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1、沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书1绪 论圆钢表面铣削加工设备最直接有效地用于钢厂轧制圆钢的外圆表面加工，由于 一：轧制圆钢在轧制过程中存在表面缺点，在此设备研制前一般采用酸洗的办法来解决这就带来了污染环境的问题，而且效果不好。如产生表面凸凹等。二：轧制的圆钢较长，一般 6m 左右。对于这样细长杆的加工一般是存在切削加工困难的问题。由于轴承行业、弹簧行业对轧制圆钢的大量需求， 他们加工细长杆件是需要这样的设备。通过该设备可以直接加工轴承的辊珠、弹簧。在冶金行业，刚生产的圆钢表面存在着裂纹、折叠、结巴及氧化皮等缺陷，大大影响了钢材的表面质量。而国外同类钢材都经过了特殊的处理，其表面光洁度相当
2、高，这些钢料可以直接应用在各类生产中而不需要重新处理，这大大提高了工作效率。因此，想要提高我国同类产品的国际竞争力，就必须清除其表面缺陷，提高其尺寸精度。但目前这类圆钢多为细长件，传统的方法，一般采用主要由床身、夹紧传动装置、刀架装置、走刀装置及走刀机构构成的普通车床来加工圆钢表面。圆钢被夹紧在车头盘（三爪或四爪卡盘）与车尾架，在车头盘的带动下作旋转运动，刀具装置与走刀丝杠相连，作直线运动。用普通车床对圆钢进行剥皮车削的缺点主要是：车削速度慢、效率低、圆钢长度短，且卡盘夹紧处的圆钢表面不能车削（除非掉头再车） ，特别是在圆钢表面存在弯曲度的情况下，为了保证圆钢表面质量，切削量就要大于或等于弯曲
3、和表面缺陷深度之和，从而降低了圆钢铣削后的成材率。而这类钢材又往往为批量生产，因此必需引入新的加工机械来解决这一难题。德国李林格公司以及日本的三铃重工公司早在上世纪 50 年代就已生产该设备用于轧制圆钢的表面处理。实际上国内的钢厂及轴承和弹簧生产厂家也急需这样的设备，一般他们采用进口设备的办法。现在只有二、三家钢铁企业拥有该设备，其中大连钢厂在上世纪 80 年代初花了近 400 万马克进口了一台设备，这类设备进口价格昂贵，且调试机械需外国专家指导。因此，国内迫切需要设计此类圆钢外圆铣削加工设备来解决这一难题，填补国内空白。沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书21 圆钢外圆铣削加工设备机理1.
4、1 圆钢外圆铣削加工设备的结构该设备由上料台架、上料装置、前导向装置、空心轴、牵引车、下料台架、润滑装置、冷却系统、排屑装置、液压气动装置、进给和主传动装置等组成（图 1.1） 。在本次设计的上料机构中，上料时，钢料放在储料架上，通过拨料杆将钢料拨到上料台架上，在上料架上有滚动的小轮带动钢料沿着轨道前进，送到刀架后被夹紧铣削，加工完的棒料被导向小车夹拉到下料台架。当整根棒料都置于下料台架后，通过下料台架下的气压缸将其推翻，从而实现下料。在切削刀架后有一个激光检测头随时测量棒料的直径，当直径发生变化时，它会发出脉冲信号通知刀架进行调整，从而控制直径在允许的范围内。1.上料台架； 2. 主传动及床
5、身； 3. 电气装置； 4. 上料装置； 5.前导向装置；6. 空心轴；7. 牵引装置； 8. 下料台架； 9. 润滑装置； 10. 冷却系统；11. 排屑装置；12. 液压站；13. 进给传动装置 图 1.1 圆钢外圆铣削加工设备布局沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书3（1）圆钢外圆铣削加工设备的传动系统棒料从储料架被拨到上料机构，上料进给动力及速度由进给传动电机（Z4-132-2型直流电动机，15KW 、440V、39.5A,1510rpm）提供，通过齿轮减速器(ZDY-100-5-1型单级圆柱齿轮减速器)和减速机构双重减速，达到上料进给所需速度。棒料的铣削过程由主传动电机（Z-200
