專(zhuān)用鏜削動(dòng)力頭系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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河 南 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)專(zhuān)業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 一、題目 二、起止日期 年 月 日至 年 月 日三、主要任務(wù)與要求指 導(dǎo) 教 師 職稱(chēng) 學(xué) 院 領(lǐng) 導(dǎo) 簽字（蓋章）年 月 日河 南 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱人評(píng)語(yǔ)題目 評(píng) 閱 人 職稱(chēng) 工作單位 年 月 日河 南 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)定書(shū)題目 指 導(dǎo) 教 師 職稱(chēng) 年 月 日河 南 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯許可證答辯前向畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯委員會(huì)（小組）提交了如下資料：1、設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明 共 頁(yè)2、圖紙 共 張3、指導(dǎo)教師意見(jiàn) 共 頁(yè)4、評(píng)閱人意見(jiàn) 共 頁(yè)經(jīng)審查， 專(zhuān)業(yè) 班 同學(xué)所提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），符合學(xué)校本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的相關(guān)規(guī)定，達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)的要求，根據(jù)學(xué)校教學(xué)管理的有關(guān)規(guī)定，同意參加畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯。指導(dǎo)教師 簽字（蓋章）年 月 日根據(jù)審查，準(zhǔn)予參加答辯。答辯委員會(huì)主席（組長(zhǎng)） 簽字（蓋章）年 月 日河 南 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)（小組）決議院（系） 專(zhuān)業(yè) 班 同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）于 年 月 日進(jìn)行了答辯。根據(jù)學(xué)生所提供的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）材料、指導(dǎo)教師和評(píng)閱人意見(jiàn)以及在答辯過(guò)程中學(xué)生回答問(wèn)題的情況，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員 會(huì)（小組）做出如下決議。一、 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）的總評(píng)語(yǔ)二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的總評(píng)成績(jī)： 三、答辯組組長(zhǎng)簽名：答辯組成員簽名：答辯委員會(huì)主席： 簽字（蓋章）年 月 日摘 要一臺(tái)專(zhuān)用機(jī)床的加工精度主要取決于動(dòng)力頭及其主軸組件的精度。現(xiàn)在，很多動(dòng)力頭基本上已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，這為機(jī)床的制造，改裝帶來(lái)了很大的方便，但為了提高精度，工作效率，就需要設(shè)計(jì)出更專(zhuān)用化的動(dòng)力頭部件。鏜削動(dòng)力頭有很大的發(fā)展空間和廣闊的運(yùn)用前景。它將會(huì)降低機(jī)床成本，極大的減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，也更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。鏜削動(dòng)力頭是按系列化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計(jì)的專(zhuān)用部件組成的專(zhuān)用機(jī)床．鏜削動(dòng)力頭由 50% ～ 60%的通用零、部件組成，大多數(shù)零、部件是同類(lèi)的通用部件，鏜削動(dòng)力頭三化（標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化）水平高。鏜削動(dòng)力頭是高效自動(dòng)化設(shè)備，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有較重要的地位．尤其是汽車(chē) 、拖拉機(jī)、軍工等大批量生產(chǎn)的行業(yè)，正面臨著產(chǎn)品的更新?lián)Q代和企業(yè)改造任務(wù)，這些行業(yè)又都是組合機(jī)床及自動(dòng)線的主要用戶,它們需要組合機(jī)床及自動(dòng)線的數(shù)量較大．