【正文】 知條件和加工要求。這種導(dǎo)軌的剛度高，當(dāng)量摩擦系數(shù)比三角形導(dǎo)軌低，承載能力高，加工、檢驗(yàn)和維修都方便，特別是數(shù)控機(jī)床雙矩形、動(dòng)導(dǎo)軌貼塑料軟帶，是滑動(dòng)導(dǎo)軌的主要形式。其中除了選用合適材料、熱處理、潤(rùn)滑外，還應(yīng)該采用保護(hù)裝置，即采用防護(hù)罩，使機(jī)床導(dǎo)軌不外露，這樣直接能防止切屑及灰塵等落到導(dǎo)軌上。因此，在考慮到要求加工精度為7級(jí)，且鉆床為一般機(jī)床，所以可以選用貼塑的矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌。4μm所以滿足要求。 壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算 取雙推—簡(jiǎn)支式支承，由FK=2105（Mpa）I絲杠小徑的截面慣性矩（）查手冊(cè)可知，所用絲杠的最小徑為：d1 =取壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K=4　絲杠長(zhǎng)度L=LS=700mm故滿足要求。確定選用110BF004步進(jìn)電機(jī)。,由表查出Tg/TΣ39。正壓力應(yīng)包括軸向力F=1175N及工作臺(tái)加縱向軌道之重力，設(shè)工作臺(tái)重量為400Kg，縱向軌道重量為400Kg.=[（400+400）10＋1175]= 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算根據(jù)要求粗選：α= to=5 δ=∴∴可取 =25 , =52 m= b=25mm =20o則：df1=mZ1=25= df2=mZ2=52=78mm de1＝ de2=81mm將齒輪看作近似的圓柱體，材料為鋼，則大、小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為:J=d4 b104 (kgm2)JZ1=104=105Kgm2 JZ2=104=104Kgm2滾珠絲桿直徑選擇為d0=25mm, L=700mm,材料鋼，則絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可近似的算出為：JS=70104=104Kgm2由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，預(yù)選步進(jìn)電機(jī)為110BF004，查得電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 Jm=104Kgm2折算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： 絲杠摩擦阻力矩的計(jì)算由于用的是滾珠絲杠，摩擦阻力矩很小，可以忽略不計(jì)。 （2）步進(jìn)電機(jī)的選擇及轉(zhuǎn)矩的計(jì)算由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》： I=αt0/3600δ其中：α—步距角（deg） δ—脈沖當(dāng)量（） t0—齒距（t0=Лm）根據(jù)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》選步進(jìn)電機(jī) 取α= m= 取α=取I=（α=）可?。篫1=20 Z2=64 m= b=20mm α=200df1=mZ1=25mm df2=mZ2=80mm de1=28 de2=83齒輪設(shè)計(jì)成直齒圓柱齒輪，齒輪材料為45鋼，則大小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為：根據(jù)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，預(yù)選步進(jìn)電機(jī)為200BF001，查得電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：有效負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tm的計(jì)算：取V=2m/min Tm=（F軸+F摩）V主軸進(jìn)給/2Πnm 起動(dòng)慣量矩的計(jì)算：以最不利條件下的快速起動(dòng)計(jì)算，設(shè)起動(dòng)加速度或制動(dòng)減速度的時(shí)間△t=，由于步進(jìn)電機(jī)的角速度則： T慣=則J∑=Tm+T慣=+= 如考慮機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的效率為n，安全數(shù)值為K，則此時(shí)負(fù)載總轉(zhuǎn)矩為： 由預(yù)選的步進(jìn)電機(jī)型號(hào)200BF001，五相十步，其最大靜轉(zhuǎn)矩Tymax=，為保證正常的起動(dòng)和停止，步進(jìn)電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tg必須大于或等于TΣˊ，由表可知Tg/Tymax的比值，取Tg/Tymax=，則Tg==故選擇合適。f=5338=而則軸所受軸向力：F合= F花+ Fmax =+=3304N則軸向方向齒條受力F合K=F合=3635N（K=）3）軸向進(jìn)給設(shè)計(jì)（1）主軸結(jié)構(gòu)形式確定在主軸外設(shè)計(jì)一套筒：由長(zhǎng)為80mm的齒條經(jīng)齒輪帶動(dòng)。由72查得[P]=5～15Mpa 取[P]= 15Mpa選擇齒的接觸長(zhǎng)度l′即為Z4齒的齒寬l′=b4=30mm 取載荷不均勻系數(shù)K=則：T（動(dòng)聯(lián)接）=410310315106=Tmax=則花鍵軸能夠達(dá)到所需傳遞的轉(zhuǎn)矩。