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木工專用四面刨床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第1章 緒 論
1.1 四面刨的現(xiàn)狀及其發(fā)展
木工四面刨床市場(chǎng)的發(fā)展前景如何,主要取決于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的情況，特別是隨基本建設(shè)的發(fā)展，相應(yīng)地會(huì)給木工機(jī)械產(chǎn)品提供良好的市場(chǎng)。
（1）隨著廣東、山東、上海等沿海地區(qū)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，木工機(jī)械產(chǎn)品將在沿海開(kāi)放地得到廣泛應(yīng)用.上海浦東地區(qū)的民用與工業(yè)建設(shè)每年需500 - 600萬(wàn)m2，而內(nèi)地城市也不斷的改變城市面貌、擴(kuò)大市政建設(shè)，擴(kuò)大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，特別是長(zhǎng)江三峽工程的上馬興起了巨大的工業(yè)與民用建筑大市場(chǎng)，據(jù)有關(guān)資料報(bào)道其建筑面積在2200萬(wàn)耐左右。這些都客觀的說(shuō)明了近幾年我國(guó)木工機(jī)械行業(yè)將會(huì)出現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。
（2）目前，我國(guó)的森林資源日趨緊張,有限的木材資源已不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。特別是我國(guó)林業(yè)系統(tǒng)近幾年出現(xiàn)“兩?！币詠?lái)，人們?nèi)找嬲J(rèn)識(shí)到按原先的只賣(mài)大木頭的租放經(jīng)營(yíng)已無(wú)法再繼續(xù)生存下去，只有走木材綜合利用，進(jìn)行木材深加工、精加工的道路才能使我國(guó)林業(yè)系統(tǒng)出現(xiàn)轉(zhuǎn)機(jī)。為此，林業(yè)系統(tǒng)圍繞木材深加工和精加工將推廣一批項(xiàng)目，這也進(jìn)一步為木工機(jī)械行業(yè)的發(fā)展客觀地提供了一個(gè)良好的市場(chǎng)。
（3）隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)室內(nèi)裝飾愈來(lái)愈考究，賓館、飯店、舞廳、室內(nèi)體育館、會(huì)議室的裝修周期愈來(lái)愈短，城市家庭住房的裝修和鋪地板條(塊)已逐漸普遍。為此，建筑業(yè)將需要大批量的地板條(塊)、木線條等產(chǎn)品，這無(wú)疑也將會(huì)對(duì)木工四面刨床的市場(chǎng)起到促銷作用。
（4）我國(guó)的汽車制造業(yè)、船舶制造業(yè)近幾年也將會(huì)出現(xiàn)好的發(fā)展勢(shì)頭，這也會(huì)促進(jìn)木工四面刨床市場(chǎng)的發(fā)展。
（5）我國(guó)以前生產(chǎn)的木工四面刨床由于原始設(shè)計(jì)就存在著某些先天不足，再加上操作者使用不當(dāng)、零部件供應(yīng)不及時(shí)等原因，因此在線服役的時(shí)間都不長(zhǎng)。近期全國(guó)各地考查基本上沒(méi)有看到1985年以前生產(chǎn)的木工四面刨床，也就是說(shuō)其使用壽命相對(duì)較短，而且有相當(dāng)一部分是由于使用單位維護(hù)修理技木水平差而造成機(jī)床過(guò)早退役。這些原因也潛在的擴(kuò)大了木工四面刨的市場(chǎng)。
四面刨是一種木工機(jī)床類的刨床產(chǎn)品。主要用于加工木方、木板、裝飾木線條、木地板等木制品。優(yōu)秀的四面刨一般都是結(jié)構(gòu)緊湊，工作臺(tái)面鍍硬絡(luò)，經(jīng)久耐用的。并且主軸特殊加工，精度要好好。送料系統(tǒng)，最好是采用無(wú)級(jí)調(diào)速機(jī)構(gòu)，送料輥與減速機(jī)構(gòu)之間用萬(wàn)向節(jié)聯(lián)結(jié)傳動(dòng)，才能傳動(dòng)平穩(wěn)，送料才能強(qiáng)勁有力。一般采購(gòu)四面刨可以去國(guó)內(nèi)各大木工機(jī)械網(wǎng)站進(jìn)行采購(gòu)，例如家王、中外木工機(jī)械網(wǎng)等專業(yè)平臺(tái)。
本機(jī)床用于木料及木材替代品的四面刨平或根據(jù)需要進(jìn)行四面成型加工。典型的加工操作是：側(cè)面線條、室內(nèi)裝飾條、窗框部件、家具線條等。是家具、裝飾、建筑等行業(yè)之關(guān)鍵設(shè)備。本機(jī)床由活動(dòng)平臺(tái)、固定平臺(tái)，升降機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)、切削機(jī)構(gòu)組成。結(jié)構(gòu)緊湊，工作臺(tái)面鍍硬鉻，經(jīng)久耐用。主軸特殊加工，精度好。
中國(guó)四面刨產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告闡述了世界四面刨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，分析了中國(guó)四面刨產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與差距，開(kāi)創(chuàng)性地提出了“新型四面刨產(chǎn)業(yè)” 及替代品產(chǎn)業(yè)概念，在此基礎(chǔ)上，從四個(gè)維度即“以人為本”、“科技創(chuàng)新”、“環(huán)境友好”和“面向未來(lái)”準(zhǔn)確地界定了“新型四面刨產(chǎn)業(yè)” 及替代產(chǎn)品的內(nèi)涵。根據(jù)“新型四面刨產(chǎn)業(yè)” 及替代品的評(píng)價(jià)體系和量化指標(biāo)體系，從全新的角度對(duì)中國(guó)四面刨產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行了推演和精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)中國(guó)的行政區(qū)劃和四大都市圈的四面刨產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行了全面的研究。
四面刨床為機(jī)械進(jìn)料，進(jìn)給速度較高，故生產(chǎn)效率較高，適用于大批量生產(chǎn)。在細(xì)木工、建筑材料、門(mén)窗、船舶及車輛的內(nèi)裝飾、地板等生產(chǎn)中應(yīng)用較廣泛。由于機(jī)床的刀軸較多，故調(diào)整費(fèi)時(shí)，費(fèi)力，所以不適用于單間、小批量生產(chǎn)。
1.2本課題研究的主要內(nèi)容
木工四面刨是對(duì)木件的四個(gè)表面同時(shí)進(jìn)行加工的機(jī)床，它可以加工出各種不同形狀的成型表面。木工四面刨為機(jī)械進(jìn)料，進(jìn)給速度較高，故生產(chǎn)率較高，適用于大批量生產(chǎn)。在細(xì)木工、建筑材料、門(mén)窗、船舶及車輛的內(nèi)裝飾、地板等生產(chǎn)中應(yīng)用較廣泛。
四面刨床主要是由床身、工作臺(tái)、切削機(jī)構(gòu)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、壓緊裝置、導(dǎo)板及操縱機(jī)構(gòu)等零件組成。
四面刨床一般分為輕、中、重型三類。
輕型四面刨床加工寬度為150mm以下，一般為4—5個(gè)刀頭。
中型四面刨床加工寬度為150—300mm。
重型四面刨床的加工寬度為300mm以上，刀頭多達(dá)8—10根，它具有兩套進(jìn)給機(jī)構(gòu)，加工精度高，適用于大批量生產(chǎn)。
本課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容是，設(shè)計(jì)一臺(tái)用于木料及木材替代品的四面刨平或根據(jù)需要進(jìn)行四面成型加工的設(shè)備。其設(shè)計(jì)的主要部分為活動(dòng)平臺(tái)、固定平臺(tái)，升降機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)、切削機(jī)構(gòu)。