鏜削動(dòng)力頭設(shè)計(jì)是一次性設(shè)計(jì)，它根據(jù)用戶提供的被加工零件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求、定位夾壓情況以及生產(chǎn)率的要求等制定總體方案，然后進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)和工作設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要是對(duì) ZK9350 專(zhuān)用鉆床的動(dòng)力頭系統(tǒng)及進(jìn)給裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并利用繪圖軟件 AUTOCAD 對(duì)其設(shè)計(jì)的零部件進(jìn)行繪制。關(guān)鍵詞：鏜削動(dòng)力頭，專(zhuān)用機(jī)床，進(jìn)給機(jī)構(gòu)，CAD 技術(shù)河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）IAbstractA special machine tool processing precision mainly depends on the head and spindle component of the dynamic accuracy. Now, a lot of motivation head basically has standardization, this for machine tools manufacturing, modified bring great convenience, but in order to improve the precision, the work efficiency, need to design more specialty power head piece. Boring cut power head has very big development space and broad prospect of use. It will reduce the cost of machine tools, greatly reduce the labor intensity, are also more likely to realize automation production. Boring power pack is cut by series, of standardized design of general parts and the shape of the parts on the processing and processing technology requirements of the design of the special machine tool special parts. Boring head cut power by 50% ~ 60% of general zero, components, most parts is the same kind of general parts, boring cut power head three (standardization, the generalization and seriation) level is high.Boring cut power pack is high automation equipment, it in the national economy has more important position. Especially automobiles, tractors, war industry and mass production industry, is facing the upgrading of products and enterprise reform task, these industries and combination machine tools and machine tool automatic line major user, they need combination machine tools and the number of automatic line is larger. Boring head cut power design is one-time design, it provided by user is processing parts processing characteristics, precision and technical requirements, positioning and productivity of the clamp pressure requirements overall scheme formulated and technical design and design work. This design is mainly to the ZK9350 special drill press power head system and into the device to design calculation, and use of the drawing software for the design of components AUTOCAD draw.KEY WORD：Boring cut power head, special machine tool, and into the mechanism, CAD technology河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）II目錄第一章 引言 .11.1 課題的背景和意義 .11.1.1 