【正文】 （ 3）支撐 滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形 3? 推力 球軸承 52205，滾動(dòng)體直徑 5(mm)Qd ? ，滾動(dòng)體數(shù)量 18z? 2 233 22 3610. 00 24 0. 00 24 0. 01 0( m m )5 18mcQFdz? ?? ? ??? （ ） 注意，此公式中 mF? 單位應(yīng)為 kg 因施加預(yù)緊力，故3 11 0 5 ( m m )22c??? ? ? ? ? 根據(jù)以上計(jì)算： 1 2 3 0 . 0 0 7 5 0 . 0 0 4 2 5 0 . 0 0 5 0 . 0 1 6 7 5 ( m m )? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?定位精度 31 穩(wěn)定性校核 滾珠絲杠兩端推力軸承，不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象不需作穩(wěn)定性校核。 1L 、 2L — 齒輪 1z 、 2z 的齒寬 。 大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號，但還必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟 動(dòng)矩頻特性。 選定進(jìn)給為矩形導(dǎo)軌 。 由于設(shè)計(jì)時(shí)間較短而且內(nèi)容很多，所以還有很多的缺陷與不足之處，還有一些設(shè)計(jì)方面的不合理，不過總體來說，本文介紹的雙頭鉆床想法是有新意的，還有很大的研究空間，所以在今后的研究中，本方案還會(huì)更加的發(fā)展與完善。本方案借鑒了很多國內(nèi)外先進(jìn)的鉆床方面的書籍、文章，從幾個(gè)方面全面的介紹了本課題的雙頭鉆床： (1)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)研究，設(shè)計(jì)提出多種反感，通過對比多種方案，最終確定 最優(yōu)方案。 由 知于傳動(dòng)比過小可將減速箱去除，且不影響電機(jī)的選擇。又因?yàn)榻z杠未進(jìn)行預(yù)緊，故絲杠此時(shí)的預(yù)加載荷即為 KG。有關(guān)參數(shù)參照表 表 傳動(dòng)齒輪幾何參數(shù) 齒數(shù) 20 25 分度圓 (mm) d mz? 40 50 齒頂圓 (mm) 2ad d m?? 44 54 齒根圓 (mm) 2 1. 25fd d m? ? ? 35 45 齒寬 (mm) 1 (6 10)Lm? 20 20 中心距 (mm) 12( ) / 2A d d?? 45 32 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 初選電機(jī)型號 計(jì)算步進(jìn)電機(jī) 空載啟動(dòng)頻率 和切削時(shí)的工作 頻率 m a x1000 1 0 0 0 0 . 2 8 8 4 8 0 ( H z )6 0 6 0 0 . 0 1kpvf ?? ?? ? ??? （ ） 1000 1 0 0 0 0 . 0 9 6 1 6 0 ( H z )6 0 6 0 0 . 0 1sepvf ?? ?? ? ??? 由于計(jì)算齒輪傳動(dòng)比時(shí)選步距角 ? ? 。 取最高進(jìn)給速 度 maxn 的 1/3。 故取 3 36(mm)B ?（ ） ， 4 31(mm)B ?（ ） 傳動(dòng)系統(tǒng)減速箱齒輪 1z 、 2z 的設(shè)計(jì) 由于齒輪副 1z 、 2z 與齒輪副 3z 、 4z 有相同的 傳動(dòng)比，又因?yàn)?齒輪副 3z 、 4z 比 齒輪副 1z 、2z 傳遞的轉(zhuǎn) 矩大 ，故 齒輪副 1z 、 2z 可選用與 齒輪副 3z 、 4z 完全相同的齒輪 1 2 3 4 1 .5 ( m m )m m m m? ? ? ?（ ） （ ） （ ） （ ） 1334zz?? 2451zz?? 1 ) ( 3 ) 3 ( 3 ) 3 4 1 . 5 5 1 ( m m )d d z m? ? ? ? ?（ ( 2 ) ( 4 ) 4 ( 4 ) 5 1 1 . 5 7 6 . 5 ( m m )d d z m? ? ? ? ? (1) (3 ) 36(m m )BB?? ， ( 2 ) 4 31(m m )BB??