【正文】 4 0 ( k g c m )J d L??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 2） 3 4 3 4 22 2 20 . 7 8 1 0 0 . 7 8 1 0 5 2 0 . 9 7 5 ( k g c m )J d L??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 式中 1d 、 2d — 齒輪 1z 、 2z 的分度圓直徑 。 從表 322[1]查出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為五相十拍時(shí)max= qjMM? ? 最大靜力矩 m a x 7 2 . 0 9 7 4 . 8 6 ( N c m)0 . 9 6 3qj MM ?? ? ? ? 查表 323[1]， 110BF004型步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩為 (Nm)? 。因而其數(shù)值大小和導(dǎo)軌的型式有關(guān)。 (4)從各個(gè)零件的選型，整體選材等方面詳細(xì)的介紹了這方面的研究方向與先進(jìn)技術(shù)。 (2)進(jìn)行了非標(biāo)準(zhǔn) 零件，如齒輪、 軸、 皮帶輪等的尺寸計(jì)算與校核，并用繪圖 軟件繪制了零件圖。 軌道的選擇 根據(jù)額定載荷查附錄 C[1]選定導(dǎo)軌為 JSALG15 36 7 XY 工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 工作臺(tái)縱橫向 進(jìn)給 結(jié)構(gòu)完全相同 工作臺(tái)滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 工作臺(tái)基本參數(shù) 工作臺(tái)材料：碳鋼 。 2200 10 0 022(1 ) (1 )221. 1 78 4 0. 6 0. 8 (1 0. 9 )2 0. 85. 22 ( N c m )K G L K G L zMiz??? ? ? ??? ? ? ? ? ???? ? ? ???? （ ） 式中 K — 考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)， ? G — 絲杠受雙頭鉆頭、變速箱及主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的重力之和 。故，初選電機(jī)型號(hào) 110BF004，其最高空載啟動(dòng)頻率為 500(Hz)。 9 6 0 0 .1 9 6 ( m m /m in )v n f? ? ? ?，故 (m / m in)sv ? ， m ax 0 .2 8 8 (m / m in )n ? 式中： T — 使用壽命，按 15000（ h）； L — 壽命、以 610 轉(zhuǎn)為 1 單位。對(duì)于直徑 100(mm)d ? 的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大 003 ；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大 007 故， 3 1 6 .3 9 1 .0 7 = 1 7 .5 5 ( m m )d ?? ；取整數(shù)值 3 18(m )d ? 計(jì)算軸 IV 的最小直徑 334341 34 122 .0 4 16 .3 ( N m ) = 16 .3 3 10 ( N m m )51 0. 9zTT z ?? ? ? ? ? ? ? ? 查表 153[2]的 []T? 為 25 4 334 16330= = 1 4 . 8 4 ( m m)0 . 2 [ ] 0 . 2 2 5TTd ?? ? 軸截面上開(kāi)有鍵槽，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱。 []T? — 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa 。選定齒輪 5，齒輪 6， 齒輪 7 為 相同的齒輪 。 