組合機(jī)床和組合機(jī)床自動(dòng)化生產(chǎn)線 11.1.2 高精度鏜銑動(dòng)力頭 21.2 鏜削動(dòng)力頭的研究現(xiàn)狀 .31.3 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 6第二章 動(dòng)力頭系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 .82.1 ZK9350 專(zhuān)用機(jī)床工作原理 .82.2 動(dòng)力頭傳動(dòng)方案 .92.2.1 動(dòng)力參數(shù)選擇 .102.2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 122.2.3 傳動(dòng)裝置的動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 .122.3 進(jìn)給裝置方案 15第三章 設(shè)計(jì)中的有關(guān)計(jì)算 .173.1 齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 173.1.1 選擇齒輪材料 173.1.2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)主要參數(shù) .173.1.3 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 213.1.4 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .243.2 鏜削動(dòng)力頭主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核 .263.2.1 確定最小直徑尺寸 283.2.2 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 293.2.3 接觸疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)校核 .313.3 軸承的選擇和校核 353.3.1 角接觸軸承的校核 .38河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）III3.3.2 圓柱滾子軸承的校核 .413.3.3 潤(rùn)滑與密封 .423.4 鍵的選用與校核 .433.4.1 鍵的選擇 .433.4.2 校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 .433.5 進(jìn)給裝置滾珠絲桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)及校核計(jì)算 .443.5.1 螺 旋 副 的 主 要 幾 何 參 數(shù) 的 計(jì) 算 443.5.2 靜 載 荷 計(jì) 算 .453.5.3 螺 桿 強(qiáng) 度 .463.5.4 壽 命 計(jì) 算 .46第四章 鏜削動(dòng)力頭系統(tǒng)箱體的設(shè)計(jì) 484.1 概述 484.2 箱體材料的選擇與主要的加工步驟 484.3 箱體附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .494.4 箱體中的潤(rùn)滑與密封 504.4.1 箱體的密封 .504.4.2 箱體中齒輪的潤(rùn)滑 .51結(jié)論 52參考文獻(xiàn) 53致 謝 54河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）1第 一 章 引 言1.1 課 題 的 背 景 和 意 義隨著全球汽車(chē)工業(yè)的不斷發(fā)展，組合機(jī)床行業(yè)也得到了飛速的發(fā)展，越來(lái)越多的汽車(chē)零部件需要采用組合機(jī)床或組合機(jī)床自動(dòng)化生產(chǎn)線的方式來(lái)進(jìn)行零部件的生產(chǎn)制造，而作為組合機(jī)床和組合機(jī)床自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)計(jì)制造中的核心通用部件——鏜銑動(dòng)力頭，其高精度、高強(qiáng)度和高剛度的基本性能是組合機(jī)床和組合機(jī)床自動(dòng)化生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)出高品質(zhì)、高精度產(chǎn)品的基本保證，也是我們提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、保證零部件品質(zhì)的必要條件。而高精度鏜銑動(dòng)力頭是能夠保證組合機(jī)床等設(shè)備或生產(chǎn)線專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)、自動(dòng)化生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)的必要保證。對(duì)高精度鏜銑動(dòng)力頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、動(dòng)靜態(tài)特性分析，在很大程度上決定了組合機(jī)床和組合機(jī)床自動(dòng)化生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)能力及使用壽命，也是設(shè)備生產(chǎn)高品質(zhì)、高精度產(chǎn)品的重要原因。其主軸結(jié)構(gòu)的研究和動(dòng)靜態(tài)特性的優(yōu)化，對(duì)于進(jìn)一步提高組合機(jī)床和組合機(jī)床自動(dòng)化生產(chǎn)線的工作性能具有十分重要的意義。