我主要設(shè)計(jì)的木工專用四面刨，主要是針對(duì)封邊條、櫥窗框等一些家具一次成型的加工，在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要解決活動(dòng)平臺(tái)、固定平臺(tái)，壓緊機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)、切削機(jī)構(gòu)幾部分的問(wèn)題。
1.3當(dāng)前四面刨遇到的問(wèn)題和解決法
從什么角度分析中國(guó)四面刨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r？以什么方式評(píng)價(jià)中國(guó)四面刨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展程度？中國(guó)四面刨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展定位和前景是什么？中國(guó)四面刨產(chǎn)業(yè)發(fā)展與當(dāng)前經(jīng)濟(jì)熱點(diǎn)問(wèn)題關(guān)聯(lián)度如何……諸如此類，都是四面刨產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須面對(duì)和解決的問(wèn)題——中國(guó)四面刨產(chǎn)業(yè)發(fā)展已到了岔口；中國(guó)四面刨產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)急需選擇發(fā)展方向。
目前中國(guó)四面刨產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問(wèn)題中，許多情況不容樂(lè)觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動(dòng)力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、對(duì)自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。
針對(duì)今后一個(gè)時(shí)期我國(guó)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行面臨新的不確定因素，目前四面刨光材產(chǎn)業(yè)運(yùn)行的環(huán)境，重點(diǎn)研究并預(yù)測(cè)了其下游行業(yè)發(fā)展以及對(duì)四面刨光材需求變化的長(zhǎng)期和短期趨勢(shì)。針對(duì)當(dāng)前行業(yè)發(fā)展面臨的機(jī)遇與威脅，提出了對(duì)四面刨光材產(chǎn)業(yè)發(fā)展的投資及戰(zhàn)略建議。要以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膬?nèi)容、翔實(shí)的數(shù)據(jù)、直觀的圖表、從宏觀與微觀等多個(gè)角度進(jìn)行研究分析，在設(shè)計(jì)四面刨床要更加人性化、機(jī)械化、數(shù)控化、以及合理化。
現(xiàn)在我國(guó)木工機(jī)床工業(yè)已經(jīng)取得了很大成就，但與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有較大差距。為此設(shè)計(jì)出更好的木工機(jī)床是現(xiàn)在我們首要的任務(wù)。
第2章 四面刨機(jī)床的總體設(shè)計(jì)
四面刨機(jī)床的主要由床身、工作臺(tái)及導(dǎo)板、切削機(jī)構(gòu)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)及操縱機(jī)構(gòu)等組成。可以加工出各種不同形狀的成型表面。四面刨床的應(yīng)用不僅使一些木制品構(gòu)件的加工工藝大為簡(jiǎn)化，而且還提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)還具有加工質(zhì)量好、規(guī)格統(tǒng)一、占地面積小等一系列優(yōu)點(diǎn)，故深受用戶青睞。
四面刨的床身:床身采用鋼板焊接整體箱形結(jié)構(gòu)，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，生產(chǎn)周期短。主軸電機(jī)，送料電機(jī)，電控系統(tǒng)都安裝在床身內(nèi)部，外型美觀。
2.1平臺(tái)的設(shè)計(jì)
四面刨床的工作臺(tái)是工件在加工過(guò)程中定位、安裝基準(zhǔn)，所以其結(jié)構(gòu)、組成及尺寸直接影響到工件的加工質(zhì)通及機(jī)床的使用性能。
工作臺(tái):工作臺(tái)采用鑄鐵整體鑄成，經(jīng)過(guò)消除內(nèi)應(yīng)力處理，工作臺(tái)面省去了支承輥，具有較高的平面度，因而可簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高加工精度。
工作臺(tái)的升降機(jī)構(gòu):為了能加工不同厚度的工件，工作臺(tái)通過(guò)導(dǎo)軌絲桿螺母機(jī)構(gòu)，可采用手動(dòng)或機(jī)動(dòng)兩種方式實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)垂直升降。工作臺(tái)面在上下兩極限位置時(shí)，對(duì)刀軸的平行度為0.15mm。
（1）工作臺(tái)的組成 形成目前有兩段式和三段式這兩種。兩段式工作臺(tái)由一個(gè)可調(diào)整臺(tái)面和不可調(diào)整臺(tái)面組成的這種工作臺(tái)。通常，第一下水平單刨刀軸處為分界點(diǎn)，前部分能升降以滿足加工厚度調(diào)整之需要，.故謂活動(dòng)工作臺(tái)，或前工作臺(tái)。又因它是工件進(jìn)給時(shí)首先經(jīng)過(guò)的工作臺(tái)，所以也稱之為進(jìn)料工作臺(tái).后部分固定不動(dòng)，故稱之為固定工作臺(tái)。
三段式工作臺(tái)由二個(gè)可調(diào)和一個(gè)不可調(diào)的臺(tái)面組成.與兩段式相比，它多了一個(gè)活動(dòng)工作臺(tái)，由該工作臺(tái)在機(jī)床尾部，所以可以稱為后工作臺(tái)，也稱出料工作臺(tái)。由于后工臺(tái)臺(tái)面能升降.所以與中部工作臺(tái)臺(tái)面組成了一個(gè)好似平刨床的前、后工作臺(tái)，因此加工件下表面的加工精度自然就高。同樣道理，由于臺(tái)面還能左、右移動(dòng)，且有擋邊.所以工件的右側(cè)面的加工精度也高。
（2）前工作臺(tái)尺寸 前工作臺(tái)長(zhǎng)度有短型、標(biāo)準(zhǔn)型、加長(zhǎng)型三種.短型的長(zhǎng)度在lm以下。常見(jiàn)的有650, 800, 1000mm三種規(guī)格。標(biāo)準(zhǔn)型各廠家不盡一致，在1500—2100mm之間，2000mm較為普遍。
由于前工作臺(tái)是四面刨床加工件的第一基準(zhǔn)，由平刨床的工作原理我們知道，當(dāng)加工件長(zhǎng)度大于前工作臺(tái)長(zhǎng)度時(shí)其加工情度就無(wú)法保證。所以，要保證加工精度，加工件的長(zhǎng)度一定小于前工作臺(tái)的長(zhǎng)度。換言之，四面刨的前工作臺(tái)的長(zhǎng)度要與加工件的長(zhǎng)度匹配，尤其是加工較長(zhǎng)而且精度要求高的工件一定要選擇前工作臺(tái)較長(zhǎng)的四刨床。由此可得知，工作臺(tái)的長(zhǎng)度是四面刨性能一個(gè)重要標(biāo)志。
（3）工作臺(tái)臺(tái)面性能 工作臺(tái)面壽命及其精度也直接影響到面刨床的性能，所以為了增加臺(tái)面的耐磨性，許多廠家想了不少辦法。一般要經(jīng)過(guò)淬火和精磨，有的鍍鉻;精磨拋光的耐磨墊板還可以隨時(shí)更換墊板。此外，還有的在臺(tái)面設(shè)置支撐輥或氣控滾輪以減少摩擦。還有在臺(tái)面開(kāi)設(shè)噴氣孔的氣浮工作臺(tái)臺(tái)面，在單面進(jìn)給而且床面上無(wú)托輥的情況下使用，高壓空氣從中部工作臺(tái)臺(tái)面噴出以實(shí)現(xiàn)無(wú)摩擦進(jìn)料。
2.2 壓緊機(jī)構(gòu)
