【正文】 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （論文） 17 圖 41 不旋轉(zhuǎn)式授油器 圖 42 旋轉(zhuǎn)式授油器 對于小直徑深孔，由于空間受到限制，常用如圖 43所示的微型授油器。它由支架 1，導(dǎo)向套 2，移動軸 3，鎖緊螺母 4，密封圈 5和支承螺母 6組成，去掉了手輪，用扳手松緊，調(diào)整移動軸 3，達(dá)到導(dǎo)向，密封和給切削區(qū)供油的目的。工作時，松 開前鎖緊螺母，移動軸后移而脫開工件表面。這種授油器結(jié)構(gòu)簡單，占用空間不大。 1支架， 2導(dǎo)向套， 3移動軸， 4鎖緊螺母， 5密封圈， 6支承螺母 圖 43 微型授油器 總體結(jié)構(gòu)圖 參考圖 42 中旋轉(zhuǎn)式授油器的工作原理設(shè)計如下旋轉(zhuǎn)式授油器。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （論文） 18 旋轉(zhuǎn)套 伸縮軸 后密封圈 O 型密封圈 授油器主體 導(dǎo)軌滑塊 導(dǎo)向套 前密封圈 圖 44 授油器結(jié)構(gòu)圖 密封圈的選用 授油器的前端密封圈是用于密封授油器導(dǎo)向套與工件間端面密封的空隙。由于兩部分之間沒有相對移動，在這里選用 O 形橡膠密封圈。根據(jù) 選用系列內(nèi)徑 d=100mm,截面直徑 d=7mm。 授油器的后密封圈是為防止壓力油從鉆桿漏出而設(shè)置的。在這里選用 O 形橡膠密封圈。它的特點是結(jié)構(gòu)緊湊，密封性較好，可用于低速，壓力不高的場合，作為密封和防塵用途。軸徑表面粗糙度 Ra。根據(jù) 選用系列內(nèi)徑 d=29mm,截面直徑 d=。 導(dǎo)向套密封圈是用于密封導(dǎo)向套與伸縮桶之間的空隙，防止從此處漏油。兩部分之間有相對移動，屬于滑動密封。在這里選用 d=94mm的氈圈油封。 壓套座密封圈是用于密封壓套座與伸縮桶之間的空隙，防止從此處漏油。由于兩部分之間沒有相對移動，在這里選用 O 形橡膠密封圈。根據(jù) 選用系列內(nèi)徑 d=,截面直徑 d=。 配合與公差的選用 伸縮套與授油器體之間是間隙很小的滑動配合，并不希望自由轉(zhuǎn)動，但可以是自由移動和滑動配合，定位要求明確，配合采用一般常用的配合即可。所以選 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （論文） 19 用的配合 為（ H7/g6），配合按基孔制，孔的等級比軸的等級低一級，符合機械設(shè)計的要求即可。 伸縮套與壓套座之間和壓套與壓套座之間均采用靜密封，無滑動要求，但有定位進(jìn)度要求。配合采用基孔制，間隙配合。孔與軸的精度等級分別為 7 級和 6級。所以，配合公差選為 H7/g6。 授油器設(shè)計注意事項 鉆套的內(nèi)外徑須高度精確同軸。鉆套孔與鉆頭之間的間隙必須嚴(yán)格控制。鉆套內(nèi)徑與鉆頭之間的間隙，對深孔鉆切入階段的正常工作有重大影響，間隙過大還會加大鉆頭走偏。根據(jù)國內(nèi)外實踐經(jīng)驗，對于mm50?以下的鉆頭，新鉆頭與新鉆套之間的直徑差應(yīng)不 大于 ；已磨損的鉆套，其直徑的最大磨損量應(yīng)控制在 范圍內(nèi)。mm50?以上的鉆頭與新鉆套之間的間隙應(yīng)不大于，鉆套的直徑磨損量應(yīng)不大于 。 為此，應(yīng)從鉆頭直徑和鉆套內(nèi)徑兩方面加以保證。50?以內(nèi)的鉆頭，其直徑公差不大于 ， 以上的鉆頭不大于 。鉆套內(nèi)徑一般經(jīng)研磨而成，新鉆套的內(nèi)徑應(yīng)允許尺寸為鉆頭直徑上限的柱塞規(guī)剛剛能通過。鉆套的內(nèi)外徑應(yīng)嚴(yán)格同軸。一般是先研出鉆套孔，再以孔為基準(zhǔn)磨出外圓。 