【正文】 所示。位移檢測系統(tǒng)采用端子板裝置和信號感應(yīng)器。圖 液壓動力頭控制系統(tǒng)原理框圖 液壓進(jìn)給系統(tǒng)工作狀態(tài)及工作循環(huán)設(shè)計該鉆削動力頭是通過液壓驅(qū)動實現(xiàn)進(jìn)給的通用部件，根據(jù)被加工零件的工藝要求，可以完成對工件的鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、倒角、銑削等工序。? 液壓進(jìn)給控制系統(tǒng)設(shè)計 液壓進(jìn)給控制系統(tǒng)的方案確定液壓進(jìn)給控制系統(tǒng)定位由以下幾部分組成：機(jī)械部分、位置檢測部分件、液壓傳動部分件和 PLC。 1npPh??3501/2Nm?計算有效圈數(shù)=39。即 ?鉆削動力頭在進(jìn)給時花鍵軸與內(nèi)花鍵的摩擦力 作為彈簧不壓縮的最小載荷。n代入式中算得 ????????????? ?????????????故可取壁厚為 。03dm??由 mini/Aqv?式中： ——調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量， =；minqminq ——液壓缸的最低速度， 。??將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式，得 6280/???由于液壓缸的工作壓力 P= 5MPa，查表 52 得 ，那么???（d——活塞桿直徑，D——液壓缸直徑）。但它對組件的強(qiáng)度、剛度及密封性的要求也高。進(jìn)給運動開始時，液壓缸提供動力，使主軸作快速進(jìn)給運動；當(dāng)鉆頭接觸到工件時，彈簧會緩沖壓縮，彈簧壓縮變形到一定的范圍時感應(yīng)信號器發(fā)出的信號傳送給控制系統(tǒng)，控制液壓缸所提供的進(jìn)給速度，使主軸做工作進(jìn)給運動；當(dāng)鉆頭鉆削到指定深度或鉆透時，同一道理，由控制系統(tǒng)接收信號控制主軸暫停一定的時間，然后快速退回；主軸退到原始位置時，停止或進(jìn)行下一個進(jìn)給循環(huán)。已知，在進(jìn)給過程中，做不同動作時主軸、活塞套筒、液壓缸所受的軸向力也不同。如圖 所示。主軸在活塞套筒內(nèi)轉(zhuǎn)動，然后跟隨著活塞套筒作軸向進(jìn)給運動。hL??（2）小帶輪的軸承設(shè)計小帶輪是由 的軸支撐的，主要受到徑向力。下面對大帶輪的軸承壽命進(jìn)行計算。所以選用圓錐滾子軸承比較適合；圓錐滾子軸承可同時承受載荷及軸向載荷。20?為了防止外界異物沾污在帶輪上，導(dǎo)致齒輪損壞，故同步帶和帶輪均內(nèi)置于箱體里面。安裝時，張緊輪安在松邊的內(nèi)測，使帶輪只受單向彎曲；張緊輪還應(yīng)盡量靠近大帶輪，以免減小在小帶輪上的包角。如果預(yù)緊力不足，會使同步帶松弛，傳動效率降低，帶的工作面不能按正常嚙合而導(dǎo)致磨損，有時還導(dǎo)致同步帶在傳遞運動時發(fā)生震動，甚至?xí)驀Ш喜涣级X而從帶輪上脫落。帶輪的各參數(shù)，如表 所示,表 同步帶輪的各尺寸參數(shù)項目 大帶輪 小帶輪齒輪 z 60 20節(jié)徑 mm外徑 0 mm mm齒高 .5rh? mm mm齒頂厚 mm mm節(jié)距 .3bP? mm mm齒半角 齒頂圓角半徑 mm mm齒根圓角半徑 20.? mm mm兩倍節(jié)跟距 ? mm mm帶輪寬度 mm mm注：表中各尺寸詳見附圖 5. 同步帶輪的張緊和帶輪的安裝 (1) 同步帶輪的張緊同步帶傳動運轉(zhuǎn)一段時間以后，會因為帶的塑性變形和磨損而松弛。0a（10）初定帶的節(jié)線長度 及其齒數(shù)OPLbz ??2102104daa????????????=600++=查標(biāo)準(zhǔn)表，取帶的實際節(jié)線長度 ，帶的齒數(shù) 。1i?（4） 小帶輪節(jié)圓直徑 1d ????（5） 帶輪 v ??（6） 傳動比 i 初取傳動比 i=3。圖 同步帶及同步帶輪（1） 設(shè)計功率 dp由公式 APK?式中：為工況系數(shù)，按每天運轉(zhuǎn)時間為 10～18h，查表（GB/T11362AK）得 =；AKP傳動電機(jī)功率，已知 P=。齒形帶傳動，帶速可達(dá) 50m/s，傳動比可達(dá) 10，傳遞功率可達(dá) 200kw。由于帶與帶輪無相對滑動，能保持兩輪的圓周速度同步，故稱為同步帶傳動。帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，價格低廉和緩沖吸振等特點，在近代機(jī)械中應(yīng)用廣泛。如圖 所示。由傳動效率公式 MP 1234=????式中： 總傳動效率；?主軸軸承的傳動效率， =；1 1? 主軸花鍵的傳動效率， =；2 2帶傳動效率， =；3?3帶輪軸承的傳動效率， =。變頻器實際作為三相電機(jī)的電源，可將頻率固定的交流電變成頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電源，提供給電機(jī)，使電機(jī)能按不同速度轉(zhuǎn)動。變頻三相異步電機(jī)，主要是靠調(diào)節(jié)供電頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的。 