【正文】 ....................... 19 主軸箱設(shè)計(jì) ................................................................................................................ 21 主軸箱總體設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 21 主軸的密封 ........................................................................................................................ 24 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 6 主軸箱中配合與公差的選用 .......................................................................................... 24 軸承精度的選擇 .............................................................................................................. 25 進(jìn)給系 統(tǒng)的設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 25 進(jìn)給系統(tǒng)的組成及總體設(shè)計(jì) .......................................................................................... 25 絲杠螺母副的設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 25 絲杠支撐軸承的設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 33 聯(lián)軸器的選擇 .................................................................................................................. 36 導(dǎo)軌的選擇 ................................................................................................................ 37 導(dǎo)軌的分類(lèi)： .................................................................................................................. 38 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的基本要求 ...................................................................................................... 38 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的選型與計(jì)算 ........................................................................................ 40 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................... 41 致 謝 ..................................................................................................................... 43 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 1 第 1 章 緒 論 前 言 課題的認(rèn)識(shí) 深孔加工難度高、加工工作量大，已成為機(jī)械加 工中的關(guān)鍵性工序。因此，研究深孔加工的新結(jié)構(gòu)、新方法、新機(jī)床以及檢測(cè)方法已成為人們十分關(guān)注的問(wèn)題。關(guān)于“深孔” , 至今國(guó)內(nèi)外仍有不同的說(shuō)法，一般以孔深 L 與孔徑 D 之比作為基本標(biāo)志 , 把 L/D ≥ 5 或 10 的孔認(rèn)定為深孔。尤其是在加工難加工材料時(shí) , 必須采取相應(yīng)的措施 , 才能獲得在加工質(zhì)量與效率上均可兼顧的效果， 因此 , 加工鋼時(shí)把L/D≥ 4 的孔定義為深孔是適當(dāng)?shù)摹? ： 1）刀具細(xì)長(zhǎng)剛度差，易引起刀具偏斜及與孔壁摩擦，因此在刀頭上均具有導(dǎo) 向套來(lái)保證正確引入；同時(shí)，根據(jù)需要設(shè)置刀桿支承以減少刀桿的變形和振動(dòng)。 3） 刀具冷卻困難，通入高壓切削液對(duì)刀具進(jìn)行充分冷卻。 1）分級(jí)進(jìn)給深孔加工： 使用普通麻花鉆頭在鑄鐵件或鋼件上鉆直徑 6~10mm 以下的孔時(shí)，一般一次鉆深不宜大于 6~10倍孔徑。