機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)論文刀具徑向磨損測(cè)量裝置設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　刀具徑向磨損測(cè)量裝置設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p>

3、<p>　　在現(xiàn)代化的制造系統(tǒng)中，為了保障自動(dòng)化加工設(shè)備的安全和加工質(zhì)量，迫切需要解決加工過(guò)程中的監(jiān)控問(wèn)題。加工刀具是機(jī)械加工過(guò)程中最基本的加工要素之一，刀具磨損勢(shì)必會(huì)影響工件的加工表面質(zhì)量和尺寸精度，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)＜皺C(jī)床、工件和人員的安全。另外，由于加工條件的多樣性、切削參數(shù)的多變性以及刀具磨損等因素使得刀具的狀態(tài)監(jiān)測(cè)成為整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)測(cè)的重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)旨在設(shè)計(jì)一種接觸式的刀

4、具磨損測(cè)量裝置，通過(guò)該裝置可直接測(cè)得刀具的徑向磨損。其中這里刀具主要是大部分車刀。本課題的設(shè)計(jì)原理是傳統(tǒng)表面粗糙度測(cè)量?jī)x的工作原理—針描法又稱觸針?lè)?。?dāng)觸針直接在工件被測(cè)表面上輕輕劃過(guò)時(shí)，由于被測(cè)表面輪廓峰谷起伏，觸針將在垂直于被測(cè)輪廓表面方向上產(chǎn)生上下移動(dòng)．把這種移動(dòng)通過(guò)千分表轉(zhuǎn)化為其指針的移動(dòng)幅度或具體的讀數(shù)，并通過(guò)對(duì)移動(dòng)幅度或讀數(shù)的分析，得出刀具磨損的情況。</p><p>　　本課題設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)主要

5、由裝夾系統(tǒng)、導(dǎo)軌副、測(cè)量系統(tǒng)這三部分，通過(guò)聯(lián)接件和固定件組裝在一起。對(duì)于設(shè)計(jì)此測(cè)量裝置，通過(guò)對(duì)前人的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案的分析對(duì)比，選取最合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案。在此基礎(chǔ)方案上進(jìn)行創(chuàng)新，對(duì)裝置的各部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，選擇最合適的結(jié)構(gòu)，使本設(shè)計(jì)的裝置在測(cè)量刀具磨損時(shí)，更能體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，使測(cè)量結(jié)果也更準(zhǔn)確。</p><p>　　本課題設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，成本低，對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)具有很重要的意義。</p>

6、<p>　　關(guān)鍵詞：刀具磨損；測(cè)量裝置；徑向磨損</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In the system of modern manufacture，in order to ensure the safety and machining quality of the automated processing eq

7、uipment,it is urgem to solve the problem of monitoring. Cutting tool is one of the most important factors in the machining process. Tool wear will not only affect the quality and precision of the products，but also may de

8、stroy the machine and the workpieees，even endanger workers’lives. In addition,due to the diversity of processing conditions．The variability of cutting parameters </p><p>　　The project aims to design a tool w

9、ear-contact measuring device, through the device can be directly measured radial tool wear. Here the main tool which is most of the turning tools. This design principle is the traditional measurement of surface roughness

10、 of the working principle - also known as needle depiction of law. When the stylus directly on the gently across the surface of the workpiece under test, because the measured surface profile peak and downs, stylus in the

11、 direction perpendicular </p><p><b>　　朗讀</b></p><p>　　顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音</p><p><b>　　朗讀</b></p><p>　　顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音</p><p><b>　　朗讀<

12、;/b></p><p>　　顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音</p><p>　　Measuring device designed for this project structure is dominated by clamping systems,guide pair,measuring system,through the connection pieces and assembl

13、ed fixture. For the design of this measuring device, based on previous analysis and comparison of design, select the most reasonable basis for design. On the basis of innovation on the program, all part of the structure

14、of the device were compared to select the most appropriate structure, so that the design of the device in the measurement of </p><p>　　Measuring device designed for this project simple, easy to use, low cost

15、, for the production of very important practical significance.</p><p>　　Key words：tool wear;measuring device;radial wear</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1

16、</b></p><p>　　1.1 背景和意義1</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀2</p><p>　　第2章 基礎(chǔ)理論4</p><p>　　2.1 刀具磨損4</p><p>　　2.2刀具磨損檢測(cè)5</p><p>　　2.3 機(jī)械設(shè)計(jì)理論6</p&

17、gt;<p>　　2.4 測(cè)量技術(shù)8</p><p>　　第3章 總的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案10</p><p>　　第4章 裝夾系統(tǒng)設(shè)計(jì)13</p><p>　　4.1 方案設(shè)計(jì)13</p><p>　　4.1.1裝夾系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)13</p><p>　　4.1.2方案優(yōu)化13</p>

18、<p>　　第5章 導(dǎo)軌系統(tǒng)設(shè)計(jì)16</p><p>　　5.1方案設(shè)計(jì)16</p><p>　　5.1.1導(dǎo)軌系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)16</p><p>　　1.直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌16</p><p>　　5.1.2方案優(yōu)化17</p><p>　　5.2 燕尾導(dǎo)軌系統(tǒng)設(shè)計(jì)17</p><p

19、>　　5.2.1 材料選擇17</p><p>　　5.2.2導(dǎo)軌和滑塊設(shè)計(jì)18</p><p>　　5.2.3導(dǎo)軌鑲條設(shè)計(jì)21</p><p>　　第6章 測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)23</p><p>　　6.1測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23</p><p><b>　　總結(jié)25</b><

20、/p><p><b>　　致謝26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　附錄128</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 背景和意義

21、 </p><p>　　在現(xiàn)代化的制造系統(tǒng)中，為了保障高投資自動(dòng)化加工設(shè)備的安全和加工質(zhì)量，迫切需要解決加工過(guò)程中的監(jiān)控問(wèn)題。刀具狀態(tài)變化是機(jī)械加工過(guò)程中最常見(jiàn)的故障之一。由于加工條件的多樣性、切削參數(shù)的多變性以及刀具磨損等因素使得刀具的狀態(tài)監(jiān)測(cè)成為整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)測(cè)的重要環(huán)節(jié)，刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)是在現(xiàn)代傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù)，它對(duì)于推動(dòng)加工過(guò)程自動(dòng)化和無(wú)人化發(fā)展具有極

22、其重要的作用。</p><p>　　刀具磨損在機(jī)械加工中是一種普遍存在的現(xiàn)象，刀具的磨損與磨損狀態(tài)直接影響著機(jī)械加工的精度、效率及經(jīng)濟(jì)效益，研究刀具磨損可以大大提高機(jī)械加工效率，降低加工成本，具有較大的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。刀具磨損的監(jiān)測(cè)是柔性制造系統(tǒng)研究工程的一個(gè)重要課題。</p><p>　　在金屬切削過(guò)程中, 刀具的磨損程度直接影響著零件的加工質(zhì)量、成本和生產(chǎn)率, 是材料加工性研究、刀具耐用度實(shí)

23、驗(yàn)、切削數(shù)據(jù)采集和切削過(guò)程優(yōu)化的最重要的參量之一。長(zhǎng)期以來(lái), 人們致力于研究刀具磨損的定量測(cè)量技術(shù), 發(fā)展了許多直接測(cè)量方法, 但無(wú)論是從測(cè)量的精度還是自動(dòng)化程度上看, 均無(wú)法滿足日益發(fā)展的加工性研究和自動(dòng)化生產(chǎn)中在線檢測(cè)的要求。為此, 我們研制開(kāi)發(fā)了這套刀具磨損圖象數(shù)字檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以微型計(jì)算機(jī)為中心, 配以圖象傳感器和圖象捕獲器, 能實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具磨損圖象的數(shù)據(jù)采集、圖象處理、磨損量測(cè)量以及磨損圖象的顯示等功能。</p>