電動機(jī)的選擇一般傳統(tǒng)的鉆床，都是通過齒輪傳動把電動機(jī)的運動傳遞給主軸，使主軸的主運動速度改變。 由切削功率公式 32106MnP????式中： 鉆削過程中所需要的功率，KW；M n鉆頭的轉(zhuǎn)速，n=230r/min； M鉆削扭矩，M= 。KFK同理，得最小切削力為 min0FXYCdf???.?7N?該公式中：鉆削最小孔徑時所需要的力，即鉆削過程中所需要的最小鉆削力，N；maxF 材料系數(shù)，根據(jù)材料查表得 =；CFC 鉆削孔徑，此式中 =10mm；0d0d 等于 1；FX 等于 ；Y 進(jìn)給量，此式中 =；f f 工件的硬度系數(shù)，取 =。為了計算出所需的主要參數(shù)，本論文中選用整體麻花鉆作為計算評估刀具。本論文設(shè)計的鉆削動力頭的鉆孔范圍是 10 30mm，最大工作行程是 200mm。主軸進(jìn)給的工進(jìn)行程由安裝在主軸尾部的端子板行程開關(guān)來控制，由端子板行程開關(guān)從主軸工進(jìn)開始時通過判定主軸的工進(jìn)距離，當(dāng)鉆頭鉆透或者鉆到一定距離的時候，主軸暫停預(yù)定時間后快速退回。主運動采用變頻電機(jī)作為動力源，通過變頻調(diào)速改變主運動的轉(zhuǎn)速；變頻電機(jī)輸出的運動與動力直接通過同步帶輪傳遞給主軸。（3） 控制系統(tǒng)的方案選擇鉆床的控制系統(tǒng)有計算機(jī)控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng) DCS 與 PIC 控制系統(tǒng)等。 內(nèi)置液壓缸鉆削動力頭結(jié)合液壓缸外置和內(nèi)置這兩種傳統(tǒng)鉆削動力頭的優(yōu)缺點，設(shè)計第三種方案。內(nèi)置 是指為鉆削動力頭提供軸向進(jìn)給運動的液壓缸置于動力頭內(nèi)部，與主軸套筒合為一個整體。外置 是指為鉆削動力頭提供軸向進(jìn)給運動的液壓缸置于主軸座外邊，然后通過與之相配套的機(jī)械滑臺來實現(xiàn)進(jìn)給運動的移動副。然后經(jīng)過帶輪把變頻電機(jī)的運動與動力傳遞給主軸，由于沒有齒輪的傳動，為了避免帶輪打滑而影響運動傳遞，在此采用同步帶輪傳動。然后再把這三個部分集為一體。該鉆削動力頭采用雙液壓對稱布置在主軸兩側(cè)，為主軸提供對稱的軸向力，避免了主軸受到側(cè)向顛覆力。該設(shè)計中選用變頻三相電動機(jī)提供主運動動力，省去了齒輪傳動部分，使鉆削動力頭尺寸減小，制造成本也降低。在一般情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮低副機(jī)構(gòu)，而且盡量少用移動副。2 . 數(shù)控平面鉆床液壓進(jìn)給鉆削動力頭總體方案設(shè)計 鉆削動力頭系統(tǒng)運動方案要求由于設(shè)計的多解性和復(fù)雜性，滿足某種功能要求的機(jī)械系統(tǒng)運動方案可能會有多種，因此，在考慮機(jī)械系統(tǒng)運動方案時，除滿足基本的功能要求外，還應(yīng)遵循以下原則：① 機(jī)械系統(tǒng)盡可能簡單機(jī)構(gòu)運動鏈盡量簡短 在保證實現(xiàn)功能要求的前提下，應(yīng)盡量采用構(gòu)建數(shù)和運動副數(shù)少的機(jī)構(gòu)，這樣可以簡化機(jī)器的構(gòu)造，從而減輕重量，降低成本。采用數(shù)控平面鉆床鉆削動力頭實現(xiàn) H 鋼的孔加工是較為理想的加工方式之一。大跨度鋼橋構(gòu)件。主要用于建筑鋼結(jié)構(gòu)中的梁、柱構(gòu)件。高性價比 因機(jī)床采用微機(jī)數(shù)值控制系統(tǒng)裝置，有精度高、效率高等優(yōu)越性。在鉆孔加工時其最關(guān)鍵的孔位定位由微機(jī)控制進(jìn)行自動、準(zhǔn)確、快速定位。而數(shù)控平面鉆床的鉆削動力頭是數(shù)控平面鉆床的核心部件，鉆削動力頭是將進(jìn)給運動與主運動集于一體；目前鉆削動力頭大多數(shù)靠液壓滑臺實現(xiàn)進(jìn)給，由于采用了滑臺使動力頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜。鉆床是切削加工的主要設(shè)備之一。當(dāng)前傳統(tǒng)鉆床問題的存在主要在于自動化程度、生產(chǎn)效率、工作環(huán)境及產(chǎn)品質(zhì)量。這不僅有助于提高鉆床加工的自動化，而且對于滿足生產(chǎn)效率要求越來越高也具有重要意義。因此對 H 鋼的鉆孔加工通過數(shù)控平面鉆床液壓進(jìn)給鉆削動力頭實現(xiàn)是鉆孔加工是較為理想的加工方式。機(jī)械加工行業(yè)中，孔加工占重要的地位。feed system design is formed by the design and calculation of hydraulic equipment and axial motion。通 過以上各模塊的設(shè)計，使主 軸在自控行程進(jìn)給時能達(dá)到“ 快 進(jìn)工進(jìn) 停留快退停止” 的功能。具有結(jié)構(gòu)緊湊、體 積小、重量輕、剛性好等特點。