（ ） 雙頭鉆頭內(nèi)各軸的設(shè)計(jì) 設(shè)定軸 的 材料為 45 鋼 24 計(jì)算軸 III 的最小直徑 353 ( 6 , 9 )61 4 0 12 2 9 .9 2 2 2 .0 4 ( N m ) = 2 2 .0 4 1 0 ( N m m )4 0 0 .9zzTT z ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 查表 153[2]的 []T? 為 25 3 333 22040 1 6 . 4 0 ( m m)0 . 2 [ ] 0 . 2 2 5TTd ?? ? ?? 軸截面上開有鍵槽，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對軸強(qiáng)度的削弱。 1T — 軸 1 傳遞的扭矩， Nm? 。 故取 8 35(mm)B ?（ ） ， 9 30(mm)B ?（ ） 齒輪 7 的計(jì)算 1.選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 8) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 ， 取失效概率為 001 ，安全系數(shù) S=1，由式 lim[] HN HH K S?? ? （ ） 得 8 l im 88[ ] 0. 9 60 0 54 0( MPa )H N HH K S?? ? ? ? ? 9 l im 99[ ] 0. 95 55 0 52 2. 5 ( MPa )H N HH K S?? ? ? ? ? （ 2）計(jì)算 1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑 8td ，代入 []H? 中較小的值。 缺點(diǎn)：傳動(dòng)效率低，占用空間多 [17]。 缺點(diǎn)： 由于鉆孔主軸相對位置固定，大大限制了調(diào)整鉆孔主軸位置的靈活 性，使得該系列鉆孔頭，在同時(shí)加工 3個(gè)或 4個(gè)孔時(shí)，孔分布比較規(guī)則時(shí)，可以比較方便地調(diào)整鉆孔位置，而且不會(huì)使鉆床主軸的受力情況惡化；但當(dāng)孔分布不規(guī)則時(shí)，調(diào)整比較麻煩，多數(shù)情況，根本調(diào)不出來，即使可以調(diào)整到位，加工時(shí)也會(huì)使鉆床主軸受力惡化。鉆頭可加工的范圍為： LminLmax之間的圓環(huán)范圍，并可通過調(diào)整鉆頭的位置在一個(gè)圓上進(jìn)行等分圓的加工。 優(yōu)點(diǎn)：在調(diào)整加工孔距時(shí)不受齒輪所限制，適合加工不定性孔件，使用范圍較廣可調(diào)式多軸鉆床在其加工范圍內(nèi)，其主軸的數(shù)量、主軸間的距離，相對可以任意調(diào)整，一次進(jìn)給同時(shí)加工數(shù) 孔。 之間。 。 2. 深入研究雙頭鉆床的設(shè)計(jì)原理， 提出 多種 雙頭鉆床的總體設(shè)計(jì)方案， 進(jìn)行各功能的求解，通過分析各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，確定了最優(yōu) 方案。若要用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)鉆頭的同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，需要在設(shè)計(jì)時(shí)著重注意傳動(dòng)系統(tǒng)與減速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 。而且隨著我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，多軸加工的范圍 變的 愈來愈廣，加工效率也 在 不斷提高 。如 果 配上 液 壓 或氣壓 裝置，可以方便的 自動(dòng)進(jìn)行快進(jìn)、工進(jìn)（工退）、快退、停止 等動(dòng)作，加工效率更高 。但將數(shù)控機(jī)床作為加工孔的專用設(shè)備與多軸鉆床相比，投入資金就有點(diǎn)得不償失了。制造業(yè)中孔類加工多數(shù)由傳統(tǒng)鉆床來 完成。 鉆床主要分為立式鉆床、臥式鉆床 、搖臂鉆床、臺(tái)式鉆床 、深孔鉆床和中心孔鉆床 等。國家的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化程度都與機(jī)械工業(yè)的發(fā)展程度相關(guān)。設(shè)計(jì)主要 介紹 了 可調(diào) 立 式雙頭 鉆床 的設(shè)計(jì)原理、調(diào)整方法及設(shè)計(jì)計(jì)算過程。 