【正文】 2 電機校核計算 .............................................. 32 7 XY 工作臺的設(shè)計 ..................................................... 36 工作臺滾珠絲杠螺母副的計算和選型 ............................... 36 工作臺基本參數(shù) ............................................ 36 計算進給牽引力 (N)mF ...................................... 36 軌道的選擇 ..................................................... 37 8 結(jié) 論 ............................................................. 38 參 考 文 獻 ........................................................... 39 致 謝 .............................................................. 40 1 1 前言 本課題的背景和研究意義 機械工業(yè)肩負著為國民經(jīng)濟各個部門提供技術(shù)裝備的重要任務(wù)。機械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個國家現(xiàn)代化建設(shè)水平的主要標志之一。 長期以在我國的機械制造業(yè)中鉆床加工的工作量在總的制造工作量中占有很大的比重。一臺普通的多軸鉆床一次能把幾個乃至十幾個孔或螺紋 同時 加工出來。 本次設(shè)計主要研究可調(diào)立式雙軸鉆床， 也可以稱為 可調(diào)立式 雙頭鉆床，有兩個主軸配兩把鉆頭，同時加工同一零件上的兩個孔。主軸箱驅(qū)動軸的運轉(zhuǎn)由主電機經(jīng)過交換齒輪來驅(qū)動。多軸鉆床廣泛應(yīng)用于機械行業(yè)多孔零部件的鉆孔及攻絲加工。 7 圖 可調(diào)式兩軸鉆孔 頭結(jié)構(gòu)圖 孔主軸 優(yōu)點：該系列鉆孔頭，結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便，使用可靠，加工效率高，可以在中小批量生產(chǎn)中推廣使用。 4）由表 106[2]查的材料的彈性影響系數(shù) (M Pa )EZ ? 5）由圖 1021d[2]按齒面硬度查的 小齒輪的接觸疲勞強度極限 lim 8 600(M Pa)H? ? ，大齒輪的接觸疲勞強度極限 lim 9 550(M Pa)H? ? 6）由式 60 hN njL? （ ） 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 13 9886 0 = 6 0 9 6 0 1 3 0 0 1 5 = 4 . 1 4 7 1 0hN n jL? ? ? ? ? ? ? ?（ ） （ 28 ） 9 989 1 4 . 1 4 7 1 0 2 . 7 6 5 1 01 . 5NN u ?? ? ? ? 式中 n— 齒輪轉(zhuǎn)速 j— 齒輪每轉(zhuǎn)一圈，同一 齒面嚙合次數(shù) Lh— 齒輪工作壽命（ h） u— 齒輪傳動比 7）由圖 1019[2]取接觸疲勞壽命系數(shù) , 8 ? ； 9 ? 。 故取 67 4 1(m m )BB??（ ） （ ） ， 5 36(mm)B ?（ ） 雙頭鉆頭內(nèi)各軸的設(shè)計 設(shè)定軸 的 材料為 45 鋼 計算軸 I、 VIII 的最小直徑 由 知 單 個 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 ? ? ? ? ? ? ? ?（ ） 131 [ ]TTd ?? （ ） 式中 1d — 軸 1 最細處 直徑， mm 。 選定 進給為 矩形導軌 故， mxF KF? （ ） K — 考慮顛覆力矩影響的實驗系數(shù)， ? 故得， 1 .1 3 2 1 6 3 5 3 8 ( N )mF ? ? ? 計算最大動載荷 C 3 wmC L f F? ? ? （ ） 66010nTL ??? 01000 svn L?? 式中 ： 28 0L — 滾珠絲杠導程，初選 0=6(mm)L sv — 最大切削力下進給速度， sv 等于鉆床鉆削時鉆頭進給速度。 m a xm a x 2 8 8 0 . 7 5 6 0 ( r / m i n )3 6 0 0 . 0 1 3 6 0bpvn ??? ? ? ? ? 設(shè)定啟動加速時間 40(ms)at ? 22m a xm a x 2 2 6010 5. 30 5 10 8. 33 ( N c m )60 60 0. 04aanMJ t? ???? ?? ? ? ? ? ? ?? 附加摩擦力矩 0M 空載啟動時， 絲杠 不受 軸向切削力，但會受雙頭鉆頭、變速箱及主驅(qū)動電機的重力之和 G。 軌道的 選擇 根據(jù)額定載荷查附錄 C[1]選定導軌為 JSALG15 38 8 結(jié) 論 本文在研究了眾多國內(nèi)外先進機床技術(shù)、查閱了眾多研究資料的基礎(chǔ)上，完成了可調(diào)立式雙頭鉆床的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并繪制了裝配圖與非標準零件的零件圖，較好的完成了本課題的任務(wù)與目的。 