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車鏜銑刨磨鉆等機(jī)床的歷史故事

銑床  

　　19世紀(jì)，英國(guó)人為了蒸汽機(jī)等工業(yè)革命的需要發(fā)明了鏜床、刨床，而美國(guó)人為了生產(chǎn)大量的，則專心致志于銑床的發(fā)明。銑床是一種帶有形狀各異銑刀的機(jī)器，它可以切削出特殊形狀的工件，如螺旋槽、齒輪形等。

　　早在1664年，英國(guó)科學(xué)家胡克就依靠旋轉(zhuǎn)圓形刀具制造出了一種用于切削的機(jī)器，這可算是原始的銑床了，但那時(shí)社會(huì)對(duì)此沒(méi)有做出熱情的反響。在十九世紀(jì)四十年代，普拉特設(shè)計(jì)了所謂林肯銑床。當(dāng)然，真正確立銑床在機(jī)器制造中地位的，要算美國(guó)人惠特尼了。

　　1、一臺(tái)普通銑床（惠特尼，1818年）1818年，惠特尼制造了世界上一臺(tái)普通銑床，但是，銑床的專利卻是英國(guó)的博德默（帶有送刀裝置的龍門(mén)刨床的發(fā)明者）于1839年捷足先“得”的。由于銑床造價(jià)太高，所以當(dāng)時(shí)問(wèn)津者不多。

　　2、一臺(tái)銑床（布朗，1862年）銑床沉默一段時(shí)間后，又在美國(guó)活躍起來(lái)。相比之下，惠特尼和普拉特還只能說(shuō)是為銑床的發(fā)明應(yīng)用做了奠基性的工作，真正發(fā)明能適用于工廠各種操作的銑床的功績(jī)應(yīng)該歸屬美國(guó)工程師約瑟夫·布朗。

　　1862年，美國(guó)的布朗制造出了世界上早的銑床，這種銑床在備有萬(wàn)有分度盤(pán)和綜合銑刀方面是劃時(shí)代的創(chuàng)舉。由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副帶動(dòng)垂直滑枕上的鏜銑頭做Z向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。銑床的工作臺(tái)能在水平方向旋轉(zhuǎn)一定的角度，并帶有立銑頭等附件。他設(shè)計(jì)的“銑床”在1867年巴黎博覽會(huì)上展出時(shí)，獲得了極大的成功。同時(shí)，布朗還設(shè)計(jì)了一種經(jīng)過(guò)研磨也不會(huì)變形的成形銑刀，接著還制造了磨銑刀的研磨機(jī)，使銑床達(dá)到了現(xiàn)在這樣的水平。

龍門(mén)加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)和滑枕結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　改進(jìn)后的滑枕主傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與原傳動(dòng)結(jié)構(gòu)相比，極大地簡(jiǎn)化了滑枕的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，由于碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸可提高轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)固有頻率以及低臨界轉(zhuǎn)速，降低系統(tǒng)能量損失，提高抗振性能，故使用碳纖維軸的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在長(zhǎng)的傳動(dòng)軸系上。由圖2可見(jiàn)，兩傳動(dòng)軸5與9必須通過(guò)4、6、8、10共4組軸承支撐，滑枕零件傳動(dòng)軸孔多為深軸孔，加工精度特別是平行度、孔距和孔徑較難保證，易造成傳動(dòng)鏈松垮，減弱傳動(dòng)剛性，增大切削噪聲。換言之，軸承之間的距離可設(shè)計(jì)的比較長(zhǎng)，長(zhǎng)軸系上通常不需要布置軸承，這樣就簡(jiǎn)化了傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，由原來(lái)滑枕內(nèi)腔的4個(gè)軸承孔簡(jiǎn)化為左端的1個(gè)軸承孔，同時(shí)簡(jiǎn)化了滑枕內(nèi)腔的結(jié)構(gòu)，并顯著減輕了傳動(dòng)軸的質(zhì)量。和原鋼質(zhì)軸相比較，碳纖維軸的質(zhì)量明顯減輕了約70%（包括復(fù)合管端部必要的金屬部件）。

　　由此可見(jiàn)，滑枕精密深腔孔的加工和測(cè)量是滑枕制造和加工的關(guān)鍵。

　　原滑枕加工工藝性分析。然后是錐齒輪的裝配，這里需要以內(nèi)襯套作為基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行平鍵的裝配。如圖3所示即為龍門(mén)加工中心原滑枕零件圖，方滑枕尺寸為420mm×420mm×2 773mm，滑枕大行程Z = 1 0 0 0 m m，腔內(nèi)軸向共6 個(gè)加工孔， 主軸孔φ 360H7， 各孔同軸度要求φ 0.025mm。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是內(nèi)腔孔比較深，各孔同軸度要求高。尤其是中部的軸承孔，無(wú)論從左端還是右端加工，距端面距離分別深達(dá)1 426mm和1 411.3mm，加工、測(cè)量均很困難。