【導(dǎo)讀】此次設(shè)計為可調(diào)立式雙頭鉆床的機(jī)械設(shè)計。設(shè)計原理、調(diào)整方法及設(shè)計計算過程。本次設(shè)計可從五大方面進(jìn)行設(shè)計。通過預(yù)先給定的加工要求計算并進(jìn)行了。的設(shè)計、鉆頭軸向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計共五部的設(shè)計。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。Keywords：Ballscrew；motor；gearbox；Adjustabletwo-headeddrillbit.

　　

【正文】 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，不會產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象不需作穩(wěn)定性校核。 齒輪傳動比計算 (1)進(jìn)給齒輪箱傳動比計算 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?？捎嬎愠鰝鲃颖?i 0360 3 6 0 0 .0 1 0 .80 .7 5 6pbi L?? ?? ? ?? （ ） 考慮到結(jié)構(gòu)上的原因，不使大齒輪直徑過大，以免影響溜板的有效行程，故此處可采用兩級齒輪降速。 可選定齒輪齒數(shù)為 122025zi z?? 1 20z? ， 2 25z? ， 因進(jìn)給運動齒輪受力不大，模數(shù) m 取 2。有關(guān)參數(shù)參照表 表 傳動齒輪幾何參數(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)的計算和選型 初選電機(jī)型號 計算步進(jìn)電機(jī) 空載啟動頻率 和切削時的工作 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 ?? ?? ? ??? 由于計算齒輪傳動比時選步距角 ? ? 。故，初選電機(jī)型號 110BF004，其最高空載啟動頻率為 500(Hz)。 電機(jī)校核計算 計算簡圖見圖 31。傳動系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的傳動慣量 2(kg cm )J? ? 可由下式計算： 21122( ) [ + ) ]MszJ J J J Jz? ? ? ? （ ） 式中 ： MJ — 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 2(kg cm)? 1J 、 2J — 齒輪 1z 、 2z 的轉(zhuǎn)動慣量 2(kg cm)? sJ — 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量 2(kg cm)? 參考同類型機(jī)床，初選反應(yīng)步進(jìn)電機(jī) 110BF003，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 (kg cm )MJ ?? 查表 320[1]圓柱體（材料為鋼）轉(zhuǎn)動慣量： 8 10J D L ???( 2kgcm? ) 33 (1) 3 4 3 4 21 1 10 . 7 8 1 0 0 . 7 8 1 0 4 2 0 . 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 。 1L 、 2L — 齒輪 1z 、 2z 的齒寬 。 （ 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(fù)載時所需力矩 tM 。 （ 1） 快速空載啟動力矩 qM max 0=+qaM M M （ ） 34 2m a xm a x2m a x106022 1060aaanM J JtnJt????????? ? ??? （ ） maxmax 360bpvn ???? 將前面數(shù)據(jù)代入，式中各符號意義同前。 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(jī)的重力之和 G。又因為絲杠未進(jìn)行預(yù)緊，故絲杠此時的預(yù)加載荷即為 KG。 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驗系數(shù)， ? G — 絲杠受雙頭鉆頭、變速箱及主驅(qū)動電機(jī)的重力之和 。 ? — 傳動鏈總效率，一般取 ? ? ，此處取 0? — 滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率，一般取 0 ?? 以上 兩 項合計： 35 m a x 0= + 8 .3 3 5 .2 2 = 1 3 .5 5 ( N c m )qaM M M ? ? ? （ 4） 快速移動時所需力矩 kM 0 5 .2 2 ( N cm )kMM? ? ? （ 5） 最大切削負(fù)載時所需力矩 tM 0 3 2 1 6 0 . 6= 0 . 8 3 0 7 . 2 6 ( N c m )2 2 0 . 8xt FLMi? ? ? ?? ? ? ?? （ ） 式中： xF — 進(jìn)給方向最大切削力 （ 6） 從上面計算可以看出， qM 、 kM 、 tM 三 種工況下，以 最大切削負(fù)載時 所需力 矩最大，以此項作為校核電機(jī)的依據(jù)。 