21 1 13( 8 )112312 . 3 2 ( )[]1 . 3 5 9 5 0 2 . 5 1 8 9 . 82 . 3 2 ( )1 1 . 5 5 2 2 . 52 7 . 6 9 ( m m )EtdHK T u Zdu??????? ? ?? 故，取整 (8) 28(mm)td ? 2）計(jì)算圓周速度 v。 綜上，經(jīng)過(guò)比較后選定方案二為設(shè)計(jì)方案 9 3 可調(diào)式 雙頭 鉆頭的設(shè)計(jì) 圖 雙頭鉆頭裝配圖 預(yù)選加工材料，加工直徑 查表 310[1]得 ， 鋼 =735(MPa)b? 選用 單個(gè) 鉆頭直徑 d=12(mm)， 設(shè)定鉆頭轉(zhuǎn)速 960(r/min) 查表 311[1]在 d=12(mm)時(shí)，取 (mm / r)f ? 10 計(jì)算高速鋼麻花鉆 軸向 切削力 及 扭矩 計(jì)算 單個(gè)鉆頭 軸向 切削力 查表 310[1]得 ， 軸向切削力 公式 0 ()FFFFyxF C d f K N? （ ） 查表 310[1]得，加工鋼（ =735MPab? ）時(shí)： ? 1Fx? ? (1) 當(dāng)鉆頭未磨損時(shí) ? 3 3 . 3 5 1 2 0 . 1 0 . 9 1 . 8 ( k N )F ? ? ? ? ? (2) 當(dāng)鉆頭未磨損時(shí) 1FK? 0 . 78 3 3 . 3 5 1 2 0 . 1 1 2 . 0 ( k N)F ? ? ? ? ? 計(jì)算單個(gè)鉆頭扭矩 查表 310[1]得 扭矩公式 0d ( N m m )FFMMyxM C f K?? （ ） 查表 310[1]得 11 = ? ? （ 1） 鉆頭未磨損 ? （ 2） 鉆頭磨鈍后 ? 1 . 9 0 . 83 3 3 . 4 1 . 2 (0 . 1 0 ) 1 . 0 5 . 9 5 ( k N m m )M ? ? ? ? ? ?（ ） 圖 雙頭鉆頭及傳動(dòng)系統(tǒng)中各齒輪和軸所受轉(zhuǎn)矩簡(jiǎn)圖 1 . 9 0 . 83 3 3 . 4 1 . 2 (0 . 1 0 ) 0 . 8 7 5 . 2 ( k N m m )M ? ? ? ? ? ?（ ） 12 鉆頭中各軸及齒輪的計(jì)算 齒輪 11 的計(jì)算 。 選用該系列鉆孔頭時(shí)，要考慮鉆床的最大加工能力和待加工孔大小相匹配 [12]。 可調(diào)式鉆孔頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 以可調(diào)式兩軸鉆孔頭為例進(jìn)行說(shuō)明，圖 ，鉆孔頭通過(guò)連接體 1 與鉆床主軸的不回轉(zhuǎn)部分連接，連接體 1 是一個(gè)開(kāi)口套，用螺釘鎖緊在主軸上；太陽(yáng)齒輪 3通過(guò)錐孔套在主軸回轉(zhuǎn)部分的錐體上，靠摩擦傳遞扭矩。在其配合液壓機(jī)床工作時(shí) ， 可自動(dòng)進(jìn)行快進(jìn) 、 工進(jìn)（工退）、快退、停止同單軸鉆（攻絲）比較，工件 加工精度高、工效快，可有效的節(jié)約投資方的人力、物力、財(cái)力。萬(wàn)向聯(lián)軸器利用其機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，使兩軸不在同一軸線，存在軸線夾角的情況下能實(shí)現(xiàn)所聯(lián)接的兩軸連續(xù)回轉(zhuǎn)，并可靠地傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。 通過(guò)將加工工件時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩折算到電機(jī)主軸上，通過(guò)電機(jī)主軸上的轉(zhuǎn)矩和電機(jī)轉(zhuǎn)速算出功率，然后進(jìn)行電機(jī)的篩選。 雙頭鉆床的 整體 結(jié)構(gòu) 。 本課題解決的 問(wèn)題和 設(shè)計(jì)時(shí) 主要 的 工作 單頭鉆床是機(jī)械行業(yè)最通用的設(shè)備 ， 主要用于工件上孔的加工 。 多軸鉆床大體 分為兩種類(lèi)型：可調(diào)式和固定式。