【正文】 長 春 工 程 學(xué) 院： ： 機 電 學(xué) 院 ： 機械設(shè)計制造及其自動化 ： ： ： ： 2022 年 4 月 18 日 學(xué)生姓名 所在院系 所學(xué)專業(yè) 所在班級 指導(dǎo)教師 教師職稱 完成時間 數(shù)控鉆床 摘 要 近些年來，國內(nèi)外機床工業(yè)的發(fā)展十分迅速，以數(shù)控為特征的現(xiàn)代化機床在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常會碰到一些大型回轉(zhuǎn)體類零件，其上需加工很多孔。本課題 就是針對這一問題，設(shè)計一臺龍門式數(shù)控鉆床，專門適合對這一類零件進行鉆削加工。 本次設(shè)計包括了數(shù)控鉆床的主要機械結(jié)構(gòu)，其中包括：主軸箱中的主傳動系裝配；進給系統(tǒng)中的工作臺裝配和傳動系統(tǒng)中的絲杠螺母等設(shè)計。 機械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞 數(shù)控鉆床 主軸箱 工作臺 絲杠螺母 數(shù)控鉆床 Abstract In recent years, domestic machine tool industry developed rapidly, to a modern CNC machine tool is characterized by widely used in the production. In the industrial and agricultural production, often encounter a number of largescale rotating body parts, its a lot of holes to be processed. Ordinary machine tools are often left out of its processing, and smallscale CNC machining center is difficult to carry out its processing. The subject is a response to this problem, the design of a gantry CNC Drilling Machine, specifically suited for this type of drilling parts. It not only greatly reduces the operator39。 feeding system table in the assembly and the lead screw nut drive system design. At the same time, the related technology will be used in a reasonable manner, so as to achieve the purpose of optimum design. Machinery manufacturing industry is the foundation of the national economy. Machine tool industry is the basis of mechanical manufacturing industry, which in the national economy plays a vital role, but China39。 蝸桿軸的剛度驗算 ........................................................................................................ 24 數(shù)控鉆床 蝸桿蝸輪幾何尺寸計算 ................................................................................................ 24 蝸桿傳動的效率和散熱計算 ........................................................................................ 27 工作臺彈簧的設(shè)計計算 ......................................................................................................... 28 工作臺滾動導(dǎo)軌設(shè)計計算 ..................................................................................................... 28 滾動體的尺寸要求及確定 ............................................................................................ 29 滾動體數(shù)目確定 ............................................................................................................ 29 保 持架樣式 .................................................................................................................... 29 總結(jié) ........................................................................................................................................................ 30 致謝 ........................................................................................................................................................ 31 參考文獻 ............................................................................................................................................... 32 1 一 緒論 金屬切削機床及其重要地位 金屬切削機床（ Metal cutting machine tools）是用切削的方法將金屬毛坯加工成機械零件的機器。習(xí)慣上簡稱為機床。機械制造業(yè)肩負著為國民經(jīng)濟各部分提供現(xiàn)代化技術(shù)裝備的任務(wù)。 問題的提出 在生產(chǎn)活動中，經(jīng)常 會遇到需要在大型回轉(zhuǎn)體零件上加工出許多孔。