1、MBJ-2型刨煤機，與圓環鏈可彎曲刮板輸送機配套，采用金屬摩擦支

3、柱和金屬鉸接頂梁，形成普通機械化采煤工作面。掘進工作面推廣使用耙斗裝載機。20世紀70年代是采煤機械化的大發展時期。一方面，自行生產采煤機、刮板輸送機、金屬支柱等，實現普通機械化采煤成套設備配套；另一方面，研制綜合機械化采煤設備。1974年，北京煤機廠、鄭州煤機廠試制垛式液壓支架，張家口煤機廠、西北煤機廠試制配套刮板輸送機。1978年，組織專業化生產，重點發展三機（采煤機、輸送機、掘進機）、一架（液壓支架）、一裝備（煤礦安全儀器及裝備）及單體液壓支柱。70年代末期，開始為煤礦提供成套中、厚煤層綜合機械化采煤設備。1974年，從英國、原西德、法國、波蘭、前蘇聯引進43套綜采設備裝備重點煤礦。19

4、78年，從西德、英國、日本引進100套綜采設備，同時引進部分關鍵元部件的制造技術和產品檢驗技術裝備；此外，從美國、英國、日本、奧地利等國引進100臺煤巷、半煤巷掘進機。20世紀80年代是采掘機械化的全面發展時期。以技貿結合方式引進了AM500型采煤機、AM50型掘進機、S100型掘進機技術。國內采煤機形成MG、MXA、AM三大系列，總功率達750kW，理論生產能力達800t/h;工作面輸送機以SGZ730H和SGZ764機型為主，裝機功率達264400kW，運輸能力達7001000t/h;液壓支架主要有掩護式支架和支撐掩護式支架，針對厚煤層分層開采開發鋪網液壓支架。20世紀90年代初，采煤裝備

5、基本立足國內，形成比較完整的研究、設計、制造、測試、檢修體系。一是在完善中強調綜采的整體配套性，完成“八五”國家攻關項目“日產7000t綜采成套設備的研制”。二是對工作面主要生產設備進行改造提高和更新換代。采煤機向大功率、電牽引、多電機、橫向布置、大截深、快速牽引、微機工礦監測和故障診斷方向發展；工作面輸送機向提高運輸能力、實現交叉側卸、采用封底溜槽和可控驅動裝置方向發展；液壓支架向優化架型設計、增大工作阻力、提高移架速度方向發展，開發成功手動快速移架系統和大流量供液系統，鄰架智能和程序控制的電液系統完成工業性試驗。三是完善系統配套和提高可靠性，開展綜采工作面和采區地質保障系統、高效輔助運輸系

6、統、開采設備工況監測和故障診斷系統、安全保障系統、采區供電系統以及煤巷快速掘進和錨桿支護等攻關并取得進展。20世紀90年代我國綜采發展中最具影響的創新成果是綜采放頂煤技術的試驗成功。綜放開采技術實驗研究始于1982年，1984年開始工藝與裝備的工業性試驗。80年代大體處于摸索試驗階段，主要是進行緩傾斜與急傾斜條件下綜放開采工藝和高、中、低位綜放支架的工業性實驗。90年代前后綜放技術開始在一批緩傾斜厚煤層采區推廣應用以取代厚煤層分層開采。目前綜放技術已在條件適宜的礦井推廣應用。進入90年代后，隨著煤炭生產向集約化方向發展，減員提效、提高工作面單產成為煤炭發展的主流，發展高產高效工作面勢在必行，采

7、煤機開發研制圍繞高產高效的要求進行，其主要方向是：（1）大功率高參數的液壓牽引采煤機：最具有代表性的機型是MG2400-W型采煤機。（2）高性能電牽引采煤機：電牽引采煤機的研制從20世紀80年代開始起步，20世紀90年代全面發展，電牽引的發展存在直流交流兩種途徑。進入20世紀90年代后，交流變頻調速技術在中厚煤層采煤機中推廣使用，上海分院先后開發成功MG200/500-WD、MG200/450-BWD、MG250/600-WD、MG400/920-WD和450/1020-WD等采煤機，交頻調速箱可以是機載，也可以是非機載。另外派生出8種機型，都已投入使用，取得較好的效果。太原礦山機械廠在引進英