（2）軸上軸承和花鍵的確定：在所在主軸上使用的軸承選擇如下： 主軸結(jié)構(gòu)圖選用深溝球軸承和推力球軸承：a處有：6206 d=30 D=62 B=16 51206 d=30 D=52 B=16b處有：6206 d=30 D=62 B=16 (兩個(gè)) 51206 d=30 D=52 B=16則a段取長(zhǎng)設(shè)計(jì)為35，b段取長(zhǎng)設(shè)計(jì)為50。2）主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算主軸材料45鋼，調(diào)質(zhì)到HB220～250左右（1）軸直徑及結(jié)構(gòu)的確定：軸的最小直徑 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表162查得：45鋼[τT]=35Mpa取軸最小直徑20mm。（3）確定傳動(dòng)主要尺寸：實(shí)際分度圓直徑d,因模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，齒數(shù)并未調(diào)整，故分度圓直徑不會(huì)改變，即：d1=mZ1=90mm d2=mZ2=90mm 中心距 齒寬b=φbd1=90mm（4）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算：重合度系數(shù)Yε：齒間載荷分配系數(shù)KFɑ: 由表1210 齒向載荷分布系數(shù)KFβ:由表1214 KFɑ=載荷系數(shù)K:K=KA KVKFαKFβ==齒形系數(shù)YFɑ: YF1= YF2=應(yīng)力修正系數(shù)YSa: = Ysa2=彎曲疲勞極限σFlim:σFlim1=60MPa σFlim2=450Mpa彎曲最小安全系數(shù)SFmin:由表1214 SFmin＝應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL:由表1215，估計(jì)3106NL1010則指數(shù)m= NL1= NV= =6016314800(++ ) =107原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確。（1）初步計(jì)算：轉(zhuǎn)矩:TII= =5490Nmm齒寬系數(shù):φd 由表1213（該節(jié)中所指的表均指《機(jī)械設(shè)計(jì)》一書(shū)中的表） 取φd＝接觸疲勞極限：σHlim σHlim1=710MPa σHlim2=580MPa初步計(jì)算的許用接觸硬力:[σH1]==710=639MPaAd值由表1216，取Ad＝85初步計(jì)算的小齒輪直徑：d1≥=(其中u=I=1, T=5490Nmm)取d1＝90mm 初取齒寬：b=φbd1=190=90mm（2）校核計(jì)算：圓周速度: 精度等級(jí)：由表126選8級(jí)精度 齒數(shù)Z和模數(shù)m:取齒數(shù)Z1=60,Z2=iZ1=160=60模數(shù)由表123取m= 則 Z2= iZ1=60使用系數(shù)KA:由表129取KA＝ 動(dòng)載系數(shù)K V:由表129取KV＝ 齒間載荷分配系數(shù)KHα:由表1210先求： 端面重合度： 重合度系數(shù):Zε== 由此得： 齒間載荷分布系數(shù)KHβ: 載荷系數(shù)：K=KAKVKHαKHβ==彈性系數(shù)ZE由表1212取ZE＝節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH:＝ 接觸最小安全系數(shù)SHmin:由表1214取SHmin＝ 總工作時(shí)間：th=10300820%=4800h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL:由表1215估計(jì)：107NL109 則指數(shù)：m=NL1=NV1=60γithi(Ti/Tmax) =6016314800(++ ) =107 原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確。首先小齒輪（主動(dòng)齒輪）用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB∽286HB，平均取為260HB，大齒輪（從動(dòng)齒輪）用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB∽286HB，平均取為240HB。又因?yàn)檗D(zhuǎn)矩完全達(dá)到要求，轉(zhuǎn)矩要求的差又不是太大，從對(duì)主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手（對(duì)主軸箱的總體布局和結(jié)構(gòu)合理、比例合適），可將這對(duì)齒輪設(shè)計(jì)成一組惰輪，即不改變變速器傳遞出來(lái)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，僅將轉(zhuǎn)動(dòng)傳給主軸，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求和目的。對(duì)于齒輪組的設(shè)計(jì)就是要完成傳動(dòng)。根據(jù)無(wú)級(jí)變速器的相關(guān)數(shù)據(jù)和主軸所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)，無(wú)級(jí)變速器提供的轉(zhuǎn)矩已經(jīng)可以達(dá)到主軸要求的轉(zhuǎn)矩，同時(shí)轉(zhuǎn)速也能達(dá)到要求。選擇了電動(dòng)機(jī)就可根據(jù)所選擇電動(dòng)機(jī)確定相應(yīng)的無(wú)級(jí)變速器。 