多軸鉆床也稱群鉆床 ， 一般型號(hào) 的 可 以 同時(shí)鉆 216 個(gè) 孔 ， 而且很多機(jī)種都沒(méi)有軸數(shù)限制 ，鉆 頭主 軸形式 、 尺寸大小 也 可 以 依客戶之需進(jìn)行設(shè)計(jì)加工 [913]。單孔搖臂鉆床作為加工孔的通用機(jī)床，生產(chǎn)效率低、操作工勞動(dòng)強(qiáng)度大，已不適用于大批量的成線生產(chǎn)。 單頭鉆床是機(jī)械行業(yè)最通用的設(shè)備 ， 主要用于工件上孔的加工 。為了滿足模具制造業(yè)發(fā)展的需要，又開(kāi)發(fā)了除鉆削深孔以外，還可以進(jìn)行銑削、攻絲等的多功能鉆床。因此，大量設(shè)計(jì) 制造和廣泛使用各種各樣先進(jìn)的機(jī)械是促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，加速我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的一個(gè)重要內(nèi)容[12]。通過(guò)預(yù) 先給定 的加工要求可確定所需的計(jì)算參數(shù)，進(jìn)而 依據(jù)可調(diào)立式雙頭鉆床的設(shè)計(jì)原理來(lái) 設(shè)計(jì)計(jì)算并校核 各個(gè)部位的零件，然后進(jìn)行組裝。通過(guò)設(shè)計(jì)并組裝后的鉆床可以一次加工兩孔，且兩鉆頭間的距離可調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)可以在一個(gè)工件 上加工多對(duì)兩兩間距不同的孔。 普通鉆床的 結(jié)構(gòu) 比較 簡(jiǎn)單，加工精度 較低，可鉆通孔、盲孔。 80 年代后期 數(shù)控 技術(shù) 逐漸開(kāi)始在 深孔鉆床 上 應(yīng)用，特別是 90年 代 以后這種先進(jìn)的 技術(shù)才 迅速推廣 。 如果要加工多孔的工件 ， 只有通過(guò)移動(dòng)夾具多次對(duì)刀來(lái)實(shí)現(xiàn) ， 工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大 ,生產(chǎn)效率低， 很難進(jìn)行大批量的生產(chǎn)， 而且孔的位置精度較低。 多軸鉆床俗稱多軸器、多孔鉆或多軸鉆孔器。 而多 軸 鉆床不僅效率高，在加工成角度的孔時(shí)，角度精確，再與數(shù)控相結(jié)合更可以保證距離精度 [4]。適合單件加工量不大，長(zhǎng)年更換加工件的企業(yè)。 如果要加工多孔的工件 ， 只有通過(guò)移動(dòng)夾具多次對(duì)刀來(lái)實(shí)現(xiàn) ， 工 3 人的勞動(dòng)強(qiáng)度大 ,生產(chǎn)效率低， 很難進(jìn)行大批量的生產(chǎn)， 而且孔的位置精度較低?？烧{(diào)式立式雙頭鉆 床的設(shè)計(jì)需要完成以下 幾 個(gè)步驟 ： ： 通過(guò)齒輪間的位置轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)兩鉆頭間距離的可調(diào)性。 設(shè)計(jì) 方案選擇 本設(shè)計(jì)根據(jù)可調(diào)鉆頭實(shí)現(xiàn)可調(diào)功能的原理不同可有兩種 可調(diào)式鉆孔頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 方案。主軸旋轉(zhuǎn)帶到多軸器中的其他軸轉(zhuǎn)動(dòng)。適合單件加工量不大，長(zhǎng)年更換加工件的企業(yè)。為了使該鉆頭結(jié)構(gòu)盡量緊湊，我們盡量選用小尺寸齒輪，衛(wèi)星齒輪 8 與鉆孔主軸 17靠過(guò)盈配合傳遞扭矩，所采用的軸承均為無(wú)內(nèi)外圈滾針軸承。旋緊螺栓 4 可將鉆機(jī)夾緊在鋼軌上 , 拆卸時(shí)利用四桿快卸機(jī)構(gòu) (圖中未畫(huà) ) 只需幾秒鐘即可使鉆機(jī)整體脫離鋼軌。 且兩對(duì)齒輪副完全相同 ，故計(jì)算時(shí)只計(jì)算一對(duì)齒輪副 11 即可 。 