8、國Electra1000直流電牽引全套技術的基礎上，開發出MG400/900-WD和250/600-WD型兩種交流電牽引采煤機，雞西煤機廠、遼源煤機廠也開發了交流電牽引采煤機。國產電牽引采煤機雖然發展速度很快，但性能和可靠上與世界先進國家的采煤機相比，還存在比較大的差距，所以一些有實力的礦霧局，在裝備高產高效工作面時，把目光移向國外，進口國外最先進的電牽引采煤機。如神府華能集團公司引進美國的6LS、7LS電牽引采煤機；兗州礦業集團公司引進德國的SL-500型和日本的MCLE-DR102102型交流電牽引采煤機，但由于價格昂貴，故引進數量較少。除了上述我國采煤機在總體水平上存在比較大的差距外，在

9、采煤機的機械結構參數設計、加工制造和材質性能與國外先進水平有較大的距離。因此，對于采煤機的研究是一個長期的工作。我所設計的是MG250/591-WD型電采煤機右搖臂殼體的加工工藝規程以及數控程序的編制。工藝的創新之處就是采用了數控加工替代傳統機床加工，加工中涉及到數控加工中心的選用、加工工藝分析、MasterCAM自動編程等技術。第2章MG250/591-WD型采煤機概述采煤機是機械化采煤作業的主要機械設備，其功能是落煤和裝煤。采煤機械分為采煤機和刨煤機兩大類。目前應用最廣泛的采煤機械是滾筒采煤機。滾筒采煤機有單滾筒和雙滾筒之分。雙滾筒采煤機的類型很多，但基本組成部分大體相同。雙滾筒采煤機由電

10、動機、截割部、牽引部以及附屬裝置等部分組成。截割部包括機頭減速箱、搖臂齒輪箱、截煤滾筒和擋煤板等部件。附屬裝置包括底托架、牽引鏈固定和張緊、拖纜、噴霧降塵和水冷、防滑以及大塊煤破碎等裝置。此外，為了實現滾筒調高，機身調斜，以及反轉擋煤板，機器還裝設有輔助液壓裝置。2.1MG250/591-WD型采煤機簡介MG250/591-WD型電牽引采煤機是在雞西煤機有限公司多年研制電牽引采煤機成功技術的基礎上開發制造成功的，該機在廣泛吸收國內外現有電牽引采煤機先進技術的基礎上，針對我國目前煤機市場最新變化和需求而開發研制的，它具有電機橫擺、結構先進、運行可靠、可實現電液互換、大功率能力強等特點。本機可通過

11、更換電控部及液壓傳動部而成為交流變頻調速電牽引或液壓牽引采煤機，并且其他部件通用。該機主要用于含有夾矸等中厚偏薄硬質煤質的綜合機械化采煤工作面，又在有瓦斯或煤塵爆炸危險的礦井中使用。由于該機采用了先進的控制技術，可靠性高、性能先進，爬坡能力強，是目前高產高效綜合機械化采煤的理想機型。采煤機截割電機容量的調整范圍為150300KW，通過調整截割電機容量，可實現一機多型。即MG150/391-WD，MG200/491-WD，MG250/591-WD三種采煤機型，從而能夠更好地適應不同工作面煤質變化要求。三種容量截割電機的聯接尺寸完全相同，可采較薄煤層中的硬煤，是較薄煤層采煤機更新換代的理想機型。M

12、G250/591-WD型采煤機主要適用于采高1.53.2m，煤層傾角15，煤質硬度f4的綜采工作面。設計生產能力為1436噸/小時。2.2工作原理整機無底托架，左右牽引部分別與電控部的兩端面干式對接。左、右行走部分別固定在牽引部上，構成了該機的機身部分。牽引部和電控部的單側對接面，主要用高強度的T形螺栓和4個鍥形啞鈴銷以及兩個150定位銷聯接和緊固，提高了大部件之間聯接的可靠性。截割部為整體搖臂結構：即截割部減速器，截割電機均設在搖臂上。其上的兩組鉸接副，一個與機身端頭的牽引部鉸接，形成主支撐；另一個與調高油缸鉸接，實現截割部的調高。這種布置方式使的該機總體強度高；結構緊湊，合理；外形美觀，對