這不僅減輕了勞動者的勞動強度，而且大大提高了勞動生產(chǎn)率。在這些數(shù)控機床中，除少量機床以 FMS 模式集成使用外，大都處于單機運行狀態(tài)，并且相當部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。但由于國產(chǎn)數(shù)控機床不能滿足市場的需求，使我國機床的進口額呈逐年上升態(tài)勢， 2022 年進口機床躍升至世界第 2 位，達 億美元，比上年增長 %。 1998 年世界機床進口額中大部分是數(shù)控機床，美國進口機床的數(shù)控化率達 70%，我國為 60%。 國外數(shù)控機床的網(wǎng)絡(luò)化。從另一角度來看，目前流行的 ERP 即工廠 2 信息化對于制造業(yè)來說，僅僅局限于通常的管理部門（人、財、物、產(chǎn)、供、銷）或設(shè)計、開發(fā)等等上層部分的信息化是遠遠不夠的，工廠、車間的最底層加工設(shè)備 ——數(shù)控機床不能夠連成網(wǎng)絡(luò)或信息化就必然成為制造業(yè)工廠信息化的制約瓶頸，所謂的 ERP 就比較 “虛 ”沒有能夠真正地解決制造工廠的最關(guān)鍵的問題。 以西門子為代表的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商已在幾年前推出了具有網(wǎng)絡(luò)功能的數(shù)控系統(tǒng)。由于國外企業(yè)的發(fā)展水平，數(shù)控機床的網(wǎng)絡(luò)接口功能被定義為用于遠程監(jiān)控、遠程診斷。在數(shù)控機床的發(fā)展過程中，數(shù)控鉆床的出現(xiàn)是比較早的。美國普拉特惠特尼公司在 1961 年就成批生產(chǎn)TapeOMatic 數(shù)控鉆床。此后，美國、日本等國家的公司也陸續(xù)生產(chǎn)數(shù)控鉆床，數(shù)控轉(zhuǎn)塔鉆床等產(chǎn)品。 數(shù)控立式鉆床 數(shù)控立式鉆床是在普通立式鉆床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，可以完成鉆，擴，鉸，攻絲 等多道工序。它一般帶有兩坐標數(shù)控十字型工作臺，被加工零件裝夾在工作臺上可進行兩坐標移動，其控制系統(tǒng)一般是點位控制系統(tǒng)。 鉆削中心 鉆削中心是在 3 坐標數(shù)控立式鉆床的基礎(chǔ)上增加轉(zhuǎn)塔刀庫及自動換刀機構(gòu)而成的 采用無級調(diào)速的主軸電動機，可實現(xiàn)自動變換主軸轉(zhuǎn)速，可以進行鉆、擴、鉸、锪、攻絲等加工工序，而且，可以完成具有直線和圓弧插補的輪廓控制銑削?？蓽p輕勞動 強度，減少換刀時間，既提高了機床的自動化程度，又提高了生產(chǎn)率?？蛇M行具有直線和圓弧插補功能的銑削加工，更適合于鉆銑聯(lián)合加工的零件。多立柱式的換刀方式是在磚塔中徑布置 6 或 8 根主軸，由轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)換及自動換刀。由于轉(zhuǎn)塔頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難，還有尺寸限制，主軸剛性受到一定影響，各主軸間的位置精度也不理想，因此多主軸式鉆削中心存 在上述一些問題，很多廠家開發(fā)了單軸式鉆削中心，它是在同一根主軸上自動換裝有各種刀具的刀柄實現(xiàn)自動換刀，并采用轉(zhuǎn)塔式刀庫，克服了多軸式的缺點。 其它大型數(shù)控鉆床 對于某些大型零件，在一般數(shù)控鉆床，鉆削中心上無法加工。由于該設(shè)計的鉆床是要求鉆妃的最大直徑為 mm30? ， 且工件為的盤形零件 ? ，工件高度為mm500 ，屬大型多孔零件，加工所需刀雎較少，且不頻繁換刀，孔距精度要求不太高，故設(shè)計成龍門式數(shù)控 鉆床，其也可完成鉆、擴、鉸、攻絲等多道工序。 數(shù)控系統(tǒng)總體方案確定 系統(tǒng)運動方式的確定 數(shù)控統(tǒng)的運動方式可分為點位控制系統(tǒng)，點們直線系統(tǒng)，連續(xù)控制系 統(tǒng)。連續(xù)控制系統(tǒng)要求工作臺或刀具沿各個坐標軸的運動有精確的運動關(guān)系。點位系統(tǒng)的要求是快速定位，保證定位精度。但其結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整維修方便，在速度和精度要求不太高的場合廣泛應(yīng)用。 由于該機床是加工敢距精度有要求但不太高的零件，采用開環(huán)控制系統(tǒng)。并采用步進電機作為伺服電機。為滿足低摩擦，盡量消除傳動間隙的要求。為提高系統(tǒng)的傳動剛度，保證加工精度，絲杠支撐設(shè)計成兩端軸向固定，并加預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)。工作臺有矩形，回轉(zhuǎn)形式，以及傾斜成各種角度的萬能工作臺等三種。故采用回轉(zhuǎn)工作臺。其定們精度由控制系統(tǒng)決定。 床身 采用龍門式結(jié)構(gòu)。其鉆孔的位置定們分別由主軸箱沿橫梁的橫向移動和工作臺的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)。這種布局形式由兩個立柱，頂梁和床身構(gòu)成龍門框架式結(jié)構(gòu)，主軸中心線的懸身距離也很小，所以剛度較高，可提高加工精度。采用步進電機驅(qū)動。 各主要參數(shù) 工件為 ? 的盤形零件 鉆孔大小為 mm305 ??? 工件高度為 mm500 查表：最大鉆 孔直徑 mm30? 確定主軸圓錐孔莫氏號數(shù)為 4 5 主軸端面到工作臺的最大距離 mm740?H 主軸端面到底座工作臺面的最大距離 mm13071 ?H 三 橫梁滾珠絲杠設(shè)計計算 動載強度計算 額定動負荷 rF 是指當一批規(guī)格相同的滾珠絲杠螺母副，在一負荷力的測試運轉(zhuǎn)下，能通過r106 運動，而有 %90 不產(chǎn)生疲 勞損傷時所能承受的最大軸向載荷。 K101060 66eq/ ??? TnT 式中， T 使用壽命， h。 3221122231113eq ?? ???? ??? tntn tnFtnFF 式中， 1F 、 ??2F 滾珠絲杠螺母副所承受的軸向載荷， N； 1n 、 ??2n 與 1F 、 ??2F 相對應(yīng)的轉(zhuǎn)速， r/min ； 1t 、 ??2t 相對應(yīng)的工作時間， min 6 滾珠絲杠軸向負荷 F 的計算 （ 1）摩擦力的計算 初估算主軸箱重量為 1000N， ?? 知； ???? NF ? （ 2）慣性力計算 有公式： aMm1G 30tTnTT ? ? ????? )mK()( 2g42mjjkm ?VJJJ 顯然慣性力很小，可忽略，所以。 hf 硬度系數(shù)；同上書中表 44 中得到： hf =1。 kf 可靠性系數(shù)；同上在表 46 中可得： kf =1； 將查得數(shù)值： wf =。 hf =1。 kf =1。 珠絲杠副的幾何參數(shù) 公稱直徑 mm320 ?D 螺距 mm5?t 螺旋升角 /23??? 滾珠直徑 mm30 ?d 滾道半徑 ?R 偏心距