授油器后端與鉆桿的密封也很重要。除了保證切削液不泄露這一基本功能以外，密封件實際上還起到鉆桿輔助支承的作用。密封件因磨損而必須及時調(diào)節(jié)或更換，當(dāng)更換不同直徑的鉆桿時，需相應(yīng)的換裝不同直徑的密封件。因此，換裝密封件是否方便快速，將直接影響機床的效率。 裝配好的輸油器，其鉆套中心線應(yīng)與機床主軸的回轉(zhuǎn)中心嚴(yán)格保持一致。 中心架的選擇與設(shè)計 中心架是深孔鉆削裝置中三大部件之一，其主要功能是支承、扶正旋轉(zhuǎn)工件，與普通車床中心加工用相同。但由于深孔加工零件較重，工件外圓速度較高，因此，必須使用滾動支承。目前常用 的有局部滾動支承和整體滾動支承兩種形式，分別使用三點支承和四點支撐。 1. 局部滾動支承 局部滾動支承式中心架的結(jié)構(gòu)如圖 45 所示，與普通車床中心架結(jié)構(gòu)相同，只是支承采用了滾動方式，這種中心架的優(yōu)點是工件裝夾方便，其缺點是剛性較差，工件外圓必須預(yù)先車出定位基準(zhǔn)，并且找正不太方便。由于深孔鉆床沒有尾座，采用這種中心架，一般必須在工件端面上車定位錐和授油器導(dǎo)向套上錐面配合定心。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （論文） 20 整體是滾動式中心架適用于中小型深孔加工機床，其結(jié)構(gòu)如圖 46 所示，由軸承、支座、支承套、支撐調(diào)節(jié)螺釘、 和底版等構(gòu)成。工件安裝在支承套內(nèi)，調(diào)整四個支撐螺 圖 45 局部滾動式中心架 圖 46 整體滾動式中心架 釘進(jìn)行工件對中。該中心家具有剛性好，回轉(zhuǎn)精多高，找正方便等優(yōu)點，但工件的裝夾不如局部滾動式中心架方便，需要移動中心架。 更具本設(shè)計的設(shè)計需求，此處的中心架應(yīng)該選用整體滾動式中心架。其設(shè)計 圖如下圖 47。 圖 47 整體滾動式中心架 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （論文） 21 主軸箱設(shè)計 主軸箱總體設(shè)計 主軸箱：它的主要任務(wù)是將主電機傳來的旋轉(zhuǎn)運動傳遞給主軸，使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速。主軸箱中主軸是機床的關(guān)鍵零件。主軸在軸承上運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量，一旦主軸的旋轉(zhuǎn)精度降低，則機床的使用價值就會降低。 本案由于選擇了變頻調(diào)速電機，大大簡化了電機到主軸的傳動系統(tǒng)。因此主軸箱內(nèi)只安裝一根主軸，由軸承雙端支撐。具體結(jié)構(gòu)見裝配圖。 .1 軸承的選擇原則 軸承是用來支承軸的部件，有時也用來支承其它的轉(zhuǎn)動零件。按軸承工作時的 摩擦性質(zhì)不同，可把軸承分為滑動摩擦軸承 (簡稱為滑動軸承 )和滾動摩擦軸承(簡稱為滾動軸承 )兩大類。而每一類軸承，按其能承受的載荷方向的不同，又可分為向心軸承或徑向軸承 (承受徑向載荷 )、推力軸承或止推軸承 (承受軸向載荷 )和向心推力軸承 (同時承受徑向和軸向載荷 )等。 選擇軸承類型時，應(yīng)該根據(jù)載荷情況、轉(zhuǎn)速高低、空間位置、調(diào)心性能以及其它要求，選定合適的軸承類型。選擇原則為： (1) 球軸承承載能力較低，抗沖擊能力較差，但旋轉(zhuǎn)精度和極限轉(zhuǎn)速較高，適用于輕載、高速和要求精確旋轉(zhuǎn)的場合。 (2) 滾子軸承承載能力較高， 抗沖擊能力較強，但是旋轉(zhuǎn)精度和極限轉(zhuǎn)速較低，多用于重載或有沖擊載荷的場合。 (3) 同時承受徑向及軸向載荷的軸承，應(yīng)區(qū)別不同情況選取軸承類型。以徑向載荷為主的可選擇深溝球軸承；軸向載荷和徑向載荷都較大的可選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；軸向載荷比徑向載荷大很多或要求變形較小的可選用圓柱滾子軸承 (或深溝球軸承 )和推力軸承聯(lián)合使用。 (4) 如一根的兩個軸承孔的同心度難以保證，或軸受載后發(fā)生較大的撓曲變形，應(yīng)選用調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承。 (5) 選擇軸承類型時要考慮經(jīng)濟性。一般說來，球軸承比滾子軸承價格便宜，深溝球軸承最便宜。精度愈高的軸承價格愈貴，所以選用高精度軸承必須慎重。 滾動軸承公差國標(biāo) (— 84)規(guī)定，軸承按公稱尺寸 (基本尺寸 )精度和旋轉(zhuǎn)精度分為五個精度等級，用漢語拼音字母 G、 E、 D、 C、 B表示， G級精度最低， B級精度最高。滾動軸承各級精度的應(yīng)用情況如下： G級軸承應(yīng)用在中等負(fù)荷、中等轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)精度要求不高的一般機構(gòu)中。如變通機床、汽車和拖拉機的變速機械和變通電機、水泵、壓縮機的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的軸 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （論文） 22 承。 E 級軸承應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)精度和轉(zhuǎn)速較高的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中，如變通機床的主軸軸承，精密機床的傳動軸使用的軸 承。 D、 C 級軸承應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)精度高和轉(zhuǎn)速高的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中，如精密機床的主軸軸承，精密食品加工機械使用的軸承。 B 級軸承應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)精度和轉(zhuǎn)速很高的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中，如坐標(biāo)鏜床的主軸軸承、高精度儀器和高轉(zhuǎn)速機構(gòu)中使用的軸承。 滾動軸承內(nèi)圈與軸配合應(yīng)按基孔制，但內(nèi)徑的公差帶位置卻與一般基準(zhǔn)孔相反。根據(jù)滾動軸承國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定， G、 E、 D、 C、 B各級軸承的單一平面平均內(nèi)徑的公差帶都分布在零線下側(cè)，即上偏差為零，下偏差為負(fù)值。這樣分布主要是考慮配合的特殊需要。因為在多數(shù)情況下，軸承的內(nèi)圈是隨軸一起轉(zhuǎn)動的，為了防止它們之間發(fā)生相對 運動而導(dǎo)致結(jié)合面磨損，其配合應(yīng)具有一定過盈。但由于內(nèi)圈是薄壁零件，容易彈性變形而脹大，且一定時間后又必須折換，配合的過盈不宜過大，假如軸承內(nèi)孔的公差帶與一般基準(zhǔn)孔一樣分布在零線上側(cè)，當(dāng)采用公差與配合國標(biāo)中的過盈配合時，所得的過盈往往太大；如果改用過渡配合，又可能出現(xiàn)間隙，不能保證一定的過盈；若采用非標(biāo)準(zhǔn)配合，又違反了標(biāo)準(zhǔn)化和互換性原則。