四面刨床的壓緊機(jī)構(gòu)主要包括位于工件上方防止工件跳動(dòng)的各種壓輥和壓板裝置，以及位于工件側(cè)面的側(cè)向壓緊裝置，四面刨床的上刀軸與單面壓刨床的刀軸一樣，設(shè)有前后壓緊器并常做成壓板形式。后壓緊器壓板工作時(shí)的升降量很小，可以使用彈簧片或壓板，后者通過(guò)彈簧施加一定的壓力。前壓緊器壓板在升降不大的場(chǎng)合可采用的普通型壓板上升時(shí)略靠近刀軸;但在遇到工件厚度變化較大、前壓板升起量較大時(shí)，則普通型壓板就有可能碰觸旋轉(zhuǎn)刀具的危險(xiǎn)，有些機(jī)床采用了“后傾式”前壓緊器。
四面刨床前壓緊機(jī)構(gòu)的作用主要為:a.防止工件撕裂:在工件切削部位前端施加一定的壓力，防止在刀具逆銑的作用力下工件產(chǎn)生順纖維方向撕裂。因此要求壓緊力的作用點(diǎn)必須緊靠在工件切削部位。b.防止切削過(guò)程工件振動(dòng):在工件切削部位前端施加一定壓力，防止因刀具間歇逆銑產(chǎn)生的跳動(dòng)分力導(dǎo)致工件振動(dòng)。因此也同樣要求壓緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近切削部位。c.良好的工件導(dǎo)入性能:由于四面刨床工件進(jìn)給是由進(jìn)料輥帶動(dòng)工件來(lái)實(shí)現(xiàn)(柔性進(jìn)給)，前壓緊機(jī)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)防撕裂、防振動(dòng)的前題下，還應(yīng)盡量減少對(duì)工件進(jìn)給機(jī)構(gòu)產(chǎn)生過(guò)大阻力。除此之外前壓緊機(jī)構(gòu)還應(yīng)具備良好的導(dǎo)屑性能以及調(diào)整方便適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。
目前國(guó)內(nèi)外四面刨生產(chǎn)廠家采用的前壓緊機(jī)構(gòu)從結(jié)構(gòu)劃分為二種類型：a.擺桿機(jī)構(gòu);b.平行四邊形四連桿機(jī)構(gòu)。這二種類型有著自己的特點(diǎn)，在采用上也是以不同時(shí)期的加工主流以及設(shè)備所針對(duì)的不同加工形式而確定。以下針對(duì)工作過(guò)程所產(chǎn)生的工件導(dǎo)入阻力f與工件所需的壓緊力F的關(guān)系，以及壓緊力作用點(diǎn)與切削出口處的距離Z與切削深度之間的關(guān)系進(jìn)行分析。
擺桿式壓緊機(jī)構(gòu)是從木工壓刨床前壓緊機(jī)構(gòu)(圖2-1)演變而成，由于四面刨床結(jié)構(gòu)空間的限制，它采用了短擺臂結(jié)構(gòu)(圖2-2)，前壓緊器對(duì)工件進(jìn)給產(chǎn)生的導(dǎo)入阻力f，本文中的導(dǎo)人阻力f只計(jì)算機(jī)構(gòu)上升對(duì)工件產(chǎn)生的除摩擦力外的進(jìn)給阻力，即壓緊機(jī)構(gòu)對(duì)工件
作用力的水平分力，如下式:
f= A=Ssin+(T -t )
圖2.1壓刨壓緊
由于機(jī)構(gòu)在施加F及作用點(diǎn)后不能隨時(shí)改變，因此:
BF=FScos
即: f= （2.1）
從式中要以看出，隨著a減少，工件導(dǎo)人阻力了不斷增大，導(dǎo)人性能隨之降低。
刀具切削末端與夾緊距離Z
因此: （2.2）
圖2.2 四面刨擺桿壓緊機(jī)構(gòu)
以上公式可看出:a.當(dāng)壓緊角a增大時(shí)，工件導(dǎo)人性能提高，然而壓緊位Z卻增大;b.當(dāng)要求最大切削深度T較大時(shí)，壓緊位Z的變化幅度增加，由于該結(jié)構(gòu)的限制，a角無(wú)法設(shè)計(jì)過(guò)小。直至在切削量t較小因Z值過(guò)大無(wú)法起到防止工件撕裂及振動(dòng)的作用。
隨著四面刨床成型面加工的增加，對(duì)最大切削深度T的要求也不斷提高，而且薄工件(易振動(dòng))切削要求的提高，為防止工件撕裂及振動(dòng)，Z值一般要求小于25mm，因此擺桿式壓緊機(jī)構(gòu)逐步不能適應(yīng)設(shè)備的要求。
四連桿壓緊機(jī)構(gòu)，四連桿壓緊機(jī)構(gòu)是在擺桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，見(jiàn)圖2-3其的是減少壓緊間距Z起到更好的防撕裂及振動(dòng)的較果。由于采用了連桿機(jī)構(gòu)，使得壓塊升降幾乎可達(dá)到垂直升降的效果，同時(shí)采用了分體可調(diào)式壓緊塊，當(dāng)?shù)毒咧睆郊扒邢魃疃茸兓^大時(shí)，可采用調(diào)整壓緊塊的方式來(lái)達(dá)到較佳的壓緊位置。工件的導(dǎo)人位置(B值)應(yīng)盡量后移(B值增大)。因此工件的導(dǎo)入靠壓緊塊預(yù)加工的切角β來(lái)實(shí)現(xiàn)。在保證工件最大切削深度的前提下,β角應(yīng)盡量小有利于工件的導(dǎo)入，因此當(dāng)工件切削深度變化較大時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整壓緊機(jī)構(gòu)的高度。
壓緊機(jī)構(gòu)Z，從圖中可以看出，由于連桿可以設(shè)置成在進(jìn)給初始位置時(shí)(或平均切削深度時(shí))與進(jìn)給方向平行，因此壓緊塊基本不產(chǎn)生(或產(chǎn)生少量)向刀軸靠近方向的位移。因此Z值一般為: Z=, 當(dāng)?shù)毒咧睆紻=120mm、t =2mm,
△=5mm時(shí)，設(shè)計(jì)T=l0mm，則Z=22.8 mm;設(shè)計(jì)T=20mm，則Z = 38.8mm。
圖2.3 連桿壓緊機(jī)構(gòu)
從以上兩種結(jié)溝的數(shù)據(jù)可以看出，四連桿壓緊機(jī)構(gòu)無(wú)論導(dǎo)入性以及壓緊位置均比擺桿壓緊機(jī)構(gòu)優(yōu)越，因此目前四面刨床生產(chǎn)廠家大多采用了該機(jī)構(gòu)作為壓緊機(jī)構(gòu);但從以上兩方面分析可以看出，四連桿壓緊機(jī)構(gòu)并非完美無(wú)缺，其壓緊位置z還存在著較大的變化范圍，用戶必須經(jīng)常調(diào)整壓緊塊的位置才能保持較好的工件狀態(tài)。
2.3進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
綜觀國(guó)內(nèi)外通用型四面木工刨床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的型式，可將其分為三種類型:集中式進(jìn)給機(jī)構(gòu)、分散式進(jìn)給機(jī)構(gòu)和組合進(jìn)給機(jī)構(gòu)。對(duì)此三種進(jìn)給機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)予以分析。
（1）集中式進(jìn)給機(jī)構(gòu)
集中式進(jìn)給機(jī)構(gòu)，由安裝在機(jī)床工作臺(tái)的上、下幾對(duì)齒形金屬進(jìn)給輥筒構(gòu)成。這幾對(duì)進(jìn)給輥筒位于機(jī)床上第1個(gè)刀頭(軸)之前。第1個(gè)刀頭因四面木工刨床具體型號(hào)不同，分為上水平刀軸或下水平刀軸，亦可能是左或右立刀頭。這種型式的進(jìn)給機(jī)構(gòu)比較多見(jiàn)，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但是，它對(duì)于相繼進(jìn)給的2個(gè)工件的端頭之間常常產(chǎn)生端壓力;即所謂工件“啃頭”現(xiàn)象;當(dāng)相繼進(jìn)給的工件相脫離時(shí)，又常常出現(xiàn)工件停止不前的現(xiàn)象。這些弊端均會(huì)影響加工工件的質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生廢品。故此種進(jìn)給機(jī)構(gòu)是不理想的。
（2）分散式進(jìn)給機(jī)構(gòu)
由沿工作臺(tái)縱向分布的5個(gè)上彈性齒形金屬進(jìn)給輥筒和上水平刀軸后的1個(gè)上彈性金屬光輥筒構(gòu)成。常規(guī)的定型設(shè)計(jì)為六個(gè)進(jìn)給輥筒 (1個(gè)光輥筒，5個(gè)齒形輥筒)
這種型式的進(jìn)給機(jī)構(gòu)可以克服集中進(jìn)給機(jī)構(gòu)的缺陷。工件沿光滑的工作臺(tái)面送進(jìn)，可以提高工件加工質(zhì)童和精度。但是，這種進(jìn)給機(jī)構(gòu)也不是完全可靠的。若工件含樹(shù)脂量或含水率高時(shí)，進(jìn)給速度不夠穩(wěn)定，影響機(jī)床生產(chǎn)率或加劇進(jìn)給棍簡(jiǎn)的磨損。這可由其進(jìn)給力計(jì)算式來(lái)說(shuō)明。此型式進(jìn)給機(jī)構(gòu)的進(jìn)給力簡(jiǎn)化計(jì)算式為:
（2.3）
式中 N——進(jìn)給輥筒的壓緊力(正壓力)，
f1——進(jìn)給輥筒與工件間的咬合系數(shù)，
P1——每個(gè)進(jìn)給輥筒的牽引力，P1=Nf1；
f2——工件與工作臺(tái)間的摩擦系數(shù)，
P2——工件與工作臺(tái)間的摩擦阻力:P2=Nf2；
n——進(jìn)給輥筒的數(shù)目。
由式(1)可見(jiàn)，若工作與工作臺(tái)間摩擦系數(shù)增大了(有樹(shù)脂時(shí))或輥筒與工件間咬合系數(shù)降低了(輥筒齒形磨損了或工件含水率高時(shí))，此時(shí)差值(f1-f2)減小了，在其它條件的情況下，進(jìn)給力降低了，可能會(huì)因進(jìn)給力減小而克服不了進(jìn)給阻力，導(dǎo)致工件停止不前果采用增大輥筒壓緊力來(lái)增加輥筒與工件間的咬合系數(shù)，從而增大進(jìn)給力的方法不盡合理，因?yàn)檫@樣會(huì)引起進(jìn)給輥筒表面的快速磨損，因而更大大降低咬合系數(shù)f1。所以，研制更為合理的具有更大進(jìn)給力的新型進(jìn)給機(jī)構(gòu)是一新課題。
（3）組合式進(jìn)給機(jī)構(gòu)
組合式進(jìn)給機(jī)構(gòu)，該機(jī)床具有8個(gè)上進(jìn)給輥筒(6個(gè)齒形輥筒，2個(gè)光輥筒)和三個(gè)下進(jìn)給輥筒(1個(gè)齒形輥筒，2個(gè)光輥筒)。
組合式進(jìn)給機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是增多了上和下進(jìn)給輥筒的數(shù)目。在工件經(jīng)過(guò)切削刀軸之后為光輥筒進(jìn)給，在工件切削之前由齒形進(jìn)給輥筒進(jìn)給。
此型式進(jìn)給機(jī)構(gòu)的進(jìn)給力由以下幾部分構(gòu)成:
第一對(duì)上下輥筒的進(jìn)給力2Nf1
第二對(duì)上下輥筒的進(jìn)給力N(f1-f2)
第三至7對(duì)上下輥筒進(jìn)給力5N(f1-f2)
第8對(duì)上下輥筒進(jìn)給力N(f1+f2)
f2——下光輥與工件、工作臺(tái)間的摩擦系數(shù)
f1——上齒形輥筒與工件間咬合系數(shù)其總的進(jìn)給力為:
(2.4)
取f1=0.7和f2=0.3，將其代入式(i)和式(2)中，則分散式進(jìn)給機(jī)構(gòu)的進(jìn)給力為：
（2.5）
組合式進(jìn)給機(jī)構(gòu)的進(jìn)給力為:
（2.6）
可見(jiàn)，在其它條件均相同的條件下、5.4N/2.4N=2.25，即本文所述的組合式進(jìn)給機(jī)構(gòu)的進(jìn)給力是分散式進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)給力的2.25倍(若本例的分散式進(jìn)給機(jī)構(gòu)再增加二個(gè)上進(jìn)給輥筒，或組合式進(jìn)給機(jī)構(gòu)減少二個(gè)上進(jìn)給輥筒，則組合式進(jìn)給機(jī)構(gòu)的進(jìn)給力分別是分散式進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)給力的1.68和1.41倍。)從木材切削原理來(lái)分析，在這二種進(jìn)給機(jī)構(gòu)中，切削阻力是相同的。因此，組合式進(jìn)給機(jī)構(gòu)的進(jìn)給作用更可靠。工件的進(jìn)給幾乎沒(méi)有中止或打滑現(xiàn)象;亦無(wú)工件“啃頭”缺陷或廢品產(chǎn)生。組合式進(jìn)給機(jī)構(gòu)的輥筒與工件間相對(duì)滑移率不超過(guò)2％;分散式給進(jìn)機(jī)構(gòu)的輥筒與工件間的相對(duì)滑移率高達(dá)29%。
組合式進(jìn)給機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)是關(guān)鍵，下進(jìn)給輥筒突出工作臺(tái)面量過(guò)大，會(huì)影響工件加工量;過(guò)小則達(dá)不到增大進(jìn)給力的目的。蘇聯(lián)新型組合式進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)有微調(diào)裝置，可精細(xì)地微調(diào)下進(jìn)給輥筒相對(duì)于工作臺(tái)面的突出量?？纱_保既增大了進(jìn)給力，又提高工件加工質(zhì)量的目的。
此外，組合式進(jìn)給機(jī)構(gòu)的輥筒傳動(dòng)軸須有足夠的強(qiáng)度和剛度，從而確保進(jìn)給機(jī)構(gòu)具有良好的運(yùn)動(dòng)精度。以達(dá)到工件的進(jìn)給安全可靠、質(zhì)量高的目的。
組合式進(jìn)給機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)節(jié)困難，同時(shí)還需考慮降噪音措施。四面刨床的進(jìn)給方式有推進(jìn)式和貫穿式兩類。推進(jìn)式主要用于輕型或短工作臺(tái)四面刨床，機(jī)床只在進(jìn)料處設(shè)有進(jìn)給機(jī)構(gòu)。當(dāng)工件脫離進(jìn)給元件后，依靠后來(lái)的工件往前推頂而續(xù)繼進(jìn)給。按其所用進(jìn)給元件可分為輥筒式和輥筒——履帶式。輥筒式通常上、下輥都帶動(dòng)力，但也有少數(shù)下輥無(wú)動(dòng)力僅起托輥?zhàn)饔?輥筒履帶式一般輥筒在上，履帶在下。
貫穿式又稱全程進(jìn)給式，在機(jī)床整個(gè)送料行程上都設(shè)有進(jìn)給元件。工件進(jìn)給無(wú)需后面工件推頂就可自動(dòng)走完加工全程，直至送出機(jī)床。目前大多刀軸數(shù)較多的中、重型四面刨都采用這種進(jìn)結(jié)方式。其進(jìn)給元件都采用各種型式的進(jìn)給輥筒。動(dòng)力可以用機(jī)戒傳動(dòng)方式也可以用液壓傳動(dòng)方式。
四面刨床的進(jìn)給速度一般在6——30m/min，選用較大功率電機(jī)時(shí)可達(dá)60m/min;當(dāng)采用液壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，進(jìn)給速度一般為6——60m/min，高的可達(dá)100——200m/min。
進(jìn)給輥按表面形式分，主要有各種槽輪和橡膠輪，均具有較高的咬合系數(shù)。
四面刨床的橫梁可以上下調(diào)節(jié)。動(dòng)力由固定于橫梁上的電機(jī)，經(jīng)蝸輪蝸桿副減速、驅(qū)動(dòng)絲桿，與絲桿相配的螺母固定于導(dǎo)套的下部，絲桿隨蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)使立柱帶著橫梁沿導(dǎo)套上下移動(dòng)，以適應(yīng)加工件厚度變化的需要。
有些四面刨床，如意SCM公司的P170SUPER和P230 SUPER，它們的橫梁還可以作傾斜調(diào)整，從而使整個(gè)進(jìn)給機(jī)構(gòu)連同上水平刀軸一起可傾斜一定的角度，以適應(yīng)各種非方形工件的進(jìn)給需要。它不僅調(diào)整方便而且有利于節(jié)省原材料。圖2-4表明了橫梁傾斜機(jī)構(gòu)的作用。圖中A面是所需線型材之表面形狀。當(dāng)橫梁無(wú)傾斜機(jī)構(gòu)時(shí)毛料只能按圖a)準(zhǔn)備;而有傾斜機(jī)構(gòu)時(shí)，毛料可按圖b)中的B面剖開(kāi)備料，同樣準(zhǔn)備兩根毛料，后者可節(jié)省不少原材料。
a）橫梁無(wú)傾斜機(jī)構(gòu) b）橫梁設(shè)有傾斜機(jī)構(gòu)
圖2.4 有無(wú)傾斜裝置所需原材料的對(duì)比圖
橫梁可傾角度一般為30°有些公司還設(shè)計(jì)了專門(mén)用于平刨刀軸或?qū)ｉT(mén)用于加工短工件的側(cè)向進(jìn)給裝置。
2.4 切削機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
機(jī)床的切削機(jī)構(gòu)主要是刀具的選擇、刀軸的形式及其布局。為四面刨床常用刀軸的基本形式及其布局的一些典型例子。四面刨床除4軸式(圖a)所采用的最基本的平刨(下)刀軸1、壓刨(上)刀軸4以及左右立刀軸3, 2之外，常用的還有以下一些形式的刀軸.