如果加工的孔深超過(guò)這個(gè)范圍時(shí)，可采用分級(jí)進(jìn)給的加工方法，即在鉆削過(guò)程中，使鉆頭加工一定深度后自動(dòng)退出工件，借以 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 2 排出切屑，并進(jìn)行冷卻，然后再重新向前加工，不斷往復(fù)，直至加工完畢（每次鉆深，鑄鐵件取 3~6倍孔徑；鋼件取 ~2倍孔徑，孔較深時(shí)取小值）。 2）一次進(jìn)給深孔加工 它主要是用各種類(lèi)型的特殊刀頭，并配備形影的接桿、傳動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)、切削液輸入器等，在深孔機(jī)床上進(jìn)行鉆、鉸、鏜及套料加工。刀頭上均具有不同數(shù)量的導(dǎo)向支承塊，在加工過(guò)程中起導(dǎo)向作用，保證孔的平直度，同時(shí)也起擠光作用，提高加工孔的表面光潔度。雙管內(nèi)排屑深恐鉆比單管內(nèi)排屑深恐鉆及外排屑深孔鉆的加工效率和精度都較高。 一般 來(lái)說(shuō)，采用內(nèi)排屑比外排屑的加工直徑大，獲得的加工精度和表面光潔度高。 2） 檢查切削液系統(tǒng)是否暢通和正常工作，特備是多刃內(nèi)排屑深孔鉆（噴吸鉆）的噴吸效應(yīng)，尤其應(yīng)該認(rèn)真檢查。 4） 切屑形狀是否正常。兩條分離而每條按一定方向向內(nèi)卷曲的切削形狀最好 ，應(yīng)避免形成直的帶狀切屑。 6） 應(yīng)避免在加工過(guò)程中停車(chē)，如必須停車(chē)，則應(yīng)先停止進(jìn)給并將刀具退回一段距離，然后停止油泵和主運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)，以防刀具在孔中產(chǎn)生“咬死”現(xiàn)象。而內(nèi)排屑深孔鉆削的孔徑很少有小于 5 16 mm 的 , 且多數(shù)仍采用傳統(tǒng)的 BTA 鉆削系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)工藝所采用 SED 技術(shù) , 行了孔徑 (mm ) 5 1 5 1 5 5 5 7. 6 5 5. 5 3. 7 的小深孔鉆削加工 , 鉆削過(guò)程平穩(wěn) , 排屑流暢 , 孔的尺寸形狀精度和孔壁表面粗糙度均能滿(mǎn)意 , 在上述孔徑范圍內(nèi) , 完全可以替代槍鉆對(duì)小深孔進(jìn)行鉆削加工。 當(dāng)前中國(guó)機(jī)械工廠中的孔加工，仍普遍采用通用機(jī)床加專(zhuān)用工藝裝備的 生產(chǎn)模式。所以，中國(guó)孔加工的工藝水平和工效低，加工精度差，并且缺乏柔性結(jié)構(gòu)。與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)現(xiàn)有的孔加工精度與表面粗糙度要相差 1~2級(jí)，孔系的相互位置精度相差 2~3倍。鑒于我們之間的差距。 如今，利用當(dāng)代計(jì)算機(jī)工具發(fā)展起來(lái)的成組技術(shù)（ GT）和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 4 （ CAD），大大推動(dòng)了機(jī)械加工技術(shù)的進(jìn)步。如對(duì)深孔刀具及其輔具利用 GT 技術(shù)建立分類(lèi)編碼系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展相應(yīng)的 CAD系統(tǒng)軟件的研制開(kāi)發(fā)，為深孔刀具的系列化，標(biāo)準(zhǔn)化奠定基礎(chǔ)。 相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展情況 （ 1） 、 普通型單座標(biāo)深孔鉆床 的發(fā)展 。 上世紀(jì) 70 年代初，深孔鉆床在世界上還是采用普通繼電器控制的。 80 年代后期由于數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)才逐漸開(kāi)始在深孔鉆床上得到應(yīng)用，特別是 90 年以后這種先進(jìn)技術(shù)才得到推廣。 （ 2） 、 專(zhuān)用型深孔鉆床 的發(fā)展 。例如專(zhuān)門(mén)為了加工曲軸上的油孔，連桿上的斜油孔，平行孔和飼料機(jī)械上料模的多個(gè)徑向出料孔等。該工件孔數(shù)量多達(dá) 36000 個(gè) ， 全都是數(shù)控系統(tǒng)控制的。 隨著家電市場(chǎng)銷(xiāo)售量增大，塑料制品增長(zhǎng)速度加快，塑料模具制造業(yè)蓬勃發(fā)展，深孔鉆床為了滿(mǎn)足模具上的水孔、射銷(xiāo)孔等孔系的深孔加工 ， 由過(guò)去的單一 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 5 座標(biāo)軸的深孔鉆床加工發(fā)展到需要加工座標(biāo)孔系的多孔加工而開(kāi)發(fā)的三座標(biāo)數(shù)控深孔鉆床近些年來(lái)發(fā)展很快。如：德國(guó) IXI0N 公司的 TLF1004 型四軸數(shù)控（ X、 Y、 Z、 B）深孔鉆床刀具刀庫(kù)存儲(chǔ) 24 把， TBT 公司的 T30/320－ 1050KT，F(xiàn)TS 深孔鉆削中心，滾筒式刀具庫(kù) 24 把（其中 8 種不同直徑、每種三件），它們的槍鉆都不包括在自動(dòng)換刀之列。