13、稱。采煤機由煤壁側的兩只滑靴和老塘側的兩只導向滑靴分別支撐在工作面刮板輸送機的鏟煤板和銷軌上。采煤機上的銷軌輪（擺線齒輪）與銷軌嚙合。當銷軌輪轉動時，采煤機便沿工作面刮板輸送機運動，實現左右牽引。同時截割電機通過機械傳動帶動滾筒旋轉，完成落煤和裝煤作業。2.3采煤機結構組成及其各部分的功用采煤機主要有截割部,牽引部，行走部，電控部（或液壓傳動部）四大部分及液壓系統，噴霧冷卻系統，電氣系統等組成。2.3.1截割部截割部包括工作機構及其傳動裝置，是采煤機落煤、裝煤的部分，其消耗的功率約占整個采煤機功率的80%90%。工作機構是指滾筒和安裝在滾筒上的截齒，而傳動裝置是指固定減速箱、搖臂齒輪箱，有時還

14、包括滾筒內的傳動裝置。截割部是采煤機的重要工作機構，主要完成落煤和裝煤作業，它由截割電機，搖臂，滾筒組成。兩個截割機構分別布置在采煤機的左右兩端，與牽引部鉸接，除了機殼，電機護罩與潤滑冷卻組件外，其他零部件均可互換。滾筒是采煤機的工作裝置，擔負著落煤和裝煤工作，主要有滾筒體，截齒和齒座組成。滾筒為焊接結構。外部是螺旋葉片，內部采用340340方軸形式，滾筒端盤呈盤形。為了增強滾筒的使用壽命，在葉片出煤等處，采用堆焊Fe-05合金等工藝，葉片和端盤設有多個內噴霧噴嘴，用以在煤塵生成處降塵。搖臂設有水套冷卻系統，內外噴霧系統，潤滑冷卻組件，離合機構和機械過載保護裝置。它作為一個重要的部件，主要有兩

15、個作用：一是在油缸的推動下支撐滾筒，使滾筒隨時能調整工作精度，以適應煤層的變化，并且要承受滾筒上的各種載荷，因此它具有足夠的強度。二是搖臂內有幾級惰輪，將電機功率傳遞給滾筒，起到減速器的作用，為此還要有足夠的剛度。因此為了保證搖臂的兩個作用，搖臂殼體的加工好壞，對以上兩個作用起著關鍵的作用，如果搖臂殼體加工精度不高，直接影響采煤機的使用壽命及工作效率。2.3.2牽引部采煤機牽引部擔負著移動采煤機、使工作機構連續落煤或調動機器的任務。牽引部主傳動原理是牽引電機將功率輸入，經過二級直齒輪和雙行星減速器減速，然后將牽引功率輸出給行走機構。采煤機有左右兩個牽引部，除了機殼屬對稱結構不能互換外，內部零件

16、均為左右通用。組成：主要有牽引電機，一軸，二軸，雙行星減速器等組件，此外還有油針，放氣閥等。機殼內分齒輪傳動腔和干腔。齒輪傳動腔裝有各級齒輪傳動組件和齒輪油；干腔可穿過液壓管路，水管和電纜等，以及放置液壓閥組和分水閥等。如果把牽引電機換成液壓馬達，電牽引部就可以變成液壓牽引部。其他的組件都可通用。2.3.3行走部行走部主要由機殼和兩個擺線齒輪（驅動輪，行走輪）心軸組件，滑靴等組成，它的傳動原理是牽引動力由牽引部輸出，通過行走部花鍵軸驅動驅動輪轉動，帶動行走輪與運輸機銷軌嚙合運動，從而使采煤機在運輸機上牽引行走。2.3.4液壓傳動部它主要由液壓泵站，控制閥組，液壓鎖和管路等組成。作用是采煤機截割

17、部的升降和剎車制動器的控制。2.3.5冷卻噴霧系統它主要由主水閥，分水閥和管路等組成，作用是供各電機和電控箱冷卻用水和內外噴霧滅塵。2.3.6電氣系統該機的電控系統為雞載式。除左右操作站分別設在機身兩端，交流變頻器的編程站設在電控箱變壓器腔前蓋板上外，其他所有電氣設備均安裝在機身中間的電控箱內。電控箱分成四個腔室即：開關腔，變壓器箱，主控箱和接線腔。2.4主要技術特點MG250/591-WD型電牽引采煤機具有如下特點：1）機身薄，裝機功率大。截割電機容量調整范圍寬。為了加寬截割電機的功率調整范圍，采煤機截割部設計強度為300Kw，電機容量調整范圍為150300Kw，通過調整截割電機容量，可實現