主軸傳動(dòng)示意圖即軸Ⅰ PⅠ= P1=軸Ⅱ PⅡ= PⅠ/η齒輪= （取η齒輪=，精度等級(jí)為8級(jí)）則主軸電機(jī)輸出功率P2P2= PⅠ/η聯(lián)軸器=根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇電機(jī)可用YCP8022。在本次設(shè)計(jì)中我們就選用花鍵的齒輪作為傳動(dòng)件，把電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳給主軸，則從主軸來(lái)的傳動(dòng)方式為：主軸（花鍵軸）——內(nèi)花鍵齒輪——嚙合齒輪（一組或多組）——聯(lián)軸器——無(wú)級(jí)變速器——主軸電動(dòng)機(jī) 主軸齒輪傳動(dòng)方案確定 設(shè)定齒輪傳動(dòng)方案：軸Ⅰ為機(jī)床主軸，設(shè)計(jì)為齒輪花鍵軸。無(wú)級(jí)變速器就是能使主軸達(dá)到相應(yīng)轉(zhuǎn)矩和使主軸傳遞的轉(zhuǎn)矩符合要求。在多工位鉆床的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求機(jī)床能夠進(jìn)行多級(jí)變速。、扭矩及軸向力可選取進(jìn)給量的兩極限值f=∽，對(duì)應(yīng)的它們的切削速度為V=∽,則由得 鉆頭或工件的轉(zhuǎn)速 由《機(jī)械制造工程原理》計(jì)算鉆頭軸向力F和扭矩T的經(jīng)驗(yàn)公式及麻花鉆軸向力和扭矩表達(dá)式中的系數(shù)、指數(shù)及修正系數(shù)可知： （） （） （）式中：бb= CF= XF= YF= CM= XM= YM= KF=KFmKFw KM=KMmKMw對(duì)于已磨損鉆頭KMw=1 KFw=1工件材料KMm=KFm= =則最小進(jìn)給量f=F1=101=T1=1021=PM1=2103=最大進(jìn)給量f=F2=101=T2=1021=PM2=2103=2）當(dāng)工件材料為灰鑄鐵時(shí)根據(jù)已知條件查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》：∽。加工精度為：IT8∽IT10級(jí)以下孔粗加工。 切削力的計(jì)算 機(jī)床工況要求要求加工的最大孔為d0=10mm,刀具為高速鋼麻花鉆（以磨損）。3 主軸傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)由于電機(jī)工作時(shí)，其負(fù)載阻力有切削力、摩察阻力、慣性力，所以只有在這些阻力被克服，才能正常啟動(dòng)及運(yùn)行。其應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛。常用的是由太陽(yáng)輪、行星輪、內(nèi)齒輪和行星架組成的普通行星傳動(dòng)、少齒差行星齒輪傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)和諧波傳動(dòng)等。 3）行星齒輪傳動(dòng) 　具有動(dòng)軸線的齒輪傳動(dòng)。蝸桿傳動(dòng)工作平穩(wěn)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，可以自鎖。 2）蝸輪蝸桿傳動(dòng) 　　交錯(cuò)軸傳動(dòng)的主要形式，軸線交錯(cuò)角一般為90176。人字齒輪傳動(dòng)適用于傳遞大功率和大轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)。直齒輪傳動(dòng)適用于中、低速傳動(dòng)。傳遞功率可到10萬(wàn)千瓦，轉(zhuǎn)速可到10萬(wàn)轉(zhuǎn)／分，圓周速度可到300米/秒。現(xiàn)對(duì)以上幾種齒輪傳動(dòng)方式進(jìn)行分析比較，最終確定適合于多工位加工的齒輪傳動(dòng)方式。 　1）根據(jù)兩軸的相對(duì)位置和輪齒的方向，可分為以下類型： 　直齒圓柱齒輪傳動(dòng)、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)、人字齒輪傳動(dòng)、錐齒輪傳動(dòng)、交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)等。按齒輪軸線的相對(duì)位置分平行軸圓柱齒輪傳動(dòng)、相交軸圓錐齒輪傳動(dòng)和交錯(cuò)軸螺旋齒輪傳動(dòng)。　 在所有的機(jī)械傳動(dòng)中，齒輪傳動(dòng)應(yīng)用最廣，可用來(lái)傳遞相對(duì)位置不遠(yuǎn)的兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。該機(jī)構(gòu)應(yīng)能達(dá)到達(dá)到高效、提高工件加工精度、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度等目的。相比于前者，這種機(jī)床無(wú)疑比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。固定式多軸鉆床采用單件（加工件）專機(jī)的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)其加工件加工頻率高、量大之原因，專門(mén)量身定制一件一機(jī)的設(shè)備，在其工作中勿須擔(dān)心尺寸跑偏而傷腦筋，更是可以針對(duì)客戶的要求進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)。在其配合液壓機(jī)床工作時(shí)，可自動(dòng)進(jìn)行快進(jìn)、工進(jìn)