24、<p>　　隨著高性能CNC機(jī)床、FMS以及C IMS的廣泛應(yīng)用,機(jī)械加工的效率、加工質(zhì)量有了明顯的提高,同時(shí)對(duì)全自動(dòng)化生產(chǎn)也提出了更高的要求,操作人機(jī)比由原來(lái)的一對(duì)一發(fā)展到現(xiàn)在的一名操作人員操控多臺(tái)設(shè)備的局面。這樣,數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)能否自動(dòng)監(jiān)測(cè)刀具狀態(tài),及時(shí)了解正在使用的刀具磨損情況,從而根據(jù)刀具壽命、磨損量、刀具破裂等形式的刀具故障對(duì)刀具工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,并在刀具磨損達(dá)到設(shè)定磨損量時(shí)報(bào)警,就顯得非常重要。工業(yè)統(tǒng)計(jì)表明,刀具失

25、效是引起機(jī)床故障的首要因素,由此引起的停機(jī)時(shí)間占數(shù)控機(jī)床總停機(jī)時(shí)間的1 /5～1 /3。切削加工中,如果刀具磨損不能及時(shí)發(fā)現(xiàn),將導(dǎo)致整個(gè)加工過(guò)程的中斷,引起工件報(bào)廢,甚至整個(gè)系統(tǒng)的停止。研究表明,數(shù)控機(jī)床配備刀具監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后可減少75%的故障停機(jī)時(shí)間,提高生產(chǎn)率10% ～60% ,提高機(jī)床利用率50%以上。美國(guó)Kennamtal公司的研究表明,配備刀具監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng),能夠節(jié)約加工費(fèi)用達(dá)30%。因此研究開(kāi)發(fā)智能監(jiān)測(cè)技術(shù),防止因刀失效而引

26、起的工件報(bào)廢、設(shè)備損壞并保證機(jī)床無(wú)故障運(yùn)行是十分重要的。這樣，數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)能否自動(dòng)監(jiān)測(cè)刀具狀態(tài)，及時(shí)了解正在使用的刀具磨損情況，從而根據(jù)刀具壽命</p><p>　　刀具磨損、破損和崩刃是加工過(guò)程中較常出現(xiàn)的問(wèn)題，這些問(wèn)題都會(huì)影響工件的加工表面質(zhì)量和尺寸精度，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)＜皺C(jī)床、工件和人員的安全，如何及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題并給出解決方法，一直以來(lái)都是國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者致力研究的課題。特別是現(xiàn)代機(jī)械制造加工工業(yè)正朝著

27、自動(dòng)化高精密加工的方向如火如荼的發(fā)展，對(duì)各種生產(chǎn)要素和加工條件都有更高更嚴(yán)格的要求，為了保證整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程煩利高效的進(jìn)行，監(jiān)測(cè)刀具在機(jī)械制造加工中的狀態(tài)，即刀具的工況，自然而然成為舉足輕重不容忽視的重要一環(huán)。</p><p>　　總之，監(jiān)測(cè)刀具在加工過(guò)程中的狀態(tài)，力求做到降低因刀具故障引起的事故發(fā)生率，保證加工過(guò)程安全高效，避免了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡；預(yù)知刀具工況，在避免類似失修造成的故障，防止過(guò)剩維護(hù)造成的浪

28、費(fèi)，提高刀具的利用效率等方面有著重要的意義。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 </p><p>　　從上世紀(jì)40年代起，人們對(duì)刀具磨損狀態(tài)的監(jiān)測(cè)就有初步的研究，但發(fā)展一直很緩慢，直到頻譜分析應(yīng)用于刀具工況監(jiān)測(cè)，這一技術(shù)才獲得了實(shí)質(zhì)發(fā)展。但此時(shí)的監(jiān)測(cè)特征比較單一，監(jiān)測(cè)內(nèi)容比較簡(jiǎn)單。</p><p>　　但是隨后，國(guó)內(nèi)外切削工作者在刀具工況監(jiān)測(cè)方面做了大量的研究

29、工作。美國(guó)麻省理工學(xué)院利用監(jiān)測(cè)原子能放射性的方法進(jìn)行診斷和監(jiān)測(cè)刀具的磨損情況，日本牧野公司通過(guò)主軸負(fù)載電流監(jiān)控器對(duì)切削過(guò)程的刀具磨損、破損進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等等。</p><p>　　美國(guó)、日本、德國(guó)及丹麥等國(guó)家處于領(lǐng)先地位，并擁有一批成果及專利。國(guó)內(nèi)的多所大學(xué)及研究單位也對(duì)刀具監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了一定的研究工作，且有一批產(chǎn)品問(wèn)世。典型的監(jiān)控儀有：日本的EMT 1000，CHIP-SSAZ；美國(guó)的ATMA，KTA和Cinci

30、nnati的功率監(jiān)視系統(tǒng)：德國(guó)Widia公司研制的Widatronic刀具監(jiān)測(cè)儀；丹麥的HZK系統(tǒng)及中國(guó)的DJ-101，DzJ-101和TM-8000等。80年代后期，美國(guó)率先研究多傳感參數(shù)融合的車刀磨損監(jiān)視系統(tǒng)，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)進(jìn)行多傳感參數(shù)特征信號(hào)并行輸入的融合識(shí)別。北京航空航天大學(xué)也成功研制了基于切削力的刀具破損監(jiān)測(cè)儀。西北工業(yè)大學(xué)研制了基于聲發(fā)射技術(shù)的刀具破損監(jiān)測(cè)儀。清華大學(xué)在深入研究ANN，GMDH等融合識(shí)別法基礎(chǔ)上

31、開(kāi)展了聲發(fā)射和切削振動(dòng)兩種傳感信號(hào)多特征參數(shù)并行輸入的“主一從”融合識(shí)別車刀與立銑刀磨損及車刀、立銑刀、鉆頭、絲錐破／折損綜合監(jiān)控儀的研究開(kāi)發(fā)和適用化研究，開(kāi)發(fā)了TM-9000型刀具磨／破損監(jiān)控儀。哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的刀具破損監(jiān)測(cè)儀，通過(guò)監(jiān)測(cè)電機(jī)功率和聲發(fā)射信號(hào)預(yù)報(bào)刀具的破損狀態(tài)。西安交通大學(xué)研制了基于切削力監(jiān)測(cè)刀具磨損</p><p>　　伴隨著機(jī)械生產(chǎn)自動(dòng)化和傳感技術(shù)的發(fā)展，刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測(cè)的方法越來(lái)越多，綜

32、合國(guó)內(nèi)外研究的諸多方法，根據(jù)刀具磨損量檢測(cè)原理的不同，主要分為兩種：直接監(jiān)測(cè)方法和間接監(jiān)測(cè)方法。直接法一般只能在刀具不切削時(shí)進(jìn)行，如采用由物鏡、光導(dǎo)傳像束和CCD照相機(jī)組成的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)能直接測(cè)量刀具的后刀面磨損量：采用電視攝像輸入裝置獲取車刀磨損區(qū)的圖像，提取刀具磨損帶、主磨損溝尺寸、副磨損溝尺寸、月牙洼寬度、月牙洼深度和月牙洼中心至切削刃的距離等作為識(shí)別刀具磨損的特征，利用模糊模式方法識(shí)別刀具磨損，獲得了較好的效果；基于馬爾可夫隨機(jī)

33、場(chǎng)理論，建立了工件表面紋理圖像的馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)紋理模型，并對(duì)工件表面紋理圖像的特點(diǎn)進(jìn)行了分析。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)工件表面紋理圖像的特征參數(shù)進(jìn)行提取，提出采用相對(duì)距離作為刀具磨損程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。指出三階馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)能比較充分地反映工件表面紋理圖像的特征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)的工件表面紋理分析方法能夠較好地適用于刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)。應(yīng)用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法對(duì)工件表面紋理圖像進(jìn)行分析，間接地實(shí)施對(duì)刀具磨損狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。工件表面紋理是刀具刀

34、刃狀態(tài)的映像，刀具鋒利時(shí)切削出的表面紋理清晰，連</p><p>　　但是，直接法有兩個(gè)明顯的缺點(diǎn)：一是要求停機(jī)檢測(cè)，占用生產(chǎn)時(shí)間；二是不能檢測(cè)出加工過(guò)程中出現(xiàn)的突然損壞，使其應(yīng)用受到一定限制。正因如此，間接法已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的主流。</p><p>　　在刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)的傳感器和信號(hào)選擇方面:Iwatak和Moriwaki提出了用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)刀具磨損進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，Moriwaki在此基