1.1.1 組合機(jī)床和組合機(jī)床自動(dòng)化生產(chǎn)線組合機(jī)床（Modular Machine Tool）是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專(zhuān)用部件組成的專(zhuān)用機(jī)床（Special Machine Tool）。它適應(yīng)于在大批、大量生產(chǎn)中對(duì)一種或幾種類(lèi)似零件的一道或幾道工序進(jìn)行加工。這種機(jī)床既具有專(zhuān)用機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度較高的特點(diǎn)，又具有一定的重新調(diào)整能力，以適應(yīng)工件變化的需要。組合機(jī)床可以對(duì)工件進(jìn)行多面、多主軸加工，一般是半自動(dòng)或全自動(dòng)的。組合機(jī)床自動(dòng)化生產(chǎn)線是以組合機(jī)床為基礎(chǔ)的進(jìn)行某個(gè)零件或某個(gè)產(chǎn)品的多工序加工的生產(chǎn)線。無(wú)論是組合機(jī)床，還是組合機(jī)床自動(dòng)化生產(chǎn)線，都是一種專(zhuān)用高效自動(dòng)化技術(shù)的裝備，是大批量機(jī)械河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）2產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，主要被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)等眾多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。其中，特別是汽車(chē)工業(yè)，是組合機(jī)床和組合機(jī)床自動(dòng)化生產(chǎn)線最大的用戶。例如，德國(guó)大眾汽車(chē)公司在Salzgitter 的發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)工廠，90 年代初所采用的金屬切削機(jī)床主要是組合機(jī)床自動(dòng)化生產(chǎn)線（60% ）、組合機(jī)床（20%）和加工中心（20%）。顯然，在大批量生產(chǎn)的機(jī)械制造行業(yè)，大量采用的加工設(shè)備是組合機(jī)床和組合機(jī)床自動(dòng)化生產(chǎn)線。因此，組合機(jī)床及其自動(dòng)化生產(chǎn)線的技術(shù)性能和綜合自動(dòng)化水平，在很大程度上決定了這些制造行業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。1.1.2 高精度鏜銑動(dòng)力頭鏜銑動(dòng)力頭是這些專(zhuān)用設(shè)備和自動(dòng)化生產(chǎn)線的重要組成部分，是擔(dān)負(fù)著這些專(zhuān)用設(shè)備和自動(dòng)化生產(chǎn)線加工品質(zhì)、加工能力和使用壽命的責(zé)任；同時(shí)，也是這些專(zhuān)用設(shè)備和自動(dòng)化生產(chǎn)線的重要組成部分。在設(shè)計(jì)這些專(zhuān)用設(shè)備和自動(dòng)化生產(chǎn)線的加工品質(zhì)、加工能力、加工精度時(shí)，必須首要的考慮鏜銑動(dòng)力頭是否能夠勝任這些加工狀態(tài)。而且，鏜銑動(dòng)力頭在實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的時(shí)候是單個(gè)獨(dú)立存在進(jìn)行機(jī)械加工的，相互之間不會(huì)有任何加工工序和工藝要求的影響。專(zhuān)用機(jī)床是隨著汽車(chē)工業(yè)的興起而發(fā)展起來(lái)的。在專(zhuān)用機(jī)床中某些部件因經(jīng)常性的重復(fù)使用，逐步發(fā)展為通用部件，因而在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了組合機(jī)床。最早的組合機(jī)床是 1911 年在美國(guó)制成的，用于加工汽車(chē)零件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953 年美國(guó)福特公司和通用汽車(chē)公司與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支撐部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類(lèi)。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。我們這里所說(shuō)的高精度鏜銑動(dòng)力河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）3頭就屬于通用部件的動(dòng)力部件，包含了動(dòng)力箱和切削頭部分，同時(shí)配合了動(dòng)力滑臺(tái)后就組成了完整的動(dòng)力部件，是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。1.2 鏜 削 動(dòng) 力 頭 的 研 究 現(xiàn) 狀鏜床主要是用鏜刀對(duì)工件已有的孔進(jìn)行鏜削的機(jī)床，使用不同的刀具和附件還可鉆削、銑削、切螺紋及加工外圓和端面等。 1769 年瓦特取得實(shí)用蒸汽機(jī)專(zhuān)利后，汽缸的加工精度就成了蒸汽機(jī)的關(guān)鍵問(wèn)題。