【文章內(nèi)容簡介】 。由于盲目發(fā)展，整個(gè)金剛石工具生產(chǎn)布局出現(xiàn)散而亂、遍地開花的局面，工具銷售市場產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，競爭無序，價(jià)格混亂。由于金剛石單晶生產(chǎn)與金剛石工具生產(chǎn)的發(fā)展不協(xié)調(diào)，使得我國金剛石工具的發(fā)展滯后于金剛石單晶的生產(chǎn)增長速度，造成金剛石積壓和滯銷，影響和制約了我國金剛石工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，使金剛石生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益嚴(yán)重滑坡。金剛石工具應(yīng)用領(lǐng)域較窄，產(chǎn)品品種單一，質(zhì)量不穩(wěn)定，有的產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)較混亂，沒有統(tǒng)一的產(chǎn)品質(zhì)量檢測、監(jiān)督的管理規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。金剛石工具生產(chǎn)裝備和整體技術(shù)水平比較落后，一些較先進(jìn)的新技術(shù)、新工藝推廣應(yīng)用較慢。生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模普遍偏小，生產(chǎn)不集中，工藝技術(shù)差，缺乏市場競爭力，經(jīng)濟(jì)效益不高。金剛石工具生產(chǎn)以及新產(chǎn)品開發(fā)、工藝技術(shù)研究等方面的資金投入不足。　　在金剛石工具使用過程中，基體材料使用率低，鋼材浪費(fèi)嚴(yán)重；使用過程中非正常磨損、脫落、殘留的金剛石較多，使金剛石實(shí)際利用率較低，金剛石材料浪費(fèi)較多。為確保我國金剛石產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展的措施大力發(fā)展金剛石工具產(chǎn)業(yè)，應(yīng)狠抓新產(chǎn)品、新工藝的開發(fā)，拓寬金剛石應(yīng)用領(lǐng)域，加快我國金剛石產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高經(jīng)濟(jì)效益和整體技術(shù)水平。PDC鉆頭檢測裝置機(jī)械部分設(shè)計(jì)：一、 PDC鉆頭檢測裝置機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)PDC機(jī)械部分檢測裝置由床身和立柱、工作臺、主軸頭、脈沖電源、伺服進(jìn)給系統(tǒng)、工作臺附件等部分組成。結(jié)構(gòu)圖如圖11所示。檢測方式采用三坐標(biāo)檢測。床身和立柱是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，由它確保檢測儀與工作臺、工件之間的相互位置。位置精度的高低對加工有直接的影響，如果機(jī)床的精度不高，檢測精度也難以保證。因此，不但床身和立柱的結(jié)構(gòu)應(yīng)該合理，有較高的剛度，能承受主軸負(fù)重和運(yùn)動部件突然加速運(yùn)動的慣性力，還應(yīng)該減小溫度變化引起的變形。工作臺主要用來支承和裝夾工件。在實(shí)際加工中，通過轉(zhuǎn)動縱橫向絲杠來改變檢測儀與工件的相對位置。主軸頭是PDC機(jī)械部分檢測裝置的一個(gè)關(guān)鍵部件，在結(jié)構(gòu)上由伺服進(jìn)給系統(tǒng)、導(dǎo)向和防扭機(jī)構(gòu)三部分組成。用以控制檢測儀與鉆頭之間的距離。主軸頭的好壞直接影響檢測數(shù)據(jù)的精度，如質(zhì)量、內(nèi)部應(yīng)力、幾何精度以及表面粗糙度，因此對主軸頭有如下要求：1) 有一定的軸向和側(cè)向剛度及精度。2) 有足夠的進(jìn)給和回升速度。3) 主軸運(yùn)動的直線和防扭轉(zhuǎn)性能好。4) 靈敏度要高，無爬行現(xiàn)象。二、Z軸進(jìn)給驅(qū)動方案的設(shè)計(jì)：目前檢測裝置的自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的種類很多，按執(zhí)行元件，大致可分為：步進(jìn)電機(jī)；寬調(diào)速力矩電機(jī)；直流伺服電機(jī)；交流伺服電機(jī)。在本次設(shè)計(jì)中選用電機(jī)械式自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。電機(jī)械式自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)在20世紀(jì)60年代是采用普通直流伺服電機(jī)的形式，由于其機(jī)械減速系統(tǒng)傳動鏈、慣性大、剛性差，因而靈敏度低，20世紀(jì)70年代為電液自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)所替代。