35、礎(chǔ)上提出了聲發(fā)射刀具破損檢測(cè)方法Kannatey-Asibu和Domfeld從理論上研究了聲發(fā)射和加工過(guò)程參數(shù)之間的關(guān)系。Lan和Domfledf的研究表明，切削力和進(jìn)給力對(duì)刀具磨損具有較高的敏感性。李錫文、李錫文，社潤(rùn)生等人建立了銑刀磨損面和銑削力之間的模型，根據(jù)銑刀刀齒漸進(jìn)磨損過(guò)程中切削力信號(hào)的變化特點(diǎn)，分析了x和Y方向瞬時(shí)切削力、每轉(zhuǎn)平均切削力與刀齒后刀面磨損帶面積間模型的時(shí)域統(tǒng)計(jì)特性。從理論上進(jìn)一步說(shuō)明了利用銑削力監(jiān)測(cè)刀具磨損的

36、有效性。文西芹利用磁頭型磁致伸縮扭矩傳感器進(jìn)行銑削刀具失效監(jiān)測(cè)，它是基于切削力的監(jiān)控方法，但它克服了其它力監(jiān)控方法如應(yīng)力應(yīng)變傳感器存在的要或多或少地改變機(jī)床部件結(jié)構(gòu)等不足，可以實(shí)現(xiàn)非接觸的在線監(jiān)控。劉桂杰等人采用電機(jī)功率與電流測(cè)量法，加工過(guò)程中刀具的磨損與切削力有著密切的關(guān)系，而電動(dòng)機(jī)功率與電流是切削力的間接反映，可以通過(guò)測(cè)量機(jī)床電功率或電流的變化來(lái)監(jiān)測(cè)刀具的工作狀態(tài)，其主要特點(diǎn)是傳感器安裝方便，可靠性高，數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單。王忠</p

37、><p><b>　　第2章 基礎(chǔ)理論</b></p><p><b>　　2.1 刀具磨損</b></p><p>　　切削時(shí)，刀具的前、后刀面與切屑及已加工表面相接觸，產(chǎn)生劇烈摩擦。在接觸區(qū)內(nèi)有相當(dāng)高的溫度和壓力。因此在前后刀面上都會(huì)發(fā)生磨損。但它們的磨損情況有各自不同的特點(diǎn)，而且相互影響：</p><

38、p>　　1、刀具磨損形式有以下幾種： 1、前刀面磨損2、后刀面磨損 3、邊界磨損</p><p><b>　　2、刀具磨損的原因</b></p><p>　　由于工件材料、刀具材料種類很多，切削條件變化很大，因此刀具磨損的形式各不相同，其磨損的原因也很復(fù)雜。刀具在正常磨損的情況下，其主要原因包括：（1）、機(jī)械磨損 （2）、熱磨損 （3）、化學(xué)磨損<

39、/p><p>　　機(jī)械磨損是由工件材料中硬質(zhì)點(diǎn)的刻劃作用引起，而熱磨損和化學(xué)磨損是由粘結(jié)、擴(kuò)散、腐蝕等引起。</p><p><b>　　3、刀具的磨損過(guò)程</b></p><p>　　對(duì)切削過(guò)程中刀具后刀面磨損量VB進(jìn)行定時(shí)(或定切削行程)測(cè)量可得刀具磨損過(guò)程的典型磨損曲線。刀具磨損過(guò)程可分為三個(gè)階段：</p><p>　

40、　(1)初期磨損階段 新刃磨的刀具剛投入使用,后刀面與工件的實(shí)際接觸而積很小，單位面積上承受的正壓力較大，再加上剛?cè)心ズ蟮暮蟮睹嫖⒂^凸凹不平，刀具磨損速度很快,此階段稱為刀具的初期磨損階段。刀具刃磨以后如能用細(xì)粒度磨粒的油石對(duì)刃磨面進(jìn)行研磨,可以顯著降低刀具的初期磨損量。</p><p>　　(2)正常磨損階段 經(jīng)過(guò)初期磨損后，刀具后刀面與工件的接觸面積增大，單位面積上承受的壓力逐漸減小，刀具后刀面的微觀粗糙

41、表面已經(jīng)磨平，因此磨損速度變慢，此階段稱為刀具的正常磨損階段。它是刀具的有效工作階段。</p><p>　　(3)急劇磨損階段 當(dāng)?shù)毒吣p量增加到一定限度時(shí)，切削力、切削溫度將急劇增高，刀具磨損速度加快．直至喪失切削能力，此階段稱為急劇磨損階段。在急劇磨損階段讓刀具繼續(xù)工作是一件得不償失的事倩，既保證不了加工質(zhì)量，又加速消耗刀具材料，如出現(xiàn)刀刃崩裂的情況，損失就更大。刀具在進(jìn)入急劇磨損階段之前必須更換。 <

42、;/p><p><b>　　4.刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　　刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用了，這個(gè)磨損限度稱為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)橐话愕毒叩暮蟮睹娑紩?huì)發(fā)生磨損，而且測(cè)量也較方便，因此國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO統(tǒng)一規(guī)定以1／2背吃刀量處后刀面上測(cè)量的磨損帶寬度VB作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　為避免直接檢測(cè)給生產(chǎn)帶來(lái)的不便，常根據(jù)切

43、削中的一些現(xiàn)象來(lái)判斷是否達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　制訂刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，既要考慮充分發(fā)揮刀具的切削能力，又要考慮保證工件的加工質(zhì)量。精加工時(shí)磨鈍標(biāo)準(zhǔn)取較小值，粗加工時(shí)取較大值；工藝系統(tǒng)剛性差時(shí)，磨鈍標(biāo)準(zhǔn)取較小值；切削難加工材料時(shí)，磨鈍標(biāo)準(zhǔn)也要取較小值。</p><p>　　國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO推薦硬質(zhì)合金車刀刀具壽命試驗(yàn)的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，有下列三種可供選擇：</p><p

44、>　?。?）VB＝0．3mm；</p><p>　?。?）如果主后刀面為無(wú)規(guī)則磨損，取 VBmax=0．6mm；</p><p>　?。?）前刀面磨損量 KT＝（0．06＋0．3f）mm。</p><p><b>　　5.刀具壽命的定義</b></p><p>　　一把新刀（或重新刃磨后的刀具）自開(kāi)始切削直到磨

45、損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止所經(jīng)歷的實(shí)際切削時(shí)間，稱為刀具壽命，用T表示。一把新刀往往要經(jīng)過(guò)多次重磨，才會(huì)報(bào)廢，刀具壽命指的是兩次刃磨之間所經(jīng)歷的切削時(shí)間。而對(duì)其從第一次投入使用直至完全報(bào)廢（經(jīng)刃磨后也不可再用）時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間，叫做刀具總壽命。刀具壽命與刀具總壽命是不同的概念。</p><p><b>　　2.2刀具磨損檢測(cè)</b></p><p>　　破損是突然發(fā)刀具磨損是

46、逐步發(fā)生的, 較易預(yù)測(cè), 而要監(jiān)測(cè)刀具的破損則較困難, 這是由于刀具的生的。所以需要具有以下性能的傳感器和監(jiān)測(cè)系統(tǒng):</p><p>　　1、能發(fā)出清晰可靠的信號(hào)</p><p>　　2、能靈敏地反映刀具逐漸磨損的情況</p><p>　　3、對(duì)刀具破損能作出迅速響應(yīng), 響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)千分之一秒</p><p>　　4、能靈活地用于不同的加工

47、工序</p><p><b>　　5、不干涉切削過(guò)程</b></p><p>　　6、可以在車間環(huán)境下使用, 成本低、安全可靠</p><p>　　7、并能提供與機(jī)床控制系統(tǒng)相聯(lián)接的信號(hào)。</p><p>　　刀具磨、破損的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是計(jì)算機(jī)與傳感技術(shù)的綜合。目前, 監(jiān)測(cè)方法根據(jù)切削加工過(guò)程和傳感器類型一般可分為直接法和間