1774 年英國(guó)人威爾金森發(fā)明炮筒鏜床，次年用于加工蒸汽機(jī)汽缸體。1776 年他又制造了較為精確的汽缸鏜床。1880 年前后，德國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)帶前后立柱和工作臺(tái)的臥式鏜床。為了能對(duì)特大、特重的工件進(jìn)行加工，20 世紀(jì) 30 年代發(fā)展了落地鏜床。隨著銑削工作量的增加，50 年代出現(xiàn)了落地鏜銑床。二十世紀(jì)初，由于鐘表儀器制造業(yè)的發(fā)展，需要加工孔距誤差較小的設(shè)備，在瑞士出現(xiàn)了坐標(biāo)鏜床。現(xiàn)在的鏜床大多已采用數(shù)字控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)定位和加工過(guò)程自動(dòng)化。該機(jī)床是專(zhuān)門(mén)加工圓柱型深孔工件的設(shè)備，如加工機(jī)床的主軸孔、盲孔及階梯孔。機(jī)床不但可以承擔(dān)各種鉆削、鏜削，而且還可以進(jìn)行滾壓加工，鉆削時(shí)采用內(nèi)排屑法或外排屑法。機(jī)床床身剛性強(qiáng)，精度保持性好，主軸轉(zhuǎn)速范圍廣，進(jìn)給系統(tǒng)由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，能適應(yīng)各種深孔加工工藝的需要，授油器緊固和工件頂緊采用液壓裝置，儀表顯示，安全可靠。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家里，設(shè)備的平均役齡控制在 10~20年之間，設(shè)備的“技術(shù)老化”期已短于 10 年，10 年役齡以?xún)?nèi)的設(shè)備數(shù)量能夠達(dá)到設(shè)備總數(shù)的 50%左右。由此可見(jiàn)，設(shè)備更新速度相當(dāng)快，一是用技術(shù)更為先進(jìn)的新設(shè)備來(lái)代替技術(shù)性能老化的舊設(shè)備；另一是進(jìn)行有效的技術(shù)改造，使舊設(shè)備適應(yīng)新的生產(chǎn)需要。例如，美國(guó)和西歐一些工業(yè)先進(jìn)的國(guó)家，在鋼鐵企業(yè)中雖然早已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化，可是舊設(shè)備并沒(méi)有全部毀棄，而是通過(guò)技術(shù)改河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）4造的方法，使一些舊設(shè)備能夠達(dá)到使用新技術(shù)、新工藝的要求，繼續(xù)生產(chǎn)出具有競(jìng)爭(zhēng)能力的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。目 前 ， 我 國(guó) 的 工 廠 企 業(yè) ， 除 了 新 建 的 單 位 外 ， 大 多 數(shù) 都 存 在 設(shè) 備 “技術(shù) 老 化 ”問(wèn) 題 ， 設(shè) 備 役 齡 在 15 年 以 上 的 ， 所 占 的 比 例 相 當(dāng) 大 ， 面 對(duì) 這 么 多陳 舊 的 設(shè) 備 應(yīng) 該 怎 么 辦 ， 這 是 一 個(gè) 急 待 解 決 的 大 問(wèn) 題 。目前鏜床已受到其他加工形式的挑戰(zhàn)，可以從第七屆中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)看出一些跡象。在本屆展會(huì)上，圍繞信息產(chǎn)業(yè)需求，各類(lèi)高精度、超精數(shù)控機(jī)床頗引人注目，甚至已出現(xiàn)了納米級(jí)、亞納米級(jí)的數(shù)控機(jī)床。國(guó)外近年興起的硬切削(Hard turning)新工藝，也對(duì)鏜床產(chǎn)生一定的沖擊力。硬切削是指使用CBN 實(shí)體刀具、CBN 刀頭或陶瓷刀具來(lái)加工淬硬的工件，此方法具有切削成本低、加工精度和光潔度高、不需用專(zhuān)用夾具且能一次裝夾、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，并且有利于環(huán)保。除硬切削外，面對(duì)上述兩個(gè)方面的挑戰(zhàn)，鏜削專(zhuān)家認(rèn)為，硬切削雖好，但不可能取代鏜削。因?yàn)閷?duì)陶瓷、高溫超級(jí)合金之類(lèi)的新一代材料，鏜削是惟一的加工方法。鏜削有自己的優(yōu)勢(shì)，如可實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量、加工時(shí)采用閉合循環(huán)等。而對(duì)于研鏜機(jī)和拋光機(jī)，在精度和光潔度要求不是十分高的情況下，它們的生產(chǎn)效率比不過(guò)平面鏜床。為實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，我們同樣要?jiǎng)?chuàng)造或引進(jìn)新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，進(jìn)行必要的設(shè)備更新。另一方面，動(dòng)員機(jī)械制造業(yè)的人員，堅(jiān)持自力更生和勤儉辦企業(yè)的方針，大搞技術(shù)革新，挖掘設(shè)備潛力，更具有現(xiàn)實(shí)意義。