18、一機多型。即MG150/391-WD、MG200/491-WD、MG250/591-WD三種采煤機型，從而能夠更好地適應不同工作面煤質變化要求。三種容量截割電機的聯接尺寸完全相同。可采中厚偏薄煤層中的硬煤，是采高范圍1.53.2m硬煤層采煤機更新換代的理想機型。2）整機為無底托架積木式組合結構。各部件之間為干式對接，對接面之間無任何機械或液壓傳動關系。機身三大部件之間使用高強度T形螺栓和四個楔形啞鈴銷以及兩個150定位銷連接和緊固，提高了大部件之間聯接的可靠性。3）截割電機、牽引電機的啟動、停止等操作采用旋轉開關控制外，其余控制如牽引速度調整、方向設定、左右搖臂的升降，急停等操作均由設在機身兩

19、端操作站的按鈕進行控制，操作簡單、方便。4）所有電機橫向布置。機械傳動都是直齒傳動。電機、行走箱驅動輪組件等均可從老塘側抽出。故傳動效率高，容易安裝和維護。5）液壓系統設計合理，采用集成閥塊結構，管路少，連接可靠；經常調整的閥設在液壓箱體外，便于檢修和更換；液壓元件全部選用專業廠家的各牌產品，如調高泵選用A2F12R4P1，性能穩定，技術可靠。6）截割機械傳動鏈設有扭矩軸過載保護裝置，并設有強制潤滑冷卻系統，提高了傳動件，支承件的使用壽命。7）截割部采用四行星單浮動結構，承載能力大，減小了結構尺寸。采用大角度彎搖臂設計，加大過煤空間，提高裝煤效果，臥底量大。8）保證可靠性及使用壽命，傳動系統中

20、的軸承和高速端的油封采用進口件，齒輪材料選用國內最好的鋼種18Cr2Ni4WA（軍工材料）。9）采用強力耐磨滾筒，提高割煤效果和滾筒壽命，降低截齒消耗量和用戶成本。10）可通過更換電控部或液壓傳動部而成為交流變頻調速電牽引或液壓牽引采煤機以實現電液互換，而其它部件通用。兩動力輸入部位可安裝液壓馬達，也可安裝40Kw牽引電機。兩種形式聯接尺寸相同。11）調高油缸與調高液壓鎖采用分離布置，液壓鎖置于殼體空腔內，打開蓋板即可取出液壓鎖，方便井下查找故障和更換調高油缸、液壓鎖等維修工作。12）行走箱與牽引部為干式對接，拆行走箱后，牽引部不漏油。行走箱內為干油潤滑，行走輪軸承壽命高。2.5主要技術參數及

21、配套設備2.5.1主要技術參數采高（mm）：15003200煤質硬度：f4適應傾角（）：401.總體裝機功率（KW）：591機面高度（mm）：1100；1200機面寬度（mm）：1200搖臂回轉中心距（mm）：6300滾筒水平中心距（mm）：10517過煤高度（mm）：366；466臥底量（滾筒1600）（mm）：437；337最大生產力（t/h）:1436整機重量（t）：362牽引牽引形式：電動無鏈牽引嚙合方式：擺線輪銷軌式牽引速度（m/min）：07.5；09牽引力（KN）：524；4373截割搖臂形式：整體彎搖臂冷卻方式：外套水冷搖臂擺角（）：+35.1；-18.5截深（mm）：630；

22、660滾筒直徑（mm）：1.61.82.0滾筒轉速（r/min）：49.6；46.3；40.24電動機截割電機（兩臺）型號YBCS3-250C功率（KW）：250轉速（r/min）：1476電壓（V）：1140額定電流（A）：162牽引電機型號YBQYS3-40功率（KW）：40轉速（r/min）：1470最大轉速（r/min）：2000電壓（V）：380額定電流（A）：75工作頻率（HZ）：0-65泵站電機型號：YBRB-11功率（KW）：11轉速（r/min）：1437電壓（V）：1140額定電流（A）：7.52.5.2主要配套設備1.常規配套運輸機SGZ830/600SGZ764/500