6、-21 型直流电动机， 75KW、440V 、188A,额定转速 1500rpm,最高转速 3000rpm）控制。铣削时，棒料只作直线进给运动，刀具作旋转运动,与传统的加工方法截然不同。下料时由进给传动电机和返回电机（德国 SEW 公司 RF62DV132S12/2BMG 斜齿轮减速交流鼠笼双速制动电动机，420/2860rpm,0.5/3.0KW,2.3/6.0A,输出转速45/303rpm）交替控制,未加工完时，由进给传动电机控制，加工完瞬间，进给传动电机断开，返回电机控制卸料小车卸料并送出，接着返回、断开，进给传动电机开始工作。1.齿轮减速器； 2.进给传动电机； 3.减速机构； 4.铣
7、削机构；5.返回电机；6.下料机构； 7.主传动电机； 8.上料机构图 1.2 传动系统简图沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书4（2）工艺及其特点被加工的棒料在上料架上被拨料杆拨入辊道，驱动辊子将棒料送到进给装置中，随后通过夹紧架夹紧并被拉出，由下料装置上的两组驱动辊子通过气缸夹紧后送出，最后由卸料杆将棒料收集于下料台架中。圆钢外圆铣削加工设备生产 n5.5-n80mm 剥皮棒料和剥皮盘圆半成品。棒材进给速度为 4-40 米/ 分，切削头转速 180-2460 转/分。该设备的工艺特点是集多工序为同一工序连续完成，省工省料，高质量高效率。（3）铣削加工方式圆钢外圆铣削加工设备采用的是铣削加
8、工方式，而不是传统的对外圆工件进行车削。在铣削过程中，工件作直线进给运动，铣刀高速旋转多刃切削。相对于车削时工件旋转，车刀单刃车削来说，在细长杆件的加工中，采用铣削方式加工速度快，加工件表面质量高。1.2 主要技术性能（1） 加工范围加工直径：n9n81mm （2） 棒料长度26m（使用短棒线路 22.2m,使用测量仪 3.86m）（3） 主传动功率75KW，直流（采用可控硅控制的直流电机）（4） 主轴转速2002000r/min（5） 切削速度最大 40m/min，无级调速（6） 切削量0.52mm（直径）（7） 切削刀具调节量每按一次按钮，进给量为 0.01mm沈阳理工大学应用技术学院毕业
9、设计说明书5（8） 电器设备A总电机容量：直流 135KW，交流 53KW.B操作电压：380V，50HZ.C控制电压：220V，50HZ.D电磁阀控制电压：24V，直流.E允许电压波动：10%.F气动压缩空气：压力 0.40.45MP，耗气量 1500L/min.G冷却液每三个月更换一次，用量大约 8000L.H机器寿命：在正常的维护条件下，每天三班倒，使用寿命约为 30 年.I铣削后的棒料公差：达到 ISO 国际标准 h9 的技术要求直径公差：n 9n 18mm， 0n 0.043mm ；n 18n 30mm， 0n 0.053mm ；n 30n 50mm， 0n 0.062mm ；n 5
10、0n 81mm， 0n 0.071mm ；椭圆度：最大 0.030mm.平直度：最大 3mm/m(取决于棒料平直度).表面粗糙度：最高 1.6 m.J设备总重量：22 吨.1.3 铣削棒料生产流程棒料热扎（或退火）矫直铣削棒皮检验打包过磅入库。 1.4 加工材料及技术要求（1）材料：轴承钢 GCr15、GCr15SiMn ；不锈钢 1Gr18Ni9Ti、2Cr13；高速工具钢 W6Mo5CrV2、W18Cr4V；碳素结构钢、合金结构钢、弹簧钢、合金工具钢等。沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书6（2） 铣削前棒料平直度：3mm/m。（3） 棒料加工状态：退火、热扎态。1.5 设备用途目前国内
11、钢厂在轧制细长圆钢时，一般存在切削加工困难的问题，而轴承行业、弹簧行业对这种轧制圆钢的需求非常大。圆钢外圆加工设备能方便、快速的加工细长类圆钢，加工质量好，生产效率高，能满足这些钢厂急于想获得该类设备的要求1.6 存在问题和解决途径（1）刀片本设备的铣削刀片极易磨损消耗，需求量大。德国同类刀片加工寿命为 80 支棒料，每片刀片价格 18-40 马克。目前，株洲硬质合金厂可生产此类刀片。（2）润滑油润滑剂有以下这些用途:1、减少摩擦力; 2、防止磨损;3、防止黏附力;4、有利于装卸; 5、冷却运动热; 6、防止腐蚀。通过这么多年的发展，润滑剂的原料来源变得越来越广泛，除油和油膏之外的许多塑料和固