機(jī)床改裝的效益是多方面的，從提高生產(chǎn)效率來(lái)看，假設(shè)改裝機(jī)床 100 萬(wàn)臺(tái)，每臺(tái)生產(chǎn)效率平均提高 20%，這就等于多生產(chǎn) 20 萬(wàn)臺(tái)新機(jī)床；反之，如果不對(duì)就機(jī)床實(shí)行技術(shù)改造，當(dāng)前生產(chǎn)的新機(jī)床在技術(shù)水平上或數(shù)量上又不能及時(shí)地滿足生產(chǎn)需要時(shí)，那就勢(shì)必會(huì)影響工業(yè)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。因此，機(jī)床改裝或改造不但是解決設(shè)備“技術(shù)老化”的重要途徑，能夠滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，而且可以獲得十分客觀的經(jīng)濟(jì)效益實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，由于各工廠的生產(chǎn)性質(zhì)和設(shè)備條件的不同，機(jī)床的內(nèi)容和河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）5要求也各有差異，概括起來(lái)有如下幾方面。①使舊型號(hào)機(jī)床達(dá)到新型號(hào)機(jī)床的性能指標(biāo)。②擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。③改變機(jī)床的工藝范圍。④提高機(jī)床的自動(dòng)化程度。⑤改善機(jī)床的操作性能和勞動(dòng)條件。⑥使機(jī)床能夠適應(yīng)新技術(shù)、新工藝的要求。⑦適合于組成生產(chǎn)流水線。鏜床應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步完善，拓展它的應(yīng)用空間，從容應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。為使鏜床保持穩(wěn)定發(fā)展的局面，當(dāng)前專(zhuān)家提出應(yīng)該從下列幾個(gè)方面拓展：1、向高精度、超精加工發(fā)展。隨著 IT 產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，對(duì)加工的精度提出了更高的要求。因此，研制超精鏜床已提上議事日程。在開(kāi)發(fā)超精鏜床方面，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都予以極大重視，尤其是日本已走在前列。爭(zhēng)取早日為 IT 產(chǎn)業(yè)等工業(yè)部門(mén)提供這類(lèi)設(shè)備。 2、跳出鏜床只鏜削內(nèi)孔的框框。鏜床向成形鏜削發(fā)展，這是擴(kuò)展鏜削功能的重要手段。國(guó)內(nèi)平鏜床中，成形鏜床的比重很小，而工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家一些鏜削制造廠如德國(guó) BLO H M 公司、ELB 公司，其產(chǎn)品中絕大多數(shù)都是能進(jìn)行成形鏜削削。因此，我們應(yīng)積極推廣緩進(jìn)給成形鏜削工藝，開(kāi)發(fā)一些適應(yīng)多種用途的成形鏜床，真正使鏜床能加工各種型面、曲面，可直接用坯件成型。逐步提高緩進(jìn)給成形鏜床在鏜削中的比重。3、研究用戶加工工藝，拓展應(yīng)用領(lǐng)域。在一些工業(yè)部門(mén)可能存在盲區(qū)，如過(guò)去磁鋼行業(yè)從不使用雙端面鏜床。經(jīng)過(guò)深入細(xì)致地工作，在這個(gè)行業(yè)推廣雙端面鏜床，現(xiàn)在許多磁鋼廠都使用了雙端面鏜床。4、開(kāi)發(fā)復(fù)合機(jī)床。適應(yīng)發(fā)展潮流，開(kāi)發(fā)電火花復(fù)合鏜床等復(fù)合機(jī)床，以及能鏜平面、外圓、內(nèi)圓等的復(fù)合型鏜床，拓展使用范圍。河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）65、開(kāi)發(fā)高效鏜床。為提高鏜削效率，應(yīng)發(fā)展高速鏜床、高效深切鏜床、快速短行程鏜床以及鏜削加工中心等先進(jìn)的鏜削加工設(shè)備，以應(yīng)對(duì)硬切削的挑戰(zhàn)。 6、 鏜 削 加 工 由 原 來(lái) 的 恒 轉(zhuǎn) 速 已 經(jīng) 向 恒 線 速 度 進(jìn) 行 發(fā) 展 并 進(jìn) 行 拓 展 ， 以提 高 切 削 的 精 度 。1.3本 設(shè) 計(jì) 的 主 要 內(nèi) 容目前軸承行業(yè)使用的軸承保持架鉆孔設(shè)備是傳統(tǒng)的沒(méi)有采用數(shù)控技術(shù)的加工機(jī)床，主軸驅(qū)動(dòng)采用普通三相異步電機(jī)通過(guò)減速箱有級(jí)調(diào)速的方式，傳動(dòng)不穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)速不可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。工作臺(tái)分度采用機(jī)械分度機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分度精度低，夾緊工件時(shí)采用手動(dòng)夾緊，效率低下。鉆孔時(shí)刀具進(jìn)給方式為采用液壓驅(qū)動(dòng)的滑臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)給方式，定位精度低，加工精度低，刀具裝夾時(shí)手動(dòng)拉緊，自動(dòng)化程度低，效率較低。