為此，滾動軸承國標(biāo)將各級軸承的單一平面平均內(nèi)徑的公差帶分布在零線下側(cè)。此時，當(dāng)它與一般過渡配合的軸相配合時，不但能保證獲得不大的過盈，而且還不會出現(xiàn)間隙，從而滿足了軸承內(nèi)孔與 軸配合的要求，同時又可以按照標(biāo)準(zhǔn)偏差來加工軸。 滾動軸承的外徑與殼體的配合應(yīng)按基軸制，通常兩者之間不要求太緊。因此，滾動軸承公差國標(biāo)對所有精度級軸承的單一平面平均外徑的公差帶位置，仍按一般基準(zhǔn)軸的規(guī)定，分布在零線下側(cè)。其上偏差為零，下偏差為負(fù)值。 正確的選用軸承配合，對保證機器正常運轉(zhuǎn)，提高軸承的使用壽命，充分發(fā)揮軸承的承載能力關(guān)系很大。選擇軸承配合時，應(yīng)綜合地考慮：軸承的工作條件，作用在軸承上負(fù)荷的大小、方向和性質(zhì)，軸承類型和尺寸，與軸承相配的軸和殼體的材料和結(jié)構(gòu)，工作溫度，裝卸和調(diào)整等因素。 主軸箱軸承的選擇 根據(jù)主軸旋轉(zhuǎn)的工作特性，選擇滾動軸承是最合適，其摩擦系數(shù)小、潤滑密封方便，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，所以在機械行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛。在正常鉆削中，軸向力和切削力各占一定比例，為了承受軸向力和切向力，可以選擇最常用的圓錐滾子軸承和推力球軸承，并且將兩者結(jié)合一起使用，效果十分明顯。這里我選用的深溝球軸承 6220，推力球軸承為 51220。 單列向心推力球軸承的主要特性為推力球軸承的套圈與滾動體多半是可分 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （論文） 23 離的。單向推力球軸承只能承受單向軸向載荷，兩 個圈的內(nèi)孔不一樣大，內(nèi)孔較小的是緊圈與軸配合，內(nèi)孔較大的是松圈與固定在一起的。在高速時，由于離心力大，滾動球與保持架因摩擦而發(fā)熱嚴(yán)重，壽命較低。此類球軸承常用于軸向載荷大、轉(zhuǎn)速不高處。根據(jù)設(shè)計的尺寸及受力要求，選用的單列向心推力球軸承的型號為： 51220。其主要參數(shù)為：內(nèi)徑 d＝ 100mm，外徑 D＝ 150mm，軸承寬度 T＝ 38mm，額定動負(fù)荷 C＝ ，額定靜負(fù)荷 C0＝ ，極限轉(zhuǎn)速 ni＝1100r/min(脂潤滑 )和 nj＝ 1700/min(油潤滑 )。 圓錐滾子軸承主要用于 軸承承受徑向載 荷的同時，還可承受軸向載荷。根據(jù)設(shè)計尺寸及受力要求，選用深溝球軸承的型號為： 6220。其主要的參數(shù)為：內(nèi)徑d＝ 100mm，外徑 D＝ 180mm，軸承寬度 B＝ 34mm，額定動負(fù)荷 C＝ ，額定靜負(fù)荷 C0＝ ，極限轉(zhuǎn)速 ni＝ 3400r/min(脂潤滑 )和 nj＝ 4300r/min(油潤滑 )。 . 3 主軸箱中軸承的校核 （ 1） . 推力球軸承的校核 由于中心架的支撐作用，使作用在推力球軸承上的徑向力不是很大，取Fr=500N；主軸箱所受到的軸向力主要由推力球軸承來承受，取 Fa=1500N。 計算當(dāng)量動載荷 P: P=f)( ar YFXF? （ 34） 根據(jù)機械設(shè)計中表 13—6 知， fp =～ ，取 fp =。 根據(jù)機械設(shè)計中表 13—5 知， X=1， Y=。因此， P=fp)( ar YFXF?=(1500+1500) = 3450 N 查零件手冊知，軸承的基本額定動載荷 C=，所以 Lh=?)(60106 PCn=61060 1500?( 3450