(1)萬(wàn)能刀軸圖3b）所示為5軸四面刨床的典型布局形式，實(shí)際上是在圖a) 4軸式的基礎(chǔ)上增設(shè)了萬(wàn)能刀軸5。該刀軸常設(shè)置在四面刨床的最后，安裝成型刀片，加工各種成型表面。為滿足工藝需要，它不僅可作上下、左右的移動(dòng)調(diào)整，而且可作90。或180。范圍內(nèi)的回轉(zhuǎn)調(diào)整，故稱為萬(wàn)能刀軸。在軸數(shù)更多的四面刨床上，該刀軸還常裝上鋸片用于最后的鋸分，使一次加工可獲得兩根或多根成型木條。
（2)可傾立刀軸如圖3c)所示，這是在圖b）基礎(chǔ)上又增加了可傾立刀軸6，該刀軸常作為右側(cè)第二立刀軸，用于解決某些復(fù)雜型面的加工。在某些場(chǎng)合下，使用可傾立刀軸對(duì)于減小刀具切削圓直徑能起很大的作用。
(3)平壓刨兩用刀軸圖3d)又在圖c)方案中增加了上下位置可調(diào)、既可作上刀軸又可作下刀軸的平壓刨兩用刀軸7。根據(jù)工藝需要，可以將該刀軸調(diào)整在工作臺(tái)上方，加工工件的上成型面:也可以調(diào)節(jié)到工作臺(tái)之下加工工件的下成型面 ,甚為機(jī)動(dòng)。如意大利SPANEVE LLO生產(chǎn)的S7系列中147、187、 227等型號(hào)中就設(shè)有這種刀軸。 a ）4軸式 b）5軸式 c）6軸式 d）7軸式 e）8軸式
1.平刨（下水平）刀軸 2.右立刀軸 3 左立刀軸 4。壓刨（上水平）刀軸 5.萬(wàn)能刀軸 6可傾立刀軸 7.平壓刨兩用刀軸 8.預(yù)平刨槽刀軸
圖2.5四面刨床刀軸的基本形式及典型布局
(4)預(yù)平刨槽刀軸圖e)中設(shè)置了預(yù)平刨槽刀軸8。在毛料的基準(zhǔn)面彎曲較大時(shí)，經(jīng)過(guò)
一道平刨往往不能獲得理想的基準(zhǔn)平面，而采用預(yù)平刨槽刀軸在工件底部開(kāi)出導(dǎo)槽，可以獲得較好的加工基準(zhǔn)，減少毛料彎曲的影響。
（5）可沉式立刀軸這種刀軸大多設(shè)置在左立刀軸位置上，能使整個(gè)左立刀軸下降到工作臺(tái)面以下，這，就擴(kuò)大了機(jī)床工作臺(tái)寬度方向的空間，以適應(yīng)有些窗框需在裝配后進(jìn)行某些加工的要求。如德國(guó)威力公司生產(chǎn)的一些加工窗框用的四面刨床上就設(shè)有這種刀軸。隨著機(jī)床控制手段的發(fā)展又促使各刀軸在結(jié)構(gòu)上有進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了一些新型刀軸。
(6)可編程多刀盤(pán)迭合型長(zhǎng)主軸立刀軸，某些現(xiàn)代化四面刨床上設(shè)有可編程的多刀盤(pán)迭合型長(zhǎng)主軸的立刀軸。
(7)“躍動(dòng)式”上水平刀軸，德國(guó)威力公司設(shè)計(jì)了“躍動(dòng)式”上水平刀軸，由微機(jī)控制，能自動(dòng)作斷續(xù)的刨削加工。該刀軸只在需要時(shí)才下降到工作位置，參與規(guī)定的切削。之后又立即升起，離開(kāi)加工面，這在加工某些倒角或不貫通的槽時(shí)，特別方便。
（8）自動(dòng)進(jìn)出左立刀軸 ，德國(guó)Weinig公司在Unimat 23E型四面刨床上，可根據(jù)用戶需要設(shè)置自動(dòng)進(jìn)出左立刀軸。它利用電子測(cè)量裝置，可先度量出工件的寬度，所得數(shù)據(jù)會(huì)顯示在熒光屏上。
該立刀軸則根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)以及預(yù)先輸人的刀具直徑和切削量，能自動(dòng)地調(diào)整到適當(dāng)位置對(duì)工件進(jìn)行切削，該裝置內(nèi)置記憶系統(tǒng)，最多可儲(chǔ)存40個(gè)不同的規(guī)格。可達(dá)到更有效和更合理地使用木材的目的。除圖3所列的典型布局外，利用上述各種基本刀軸和新型刀軸還可以根據(jù)工藝要求進(jìn)行更多樣的組合，國(guó)外一些生產(chǎn)四面刨床為主的公司通常都有自己的標(biāo)準(zhǔn)刀軸，以及由其組成的系列產(chǎn)品，可供用戶選擇。
（9）組合式進(jìn)給機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)節(jié)困難，同時(shí)還需考慮降噪音措施。四面刨床的進(jìn)給方式有推進(jìn)式和貫穿式兩類。推進(jìn)式主要用于輕型或短工作臺(tái)四面刨床，機(jī)床只在進(jìn)料處設(shè)有進(jìn)給機(jī)構(gòu)。當(dāng)工件脫離進(jìn)給元件后，依靠后來(lái)的工件往前推頂而續(xù)繼進(jìn)給。按其所用進(jìn)給元件可分為輥筒式和輥筒——履帶式。輥筒式通常上、下輥都帶動(dòng)力，但也有少數(shù)下輥無(wú)動(dòng)力僅起托輥?zhàn)饔?輥筒履帶式一般輥筒在上，履帶在下。
貫穿式又稱全程進(jìn)給式，在機(jī)床整個(gè)送料行程上都設(shè)有進(jìn)給元件。工件進(jìn)給無(wú)需后面工件推頂就可自動(dòng)走完加工全程，直至送出機(jī)床。目前大多刀軸數(shù)較多的中、重型四面刨都采用這種進(jìn)結(jié)方式。其進(jìn)給元件都采用各種型式的進(jìn)給輥筒。動(dòng)力可以用機(jī)戒傳動(dòng)方式也可以用液壓傳動(dòng)方式。
a) 水平刀軸（下） b）立刀軸（左）
1.刀體 2.主軸 3.主軸套筒 4.軸座 5.絲桿
螺母機(jī)構(gòu) 6.電機(jī)支架 7.帶傳動(dòng) 8.電機(jī) 9.溜板
10.床身導(dǎo)軌
圖2.6 刀軸的結(jié)構(gòu)原理圖
刀軸的結(jié)構(gòu)原理及其調(diào)整，圖2-6所示為目前常用的刀軸部件的傳動(dòng)和調(diào)整結(jié)構(gòu)原理圖。主軸2用滾動(dòng)軸承支承于套筒3內(nèi)，由電機(jī)8經(jīng)帶傳動(dòng)7驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速約在4000—6000r/min，隨刀軸切削圓直徑不同而異，一般不變速。主軸通常可隨套筒3在水平和垂直方向進(jìn)行調(diào)整。