48、接法兩大類。</p><p>　　直接法是直接檢測(cè)刀刃的形狀、位置等參量, 一般只能離線測(cè)量。</p><p>　　例如：（1）監(jiān)測(cè)刀具的切削刃是否已磨損（2）監(jiān)測(cè)刀具的切削刃的位置。</p><p>　　間接法是間接測(cè)量正在切削狀態(tài)中的某些參數(shù), 將它與給出的正式切削參數(shù)進(jìn)行比較, 從而推斷出刀具是否已磨損或者刀具就要發(fā)生破損的先兆, 達(dá)到監(jiān)測(cè)目的。許多可測(cè)量的參

49、數(shù)能夠指出刀具磨損或破損 </p><p>　　例如：（1）切削力 切削力的突然增加或消失,表明切削已破壞 （2）切削溫度 溫度的突然升高或降低也可表征刀具已磨損或破損 （3）主軸功率或扭矩 和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)力的增加或降低 （4）切削時(shí)刀具發(fā)出的異常聲音 （5）工件尺寸的突然變化 （6）工件表面粗糙度的變化(工件—刀具之間電阻值的變化)</p><p>　　間接法可以有以上多種

50、檢測(cè)參量, 但考慮到信號(hào)獲取方式、靈敏度、抗干擾性及使用條件的限制, 目前在實(shí)際生產(chǎn)中較常見(jiàn)的是切削力、主電機(jī)負(fù)荷及聲發(fā)射信號(hào)監(jiān)測(cè)法</p><p><b>　　直接監(jiān)測(cè)法</b></p><p>　　直接測(cè)量刀具表面磨損</p><p>　　此法優(yōu)點(diǎn)是直觀性強(qiáng), 準(zhǔn)確、可靠。但大部分只能在切削完畢后, 把刀具移到固定位置進(jìn)行觀察。當(dāng)出現(xiàn)刀瘤或

51、其他沉積物時(shí), 分析損耗部位就會(huì)有困難。此外, 光反射不適于刀具破損的檢測(cè), 并且受刀具材料不同及測(cè)量環(huán)境亮度變化的影響也較大。另外不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量, 只能在兩次切削之間進(jìn)行靜態(tài)測(cè)量。</p><p>　　利用放射性監(jiān)測(cè)刀具磨損</p><p>　　在應(yīng)用此法時(shí), 在大多數(shù)情況下會(huì)使刀具帶有放射性, 并要把切屑收集起來(lái), 以便對(duì)放射能量集‘掃進(jìn)行計(jì)量</p><p>

52、;<b>　　間接監(jiān)測(cè)法</b></p><p>　　1、切削力變化的監(jiān)測(cè)方法</p><p>　　切削力變化是切削過(guò)程中與刀具磨、破損狀態(tài)最為密切相關(guān)的一種物理現(xiàn)象。采用切削力作為檢測(cè)信號(hào), 具有拾取信號(hào)容易, 反應(yīng)迅速、靈敏等優(yōu)點(diǎn), 是在線實(shí)時(shí)法中研究較多、很有希望突破的一種方法, 所以是加工中心和FMS中測(cè)量刀具破損的常用方法之一。</p><

53、;p>　　2、切削功率(或扭矩) 變化和波形的監(jiān)測(cè)方法</p><p>　　此法的主要缺點(diǎn)是, 在應(yīng)用于監(jiān)測(cè)刀具磨損、破損時(shí), 由于切削條件變化設(shè)置闌值較困難, 其反應(yīng)是靈敏度不太高。在小尺寸刀具或切削用量較小時(shí), 電機(jī)功耗變化不明顯, 一般僅適合于粗加工場(chǎng)合。</p><p>　　3、工件尺寸變化的監(jiān)測(cè)方法</p><p>　　4、切削溫度變化的監(jiān)測(cè)方法&l

54、t;/p><p>　　5、測(cè)量刀具與工件接觸處電阻的方法</p><p>　　6、測(cè)量不同振動(dòng)頻率的監(jiān)測(cè)方法</p><p>　　7、聲發(fā)射法監(jiān)測(cè)刀具</p><p>　　8、工件表面粗糙度變化的監(jiān)測(cè)方法</p><p>　　由于切削過(guò)程的復(fù)雜性，影響切削力的因素很多，所以較難建立精確而完善的切削力模型；即使建立了較完善的

55、切削力模型，切削用量的改變引起的切削分力的變化很難與由刀具破損或磨損引起的切削分力的變化區(qū)分開(kāi)；另外，在安裝測(cè)力裝置時(shí)需要改裝機(jī)床結(jié)構(gòu)，使調(diào)整和維修很不方便，不利于該方法在生產(chǎn)實(shí)際中推廣。</p><p>　　而切削噪聲監(jiān)測(cè)法目前實(shí)際使用的監(jiān)控系統(tǒng)還很少。其中一個(gè)重要原因就是采用聲音檢測(cè)法難以在實(shí)際的加工車間實(shí)行，因?yàn)檐囬g的環(huán)境噪聲通常在90 dB 左右，此外信號(hào)的實(shí)時(shí)處理技術(shù)以及特征提取方法尚有待進(jìn)一步研究&l

56、t;/p><p>　　2.3 機(jī)械設(shè)計(jì)理論</p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)是一門(mén)通過(guò)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品或者改進(jìn)老產(chǎn)品來(lái)滿足人類需求的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。它涉及工程技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，主要研究產(chǎn)品的尺寸、形狀和詳細(xì)結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)思，還要研究產(chǎn)品在制造、銷售和使用等方面的問(wèn)題。</p><p>　　一臺(tái)機(jī)器的整體結(jié)構(gòu)是由若干個(gè)部件組成的，每一個(gè)部件又是由若干個(gè)零件組成的。機(jī)器正是按照各機(jī)械部件的

57、功能組合在一起進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的，常用的機(jī)械零部件主要包括：</p><p>　　（1）聯(lián)接件 為了便于機(jī)器的制造、安裝、運(yùn)輸、維護(hù)以及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等，廣泛地使用各種聯(lián)接。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)人員必須熟悉各種機(jī)器中常用的聯(lián)接方法及有關(guān)聯(lián)接零件的結(jié)構(gòu)、類型、性能與使用場(chǎng)合，掌握它們的設(shè)計(jì)理論或選用方法。</p><p><b>　　常見(jiàn)的聯(lián)接件：</b></p>&

58、lt;p>　?、?動(dòng)聯(lián)接：被聯(lián)接件之間可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。</p><p>　?、?靜聯(lián)接：被聯(lián)接件間不允許產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。其又可分兩類 a、不可拆聯(lián)接：鉚接、焊接和膠接 b、可拆聯(lián)接：螺栓聯(lián)接、銷聯(lián)接、鍵聯(lián)接等。</p><p>　?、?過(guò)盈聯(lián)接：緊配合聯(lián)接。</p><p>　　（2）機(jī)械傳動(dòng)零件 工作機(jī)一般都要靠原動(dòng)機(jī)供給一定形式的能量才能工

59、作。但是，把原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)直接聯(lián)接起來(lái)的情況是很少的，往往需在二者間加入傳遞動(dòng)力或改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的由各種轉(zhuǎn)動(dòng)零件組成傳動(dòng)裝置。</p><p>　　實(shí)踐證明，傳動(dòng)裝置在整臺(tái)機(jī)器的質(zhì)量和成本中都占有很大的比例。機(jī)器的工作性能和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用也很大程度上決定于傳動(dòng)裝置的優(yōu)劣。因此，不斷提高傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和制造水平就具有十分重要的意義。</p><p>　　根據(jù)工作原理的不同，可將傳動(dòng)分為機(jī)械傳動(dòng)和電傳