12、体甚至气体都充当了这个角色。唯一的局限是许多这些材料在它们重新补充自己的过程中吸收摩擦热, 他们对高温度环境敏感,只能在较稳定的环境里。由于润滑材料的选择范围广,重要的是材料的选择和方法的应用。以下类型润滑剂是可利用的: 1、石油流体; 2、综合性流体; 3、油膏; 4、固体脂; 5、 动态流体; 6、气体; 7 、塑料; 8、动物脂 ; 9、金属和矿物脂; 10、植物油。应用最多和最好的润滑剂是矿物油。在同时提供机械和水力元素设计的应用中, 油被认为是最可靠的润滑剂。 一致认为, 它提供更宽的选择, 满足了具体应用的要求。销售的润滑剂一般都含有添加剂。 这些“添加剂包裹”是一个石油公司的销售
13、工程师为一些特殊条件下的应用而研究出来的。 下列这些是有共同点的类型添加剂: 1、 防摩擦剂; 2、 氧化作用抗化剂 ; 3 、铁锈抗化剂; 4、洗涤分散剂; 5、黏度改良剂; 6、 抗扭屈剂; 7、节点抑制剂。添加剂的最新领域, 是当加热到温度足够高后蒸发或烧掉基本的油而不留下灰的一系列有机化合物。 最初在内燃机的应用中, 他们发现金属或矿物元素会促进催化作沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书7用、重组或对机械材料的退化作用。添加剂通常不稳定于整个温度和修剪范围时，认为可被基本的储备油应用。 因此, 叠加性型油必须仔细地被监测以保证安全,当储备油减少了或耗尽了之后，装置不能继续使用。 更加
14、重要的是 , 当洗涤剂、分散剂、添加剂都存在时,起作用的是某种产品还是他们同时作用。虽然由于材料而导致润滑油的需求量大幅减少，但是被润滑件运动速度的加快而导致它们消耗加速。同时，挥发和泄漏也具有明显的影响。黏度指数的改良调整润滑油使它的黏度在操作温度范围内减少。这些材料也可用来改进重油或轻油；但是以前的储备油倾向于恢复对高温或对高剪切率通常在遇到轴承和齿轮装载的区域。在重工业设施，它一般适当选择更重或高度提炼的润滑剂（价格一般是较昂贵的）而不是依靠一个较不稳定的黏度指数改良产品。这些润滑剂一般应用于剪切率在 1000000 相秒以下时依照以下公式：剪切率(每秒) = tDN60其中 D 是直径
15、，单位：英寸； N 是转速，单位：RPM； t 是厚度，单位：英寸。此类机械用油一般为德国进口，也可用国产油代替：A 德国 TELLVS127 中心注油器用油 用国产 N32 抗磨液压油代替；B 德国 OMALA100 齿轮油 用国产 N100 中极压工业用油代替；C 德国 VITREA100 机械油 用国产 100 号机械油代替；D 德国 68OMALA 齿轮油 用国产 N68 中极压工业用油代替；E 德国 TELLVS146 液压油 用国产 30-40 抗磨液压油代替。（3） 棒材平直度此设备要求被铣削棒材平直度小于 3mm/m，一般多辊型矫直机不易达到。但在实际中，平直度大于 3mm/m
16、 还是可以加工的。（4） 铣削量本设备技术参数中最小铣削量为 0.5mm（直径） ，实际中，因为热扎圆钢的椭圆度和弯曲度大都超过要求。实际铣削量一般控制在 1mm 左右。1.7 生产情况圆钢外圆铣削加工设备主要生产以下几种情况的棒料：沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书8（1） 冷冲压专用轴承钢可供轴承厂直接进行剪切、冷顶墩、冷冲压加工零件。成品规格 n28mm，每年生产量约 600 吨。（2） 外贸出口钢材只对表面质量要求较高的模具进行削皮加工。钢种 D2、SKD11 等。（3） 改变规格，挽救不合格品对具有一定批量（高合金钢 200kg 以上 优质钢 300kg 以上）的因公差尺寸或表面缺陷（裂纹、雀皮、折叠、过烧等）较严重而不合标准的棒材，可重新改削成直径减小 1-3mm 规格的棒材，重新利用不合格品，减少损失。（4） 特