如圖a)水平刀軸可隨套筒3、軸座4、刀架溜板9連同電機(jī)8等一起在床身導(dǎo)軌10內(nèi)作上下調(diào)節(jié);通過(guò)絲桿螺母機(jī)構(gòu)5，主軸和套筒可作適量的水平移動(dòng)。圖b）所示立刀軸通過(guò)溜板9可在工作臺(tái)導(dǎo)軌11內(nèi)作左右調(diào)整;利用機(jī)構(gòu)5可作上下移動(dòng)。刀軸的調(diào)整運(yùn)動(dòng)，目前大多仍為手工，但在一些先進(jìn)的現(xiàn)代化四面刨床上已采用機(jī)械式或電子式數(shù)字顯示裝置。能快速準(zhǔn)確地表明各刀軸的位置以及加工工件的寬度和厚度，更進(jìn)一步，機(jī)床所有調(diào)整已均由微機(jī)控制，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，快速簡(jiǎn)便而準(zhǔn)確，大
大節(jié)省了機(jī)床調(diào)整所需的輔助時(shí)間，為高生產(chǎn)率四面刨床在小批量多品種加工方面的應(yīng)用鋪平了道路。德國(guó)威力公司的快速調(diào)校裝置主要有兩種:一種是用ATS系統(tǒng)提供變程功能。它可預(yù)先輸人最多達(dá)98個(gè)不同的規(guī)格。只要使用按鈕選擇所需的規(guī)格，并鍵人左立刀軸和上水平刀軸的刀具半徑，刀軸便會(huì)自動(dòng)調(diào)整到所需位置。
機(jī)床上刀軸和左立刀軸設(shè)有相應(yīng)的刀具半徑和工件最終厚度或?qū)挾鹊臄?shù)碼顯示。另一種CAS LogoPac是一個(gè)由電腦支持的設(shè)定輔助裝置。它可儲(chǔ)存多達(dá)9999個(gè)產(chǎn)品資料，他能管理產(chǎn)品及刀具的規(guī)格，計(jì)算出刀軸調(diào)校所需之?dāng)?shù)據(jù)，并顯示每個(gè)刀軸所需刀具之編號(hào)、刀軸調(diào)校設(shè)定數(shù)據(jù)和工件成型后的規(guī)格。操作人員只需裝上適當(dāng)?shù)牡毒?，并將刀軸按顯示調(diào)校至所設(shè)定的位置，即可投人生產(chǎn)。
四面刨床各刀軸的刀體大多做成圓柱形可拆式，以便從主軸上取下，作修磨處理。較先進(jìn)的四面刨床各刀軸還設(shè)有刀具修磨器，對(duì)刀軸上各刀片進(jìn)行同心研磨，并可遙控進(jìn)行。
2.5本章小結(jié)
本章的主要內(nèi)容是四面刨床的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要是刨床的使用用途，主要用于木材的加工成型，還有四面刨床的設(shè)計(jì)要求和主要技術(shù)參數(shù)，通過(guò)本章學(xué)習(xí)可以了解各個(gè)部分的裝配關(guān)系，以及各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，了解切削機(jī)構(gòu)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和工作原理以及刀軸的結(jié)構(gòu)原理。
第3章 主要零部件計(jì)算
3.1 刨削力的計(jì)算
送料速度為24m/s
主運(yùn)動(dòng)速度： v= （3.1）
式中n—刀具轉(zhuǎn)速
d—刀具直徑，刨削的刀具直徑規(guī)定為100mm。
由進(jìn)料速度與主運(yùn)動(dòng)速度相等，所以可知刀具轉(zhuǎn)速即:
v=24m/s=
所以n=4586r/min
進(jìn)給速度為： vf= （3.2）
vf=m/s
所以可知每轉(zhuǎn)的進(jìn)給量為f=5.2m/r
切削厚度為a=0.4mm。
切削寬度為b=10mm =60
單位切削力： k= （3.3）
式中 F—切削力
S—切削面積，s=ab
查表可得單位切削力為k=44.1mpa
由此可得切削力： F=ks （3.4）
F=ks=44.1KN
切削功為： P= （3.5）
電動(dòng)機(jī)功率為： Pce= （3.6）
Pce==6.099kw
式中η—電動(dòng)機(jī)的效率，0.75—0.85
所以由電動(dòng)機(jī)的功率可以決定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為100L2，由于帶有無(wú)極變速機(jī)構(gòu)，所以選此電機(jī)可以運(yùn)行。
3.2 銑削力的計(jì)算
送料速度為24m/s
主運(yùn)動(dòng)速度： v= （3.7）
式中 n—刀具轉(zhuǎn)速
d—刀具直徑，刨削的刀具直徑規(guī)定為125mm。
由進(jìn)料速度與主運(yùn)動(dòng)速度相等，所以可知刀具轉(zhuǎn)速即:
V=24m/s=
所以n=3668.8r/min
進(jìn)給速度u=24m/min=0.4m/s
銑削厚度e=0.4mm
銑削功為： P= （3.8）
式中P—單位切削力（J/CM3）
k—單位切削力（mpa）查表可得k=44.1mpa
v—單位時(shí)間切下的切削體積 ，v=bhu
h—銑削深度（mm）定銑削是的切削深度為1.5mm
b—銑削寬度（mm）定銑削是的銑削寬度為100mm
P=kw
銑削力為： F= （3.9）
F=
電動(dòng)機(jī)的功率為： Pce= （3.10）
Pce=
所以根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為100L2
3.3 進(jìn)給力的計(jì)算
如果不考慮其他因素，只從銑削所產(chǎn)生的各種力來(lái)考慮，則進(jìn)給力是兩種力的合力。一為Fx和Fy力在進(jìn)給方向的分力之和，即
Fu1=Fxcos+Fysin （3.11）
一為Fx和Fy力垂直于進(jìn)給方向的分力所造成的木材對(duì)工作臺(tái)表面的摩擦阻力，即
壓刨： Fu2=（Fxsin- Fycos） （3.12）
平刨： Fu2=（Fycos- Fxsin） （3.13）