60、動(dòng)兩類。機(jī)械傳動(dòng)又可分為摩擦傳動(dòng)、嚙合傳動(dòng)、液力傳動(dòng)和氣力傳動(dòng)?，F(xiàn)代機(jī)器往往需要運(yùn)用上述某些傳動(dòng)組成復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)，以滿足對(duì)機(jī)器提出的各種功能要求。</p><p>　　最常用的機(jī)械傳動(dòng)零部件，包括螺旋傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和蝸輪傳動(dòng)。</p><p>　?。?）軸系零部件 一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件都需要安裝在軸上才能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)的傳遞，大多數(shù)軸還起到傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。軸要用滑

61、動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承來(lái)支撐，有時(shí)也通過(guò)聯(lián)軸器或離合器傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。由此軸系零部件的主要功能是支承回轉(zhuǎn)零件并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。</p><p>　?。?）其他零部件 機(jī)器的機(jī)械結(jié)構(gòu)除由以上零件組成外，還包括其他一些零件。如彈簧、箱體、導(dǎo)軌和鉸鏈等。</p><p>　　然而機(jī)械設(shè)計(jì)的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類需求的產(chǎn)品。發(fā)明、發(fā)現(xiàn)和科技知識(shí)本身并不一定能給人類帶來(lái)好處，只有當(dāng)它們被應(yīng)用在產(chǎn)品上才能

62、產(chǎn)生效益。因而，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到在一個(gè)特定的產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，必須先確定人們是否需要這種產(chǎn)品。所以設(shè)計(jì)產(chǎn)品應(yīng)滿足一定的基本要求：</p><p>　　(1)使用性要求 實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，滿足運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能的要求。</p><p>　　(2)經(jīng)濟(jì)性要求 這是一個(gè)綜合性指標(biāo)，表現(xiàn)在設(shè)計(jì)制造和使用兩個(gè)方面。</p><p>　　提高設(shè)計(jì)制造的經(jīng)濟(jì)性的途徑有三條：</p

63、><p>　　1）使產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化；2）運(yùn)用現(xiàn)代化設(shè)計(jì)制造方法；3）科學(xué)管理。</p><p>　　提高使用經(jīng)濟(jì)性的途徑有四條：</p><p>　　1）提高機(jī)械化、自動(dòng)化水平；2）提高機(jī)械效率；3）延長(zhǎng)使用壽命；4）防止無(wú)意義的損耗。</p><p>　　(3)安全性要求有三個(gè)含義：</p><p>　　1）

64、設(shè)備本身不因過(guò)載、失電以及其它偶然因素而損壞；</p><p>　　2）切實(shí)保障操作者的人身安全（勞動(dòng)保護(hù)性）；</p><p>　　3）不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞。</p><p><b>　　(4)工藝性要求</b></p><p>　　這包含兩個(gè)方面1）裝配工藝形2）零件加工工藝性。</p><p>

65、;<b>　　(5)可靠性要求</b></p><p>　　要求機(jī)械系統(tǒng)在預(yù)定的環(huán)境條件下和壽命期限內(nèi)，具有保持正常工作狀態(tài)的性能，這就稱為可靠性</p><p><b>　　2.4 測(cè)量技術(shù)</b></p><p><b>　　1、技術(shù)測(cè)量概述</b></p><p>　　在

66、機(jī)械制造中，技術(shù)測(cè)量主要是研究對(duì)零件幾何參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和檢驗(yàn)的問(wèn)題。所謂測(cè)量是指為確定被測(cè)對(duì)象的量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，就是將被測(cè)量（如長(zhǎng)度、角度、表面粗糙度、幾何形狀和相互位置誤差等）與復(fù)現(xiàn)計(jì)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，從而確定兩者比值的過(guò)程。</p><p>　　如果用x表示被測(cè)量，用E表示計(jì)量單位或標(biāo)準(zhǔn)量，以q表示測(cè)量值，則有q與x、E的關(guān)系式： q＝x／E 從而有

67、 x = q·E</p><p>　　一個(gè)完整的幾何量的測(cè)量過(guò)程應(yīng)該包括四個(gè)要素，即：被測(cè)對(duì)象、計(jì)量單位、測(cè)量方法和測(cè)量精度。</p><p>　　2、米的定義與量值傳遞系統(tǒng) </p><p>　　我國(guó)法定基本計(jì)量單位是米(m)，在機(jī)械制造中的常用單位有毫米(mm)和微米(μm)，1m＝103mm，1mm＝103μm。 </p&

68、gt;<p>　　在實(shí)際應(yīng)用中，除特別精密零件的測(cè)量外，一般不直接用基準(zhǔn)光波波長(zhǎng)測(cè)量零件。為了保證量值的統(tǒng)一，必須把國(guó)家基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的長(zhǎng)度計(jì)量單位量值準(zhǔn)確地傳遞到生產(chǎn)中的計(jì)量器具和工件上去，以保證對(duì)被測(cè)對(duì)象所測(cè)得的量值的準(zhǔn)確和一致。為此需要在全國(guó)范圍內(nèi)從組織到技術(shù)上建立起一套嚴(yán)密而完整的體系，即長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)，如圖5.1所示。這個(gè)系統(tǒng)的傳遞媒介是量塊和線紋尺，它們是機(jī)械制造中的實(shí)用長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)，由國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局到地方各級(jí)計(jì)量管

69、理機(jī)構(gòu)逐級(jí)傳遞和定期檢定。 </p><p>　　3、計(jì)量器具度量指標(biāo) </p><p>　?。?）分度值（i）：計(jì)量器具刻度尺或刻度盤(pán)上兩相鄰刻線間的距離所代表的量值。例如千分尺的分度值i＝0.01 mm。分度值是計(jì)量器具能指示出被測(cè)件量值的最小單位。數(shù)字顯示儀器的分度值稱為分辨率，它表示最末一位數(shù)字間隔所代表的量值之差。</p><p>　?。?）刻度間距（a）

70、：計(jì)量器具刻度尺或刻度盤(pán)上兩相鄰刻線的中心距離。為了便于眼力觀察，一般刻度間距在1～1.25mm之間。</p><p>　?。?）示值范圍（b）：由計(jì)量器具所顯示或指示的最低值到最高值的范圍</p><p>　?。?）測(cè)量范圍（B）：在允許誤差限內(nèi)，計(jì)量器具所能測(cè)出的被測(cè)量的范圍。測(cè)量范圍和示值范圍不能混淆，測(cè)量范圍不僅包括示值范圍，而且還包括儀器的、懸臂或尾座等的調(diào)節(jié)范圍。</p&

71、gt;<p>　?。?）靈敏度(k) ：計(jì)量器具對(duì)被測(cè)量變化的反應(yīng)能力。如果用△L表示被測(cè)變量的變化，用△x表示計(jì)量器具的變化，則靈敏度。當(dāng)△L和△x為同一量時(shí)，靈敏度又稱為放大比。</p><p>　?。?）靈敏限(靈敏閾) ：能引起計(jì)量器具示值可覺(jué)察變化的被測(cè)量的最小變化值。</p><p>　　（7）示值誤差：計(jì)量器具的示值與被測(cè)量的真值之間的差值。</p>

72、<p>　?。?）示值變動(dòng)性：在相同的測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，計(jì)量器具所指示的最大差值。 </p><p>　?。?）回程誤差：在相同的測(cè)量條件下，當(dāng)被測(cè)量不變時(shí)，計(jì)量器具沿正、反行程在同一測(cè)量點(diǎn)上所指示的最大差值。</p><p>　?。?0）測(cè)量力：測(cè)量過(guò)程中測(cè)量器具與被接觸工件之間的接觸力。測(cè)量力太大或者太小都將影響測(cè)量精度，所以大小要適宜。<

73、/p><p>　?。?1）計(jì)量器具的不確定度：在規(guī)定條件下測(cè)量時(shí)，由于測(cè)量誤差的存在，對(duì)測(cè)量值不能肯定的程度。計(jì)量器具的不確定度是一項(xiàng)綜合精度指標(biāo)，它包括測(cè)量?jī)x的示值誤差、示值變動(dòng)性、回程誤差、靈敏限以及調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)件誤差等綜合影響。 </p><p>　　4、測(cè)量誤差及其產(chǎn)生的原因</p><p>　　不管我們使用多么精確的測(cè)量器具，采用多么可靠的測(cè)量方法，都不可避免地會(huì)