23、SGZ730/32；2.配套噴霧泵站供水泵型號：PB-320/6.3額定流量（l/min）：320最高壓力（MPa）：6.34.配套電纜主電纜型號：UCP370+116+36UCP350+110+36第3章MG250/591-WD型采煤機右搖臂殼體工藝規程設計該零件為MG250/591-WD型采煤機右搖臂殼體。毛坯為鑄件，材料為ZG30Mn2。殼體結構復雜，以孔系的臥式鏜削加工為主。3.1殼體零件的功用和結構特點3.1.1殼體零件的功用殼體是部件和組件的基礎零件，它把許多的零件連接成一體，使各個零件此處省略NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN字。如需要完整說明書和CAD圖紙等.請聯

24、系扣扣二五一一三三四零八另提供全套機械設計地址。N70G03X-15.Y13.69Z0.375R13.747N80G00G40X0.Y-13.690Z0.N90G49G57G00Z200.M5N100M30%參考文獻：1.李德慶等.計算機輔助制造.北京：機械工業出版社，19942.李伯虎.計算機集成制造系統約定、標準與實施指南.北京：兵器工業出版社，19923.任仲貴主編.CAD/CAM原理.北京：清華大學出版社，19914.向文.參數化特造型系統的研究.武漢：華中理工大學博士論文，19975.鄭堤主編.數控機床與編程.機械工業出版社，2005.86.黃乃康等譯.工藝過程自動設計導論。西北工業

25、大學出版社，19887.林汝新，徐弘山編。.機械制造中的CAD/CAM技術.北京：北京理工大學出版社，19908.蔡力鋼等.基于實例與知識的實用化CAPP工藝決策方法.中國機械工程.1994，Yol.5學刊：234236結論通過近三個月的畢業設計，我感覺到自己大學四年來所學的東西有了用武之地。在老師的指導下，我終于順利地完成了我大學生活的最后一課畢業設計。本次我設計的內容是MG250/591-WD型電牽引采煤機右截割部搖臂殼體加工工藝規程及數控程序編制。目前，箱體加工工藝逐漸更多的應用數控技術，這可以大大提高零件加工精度和生產效率，在我的設計過程中，對一些主要行孔和孔系均采用了數控編程加工技術

26、，這也是本次設計的重點和創新之處。在畢業設計期間，我通過自學，進一步熟練地掌握了CAD畫圖知識，并通過對所收集到的資料整理加工和應用，更加深了對所學專業知識的理解。與此同時，我也感覺到了機械行業知識的廣博，自己所學還很淺顯。在以后的日子了，我會更加虛心學習，爭取在機械行業做個佼佼者。致謝兩個多月的畢業設計要結束了，此刻真有點感慨萬千。大學四年所學的東西濃縮成這一份精華！在這里我心懷感激：感謝畢業實習時給我指導的林瑞華、王微老師；感謝畢業設計過程中時刻監督、指正我的李文雙、劉榮濱。沒有他們的熱心幫助，我的畢業設計就不會這么順利的完成。尤其是指導教師劉榮濱老師，經常給我耐心的指導和詳細的解答，讓我

27、讓我在很短時間內能把原先不太理解的專業知識消化吸收并加以運用。在這段繁忙而又充實的日子里，我感覺到自己所學到知識膚淺，并意識到機械方面專業知識的博大精深，在以后工作和學習中，我會進一步完善自己，為不辜負這些給予我幫助和熱切期望的老師同學而努力，為我的母校黑龍江科技學院增光。參考文獻1.朱真才，韓振鐸主編.采掘機械與液壓傳動中國礦業大學出版，2005.22.成大先主編.機械設計手冊.北京：化學工業出版社2004社，2005.23.李昌熙，沈立山，高榮主編.采煤機.煤炭工業出版社，1998.34.陶池東主編.采掘機械.煤炭工業出版社，1993.25.謝錫純，李曉豁主編.礦山機械與設備.中國礦業大學

28、出版社，2000.56.沙杰等編著.加工中心結構調試與維護.機械工業出版社，2003.17.張超英，羅學科主編.數控加工綜合實訓.化學工業出版社，2003.68.陳宏鈞主編.典型零件機械加工生產實例.機械工業出版社，2004.89.梁炳文主編.機械加工與竅門精選.機械工業出版社，2003.1010.李喜橋主編.加工工藝學.北京航空航天大學出版社，2003.311.鄭堤主編.數控機床與編程.機械工業出版社，2005.812.范真主編.加工中心.化學工業出版社，2004.713.張永忠，蘇斯華主編.礦山機械制造工藝學.中國礦業大學出版社14.盧玉明主編.機械零件可靠性設計.高等教育出版社，1989