于是總的進(jìn)給力的：
壓刨：Fu= Fu1+ Fu2= Fxcos+Fysin+（Fxsin- Fycos）（N） （3.14） 平刨：Fu= Fu1+ Fu2= Fxcos+Fysin+（Fycos- Fxsin）（N） (3.15）
在上式中Fy為推力和拉力的合力，即
Fy=f2 – F2
式中f2是一個(gè)刀齒在單位切削寬度上的寬度的推力和拉力。若同時(shí)銑削木材的刀具齒數(shù)為Z’，切削寬度為b，則推力為：
f2 =9.087
（N） （3.16）
查表可得=1 ah=1 ap=1 x=0.8—0.9 =0.2—0.3
由于D=125mm是公差等級(jí)為7級(jí)粗糙度相對(duì)的波紋長(zhǎng)lb=7.3mm，經(jīng)過(guò)整平的刀軸每齒進(jìn)給量等于波紋長(zhǎng)度，即uz=lb=7.3mm。
Sinp= （3.17）
Sinp==0.012
t （3.18）
t196.25
H1=0.0038
H2=0.70
H=H1+( H2 - H1 )sin1.25 （3.19）
H=H1+( H2 - H1 )sin1.25=0.228+（0.70 – 0.228）0.84=0.62
將以上數(shù)據(jù)代入到公式中得f2=193.7（N）
拉力F2的計(jì)算公式為
F2=9.807（aqq+） （3.20）
q1=A1+B1 v– C1 （3.21）q1=A1+B1v–C1=0.054×60+00.10×3668.8-0.9=39.028
q2=A2+B2v– C2 （3.22）
q2=A2+B2v– C2=0.105×60+0.03668.8-2.7=113.664
q=q1+( q2 - q1 )sin1.25 （3.23）
q=q1+( q2 - q1 )sin1.25=101.72
將已知數(shù)據(jù)代入到公式中可得F2=-1595.1（N）
將求得的數(shù)值代到Fy=f2 – F2公式中去可得Fy=-1401.4（N）所以
壓刨 Fu= Fu1+ Fu2= Fxcos+Fysin+（Fxsin- Fycos）（N）
=110.4×0.5+(-1401.4)×0.87+0.2×(110.4×0.87-1401.4)×0.5
=1604.67(N)
平刨：Fu= Fu1+ Fu2= Fxcos+Fysin+（Fycos- Fxsin）（N）
=110.4×0.5+(-1401.4)×0.87+0.2×(-1401.4×0.5-110.4×0.87)
=1323.4(N)
3.4 壓緊力的計(jì)算
壓緊力的大小必須上適宜，若過(guò)大將造成木件的多余變形并增加木件的進(jìn)給阻力；過(guò)小則起不到阻止木料離開(kāi)工藝基準(zhǔn)的作用。壓緊力的大小則根據(jù)推出來(lái)力來(lái)合理確定。
對(duì)于不同類型木工刨床壓緊力的計(jì)算。木工刨床的計(jì)算公式課根據(jù)：
Q=(1.5~2) P1 （3.24）
Q—壓緊力
P1—刀軸的推出力
平刨、壓刨的切削力為：176.4KN，所以壓刨、平刨的壓緊力為：264.6KN。銑刀的切削力為110.4KN，所以銑刀的壓緊力為：165.6KN。
3.5本章小結(jié)
本章的主要內(nèi)容是部件結(jié)構(gòu)應(yīng)力的設(shè)計(jì)，主要是刨削力，銑削力，進(jìn)給力，壓緊力的計(jì)算，皮帶的選擇，其中著重的介紹了刨削力和銑削力的計(jì)算，通過(guò)計(jì)算進(jìn)一步確定零件的尺寸，以便參閱書(shū)籍選擇零件的種類規(guī)格，本章內(nèi)容為以后的整體裝配奠定理論基礎(chǔ)。
第4章 四面刨機(jī)床的總體裝配
4.1 四面刨機(jī)床工作臺(tái)的裝配
四面刨床的工作臺(tái)是工件在加工過(guò)程中定位、安裝基準(zhǔn)，所以其結(jié)構(gòu)、組成及尺寸直接影響到工件的加工質(zhì)通及機(jī)床的使用性能。
圖4.1 工作臺(tái)
工作臺(tái):工作臺(tái)采用鑄鐵整體鑄成，經(jīng)過(guò)消除內(nèi)應(yīng)力處理，工作臺(tái)面省去了支承輥，具有較高的平面度，因而可簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高加工精度。工作臺(tái)的升機(jī)構(gòu):為了能加工不同厚度的工件，工作臺(tái)通過(guò)導(dǎo)軌絲桿螺母機(jī)構(gòu)，可采用手動(dòng)或機(jī)動(dòng)兩種方式實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)垂直升降。
它的工作原理是：工作臺(tái)由兩個(gè)下個(gè)輥筒、輥筒凸出工作臺(tái)面高度的調(diào)整機(jī)構(gòu)和工作臺(tái)的鎖緊機(jī)構(gòu)。輥筒1由無(wú)縫鋼管制成，它的兩端焊接在軸承座2上，并借滾珠軸承裝于輥筒3上，輥筒3的兩端是偏心的，偏心的部分則是裝在固定工作臺(tái)上的軸套4上，在兩個(gè)輥筒軸的一段借銷釘5固定著連桿6，并用連桿7將兩輥筒上的連桿鉸接地連接在一起。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄10，通過(guò)絲杠7、連桿7、接頭8和連桿6，是輥筒3轉(zhuǎn)動(dòng)，由于國(guó)通軸的兩端的是偏心的，因此，凸出工作臺(tái)面得高度則得到調(diào)整，在工
作時(shí)，輥筒軸不動(dòng)，輥筒相對(duì)輥筒軸轉(zhuǎn)動(dòng)。軸承的潤(rùn)滑通過(guò)油孔11來(lái)進(jìn)行。
工作臺(tái)鎖緊機(jī)構(gòu)是由偏心套12、接頭13和軸14、15組成。軸14和15的一端借銷釘16裝有偏心套12.軸14和15緊固在接頭13上，接頭13裝有手柄17，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄17，軸14和15帶動(dòng)偏心套12轉(zhuǎn)動(dòng)，而偏心套則壓向?qū)О鍓|板18，即可實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)緊鎖，工作臺(tái)還有限位墊塊19.