74、產(chǎn)生一些誤差。測(cè)量誤差δ是指測(cè)量結(jié)果x與被測(cè)量的真值xo之差，即 </p><p><b>　　δ＝x－xo </b></p><p>　　由于x可能大于xo，也可能小于xo，因此測(cè)量誤差δ可能是正值也可能是負(fù)值 。測(cè)量誤差絕對(duì)值的大小決定了測(cè)量精度的高低，誤差的絕對(duì)值愈大，測(cè)量精度愈低，反之愈高。</p><p>　　上述測(cè)量誤差又稱為絕對(duì)誤

75、差，絕對(duì)誤差有它的局限性。如果對(duì)大小不同的同類量進(jìn)行測(cè)量，要比較其精度，就需采用測(cè)量誤差的另一種表示方法，即相對(duì)誤差ε，它等于測(cè)量的絕對(duì)誤差與被測(cè)量的真值之比，即 </p><p>　　測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因歸納起來(lái)有以下幾個(gè)方面： 基準(zhǔn)件誤差 、計(jì)量器具誤差、方法誤差、環(huán)境誤差和人為誤差。</p><p>　　5、測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理 </p><p>　　對(duì)于比較重要

76、的測(cè)量，完整的測(cè)量結(jié)果不但要給出正確的測(cè)量值，而且還應(yīng)該給出該測(cè)量值的準(zhǔn)確程度，也就是給出測(cè)量方法的極限誤差δlim。對(duì)于一般的簡(jiǎn)單的測(cè)量，可以從儀器的使用說(shuō)明書(shū)或檢定規(guī)程中查得儀器的測(cè)量不確定度，以此作為測(cè)量極限誤差，而對(duì)于一些比較復(fù)雜的測(cè)量，或者對(duì)于專門(mén)設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置，沒(méi)有現(xiàn)成的資料可供查閱，只能分析測(cè)量誤差的組成項(xiàng)并計(jì)算其數(shù)值，然后按一定方法綜合成測(cè)量方法極限誤差，這個(gè)過(guò)程就叫做測(cè)量誤差的合成，也就是測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理。測(cè)量誤差的

77、合成包括兩類：直接測(cè)量法測(cè)量誤差的合成和間接測(cè)量法測(cè)量誤差的合成。</p><p>　　第3章 總的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　基礎(chǔ)方案一：</b></p><p>　　如圖3.1所示，1是車床上的刀架，2是磁性固定塊，3是測(cè)量對(duì)象刀具，4是千分尺上帶刻度部件，5是聯(lián)接結(jié)構(gòu)，6是矩形滑軌，7是矩形滑塊，8是帶千分表的測(cè)量部件。&l

78、t;/p><p>　　整個(gè)裝置通過(guò)2磁性固定塊固定在被測(cè)物體刀具上，而固定塊2通過(guò)聯(lián)接結(jié)構(gòu)5分別與4和6聯(lián)接在一起，而6和7本是一副滑軌，測(cè)量部件8固定在滑塊7上，在測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)結(jié)構(gòu)4的螺旋柄的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)結(jié)構(gòu)4上的測(cè)微螺桿在與7滑塊良好接觸下，緩慢的推動(dòng)滑塊7在滑軌6上移動(dòng)，從而帶動(dòng)滑塊上的測(cè)量部件在刀具磨損面上劃過(guò)（其中測(cè)量部件8必須與被測(cè)量面處于垂直狀態(tài)），由于磨損面的凹凸不平，最終使測(cè)量部件中的千分表盤(pán)讀數(shù)

79、發(fā)生變動(dòng)，對(duì)數(shù)據(jù)的處理可以得出刀具的磨損情況。</p><p><b>　　圖3.測(cè)量裝置1</b></p><p><b>　　基礎(chǔ)方案二：</b></p><p>　　如下圖3.2所示，1固定桿件，2聯(lián)接結(jié)構(gòu)，3聯(lián)接桿，4帶螺紋和分度盤(pán)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)，5螺紋傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，6連接桿，7傳動(dòng)螺桿，8帶千分表和測(cè)量頭的測(cè)量部件。&l

80、t;/p><p>　　整個(gè)裝置通過(guò)固定桿1固定在車床上，桿1和桿3通過(guò)聯(lián)接結(jié)構(gòu)2聯(lián)接在一起，結(jié)構(gòu)4固定在桿3上（可以繞桿上局部轉(zhuǎn)動(dòng)），結(jié)構(gòu)5和結(jié)構(gòu)4通過(guò)桿6和螺桿7聯(lián)接在一起，測(cè)量部件8固定在結(jié)構(gòu)5上。</p><p>　　測(cè)量時(shí)，固定整個(gè)裝置固定在機(jī)床上，并調(diào)整裝置，使結(jié)構(gòu)8側(cè)頭必須與被側(cè)面接觸，然后通過(guò)7螺桿傳動(dòng)，通過(guò)分度盤(pán)控制螺桿緩慢傳動(dòng)，使結(jié)構(gòu)5帶著8測(cè)量部件在被測(cè)面緩慢劃過(guò)，從而使千

81、分表讀數(shù)發(fā)生變化，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理最終可以知道刀具磨損的情況。</p><p><b>　　圖3.2測(cè)量裝置2</b></p><p><b>　　基礎(chǔ)方案三：</b></p><p>　　如下圖3.3所示，1刀架和刀具，2裝夾結(jié)構(gòu)，3是千分尺上帶刻度部件，4燕尾滑塊，5帶千分表測(cè)量部件，6燕尾滑軌。</p>

82、<p>　　首先，通過(guò)裝夾結(jié)構(gòu)使整個(gè)裝置固定在刀具上，其中裝夾結(jié)構(gòu)中階梯垂直面必須和被測(cè)刀柄面緊貼在一起，并通過(guò)上方的緊固螺釘固定好，結(jié)構(gòu)3、燕尾滑軌6都通過(guò)固定件固定在結(jié)構(gòu)2上，燕尾滑塊與燕尾滑軌契合在一起，結(jié)構(gòu)5被固定在滑塊上。</p><p>　　實(shí)際測(cè)量時(shí)，固定裝置在被測(cè)刀具上，使結(jié)構(gòu)5上的測(cè)量頭與刀具磨損面良好接觸，通過(guò)結(jié)構(gòu)3上的測(cè)微螺桿在與4燕尾滑塊良好接觸下，緩慢的推動(dòng)滑塊4在滑軌6上移

83、動(dòng)，從而帶動(dòng)滑塊上的測(cè)量部件上的測(cè)量頭在刀具磨損面上劃過(guò)，由于磨損，使平面上凹凸不平，劃過(guò)時(shí)會(huì)使千分表的讀數(shù)發(fā)生變化，通過(guò)對(duì)讀數(shù)的數(shù)據(jù)處理，得出刀具磨損的情況。</p><p><b>　　圖3.3測(cè)量裝置3</b></p><p>　　通過(guò)對(duì)上述三個(gè)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案的的了解分析,方案三較為合理，故選擇方案三為本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)方案，以其設(shè)計(jì)原理為基礎(chǔ)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)出更為合理的刀具

84、磨損檢測(cè)裝置。</p><p>　　第4章 裝夾系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1 方案設(shè)計(jì) </b></p><p>　　4.1.1裝夾系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　方案一：是基礎(chǔ)方案一中的固定裝置，利用磁性的吸力，使磁性固定塊直接固定在被測(cè)刀具的上表面。</p><p>　　方案

85、二：正如總基礎(chǔ)方案二中的固定裝置，它是通過(guò)定位緊固件直接把連接桿固定在車床上來(lái)固定。</p><p>　　方案三：同基礎(chǔ)方案三一樣的結(jié)構(gòu)，以被測(cè)面為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一階梯，使階梯垂直面作為固定基準(zhǔn)，緊靠被測(cè)面，再通過(guò)緊固件把整個(gè)結(jié)構(gòu)都固定在刀具的各個(gè)表面上，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)測(cè)量裝置的固定。</p><p><b>　　4.1.2方案優(yōu)化</b></p><p&