當(dāng)剛性攻絲 M30 滿(mǎn)足不了時(shí)，還可以用標(biāo)準(zhǔn)銑刀及螺旋銑削方式通過(guò)數(shù)控插補(bǔ)功能來(lái)加工大螺紋，它的自動(dòng)換刀裝置具有 90 把刀，其中包括長(zhǎng)度達(dá)到 1500 mm 槍鉆的自動(dòng)更換，其獨(dú)到之處是對(duì)這長(zhǎng)鉆頭的特殊輔助支承，在加工過(guò)程能自動(dòng)就位和撤回，該機(jī)床還 有用戶(hù)化編程軟件 GE .FANUC 數(shù)控系統(tǒng)。 現(xiàn)代 深孔 鉆削機(jī)床及刀具與其他機(jī)床一樣發(fā)展很快，向數(shù)控多軸化、多功能化發(fā)展，不久的將來(lái)環(huán)保型的深孔鉆床亦將陸續(xù)出現(xiàn)。 深孔加工技術(shù)的研究方向 為適應(yīng)種類(lèi)愈來(lái)愈多，加工難度愈來(lái)愈高的新型工程材料的深孔加工方法已由傳統(tǒng)的切削加工方法發(fā)展到非傳統(tǒng)的切削加工方法，前者是以 機(jī)械力學(xué)為基礎(chǔ)的單刃或多刃刀具的切削加工方法，后者是以附加能量（如熱切削、低溫切削、磁化切削和振動(dòng)切削）、附加介質(zhì)切削（如添加氣體切削或涂復(fù)固體潤(rùn)滑劑切削）、高速切削、電解切削以及高能束與射流切削技術(shù)等。 深孔加工發(fā)展方向 1）進(jìn)一步研究不重磨刀具和各種涂層硬質(zhì)合金刀具的開(kāi)發(fā) 和應(yīng)用及最佳排屑槽形式。為進(jìn)入柔性制造系統(tǒng)（ FMS）創(chuàng)造條件。 4）深孔加工向柔性復(fù)合化趨勢(shì)發(fā)展，即一次裝夾，完成鉆、車(chē)、鏜、銑和磨光等多道工序 。全套深孔加工機(jī)床可以認(rèn)為是由專(zhuān)用、通用兩種零部件系統(tǒng)所組成?？紤]到需要加工回轉(zhuǎn)體工件，所以選擇三抓卡盤(pán)夾緊工件回轉(zhuǎn)，刀具自動(dòng)進(jìn)給的傳動(dòng)形式。 主軸系統(tǒng)采用交流變頻電機(jī)通過(guò) v 帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)主軸端連接三抓卡盤(pán)夾緊工件旋轉(zhuǎn)完成主運(yùn)動(dòng)。滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由伺服電機(jī)通 過(guò)聯(lián)軸器直接帶動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)由于采用工件旋轉(zhuǎn)刀具進(jìn)給的方式，所以采用旋轉(zhuǎn)式授油器。而用于扶正工件的中心架因?yàn)樯羁准庸さ墓ぜ^重、工件外圓速度較高，因此必須使用滾動(dòng)支撐。在將工件裝夾在卡盤(pán)上后，授油器內(nèi)桶向工件運(yùn)動(dòng)靠緊工件，實(shí)現(xiàn)端面密封。伺服電機(jī)帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)， 使至于溜板箱上的主軸系統(tǒng)做橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。油箱的箱體中裝有隔板和濾油裝置，保證臟物能夠沉淀，使切削液能夠更好的重復(fù)循環(huán)使用。 BTA 系統(tǒng)屬于內(nèi)排屑方式，其結(jié)構(gòu)如圖 21 所示，主要由中心架、授油器、鉆桿連結(jié)器冷卻潤(rùn)滑油路系統(tǒng)組成。 BTA 系統(tǒng)的工 作原理是切削液通過(guò)授油器從鉆桿外壁與已加工表面之間的環(huán)形空間進(jìn)入，到達(dá)刀具頭部進(jìn)行冷卻潤(rùn)滑，并 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 8 將切屑經(jīng)鉆桿內(nèi)部推出。 圖 21 DF 系統(tǒng) 方案原理圖 1—變頻電機(jī)； 2—主軸箱； 3—四卡盤(pán)； 4—工件中心架； 5—授油器； 6—數(shù)控工作臺(tái)； 7—鉆桿中心架； 9—鉆桿箱； 10—伺服電機(jī)； 11—床體； 12— 回油路； 13—磁排屑器 。 （ 2） 應(yīng)具有足夠的功率：在計(jì)算電動(dòng)機(jī)的額定功率時(shí)，應(yīng)考慮機(jī)床效率。機(jī)床的進(jìn)給量最好是無(wú)級(jí)調(diào)速，以適宜多種材料的深孔加工，一般進(jìn)給量在 ～ 范圍內(nèi)。 （ 4） 機(jī)床的 主軸軸向竄動(dòng)要?。簯?yīng)把機(jī)床主軸軸向竄動(dòng)調(diào)整到允許的范圍內(nèi)，否則易引起振動(dòng)而打刀。 （ 6） 機(jī)床主軸的徑向跳動(dòng)不得超過(guò) 。為減小機(jī)床主軸和導(dǎo)向套的同軸度誤差，最好在所用的機(jī)床上直接加工出導(dǎo)向套的底孔。 （ 3） 鉆桿的聯(lián)結(jié)器與機(jī)床主軸應(yīng)有一定的同軸度要求。 深孔鉆削工藝對(duì)冷卻潤(rùn)滑液的要求 在深孔加工中合理的選擇切削液是很重要的，它對(duì)加工質(zhì)量和生產(chǎn)率有決定