故， 12()mF f G G??? （ ） 矩形滑動導軌摩擦系數(shù)： ?? 故得， 0 . 1 5 ( 2 1 0 4 9 0 ) 1 0 5 ( N)mF ? ? ? ?，絲杠長 400mm。 （ 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算：（ 1）快速空載啟動力矩 qM ，（ 2）快速移動時所需力矩 kM ，（ 3）最大切削負載時所需力矩 tM 。 27 6 鉆 頭 軸向進給系統(tǒng)的設(shè)計 鉆頭軸向進給絲杠螺母副的計算和選型 工作臺基本參數(shù) 經(jīng)估算 雙頭鉆頭、減速 箱 、電機三項總重 量 約為 ： 80kg 故 784 NG? （ ） 由 知 當 單個鉆頭 鉆削時 ， 受到軸向切削力為 2021 NF? （ ） 2 3 2 1 6 NxF F G? ? ? （ ） 計算進給牽引力 (N)mF 作用在工作臺滾珠絲杠上的進給牽引力主要包括工作臺自身重量和工件重量作用在導軌上的摩擦力。 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 因為齒輪 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 。 小齒輪 8 轉(zhuǎn)速 960(r / min) ， 設(shè)計工作壽命 15 年，每年工作 300 天，兩班制，每班 8 小時。調(diào)整時，行星齒輪軸 14， 距離調(diào)整塊 13可帶動衛(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，調(diào)整角度 α 。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)是可活動軸件，故在限定范圍內(nèi)可左右移動。 ： 雙軸鉆床的主運動為旋轉(zhuǎn)，由主電動機驅(qū)動，動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 裝置。 固定式： 適合加工單種大批量的工件，缺點是加工范圍小，只能加工多孔之間位置固定的工件。是一種運用于機械領(lǐng)域鉆孔、攻牙的機床 設(shè)備。如 TBT 公司 90 年代初上市的 ML 系列深孔鉆床 ， 進給系統(tǒng)由機械無級變速器改為采用 交流伺服電 機 驅(qū)動 的 滾珠絲杠副，進給用滑臺 導軌 也改為 采用滾動直線導軌 。 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。國家的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術(shù)的現(xiàn)代化程度都與機械工業(yè)的發(fā)展程度相關(guān)。制造業(yè)中孔類加工多數(shù)由傳統(tǒng)鉆床來 完成。如 果 配上 液 壓 或氣壓 裝置，可以方便的 自動進行快進、工進（工退）、快退、停止 等動作，加工效率更高 。若要用一臺電動機實現(xiàn)兩個鉆頭的同時轉(zhuǎn)動，需要在設(shè)計時著重注意傳動系統(tǒng)與減速系統(tǒng)的設(shè)計 。 。 優(yōu)點：在調(diào)整加工孔距時不受齒輪所限制，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，一次進給同時加工數(shù) 孔。 缺點： 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，在同時加工 3個或 4個孔時，孔分布比較規(guī)則時，可以比較方便地調(diào)整鉆孔位置，而且不會使鉆床主軸的受力情況惡化；但當孔分布不規(guī)則時，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，加工時也會使鉆床主軸受力惡化。 8) 計算接觸疲勞許用應(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）計算 1）計算小齒輪分度圓直徑 8td ，代入 []H? 中較小的值。 1T — 軸 1 傳遞的扭矩， Nm? 。 取最高進給速 度 maxn 的 1/3。又因為絲杠未進行預(yù)緊，故絲杠此時的預(yù)加載荷即為 KG。本方案借鑒了很多國內(nèi)外先進的鉆床方面的書籍、文章，從幾個方面全面的介紹了本課題的雙頭鉆床： (1)進行了結(jié)構(gòu)上的設(shè)計研究，設(shè)計提出多種反感，通過對比多種方案，最終確定 最優(yōu)方案。 選定進給為矩形導軌 。 1L 、 2L — 齒輪 1z 、 2z 的齒寬 。對于直徑 100(mm)d ? 的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大 003 ；有兩個鍵槽時，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 傳動系統(tǒng)電機的選用 計算折算到電機主軸上的轉(zhuǎn)矩 由 知 單個鉆頭扭矩： 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 — 所需電機功率， kW 綜上，由表 121[3]得，選用 Y100L14 型電機，電機額定功率 ,同步轉(zhuǎn)速 1500r/min,滿載轉(zhuǎn)速