29、15.龐懷玉主編.機械制造工程學.機械工業出版社，199816.劉春生主編.滾筒式采煤機理論設計基礎.中國礦業大學出版社，200317.海因茨，孔德主編.采煤機械化手冊.煤炭工業出版社，197918.西安礦業學院.采掘機械.煤炭工業出版社，198119.中國礦業學院.雙滾筒采煤機.煤炭工業出版社，197920.王道平主編.現代生產管理學.湖南大學出版社，199921.廉元國，張永洪編著.加工中心設計與應用.機械工業出版社，199522.楊有君主編.數字控制技術與數控機床.機械工業出版社，199923.吳祖玉主編.數控機床.上海科學技術出版社，198924.方沂主編.數控機床編程與操作.國防工業

30、出版社，199925.龐滔主編.超精密加工技術.國防工業出版社，200026.范真主編.加工中心.化學工業出版社，200427.鄭堤主編.數控機床與編程.機械工業出版社，200528.劉春生，劉華利主編.采煤機搖壁壁厚的最佳確定.煤炭技術，199529.趙志修主編.機械制造工藝學.機械工業出版社，198530.劉文波主編.數控機床技術.東北大學出版社，200031.汪永超，張保根主編.綠色產品原則初探.機械設計與研究，199932.陳芨矽主編.綠色制造.中國機械工程出版社，199733.李文雙主編.機械制造工程學.黑龍江科學技術出版社，200434.劉晉春等主編.各種加工.機械工業出版社，19

31、9935.吳善元主編.金屬切削原理與刀具.機械工業出版社，200336.陳澤民主編.公差配合與測量.高等教育出版社，198437.蔡光起主編.機械制造工藝學.東北大學出版社，199438.周偉平主編.機械制造技術.華中科技大學出版社，200239.鄭渙文主編.機械制造工藝學.高等教育出版社，199440.王隆太主編.先進制造技術.機械工業出版社，200341.陳佳貴主編.企業經營管理.經濟科學技術出版社，199842.花國梁主編.互換性與測量技術基礎.北京理工大學出版社，199043.孫玉琴，孟兆新主編.機械精度設計基礎.科學出版社，200344.史巖，黃艷群，徐燕申等.數控液壓機主機結構CA

32、PP系統的構建.制造技術與機床，2006，5（6）767945.楊劍鋒，徐濟超，王海寧等.機械加工過程的輸出分布和性能分析.機械科學與技術.2006.5（3）61261546.劉金波.薄壁件內孔的鏜削加工.機械工人.2006.5（8）.3436附錄1外文翻譯及原文外文翻譯寬槽圓柱凸輪數控加工技術的研究摘要:針對傳統銑削方法加工圓柱凸輪所產生的一些問題，提出了一種針對槽寬大于刀具直徑的圓柱凸輪槽的數控銑削加工方法。通過分析研究，建立了一種正確的坐標轉換模型，并依此加工出符合要求的寬槽圓柱凸輪。關鍵詞：數控加工坐標轉換寬槽圓柱凸輪圓柱凸輪槽一般是按一定規律環繞在圓柱面上的等寬槽。對圓柱凸輪槽的數控

33、銑削加工必須滿足以下要求：1.圓柱凸輪槽的工作面即兩個側面的法截面線必須嚴格平行；2.圓柱凸輪槽在工作段必須等寬。這是保證滾子在圓柱凸輪槽中平穩運動的必要條件。當圓柱凸輪槽寬度不大時，可以找到相應直徑的立銑刀沿槽腔中心線進行加工，比較容易加工出符合上述要求的圓柱凸輪槽。據現有資料介紹，目前圓柱凸輪的銑削加工都是用這種辦法來實現。由于這種方法有太多的局限性，給實際銑削加工帶來許多困難。例如一旦找不到與槽寬尺寸相等的標準刀具時，就必須對刀具進行改制。對于槽寬尺寸較大的圓柱凸輪槽，很難找到直徑與槽寬相等的標準刀具。即使有相應的刀具，還要考慮機床主軸輸出功率及主軸和工裝夾具剛度的限制，特別是機床主軸結