在人力和設(shè)備不增加的情況下 使用可調(diào)立式雙頭鉆床可以 成倍提高鉆床的加工效率 ，并可以保證較高的加工精度和孔間相對位置精度。 在鉆床上配有工藝裝備時(shí)，還可以進(jìn)行鏜孔 ,在鉆床上配萬能工作臺(tái)還能進(jìn)行分割鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔。如 TBT 公司 90 年代初上市的 ML 系列深孔鉆床 ， 進(jìn)給系統(tǒng)由機(jī)械無級變速器改為采用 交流伺服電 機(jī) 驅(qū)動(dòng) 的 滾珠絲杠副，進(jìn)給用滑臺(tái) 導(dǎo)軌 也改為 采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌 。隨著工業(yè)的發(fā)展，對產(chǎn)品質(zhì)量、加工效率、加工零件方式多樣性以及工藝發(fā)展的 要求的不斷提升 ， 生產(chǎn)效率低、操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、加工精度較低的傳統(tǒng)單頭鉆床已不適用于大批量的產(chǎn)品生產(chǎn) 。是一種運(yùn)用于機(jī)械領(lǐng)域鉆孔、攻牙的機(jī)床 設(shè)備。 多軸鉆床廣泛應(yīng)用于機(jī)械行業(yè)多孔零部件的鉆孔及攻絲加工。 固定式： 適合加工單種大批量的工件，缺點(diǎn)是加工范圍小，只能加工多孔之間位置固定的工件。隨著工業(yè)的發(fā)展，對產(chǎn)品質(zhì)量、加工效率、 加工零件方式多樣性以及工藝發(fā)展的 要求的不斷提升 ， 生產(chǎn)效率低、操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、加工精度較低的傳統(tǒng)單頭鉆床已不適用于大批量的產(chǎn)品生產(chǎn)，而多軸加工逐漸成為一種新的 加工趨勢。 ： 雙軸鉆床的主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)，由主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力通過皮帶輪傳遞給主軸箱 ,主軸箱是雙軸鉆床的主要驅(qū)動(dòng) 裝置。 方案一 ：通過可伸縮式萬向聯(lián)軸器調(diào)節(jié) 本結(jié)構(gòu)用齒輪 箱配合萬向節(jié)頭所組成，由于萬向節(jié)頭是可活動(dòng)軸件，股在限定范圍內(nèi)可左右移動(dòng)。多軸器結(jié) 構(gòu)由齒輪箱配合萬向節(jié)頭所組成，由于萬向節(jié)是可活動(dòng)軸件，故在限定范圍內(nèi)可左右移動(dòng)。 方案二 ：通過齒輪調(diào)節(jié) 該多軸鉆孔頭是根據(jù)太陽系中太陽、行星及衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)的，即：行星繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)，衛(wèi)星繞行星轉(zhuǎn)動(dòng)，利用這個(gè)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，還可實(shí)現(xiàn)鉆孔軸相對位置的調(diào)整。調(diào)整時(shí)，行星齒輪軸 14， 距離調(diào)整塊 13可帶動(dòng)衛(wèi)星齒輪 8，滾針軸承 18， 隔離塊 10，襯套 15，止推軸承 16，鉆孔主軸 17，緊定螺釘 19，鉆孔主軸套 20 及彈簧卡頭 21 等繞行星輪軸 14 自由轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整角度 α 。鉆機(jī)的移動(dòng)部分 5 可在導(dǎo)軌 7 上左右移動(dòng)，移動(dòng)到孔位時(shí)有定位裝置保證定位精度 , 再用鎖緊螺栓 6 鎖緊。 小齒輪 8 轉(zhuǎn)速 960(r / min) ， 設(shè)計(jì)工作壽命 15 年，每年工作 300 天，兩班制，每班 8 小時(shí)。 6）查取應(yīng)力校正系數(shù)。 初選： 齒輪材料 45 鋼（調(diào)制）硬度 240(HBs)；齒數(shù) 5 6 7 40z z z? ? ? 故得 5 6 7 6 0 ( m m )d d d? ? ?（ ） （ ） （ ） 18 2齒輪的校核 因?yàn)辇X輪 5,6,7 為相同材料、相同模數(shù)、相同齒數(shù)的材料，且齒輪 5 受到的轉(zhuǎn)矩為齒輪 7的兩倍 。 