由表 105[2]查得 8 ? ， 9 ? 。 工作壽命 15 年 ，每 年工作 300 天， 兩班制， 每 班 工作 8 小時(shí)。對(duì)于直徑 100(mm)d ? 的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大 003 ；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大 007 故， 3 1 6 .3 9 1 .0 7 = 1 7 .5 4 ( m m )d ?? ；取整數(shù)值 3 18(m )d ? 21 4 傳動(dòng)系統(tǒng) 減速 箱 設(shè)計(jì) 減速箱 內(nèi)各 齒輪設(shè)計(jì) 設(shè)定齒輪箱中兩對(duì)齒輪 1z 與 2z ； 3z 與 4z 有相同的齒數(shù)比 22 傳動(dòng)系統(tǒng)減速箱齒輪 3z 、 4z 的設(shè)計(jì) 工作壽命 15年，每年工作 300 天，兩班制，每班 工作 8小時(shí)。對(duì)于直徑 100(mm)d ? 的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大 003 ；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大 007 故， 6 1 3 .9 0 1 .0 7 = 1 4 .8 7( m m )d ?? ；取整數(shù)值 6 15( m)d ? 26 5 傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的選用 計(jì)算折算到電機(jī)主軸上的轉(zhuǎn)矩 由 知 單個(gè)鉆頭扭矩： 1 . 9 0 . 83 3 3 . 4 1 . 2 (0 . 1 0 ) 1 . 0 5 . 9 5 ( k N m m ) 5 . 9 5 ( N m )M ? ? ? ? ? ? ? ?（ ） 故 ， 18 5 .9 5 N mT M T? ? ? ?（ ） 9( 6 , 9 ) 1 ( 7 ,11 )81 30 5 2( N m )20 T Tz ?? ? ? ? ? ? ? 53 ( 6 , 9 )61 40 12 2 2 22 .04 ( N m )40 z ?? ? ? ? ? ? ? 34341 34 122 .04 16 .40 ( N m )51 ?? ? ? ? ? ? 15421 3 4 11 6 .4 0 1 2 .0 9 6 ( N m )5 1 0 .9zTTz ?? ? ? ? ? ? 65 111 2 . 0 9 6 1 3 . 4 4 ( N m )0 . 9TT ?? ? ? ? ? 所需電機(jī)功率 66 13 44 0 14 40 2. 03 ( kW )95 50 00 0 95 50 00 0TnP ?? ? ? 式中 6n — 軸 6 的轉(zhuǎn)速， r/min 注： 6 (1)=nn（ (1)n 為齒輪 1 的轉(zhuǎn)速） 6T — 軸 6 的轉(zhuǎn)矩， Nmm? P — 所需電機(jī)功率， kW 綜上，由表 121[3]得，選用 Y100L14 型電機(jī)，電機(jī)額定功率 ,同步轉(zhuǎn)速 1500r/min,滿載轉(zhuǎn)速 1430r/min,電機(jī)質(zhì)量 34kg。 圖 鉆頭軸向進(jìn)給系統(tǒng) （ 1） 絲杠的拉伸或壓縮變形量 1? 30 查圖 36[1]，根據(jù) 3538mF ? （ N） ， 0 25(mm)D ? ， 查出 50/ 10L L? ???可算出： 5210 10 40 0 3 10 ( m m )L LL?? ??? ? ? ? ? ? ? （ ） 兩端均采用 推力球軸承 52205，且絲杠 進(jìn)行了預(yù)拉伸，故其拉壓剛度可以提高四 倍，其實(shí)際變形量 1(mm)?? 為： 3111= = 10 ( m m )4?? ?? ?? （ 2） 滾珠與螺紋軌道間接觸變形 2? 查圖 37[1]， W系列 1列 圈滾珠和螺紋軌道接觸變形量 Q? ： ( m)Q??? 因?yàn)檫M(jìn)行了預(yù)緊，故 2 11 ( m )22Q? ? ?? ? ? ? ?