畢 業(yè) 論 文 ﹙ 設(shè) 計 ﹚ 任 務(wù) 書院(系) 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 專業(yè)班級 機(jī)自 055 學(xué)生姓名 符永富 一、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚題目 數(shù)控平面鉆床液壓進(jìn)給鉆削動力頭設(shè)計 二、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚工作自 2022 年 3 月 9 日 起至 2022 年 6 月 20 日止三、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚進(jìn)行地點: 校 內(nèi) 四、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚的內(nèi)容要求：鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)與民用建筑中的應(yīng)用廣泛， H 鋼的鉆孔加工已成為鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。設(shè)計要求及任務(wù)：（1）查閱資料，熟悉數(shù)控平面鉆 床液壓進(jìn)給鉆削動力頭國內(nèi)外研究概況； （2）完成數(shù)控平面鉆床液壓進(jìn)給鉆削動力頭的總體方案設(shè)計； （3）完成傳動系統(tǒng)，進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計計 算； （4）完成主要零件——主軸及其相關(guān)安裝零部件的設(shè)計計算及校核； （5）完成液壓進(jìn)給控制系統(tǒng)設(shè)計； （6）繪制動力頭裝配圖及主軸零件圖； （7）繪制進(jìn)給系統(tǒng)控制原理圖； （8）按要求編寫詳細(xì)設(shè)計說明書一份； 指 導(dǎo) 教 師 李玉玲 系(教研室) 系(教研室)主任簽名 批準(zhǔn)日期 接受論文 (設(shè)計)任務(wù)開始執(zhí)行日期 202239 學(xué)生簽名 數(shù)控平面鉆床液壓進(jìn)給鉆削動力頭設(shè)計姓名：符永富 （陜理工機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 055 班，陜西 漢中 723003）指導(dǎo)教師：李玉玲 [摘要] 數(shù)控平面鉆床液壓進(jìn)給鉆削動力頭是一種將動力頭的主運動與進(jìn)給運動集為一體的設(shè)備。主運動傳動 系統(tǒng)主要是選擇主運動的傳動 方式和進(jìn)行與主運動相關(guān)零件的設(shè)計計算；進(jìn)給系統(tǒng)主要對液壓缸的設(shè)計計算與軸向進(jìn)給的驅(qū)動設(shè)計；控制系統(tǒng)主要是液壓控油回路與 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計；機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是進(jìn)行整體零部件的布置和主軸及相關(guān)零件的設(shè)計計算。[關(guān)鍵詞] 鉆削動力頭 液壓進(jìn)給 設(shè)計計算 主軸 The Design of NC flat surface Drilling Machine for Hydraulic Feed drilling driving headYongfuFU(Grade05,Class5,Machine Design Manufacture and Automation,School of Mechanical Engineering,Shanxi University of Technology,Hanzhong,723003, Shanxi)Tutor: Li Yuling【Abstract】 The Hydraulic Feed drivlling driving Heed of NC flat surface is a equipment which integrate the main motion and feed motion,so it will be pact,light and of it’s Hydraulic Feed driving Head,it can achieve classless speed,little auxiliary time,and great efficiency. This paper cuts the design for driving head into main motion,hydraulic feed motion,control system and feature of mechanical structure under the moduling main movement system mainly selects the way of main motion transmission and finishes the putation of interrelated spare parts。以便更好