转角度卧式金属带锯床的设计与研究

张超群　李凤亮

摘 要：金属带锯机是用旋转的柔性金属锯带对金属或其它材料进行连续切割的金属切割机床。本文主要对金属带锯床的结构进行了设计，重点阐述了带锯床的结构组成、工作原理以及基本部件的设计，通过对切削力的研究，改进了进给机构，保证进给力恒定在合理范围，获得了较高的生产效率。

关键词：卧式；金属带锯床；无极调速

1 机械结构总体设计

转角度卧式金属带锯床主要由机床主机、液压系统、传动系统、电控系统、冷却润滑系统、安全保护装置等组成。

1.1 机床主机的设计

机床主机包括底座、锯架、夹紧装置、导向装置。1）底座主要起支撑机床的作用，并在其内安放各种线路、水泵、油槽、阀体等，且其中安放水槽以循环利用冷却液。2）锯架主要是用来安装机床主运动——锯带，并在其内安装有保持锯带持续回转运动的传动系统。3）夹紧装置是由丝杠螺母机构实现的，由两部分构成，其一与导轨固定，另一个与螺母相连从而实现夹紧的功能。4）导向装置是固定在锯架上的装有导向头，在其上并排固定两个轴承，当锯带穿过时使锯带扭转到想要的角度，使其垂直于工件，在锯带持续运转下来切断工件。

1.2 机床液压系统设计

机床液压系统主要是为锯架的进给和提升提供动力，实现剪刀式运动，提升液压缸型号选用YGS80*190。还有为夹紧机构提供大的夹紧力，夹紧液压缸型号采用YGS90*50。

1）夹紧机构设计。应具有足够夹紧力和加紧刚度，并保证在加工过程中不应由于切削力和自重的原因而产错位；具有自锁性能；夹紧时应选择正确的夹紧的作用点，使得夹紧时被夹紧部件能产生过大的变形。

2）液压夹具由夹紧部分和定位部分组成，其中定位部分由螺钉固定在工作台上起定位作用。

1.3 机床传动系统设计

机床的传动系统的动力全部由电机提供，电机型号选用Y100L1-4，功率为2.79KW，电机通过带传动将运动传递到涡轮蜗杆机构，通过涡轮蜗杆机构的转向使运动传递到锯盘的旋转运动，以此来带动锯条的连续切割运动。电机的转速选用1430r/min，由于转速较高，通过带轮的尺寸差来调节蜗杆的转速，再由涡轮蜗杆机构进一步降低转速，以此达到理想的转速，通过调节电机外带轮和蜗杆上带轮的直径，来实现多种转速的转换，从而实现锯条线速度26、41、52、74之间的转换。

1.4 机床电控系统设计

机床电控系统包括电机的启动、停止、急停。电控各种液压阀体的开闭来实现液压缸的上升下降和夹紧功能。为冷却系统提供动力，通过为冷却泵供电实现冷却液的循环。

1.5 机床冷却润滑系统设计

机床冷却系统的冷却液选用5%乳化水溶液，这不仅使切削热被带走也起到了润滑的作用，从而降低切削时的切削热的产生，减少工件的受热进而提高加工精度。

1.6 机床安全保护装置的设计

在机床的运动部件外缘均装有壳体，防止人员的不小心导致受伤及保证生命安全，防止异物进入机床运动部件中，也可防止因为碰撞使机床发生损坏，保证机器的正常运转，机床设有急停按钮，在意外发生时能够立即停止，将损失降到最低。

2 机床运动分析

机床运动分析主要是对带传动的设计，机床锯带的切削力确定的张紧力分析，及涡轮蜗杆结构尺寸的确定。

2.1 带传动设计

带传动是具有中间挠性件的一种传动，一般是由主动带轮、从动带轮、套在其上的传动带及机架组成，工作时靠零件之间的摩擦或啮合来传递运动和动力。它被广泛的运用在机床上。本次设计选用的是摩擦型带传动。摩擦型带传动具有具有较大弹性和挠性，可吸收振动和缓和冲击，传动平稳；当过载时，传动带与带轮间可发生相对滑动而不损伤其他零件；改变带的长度就可改变两轴间的中心距；结构简单，制造、安装和维护方便等诸多优点。

2.2 锯床锯带切削力确定的张紧力

锯条规格为27mm×0.9mm，中合金钢带锯条材料50CrVA，抗拉强度为950N/mm2，刀尖材料为高速钢，齿型为3tp，斜向分齿齿距2.5mm。工件为实心棒料45号钢，硬度HB229，抗拉强度为600N/mm2。金属带锯床锯条的张紧力必须首先满足切削力的要求，锯条张紧后，锯轮与锯条之间的摩擦力须大于锯条切入最大断面时同时参与锯削的当量锯齿数的合力。锯切最大尺寸直径为300mm圆截面。

1）总切削抗力确定的张紧力。锯削时为形成不夹锯的切削间隙，减少工件断面与锯带的磨擦，应采用使锯齿向侧面凸出的形状，但这样切削时锯齿切削齿数不均就会产生切削力的变动，用当量齿数来表示同时参加切削的锯齿，锯带是标准齿节，因此当锯切最大尺寸为300mm时，同时参与锯削的当量齿数为60。

2）涡轮蜗杆尺寸的确定。根据实际需要，选择ZA型蜗杆传动。材料选用0Cr，表面猝火处理，便面硬度为40～55HRC；涡轮选用ZCuSn10P1，金属模铸造。经查表可知，选择8级精度。

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