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弹性夹头自动铣槽机设计
一、设计要求及主要技术指标
1弹性夹头结构如图1所示。

图1弹性夹头的结构
2当图中的结构尺寸2mm时，铣出四条槽，槽长21.5mm，四槽均布；当2mm时，铣三条槽，槽长不变；槽宽均为0.3mm，无铣削毛刺。
3铣槽机在工作中，允许手工上下料，但铣槽过程必须自动进行。
铣槽机的设计生产纲领：230件/8h。
研制费用：4万元。
研制周期：10个月。
二、分析论证
弹性夹头（三爪或四爪）在机械加工中应用十分普遍。这里讨论的弹性夹头时作为钻石（直径2—3mm、厚度约0.3mm）加工中的一种专用夹具。所要研制的铣槽机是加工弹性夹头的专用机床。
由图1可知，弹性夹头外部由两段圆柱和一段圆锥组成，主要配装在钻石夹具的套内，加工要求不是太高，可以经车削加工后研磨即可。当完成弹性夹头外形加工后，需要在锥体部分加工出三槽或四槽。加工槽的常规方法就是铣槽，考虑槽的宽度，可采用片铣刀。从铣切原理考虑，可由机床主轴夹持住弹性夹头外圆，铣刀先铣切出一条槽后，主轴分度，依次再加工其余各槽，从而完成铣槽任务。按此铣切原理，设计一台自动铣槽机，设计中再采取一些技术措施，完全可以保证加工要求。
三、方案设计
1铣刀选用
常用的高速钢圆盘铣刀规格如下表1所示。根据铣削要求，选用规格为D·d=40*13,Z=56的铣刀。
铣刀外径D/mm铣刀内径d/mm铣刀齿数Z粗齿细齿258447232105080401356902铣切方法的选择
铣切时，由夹具夹持住弹性夹头的尾部并进行分度，铣刀在旋转中进刀铣切，手工上下料。常用的铣切方法有顺铣法和逆铣法，如图2所示。考虑是在工件内部开槽，逆铣时不易在夹头端部产生铣削毛刺，而且产生的铣削力又有利于夹具夹具夹紧弹性夹头，故选定逆铣法。
图2铣切方法
（a）顺铣（b）逆铣
1-工件2-铣刀
3铣切工艺
手工下料→铣切→抬刀→分度→铣切→抬刀→卸料
4铣刀转速和进刀时间计算：

式中v---切削速度，取v=62.8m/min。
铣刀进给总行程为：H=21.5(槽长)+4.5(余量)=26(mm)
设铣刀铣切一条槽需要转动R转，取铣刀的每齿进给量为0.005mm，则：
（转）
设铣刀铣切一条槽的进给时间为t，则：
（s）
5铣切夹具设计
由于弹性夹头可夹持部分直径为，长度仅为6mm，而铣切时的悬伸量有20mm，这在铣切时，极易使弹性夹头变形，铣刀因振动等原因也很容易爆裂损坏，从而不能保证铣切加工质量。所以如图3所示的专用铣切夹具。图中的三爪（或四爪）铣切夹头2（槽数与待加工弹性夹头槽数相同）装夹在机床主轴1中，夹头前端的弹性辅助支承可托住弹性夹头，形成两点支承，从而增加了铣切时弹性夹头的刚性和抗振能力，确保了加工质量，也延长了铣刀使用寿命。

图3铣切夹具
1-机床主轴2-铣切夹头3-弹性夹头
四、铣槽机传动系统的设计
（一）传动路线的拟定
按照上述铣切工艺，铣槽机主要执行机构有两个：机床主轴和铣刀，其工艺动作如下：
机床主轴夹持住弹性夹头并进行分度；铣刀向弹性夹头进给铣切，抬刀、退刀后，机床主轴分度，铣刀二次铣切，如此反复三次（三槽）或四次（四槽）。
铣槽机传动录像（如图4所示）安排如下：
铣刀16的转动由电机13通过带传动副14单独驱动；主轴17分度、铣刀进给以及抬刀、退刀运动之间形成内联传动链，由凸轮分配轴7控制；凸轮分配轴由电动机1以及传动系统组成的外联传动链驱动。
电动机1通过联轴器2、减速器3、链传动4、安全离合器5驱动凸轮分配轴7转动；分配轴上的凸轮6通过连杆机构20、棘轮19、齿轮（、、、）传动，实现机床主轴17的分度；分配轴上的凸轮8使刀架11拖动铣刀16沿机床导轨前后运动，实现铣刀的进给运动；分配轴上的凸轮9通过连杆机构10使顶杆12绕轴转动，从而驱动铣刀支架14沿刀架11立导轨上下滑动，实现铣刀的抬刀运动；在主轴17上安装凸轮18用于驱动行程开关，实现铣切完成后的停车。

图4铣槽机的传动系统
1——主电动机2——联轴器3——减速器4——链轮副5——安全离合器
6——主轴分度凸轮7——凸轮分配轴8——进刀凸轮9——抬刀凸轮
10——连杆机构11——刀架12——顶杆3——铣刀电动机14——铣刀支架
15——带传动副16——铣刀17——机床主轴18——停车凸轮19——棘轮
20——连杆机构21——手轮
（二）传动系统的计算
1铣刀传动系统
电动机的选择由机床设计手册可知，铣刀的铣削力F（N）按下式计算：

式中——系数，查表得=68；
——切削深度，=2.5mm；
——每齿进给量，=0.01mm/齿；
——铣削宽度，=0.3mm；
——铣刀直径，=40mm；
Z——铣刀齿数，Z=56。
代入上式计算得：F21（N）
由铣削速度v=80m/min，则铣削功率为N（kw）:

式中