從表 322[1]查出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為五相十拍時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)? 。 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)電動機(jī)的啟 動矩頻特性。 323[1]得， 110BF004型步進(jìn)電機(jī)允許的最高空載啟動頻率為 500(Hz ) 再從圖 317(o) [1]、圖 318(e) [1]查出 110BF004步進(jìn)電機(jī)啟動矩頻特性和運行矩頻特性曲線。從圖 317(n) [1]看出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)啟動時， 480(Hz)qf ? 時， 50(N cm)M ??。能夠滿足 所需空載啟動力矩（ (N cm)? ）直接使用不會出現(xiàn)失步現(xiàn)象可直接使用。 由 知于傳動比過小可將減速箱去除，且不影響電機(jī)的選擇。 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 工作臺的設(shè)計 工作臺縱橫向 進(jìn)給 結(jié)構(gòu)完全相同 工作臺滾珠絲杠螺母副的計算和選型 工作臺基本參數(shù) 工作臺材料：碳鋼 。查表 15[3]得碳鋼密度 ?? (g/cm ) 工作臺大小（ mm）： 300 300 30l b h? ? ? ? ? 工作臺重量： 1 9 . 8 7 . 8 3 0 3 0 3 2 1 0 ( N)G g l b h?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 初選工件重 50(kg)m? ： 2 490(N)G ? 計算進(jìn)給牽引力 (N)mF 作用在工作臺滾珠絲杠上的進(jìn)給牽引力主要包括工作臺自身重量和工件重量作用在導(dǎo)軌上的摩擦力。因而其數(shù)值大小和導(dǎo)軌的型式有關(guān)。 選定進(jìn)給為矩形導(dǎo)軌 。 故， 12()mF f G G??? （ ） 矩形滑動導(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。 37 圖 工作臺進(jìn)給系統(tǒng)計算簡圖 計算過程參照主進(jìn)給系統(tǒng)的計算過程 由計算可得絲杠型號為 1 2021WD 外循環(huán)調(diào)整預(yù)緊的不帶襯套的雙螺母 滾珠絲杠；電機(jī)為 90BF002 型步進(jìn)電機(jī)。 軌道的 選擇 根據(jù)額定載荷查附錄 C[1]選定導(dǎo)軌為 JSALG15 38 8 結(jié) 論 本文在研究了眾多國內(nèi)外先進(jìn)機(jī)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(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖，較好的完成了本課題的任務(wù)與目的。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。 (2)進(jìn)行了非標(biāo)準(zhǔn) 零件，如齒輪、 軸、 皮帶輪等的尺寸計算與校核，并用繪圖 軟件繪制了零件圖。 (3) 進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)零件，如絲杠、軸承、電機(jī)等的計算及型號選用與校核。 (4)從各個零件的選型，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)。 由于設(shè)計時間較短而且內(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，本方案還會更加的發(fā)展與完善。 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 [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)計課程設(shè)計手冊 [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 . 半自動雙軸鉆床的設(shè)計 [J]. 鑿巖機(jī)械氣動工具 , 2021,(02):6264 [6] 劉秋鵬 . 單柱立式鉆床改造成多孔鉆床的設(shè)計 [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] 戴熊 . 多軸鉆床改造及經(jīng)濟(jì)性分析 [J]. 金屬加工 , 2021,(09):6365 [11] 陳華海 , 黎維會 , 葉繼業(yè) . 臥式車 床改為多軸鉆床 [J]. 機(jī)械工人 , 2021,(04):63 [12] 黃中央 , 謝興強(qiáng) . 可調(diào)式多軸鉆孔頭設(shè)計 [J]. 機(jī)械制造 , 2021,39(46):3941 [13] 張昕 . 雙頭深孔鉆床控制系統(tǒng)的設(shè)計與改造 [J]. 機(jī)床電器 , 2021,2:3536 [14] 姚建民 , 明興祖 , 栗新 . 數(shù)控雙面鉆窩專用機(jī)床設(shè)計 [J]. 機(jī)械 , 2021,33(5):4648 [15] 陳湘萍 , 艾宗良 . 臥式雙面多 工位鉆削組機(jī)的設(shè)計 [J]. 重型機(jī)械科技 , ,(2):1921 [16] 孟 俊煥 , 馮瑞寧 , 王 會 . 多孔單工位組合鉆床主軸箱傳