86、gt;　　在上述的三種方案中，由于本測(cè)量裝置使測(cè)量刀具的磨損量，用千分表來(lái)測(cè)量具體數(shù)據(jù)，精度精確到0.001mm。而方案二是使用較長(zhǎng)桿件來(lái)固定裝置，由于桿件較長(zhǎng)，安裝時(shí)的小誤差很容易被桿件放大，從而使測(cè)量誤差很大。所以方案二不可取。而方案一，看起來(lái)是很簡(jiǎn)單實(shí)用，不過(guò)由于在實(shí)際車床上加工時(shí)，由于刀具在刀架上的固定位置不同，常常刀具上表面不留有足夠的空間來(lái)安放磁性固定塊，其次是定位的基準(zhǔn)是在刀具上表面，對(duì)測(cè)量面沒(méi)有基準(zhǔn)，會(huì)給磨損測(cè)量帶來(lái)誤差

87、。而方案三，是以被測(cè)面為基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)一階梯緊靠被測(cè)面，并通過(guò)緊固件把裝置固定在刀具上，是比較理想的。</p><p>　　故經(jīng)過(guò)綜合的分析，選取方案三。</p><p>　　4.2 裝夾系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.材料的選擇</b></p><p>　　在考慮了功能要求、可靠性要求、成本、可靠性、對(duì)工作條件的

88、耐受性、獲得可能性這六個(gè)方面的要求下，選擇用調(diào)質(zhì)處理過(guò)的45#鋼。</p><p><b>　　2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　選擇方案三，不過(guò)為了滑塊在導(dǎo)軌上的移動(dòng)能夠更好的控制，特意在導(dǎo)軌的兩側(cè)加上兩彈簧，控制滑塊的移動(dòng)。</p><p>　　通過(guò)基礎(chǔ)方案三上改革，得到裝夾系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖4.1所示：</p><

89、p>　　圖4.1 結(jié)構(gòu)示意圖</p><p><b>　　3.結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)</b></p><p>　　如上圖結(jié)構(gòu)可知，本裝夾系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大概可分成兩部分，一部分是框架固定在刀具部分，另一部分是聯(lián)接結(jié)構(gòu)在其上面安裝測(cè)量部件和導(dǎo)軌。</p><p>　　(1）框架固定在刀具部分尺寸</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)裝置是測(cè)

90、量車刀刀具磨損，通過(guò)對(duì)車刀刀具的調(diào)查車刀刀柄尺寸最大截面一般不超過(guò)30×30，故取固定在刀具上的部分框架為40×40，并且取框架的厚度為10mm，并且于磨損面緊靠的階梯面高為16mm，在其對(duì)面框架上大約在高13處加工一M5的螺孔，同樣在框架的上面也設(shè)計(jì)3個(gè)M5的螺紋孔。測(cè)量時(shí)使刀桿底面靠在框架中底面，使階梯面緊靠在磨損測(cè)量面，并通過(guò)框架另外兩面的螺紋孔，用緊固螺釘擰緊，從而實(shí)現(xiàn)框架固定在刀具上。</p>

91、<p>　　(2）聯(lián)接結(jié)構(gòu)上的各各結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　首先，如圖從裝夾框架階梯處聯(lián)接出一直角形的結(jié)構(gòu)，并在另一端加工一豎起的凹矩形槽結(jié)構(gòu)。其中直角形結(jié)構(gòu)的外側(cè)面上加工3個(gè)M3的螺孔，使導(dǎo)軌通過(guò)螺栓固定在裝夾框架上，而其外側(cè)面尺寸于導(dǎo)軌的長(zhǎng)有關(guān)，在這里取外側(cè)面長(zhǎng)為45mm。其次豎形結(jié)構(gòu)中的凹槽是在其中固定導(dǎo)軌用的于導(dǎo)軌寬有關(guān)，在這里取矩形槽寬為27，并且在豎形結(jié)構(gòu)上在矩形槽的兩側(cè)還要固定彈

92、簧和螺旋測(cè)微部件，為此在矩形槽兩側(cè)上各設(shè)計(jì)一孔，并用螺釘貫穿，這樣兩條彈簧就可以一端勾在上面，另一端勾在滑塊上，其中孔的尺寸為φ5，螺釘用M3。而通過(guò)對(duì)螺旋測(cè)微部件固定套管的測(cè)量，取在豎形結(jié)構(gòu)上的圓孔大小為φ12公差為+0.05/+0.093，幷加一M3螺釘固定。最總在豎形結(jié)構(gòu)上留有足夠空間安放和聯(lián)接各部件的基礎(chǔ)上，取豎形結(jié)構(gòu)長(zhǎng)為60mm，寬取27.5mm，厚度為10mm。</p><p>　　最后為了測(cè)量效果更

93、好，在階梯上加工兩M3的螺釘，用于定位的基準(zhǔn)面校正。</p><p>　　在各種尺寸的合理設(shè)計(jì)計(jì)算取值和各孔的位置合理安排下，通過(guò)CAD畫(huà)圖軟件可得如圖4.2所示三視圖：</p><p><b>　　圖4.2</b></p><p>　　第5章 導(dǎo)軌系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5.1方案設(shè)計(jì)</

94、b></p><p>　　5.1.1導(dǎo)軌系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌 </b></p><p>　　直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌截面的基本形狀主要有四種：三角形、矩形、燕尾形和圓柱形，每種之中還有凸凹之分，如圖5.1所示。</p><p>　　（1）矩形導(dǎo)軌 承載能力大，制造方便。但磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)

95、償間隙。必須設(shè)置間隙調(diào)整裝置。</p><p>　?。?）三角形導(dǎo)軌 具有自動(dòng)補(bǔ)償磨損的能力，故其導(dǎo)向性好，但制造較麻煩。頂角一般為90度，小于90度可提高導(dǎo)向精度，110～120度時(shí)可提高承載能力。設(shè)計(jì)時(shí)兩斜面的比壓要基本相等。</p><p>　?。?）燕尾形導(dǎo)軌 結(jié)構(gòu)緊湊，高度較小，常用于多層次移動(dòng)部件中（如車床刀架）。但制造較麻煩。不能自動(dòng)補(bǔ)償間隙。必須有消除間隙裝置。 &l

96、t;/p><p>　　(4）圓形導(dǎo)軌 制造方便。但磨損后間隙調(diào)整困難，故常用于受軸向力為主的場(chǎng)合，如拉床、鉆床的主軸和導(dǎo)向套組成的導(dǎo)軌副。</p><p><b>　　圖5.1</b></p><p><b>　　2.導(dǎo)軌間隙調(diào)整</b></p><p>　　導(dǎo)軌結(jié)合面配合的松緊對(duì)機(jī)床的工作性能有相當(dāng)大

97、的影響。配合過(guò)緊：操作費(fèi)力，磨損加快。 配合過(guò)松：影響導(dǎo)向精度，引起振動(dòng)。</p><p>　　因此，除在裝配過(guò)程中應(yīng)仔細(xì)地調(diào)整導(dǎo)軌的間隙外，在使用一段時(shí)間后因磨損還需重調(diào)。</p><p>　　調(diào)整方法：用鑲條和壓板。</p><p><b>　　1.鑲條</b></p><p>　　鑲條用來(lái)調(diào)整矩形導(dǎo)軌和燕尾形導(dǎo)軌的

98、側(cè)隙，以保證導(dǎo)軌面的正常接觸。鑲條應(yīng)放在導(dǎo)軌受力較小的一側(cè)面。常用的有平鑲條和楔形鑲條兩種。</p><p><b>　　2.壓板</b></p><p>　　壓板用于調(diào)整輔助導(dǎo)軌面的間隙并承受顛覆力矩，如圖5.2。</p><p>　　圖a方法，構(gòu)造簡(jiǎn)單，但調(diào)整麻煩，常用于不經(jīng)常調(diào)整間隙和間隙對(duì)加工影響不太大的場(chǎng)合。</p>&