20世紀(jì)80年代以來，采用步進(jìn)電機(jī)和力矩電機(jī)的電機(jī)械式自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)得到迅速發(fā)展。由于它們的低速性能好，可直接帶動絲杠進(jìn)退，因而傳動鏈短、靈敏度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單，而且慣性小，有利于實(shí)現(xiàn)加工過程的自動控制和數(shù)字程序控制，因而在中、小型電火花機(jī)床中得到越來越廣泛的應(yīng)用。又考慮到經(jīng)濟(jì)因素及尺寸的大小，本設(shè)計(jì)采用步進(jìn)電機(jī)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。總體設(shè)計(jì)原理框圖如圖22所示.負(fù)載滾珠絲杠CPU步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路步進(jìn)電機(jī)感應(yīng)同步器圖21 總體設(shè)計(jì)原理三、 PDC鉆頭機(jī)械部分檢測裝置的設(shè)計(jì)要求感應(yīng)同步器是一種電磁感應(yīng)式的位移檢測裝置，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：1) 精度高。感應(yīng)同步器直接對機(jī)床的位移進(jìn)行測量，測量結(jié)果只受本身精度的限制，定尺上感應(yīng)電壓信號為多周期的平均效應(yīng)，降低了繞組局部尺寸誤差的影響，達(dá)到了較高的測量精度，其直線精度一般為177。2) 對環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)。它是利用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生信號，所以不怕油污和灰塵污染，測量信號與絕對位置一一對應(yīng)，不易受到干擾。3) 使用壽命長，安裝維修簡單。4) 可用于長距離位移測量，適合于大中型機(jī)床使用。5) 工藝性好，成本低。定尺與滑尺繞組便于復(fù)制和成批生產(chǎn)。直線型感應(yīng)同步器的定尺安裝在機(jī)床的不動部件上，既可直接安裝在機(jī)床某個(gè)面上，也可以和尺座構(gòu)成組件后在安裝在機(jī)床上。所以綜合各種檢測裝置，應(yīng)使用感應(yīng)同步器更為好。四、 PDC鉆頭機(jī)械部分檢測裝置進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)軌是機(jī)床的關(guān)鍵部件之一，其性能好壞，將直接影響機(jī)床的加工精度、承載能力和使用壽命。導(dǎo)軌設(shè)計(jì)應(yīng)滿足：導(dǎo)向精度、耐磨性、低速運(yùn)動平穩(wěn)性、剛度、結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、便于間隙調(diào)整，具有良好的潤滑和防護(hù)等要求。 導(dǎo)軌類型很多，分類不一。常用的導(dǎo)軌類型有普通滑動導(dǎo)軌（滑動導(dǎo)軌）、塑料導(dǎo)軌（貼塑導(dǎo)軌）、鑲金屬導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、支壓導(dǎo)軌。在PDC鉆頭檢測裝置中，選用滾動導(dǎo)軌，這是因?yàn)闈L動導(dǎo)軌可以減少導(dǎo)軌間的摩擦阻力，便于工作臺實(shí)現(xiàn)精確和微量移動，且潤滑方法簡單。 滑動導(dǎo)軌類型的選擇導(dǎo)軌類型很多，分類不一。常用的導(dǎo)軌類型有普通滑動導(dǎo)軌（滑動導(dǎo)軌）、塑料導(dǎo)軌（貼塑導(dǎo)軌）、鑲金屬導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、支壓導(dǎo)軌。在電火花成形加工機(jī)床中，選用滑動導(dǎo)軌。 常見的滑動導(dǎo)軌截面形狀，有三角形（分對稱、不對稱兩類）、矩形、燕尾形及圓形等四種，每種又分為凸形和凹形兩類。如圖所示。凸形導(dǎo)軌不易積存切屑等臟物，也不易儲存潤滑油。宜在低速下工作；凹形導(dǎo)軌則相反，可用于高速，但必須有良好的防護(hù)裝置，以防切屑等臟物落入導(dǎo)軌。該電火花成形機(jī)床應(yīng)選擇凹形三角形導(dǎo)軌：該導(dǎo)軌在垂直載荷的作用下，磨損后能自動補(bǔ)償，不會產(chǎn)生間隙，故導(dǎo)向精度較高。但壓板面仍需有間隙調(diào)整裝置。它的截面角度由載荷大小及導(dǎo)向要求而定，一般為900。為增加承載面積，減小比壓，在導(dǎo)軌高度不變的條件下，應(yīng)采用較大的頂角（11001200）；為提高導(dǎo)向性，可采用較小的頂角（600）。如果導(dǎo)軌上所受的力，在兩個(gè)方向上的分力相差很大，應(yīng)采用不對稱三角形，以使力的作用盡可能垂直于導(dǎo)軌面。 圖 41 導(dǎo)軌的截面形狀 選擇導(dǎo)軌的補(bǔ)償及調(diào)整裝置選用塞塊調(diào)整間隙，其精度和剛度均較高。 