初選： 齒輪 4材料 45鋼（調(diào)制）硬度 240HBs； 齒輪 3 材料 40Cr （調(diào)制）硬度 280HBs。 27 6 鉆 頭 軸向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 鉆頭軸向進(jìn)給絲杠螺母副的計(jì)算和選型 工作臺(tái)基本參數(shù) 經(jīng)估算 雙頭鉆頭、減速 箱 、電機(jī)三項(xiàng)總重 量 約為 ： 80kg 故 784 NG? （ ） 由 知 當(dāng) 單個(gè)鉆頭 鉆削時(shí) ， 受到軸向切削力為 2021 NF? （ ） 2 3 2 1 6 NxF F G? ? ? （ ） 計(jì)算進(jìn)給牽引力 (N)mF 作用在工作臺(tái)滾珠絲杠上的進(jìn)給牽引力主要包括工作臺(tái)自身重量和工件重量作用在導(dǎo)軌上的摩擦力。 齒輪傳動(dòng)比計(jì)算 (1)進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算 已確定進(jìn)給脈沖當(dāng)量 =? ，滾珠絲杠導(dǎo)程： 0 6(mm)L ? ，初選步進(jìn)電機(jī)步距角 b?為 度。 （ 3） 3 4 3 4 2021 . 7 8 1 0 0 . 7 8 1 0 2 . 5 4 0 1 . 2 2 ( k g c m )sJ D L??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 式中 0D — 滾珠絲桿公稱直徑 0L — 滾珠絲杠支撐間距 代入上式： 2112222( ) ( + )3. 5 0. 4 ( 0. 8 ) ( 0. 97 5+1 .2 2)5. 30 5 ( kg c m )MszJ J J J Jz? ? ? ?? ? ??? 機(jī)床在不同的工況下，其所需的轉(zhuǎn)矩不同，下面分別按各階段計(jì)算：（ 1）快速空載啟動(dòng)力矩 qM ，（ 2）快速移動(dòng)時(shí)所需力矩 kM ，（ 3）最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩 tM 。 323[1]得， 110BF004型步進(jìn)電機(jī)允許的最高空載啟動(dòng)頻率為 500(Hz ) 再從圖 317(o) [1]、圖 318(e) [1]查出 110BF004步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性曲線。 故， 12()mF f G G??? （ ） 矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)： ?? 故得， 0 . 1 5 ( 2 1 0 4 9 0 ) 1 0 5 ( N)mF ? ? ? ?，絲杠長 400mm。 39 參 考 文 獻(xiàn) [1] 孫 選 , 李國平，王 娜，楊可森，艾長勝 . 機(jī)電專業(yè)課 程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 [M]. 濟(jì)南 : 濟(jì)南大學(xué)機(jī)械學(xué)院 , 2021 [2] 濮良貴 , 紀(jì)名剛 , 陳國定 , 吳立言 . 機(jī)械設(shè)計(jì) [M], 第八版 . 北京 :高的教育出版社 , [3] 吳宗澤 , 羅圣國 . 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊 [M], 第 3版 . 北京 :高等教育出版社 , [4] 孫靖民等主編 ． 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法選講 [M],哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， :5058 [5] 張鑫 . 半自動(dòng)雙軸鉆床的設(shè)計(jì) [J]. 鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具 , 2021,(02):6264 [6] 劉秋鵬 . 單柱立式鉆床改造成多孔鉆床的設(shè)計(jì) [J]. 機(jī)械工程師 , 2021,(09):70 [7] 黎陽 . 用普通車床改造成多軸鉆床 [J]. 設(shè)備制造技術(shù) , 2021,(03):4244 [8] 張明松 , 劉文俊 , 張發(fā)軍 , 李仁德 . 雙面車床的研制 [J]. 機(jī)床與液壓 , ,39(16):2527 [9] 李祥貴 . 雙面鉆床進(jìn)給量的變更方法 [J]. 金屬加工 , 2021,(14):6162 [10]