34、構對刀具的限制。例如數控機床主軸頭為724的40號內錐，配用JT40的工具系統，則最大只能使用20mm的立銑刀(不論直柄還是錐柄)。這對于槽寬為38mm的圓柱凸輪(就是本文所敘述的加工凸輪)來說是無法加工的，必須尋求新的加工方法。下面根據實踐經驗和分析研究，介紹一種用直徑小于凸輪槽寬的立銑刀對圓柱凸輪槽進行數控加工的方法，稱之為寬槽圓柱凸輪的數控加工。一、加工工藝圓柱凸輪槽是環繞在圓柱面上的等寬槽，其加工時沿圓周表面銑削的范圍往往大于360，適于用帶有數控回轉臺的立式數控銑床進行加工。根據圓柱凸輪的實際結構，選用帶鍵的心軸作凸輪加工時徑向和周向定位基準，以心軸的臺肩作軸向定位基準，并用心軸前端

35、部的螺紋通過螺母壓緊圓柱凸輪。圓柱凸輪的軸向和徑向尺寸一般較大，為了克服由于懸臂加工時切削力所造成的心軸變形和加工過程中產生的振顫，使用一個支承于尾座上的、與數控轉臺的回轉軸線同軸的頂尖頂住心軸中心孔作輔助支承。圓柱凸輪槽的底部在每一個截面上通常是等深的，一般選用平底圓柱立銑刀加工。圓柱凸輪銑削加工前通常是一個實心的圓柱體，要經過開槽、粗加工、半精加工、精加工等工序；由于槽腔寬度較大，因此，除開槽工序及粗加工工序的一部分刀位軌跡可以沿槽腔的中心線生成之外，其余刀位軌、跡則必須是沿槽腔中心線向左、右兩邊按相應的距離等距偏置生成，如圖1所示。圖1圓柱凸輪槽的二維展開圖二、求解模型在圓柱凸輪槽的數控

36、加工中，如何求出每道工序中加工兩個側表面的刀位軌跡是其中的關鍵。對于圓柱表面上的凸輪槽，通常是先將圓柱面展開，在XOS平面內求出該工序加工兩個側表面的刀位軌跡的展開曲線XS；然后通過坐標轉換，將展開曲線XS轉換為四坐標機床上的刀位軌跡。下面討論任一加工工序中展開曲線XS的求解方法，以及生成最后刀位軌跡的坐標轉換方法。1.展開曲線XS的求解如圖2所示，其中Lo為圓柱凸輪槽的中心線，對于第i道工序，Lli和Lri分別為該工序將要加工的槽腔的左、右兩個側表面展開曲線，此槽寬為Bi，加工刀具半徑為r(顯然2rBi)，加工此槽腔左、右側面的刀位軌跡展開曲線為CLli和CLri，設Po為槽腔中心線上的一個

37、點，no為槽腔中心線在Po點處的法矢，那么左、右刀位軌跡展開曲線上對應點Pli和Pri的計算方法為：(1)圖2圓柱凸輪槽的二維展開圖將Po點沿著槽腔中心線移動，即可以求出該工序刀位軌跡在XOS平面內的展開曲線XS；按照加工工序，依次改變每道工序中的槽寬度Bi，即可求出加工所需槽腔所有刀位軌跡的展開曲線。2.沿凸輪槽中心線加工的坐標轉換方法以上計算是在圓柱面的展開平面內進行的，為了求出加工圓柱凸輪槽腔的刀位軌跡，必須將平面內的展開曲線轉換到圓柱面上。假設轉動軸為繞X軸的A軸，Pi為刀位軌跡上的一個刀位點，它在二維平面展開曲線上的坐標為(x,s)，在四坐標機床上的坐標為(x,y,z,a)。由于圓柱凸輪槽腔通常是等深的，因此，z坐標在設置為所需要加工的深度值之后，在加工中是不變的；對于其余三個坐標，構造出以下坐標轉換公式：(2)式中，R為圓柱凸輪軸的半徑。上式是目前普遍使用的坐標轉換公式，對于用標準刀具沿凸輪槽中心線銑削加工圓柱凸輪是正確的。3.對上式在寬槽圓柱凸輪加工中產生問題的分析當將上式推廣應