潤滑的選擇直線滑動導(dǎo)軌副常用鈉基潤滑脂潤滑，為防止異物侵入和潤滑劑的泄出，滑座兩端裝上耐油橡膠密封圈。選用CrWMn，進(jìn)行冷處理和低溫時(shí)效，并采用鑲件式，最大限度地消除導(dǎo)軌在使用中的變形。 縱向滾珠絲杠的設(shè)計(jì)為了提高數(shù)控機(jī)床的傳動精度和靈敏度，在需要將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直徑運(yùn)動的場合，常采用滾珠絲螺母副。它是將絲杠螺母的螺旋槽加工成弧形，并放入適當(dāng)?shù)臐L珠，當(dāng)絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠便在由絲杠和螺母的兩個(gè)弧形槽所形成的滾道中滾動，使螺旋傳動由滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦。滾珠絲杠螺母副具有以下優(yōu)點(diǎn)：1) 傳動效率高。2) 靈敏度高，隨動性好。3) 使用壽命長。4) 無反向死區(qū)，并能提高軸的剛度和反向精度。5) 運(yùn)動具有可逆性。因此，選用滾珠絲杠螺母副來將步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動。[10] 基本傳動方式的選擇根據(jù)絲杠和螺母相對運(yùn)動組合情況，其基本傳動形式有四種：（1）螺母固定，絲杠轉(zhuǎn)動并移動如圖（a）所示,該傳動形式因螺母本身起著支承作用，消除了絲杠軸承可能產(chǎn)生的附加軸向竄動，結(jié)構(gòu)叫簡單，可獲得較高的傳動精度。但其軸向尺寸不宜太長，剛性太差。因此只適用于行程較小的場合。所以不適合使用于該場合。（2）絲杠轉(zhuǎn)動，螺母移動如圖（b）所示，該傳動形式需要限制螺母的轉(zhuǎn)動，故需導(dǎo)向裝置。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、絲杠剛性較好。適用于工作行程較大的場合。（3）螺母轉(zhuǎn)動，絲杠移動如圖（c）所示，該傳動形式需要限制螺母移動和絲杠的轉(zhuǎn)動，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜且占用軸向空間較大，故應(yīng)用較少。（4）絲杠固定，螺母轉(zhuǎn)動并移動如圖（d）所示，該傳動方式結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，但在多數(shù)情況下，使用極不方便，故很少使用。如圖4所示。選擇絲杠轉(zhuǎn)動、螺母移動的傳動形式。圖42 基本傳動形式 結(jié)構(gòu)形式的選擇（1）螺紋滾道型面（法向）的形狀選擇我國生產(chǎn)的滾珠絲杠有單圓弧型和雙圓弧型，因?yàn)殡p圓弧型的螺紋滾道的接觸角在工作過程中基本保持不變。兩圓弧相交處有一小空隙，可使?jié)L道底部與滾珠不接觸，并能存一定的潤滑油以減少摩擦和磨損，應(yīng)用廣泛，因此選用雙圓弧型的螺紋滾道。（2）滾珠循環(huán)方式的選擇滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)二種。選用內(nèi)循環(huán)方式，其優(yōu)點(diǎn)是滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小，選用浮動式反向器，這種反向器的優(yōu)點(diǎn)是：在高頻浮動中達(dá)到回珠圓弧槽進(jìn)出口的自動對接，通道流暢、摩擦特性較好，適用于高速、高靈敏度、高剛性的精密進(jìn)給系統(tǒng)。 滾珠絲杠副主要技術(shù)參數(shù)的確定（1）基本導(dǎo)程的選擇基本導(dǎo)程的大小應(yīng)根據(jù)機(jī)電一體化系統(tǒng)的精度要求確定，因此設(shè)計(jì)精度要求較高，要選取較小的基本導(dǎo)程。由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO/DIS340821991）知尺寸系列：基本導(dǎo)程：1，2，3，4，5，6，8，10，12，16，20，25，32，40因此選用 （2）螺母選擇由于數(shù)控機(jī)床對滾珠絲杠副的剛度有較高的要求，故選擇螺母時(shí)應(yīng)注重其剛度的保證，按高剛度要求選擇預(yù)載的螺母形式。其中內(nèi)循環(huán)浮動反向器法蘭直筒組合具有較好的磨擦特性，適用于各種高靈敏度、高剛度的精密進(jìn)給定位系統(tǒng)，材料選用45鋼。①滾珠的工作圈數(shù)i和列數(shù)j的確定滾珠總數(shù)N一般不超過150個(gè)。選用為，滾珠總數(shù)取120個(gè)。②法蘭形狀的選擇 按安裝由標(biāo)準(zhǔn)形狀選擇。選擇平頂法蘭盤。（3）導(dǎo)程精度選擇根據(jù)機(jī)床定位精度10μm，確定滾珠絲杠副導(dǎo)程的精度等級。按下式估算式中：E—累計(jì)代表導(dǎo)程偏差，μm —機(jī)床有效行程的定位精度由實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊（以后簡稱手冊）查得選擇精度等級（4）絲杠長度的