99、lt;p>　　圖b方法，比刮、磨壓板方便，但調(diào)整量受墊片厚度的限制，而且降低了結(jié)合面的接觸剛度。</p><p>　　圖c方法，調(diào)節(jié)很方便，只要擰動(dòng)調(diào)節(jié)螺釘6就可以了，但剛度比前兩種差，多用于經(jīng)常調(diào)節(jié)間隙和受力不大的場(chǎng)合 。</p><p><b>　　圖5.2</b></p><p><b>　　5.1.2方案優(yōu)化</b

100、></p><p>　　通過(guò)對(duì)各種直線運(yùn)動(dòng)滑軌了解，并且在測(cè)量磨損時(shí)，導(dǎo)軌和滑塊是豎立使用的，如使用三角形導(dǎo)軌和矩形導(dǎo)軌，很容易在測(cè)量時(shí)滑塊脫離軌道，故不可取。而圓形導(dǎo)軌在使用由于它與軌道的接觸是圓面，又是豎立使用容易是接觸面受重力的不均，從而導(dǎo)致滑塊移動(dòng)效果不好，對(duì)測(cè)量結(jié)果有很大的影響。故選擇使用燕尾形滑軌來(lái)實(shí)現(xiàn)該裝置的傳動(dòng)。</p><p>　　5.2 燕尾導(dǎo)軌系統(tǒng)設(shè)計(jì)</

101、p><p>　　5.2.1 材料選擇</p><p>　　1、機(jī)械設(shè)計(jì)零件材料的一般選擇原則</p><p>　　1）材料的使用性能——選材的最主要依據(jù)</p><p>　　指的是零件在使用時(shí)所應(yīng)具備的材料性能，包括機(jī)械性能、物理性能和化學(xué)性能。對(duì)大多數(shù)零件而言，機(jī)械性能是主要的必能指標(biāo)，表征機(jī)械性能的參數(shù)主要有強(qiáng)度極限σb、彈性極限σe、屈服

102、強(qiáng)度σs或σ0.2、伸長(zhǎng)率δ、斷面收縮率ψ、沖擊韌性ak及硬度HRC或HBS等。這些參數(shù)中強(qiáng)度是機(jī)械性能的主要性能指標(biāo)，只有在強(qiáng)度滿足要求的情況下，才能保證零件正常工作，且經(jīng)久耐用。在材料力學(xué)的學(xué)習(xí)中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)計(jì)算零件的危險(xiǎn)截面尺寸或校核安全程度時(shí)所用的許用應(yīng)力，都要根據(jù)材料強(qiáng)度數(shù)據(jù)推出。</p><p>　　可以看出，在設(shè)計(jì)機(jī)械零件和選材時(shí)，應(yīng)根據(jù)零件的工作條件，損壞形式，找出對(duì)材料機(jī)械性能的要求，這是

103、材料選擇的基本出發(fā)點(diǎn)。</p><p><b>　　2）材料的工藝性能</b></p><p>　　材料的加工工藝性能主要有：鑄造、壓力加工、切削加工、熱處理和焊接等性能。其加工工藝性能的好壞直影響到零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率及成本。所以，材料的工藝性能也是選材的重要依據(jù)之一。</p><p>　　總之，良好的加工工藝性可以大減少加工過(guò)程的動(dòng)力、材料

104、消耗、縮短加工周期及降廢品率等。優(yōu)良的加工工藝性能是降低產(chǎn)品成本的重要途徑。</p><p><b>　　3）材料的經(jīng)濟(jì)性能</b></p><p>　　每臺(tái)機(jī)器產(chǎn)品成本的高低是勞動(dòng)生產(chǎn)率和重要標(biāo)志。產(chǎn)品的成本主要包括：原料成本、加工費(fèi)用、成品率以及生產(chǎn)管理費(fèi)用等。材料的選擇也要著眼于經(jīng)濟(jì)效益，根據(jù)國(guó)家資源，結(jié)合國(guó)內(nèi)生產(chǎn)實(shí)際加以考慮。此外，還應(yīng)考慮零件的壽命及維修費(fèi)，

105、若選用新材料還要考慮研究試驗(yàn)費(fèi)。</p><p>　　作為一個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)人員，在選材時(shí)必須了解我國(guó)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我國(guó)資源和生產(chǎn)條件，從實(shí)際出發(fā)全面考慮各方面因素。</p><p><b>　　2.材料的選擇</b></p><p>　　通過(guò)對(duì)材料選擇的一般原則的了解，在本設(shè)計(jì)中，導(dǎo)軌和滑塊及螺釘?shù)牟牧弦宦墒褂?5#鋼通過(guò)調(diào)質(zhì)獲得的

106、，因?yàn)樵诒狙b置中，各零件受力很小，使用調(diào)過(guò)質(zhì)的45#鋼作為材料，足以滿足其使用性能，并且從加工工藝方面來(lái)看，45#鋼具有良好的加工工藝性能。從經(jīng)濟(jì)性能來(lái)說(shuō)，對(duì)于本裝置本來(lái)就是低成本來(lái)說(shuō)，選用45#鋼也是很實(shí)際的。</p><p>　　故導(dǎo)軌、滑塊及螺釘?shù)牟牧隙加谜{(diào)質(zhì)過(guò)的45#鋼。</p><p>　　由于鑲條的使用性能所決定，其材料用銅，以改善其摩擦性能。</p><p

107、>　　5.2.2導(dǎo)軌和滑塊設(shè)計(jì)</p><p>　　1、導(dǎo)軌和滑塊的結(jié)構(gòu)如下圖5.3所示： </p><p>　　圖5.3 結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　2、滑軌和滑塊尺寸計(jì)算</p><p>　　通過(guò)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)常用滑動(dòng)導(dǎo)軌截面尺寸，可得到標(biāo)準(zhǔn)的燕尾形導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)尺寸如下圖5.4、5.5所示：</p><p>

108、;<b>　　圖5.4設(shè)計(jì)尺寸圖</b></p><p><b>　　圖5.5設(shè)計(jì)尺寸圖</b></p><p>　　其中，H=6～80mm H1=H+(0.5～1.5) mm ，α=50°～70° b=3～10mm</p><p>　　A1=A+(3～10)mm B1=B+(3.7～1

109、2.1)</p><p>　　由于在本裝置設(shè)計(jì)中，圖5.4所示結(jié)構(gòu)是作為滑塊來(lái)使用的，圖5.5所示結(jié)構(gòu)作為滑軌來(lái)使用，于常用的使用方法相反，故尺寸的選擇有所不同。</p><p><b>　?。?）導(dǎo)軌尺寸設(shè)計(jì)</b></p><p>　　因?yàn)榛壥枪潭ㄔ谘b夾系統(tǒng)上的，其尺寸與裝夾系統(tǒng)上的安裝尺寸有關(guān)，因?yàn)檠b夾系統(tǒng)上安放滑軌的尺寸余量為27，但

110、是由于在本裝置中燕尾滑軌的作用只在于滑動(dòng)，并且在滑動(dòng)中受力比較小，故從成本考慮可以使用小型尺寸的燕尾滑軌來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　故滑軌上的尺B可取20，H為5，其中為了制作成本，一般的車間都有60度角的銑刀，故α取60°。而滑軌的總長(zhǎng)是由被測(cè)磨損面的尺寸來(lái)決定的，在這里取60mm。其中A可通過(guò)計(jì)算所得。并且為了便于安裝在裝夾系統(tǒng)，在其一端設(shè)計(jì)兩通孔，用螺栓來(lái)聯(lián)接固定滑軌，其沉空大小φ6通孔大小φ4

111、，并且為了是在工作中滑塊不滑出導(dǎo)軌，在另一端加工一M3螺紋孔用螺釘固定。</p><p>　　通過(guò)cad畫(huà)圖軟件畫(huà)圖得設(shè)計(jì)圖5.6如下： 圖5.6</p><p>　　（2）滑塊的尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　由導(dǎo)軌和滑塊是配合使用的，故其尺寸的設(shè)計(jì)是在導(dǎo)軌設(shè)計(jì)尺寸的基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)的，結(jié)合圖5.4可得各相應(yīng)的尺寸，B1取28mm，H1也取5mm，α