4.2 四面刨前后壓緊機(jī)構(gòu)的裝配
四面刨床的壓緊機(jī)構(gòu)主要包括位于工件上方防止工件跳動(dòng)的各種壓輥和壓板裝置，以及位于工件側(cè)面的側(cè)向壓緊裝置，四面刨床的上刀軸與單面壓刨床的刀軸一樣，設(shè)有前后壓緊器并常做成壓板形式。本次四面刨的前壓緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖所示：
圖4.2 前后壓緊機(jī)構(gòu)
它的工作原理是：前壓緊裝置主要由斷屑器1，蓋板2，調(diào)節(jié)螺栓3和4，彈簧5和6組成。14個(gè)斷屑器單元1套在軸7上，軸7的兩部分分別固定在左支架8和右支架9的孔中，蓋板2的兩端通過(guò)螺栓10緊固在左右支架上，蓋板2上具有調(diào)整螺栓3和4相應(yīng)于每個(gè)斷屑器安裝，即每個(gè)斷屑器1都有調(diào)整螺栓3和4，螺栓3的一端旋在每個(gè)斷屑器的螺孔中，轉(zhuǎn)動(dòng)另一端的螺母可調(diào)整斷屑器到工作臺(tái)表面的距離。螺栓4的一端裝有壓緊器的彈簧5，轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓4則可調(diào)整彈簧5對(duì)斷屑器的壓力。在左右支架8和9上還裝有拉力彈簧6，支撐螺栓11，左右支架8和9裝在左右螺栓12、13上，并可轉(zhuǎn)動(dòng)，因此需要時(shí)可將整個(gè)斷屑器抬起。
后壓緊機(jī)構(gòu)的主要零件有：壓緊器14，左右軸瓦15，左右彈簧16.壓緊器14借螺栓17與軸瓦15相結(jié)合，螺釘18將支撐叉19固定在軸瓦上（B-B剖面），支撐叉19借助銷釘20裝有調(diào)整螺栓21和彈簧16，轉(zhuǎn)動(dòng)螺母22即可調(diào)整壓緊器的位置和壓力。螺栓23固定著壓緊器的鑲條24.在壓緊器上還裝有刮屑板25，銅制的刮板26用螺釘27固定在刮屑板架上，左右軸瓦15裝在刀軸軸承蓋的槽中，而整個(gè)壓緊器可繞刀軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.3 四面刨的總體裝配
機(jī)床布局的合理性應(yīng)該表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
符合木件工藝要求，保證加工質(zhì)量。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)及各種輔助運(yùn)動(dòng)都是根據(jù)工藝要求，因此布局應(yīng)該符合工藝要求。
符合生產(chǎn)要求。設(shè)計(jì)機(jī)床，不僅對(duì)機(jī)床有加工質(zhì)量的要求，也有數(shù)量的要求，應(yīng)用單件小批量生產(chǎn)的機(jī)床，要求有較高的生產(chǎn)率。
符合人機(jī)工程學(xué)的要求，維修方便，使用安全。機(jī)床外形美觀。機(jī)床的外形與布局有關(guān)。強(qiáng)調(diào)外形美要與其實(shí)際應(yīng)用相一致，不能拋開(kāi)適用性，而片面追求機(jī)床的外形美。
四面刨的主要運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是刀軸的運(yùn)動(dòng)，在到切削過(guò)程中是逆銑，所以工件的進(jìn)給主要是靠壓緊輥輪來(lái)進(jìn)給的，壓緊輥輪的進(jìn)給速度約為：5-8m/min，所以要給電動(dòng)機(jī)降速才能與帶輪連接，傳遞給壓緊輥輪，降速機(jī)構(gòu)采用的是一齒差減速器，它可以快速降低傳出速度，而且要求壓緊輥輪同步運(yùn)動(dòng)，所以它們的主軸都是以帶輪傳動(dòng)。
圖4.3 總裝圖
4.4 四面刨的無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的裝配
四面刨的無(wú)級(jí)變速主要應(yīng)用于電機(jī)上，是由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)不到我們所要求得轉(zhuǎn)速所以就應(yīng)用無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速使之達(dá)到我們所需求的轉(zhuǎn)速。設(shè)計(jì)如圖4-4
圖4.4 無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)
無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的工作原理為：電動(dòng)機(jī)1是雙伸出端。無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)是直接裝在電動(dòng)機(jī)1的右伸出軸上。在輪架2上裝有兩個(gè)錐形盤(pán)3和4 ，其中左錐形盤(pán)用螺釘固定在輪架2上，右錐形盤(pán)4可沿輪架2軸向移動(dòng)，撥叉5安裝在軸6上，在叉形部分上有小軸7裝入滾珠軸承8的圓孔中。當(dāng)操縱撥叉圍繞軸6擺動(dòng)時(shí)，位于左右錐形盤(pán)上的三角皮帶的接觸半徑就得到改變，形成無(wú)極變速。左伸出端軸上裝有帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)地三角皮帶輪9。
4.5刨刀主軸
主軸是機(jī)床很重要的零件，通過(guò)皮帶將主軸與電動(dòng)機(jī)連接起來(lái)，在工作時(shí)高速旋轉(zhuǎn)。刨刀的刀具是鑲嵌在主軸內(nèi)部，所以對(duì)刨刀的主軸的技術(shù)要求會(huì)很高。
主軸為整體結(jié)構(gòu)，其兩端分別裝有角接觸軸承，并且由兩端的軸承端蓋固定在機(jī)架上，刀軸為圓形，其上均勻分布著四片刀片，刀片的緊固由楔塊和螺母來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了裝卸刀片方便，在到旁邊有提刀螺母并在刀片底端裝有彈簧。
4.6 銑刀刀軸
銑刀主軸與刨刀有一定得區(qū)別，主要在刀具的安裝上，銑刀不是將刀片嵌入刀軸里而是直接在刀軸上裝不同的成型銑刀。
圖4.5壓刨刀刀軸
圖4.6 銑刀刀軸
主軸是通過(guò)一角接觸軸承端蓋固定在機(jī)架上的，為了防止松動(dòng)，在軸承端蓋一側(cè)
還裝有兩個(gè)螺母，在兩個(gè)螺母之間還裝有止推墊圈。夾頭可以?shī)A住各種不同直徑的刀具。
4.7本章小結(jié)
本章的主要內(nèi)容是四面刨床的總體裝配的設(shè)計(jì)。主要是機(jī)床工作臺(tái)的裝配，設(shè)計(jì)尺寸以及配合要求，前后壓緊機(jī)構(gòu)的裝配，壓緊機(jī)構(gòu)的工作原理，以及生產(chǎn)要求。無(wú)極變速機(jī)構(gòu)的裝配，及其工作原理的介紹，在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用范圍場(chǎng)合，還有刨刀主軸銑刀刀軸的裝配。
結(jié) 論
本設(shè)計(jì)在調(diào)研了四面刨的目前研究與生產(chǎn)市場(chǎng)后，綜合了國(guó)內(nèi)外大量的研究資料，設(shè)計(jì)了木工專用四面刨。專用四面刨的研究適用加工封邊條，櫥柜門(mén)的薄而且小的木制材料。由于專用四面刨具有機(jī)械化、數(shù)控化等特點(diǎn)，因此在加工過(guò)程中會(huì)節(jié)約大量時(shí)間，提高了生產(chǎn)率。本課題主要完成了以下幾方面的工作：
（1）系統(tǒng)總體方案的確定：總體設(shè)計(jì)主要針對(duì)工作臺(tái)，壓緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)給機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，通過(guò)各種資料進(jìn)行比較選取了比較適合的裝置。
（2）計(jì)算的確定：在設(shè)計(jì)過(guò)程中計(jì)算是比較重要的工作，它主要是確定了是否用該件，而且在選擇完成之后有校核，確定了選擇件是否安全。
（3）裝配：在完成各個(gè)部分的設(shè)計(jì)，就是將各個(gè)部分裝配在一起，完成整個(gè)機(jī)器的設(shè)計(jì)。
總之，本文從專用四面刨系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)到各部分的具體設(shè)計(jì)做了詳細(xì)闡述，可以得出如下結(jié)論：
通過(guò)研究，從理論上看，專用四面刨的性能在進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)上是可行和可靠的，可以適用于專用四面刨的研究部門(mén)和生產(chǎn)廠家進(jìn)行試驗(yàn)。
通過(guò)研究還發(fā)現(xiàn)本設(shè)計(jì)尚存在一些不足，建議以后的課題研究中注意以下問(wèn)題，并作適當(dāng)改進(jìn)：
（1）在進(jìn)料過(guò)程中可以采用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)進(jìn)料的設(shè)計(jì)；
（2）. 如有時(shí)間，可以進(jìn)一步完成專用四面刨的加工精度；
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致謝
首先感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)導(dǎo)師任忠先老師，在選題及研究過(guò)程中得到任忠先老師的悉心指導(dǎo)。任老師多次詢問(wèn)設(shè)計(jì)進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓設(shè)計(jì)思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。任老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人。對(duì)任老師的感激之情是無(wú)法用言語(yǔ)表達(dá)的。
??感謝我的室友們，從遙遠(yuǎn)的家來(lái)到這個(gè)陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我遇到難以解決的問(wèn)題你們總在我身邊幫助我、鼓勵(lì)我，給了我很多的建議。
在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！
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