另外，傳統(tǒng)加工設(shè)備沒(méi)有采用自動(dòng)排屑機(jī)構(gòu)，以及防護(hù)較差，均不利于生產(chǎn)加工，環(huán)境保護(hù)。ZK9350 數(shù)控軸承保持架鉆床是為軸承行業(yè)開(kāi)發(fā)的一種高效率、高精度、高自動(dòng)化、數(shù)字化機(jī)床加工設(shè)備，是采用了先進(jìn)數(shù)控技術(shù)的機(jī)電液一體化產(chǎn)品，液壓夾緊工件，數(shù)控通孔立式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)進(jìn)行精確分度，可手動(dòng)或程序控制加工，可軸向和徑向鉆、鉸、鏜孔，且采用全封閉防護(hù)結(jié)構(gòu)，自動(dòng)排屑，清潔環(huán)保。本設(shè)計(jì)主要是對(duì) ZK9350 專(zhuān)用鉆床的動(dòng)力頭系統(tǒng)及進(jìn)給裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并利用繪圖軟件 AUTOCAD 對(duì)其設(shè)計(jì)的零部件進(jìn)行繪制。ZK9350 數(shù)控軸承保持架鉆床技術(shù)參數(shù)：1.機(jī)床的主要規(guī)格:最大工件直徑 400mm最大鉆孔直徑 50mm2.主軸:主軸速度范圍(無(wú)級(jí)) 50-2500r/min主軸最大移動(dòng)行程 500mm河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）7主軸錐孔 BT503.工作臺(tái)工作臺(tái)型號(hào) TK13400EL 工作臺(tái)面直徑 400mm 工作臺(tái)最大移動(dòng)距離 300 mm 工作臺(tái)最高轉(zhuǎn)速 10r/min最小分度為 0.001°分度定位精度 20〃 重復(fù)精度 6〃 最大允許載荷量為 250kg 轉(zhuǎn)臺(tái)剎緊壓力 油壓 1.5MPa 工作臺(tái)底座旋轉(zhuǎn) 100° 4.冷卻系統(tǒng)冷卻泵型號(hào) MC4180 冷卻泵流量 25 L/min冷卻箱容量 300L 5．潤(rùn)滑系統(tǒng)自動(dòng)集中潤(rùn)滑裝置型號(hào) YESC容 量 2 L6．動(dòng)力系統(tǒng)伺服主軸電機(jī) FANAUC α22/6000ipZ 向電機(jī)扭矩 22N.m Z 向進(jìn)給扭矩 66N.m（1：3 減速器）工作臺(tái)分度電機(jī)型號(hào) FANAUC α12/3000i冷卻泵電機(jī) MC41807．機(jī)床外形尺寸長(zhǎng)×寬×高 機(jī)床占地 3020×1555×1835河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）88．機(jī)床凈重 約 4000kg9．機(jī)床總?cè)萘? 45 KVA河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）8第 二 章 動(dòng) 力 頭 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 方 案鏜削動(dòng)力頭是在通用機(jī)床，在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，它可完成的加工工序種類(lèi)及工藝方法比較成熟，分期工藝范圍的側(cè)重點(diǎn)是在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上盡可能的擴(kuò)大其工藝范圍，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)能性，比如：鏜削動(dòng)力頭的主軸斷面采用的莫氏 5 號(hào)錐孔，并且可以加卡盤(pán)等其它的夾具，實(shí)現(xiàn)多種加工的能力。通用程度較高。主軸懸伸量較小，故還能夠進(jìn)行較強(qiáng)力銑削加工，主軸箱前端面積較大，可提供安裝較大的鏜銑附件進(jìn)行加工，但不便于接近工件。2.1 ZK9350專(zhuān) 用 機(jī) 床 工 作 原 理ZK9350 專(zhuān)用機(jī)床的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2.1 所示。結(jié)合圖 2.1 介紹一下機(jī)床工作原理：在床身 1 上固定著床鞍、滑板 7，滑板在床鞍之上，可沿燕尾導(dǎo)軌橫向滑動(dòng)，通過(guò)搖動(dòng)手柄，利用絲杠螺母副傳動(dòng)可調(diào)整滑板在床鞍上的位置?；迳瞎潭ㄖ剞D(zhuǎn)工作臺(tái)，松開(kāi)回轉(zhuǎn)盤(pán)鎖緊螺母后，可使回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在半周內(nèi)調(diào)整至任一位置進(jìn)行固定，調(diào)整時(shí)有微調(diào)機(jī)構(gòu)。這樣可以在工作臺(tái)面上鉆削斜孔。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)為一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、液壓剎緊的精確分度立式工作臺(tái)，專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，分度精度 20〃，重復(fù)定位精度 6〃，剎緊力矩 2000NM?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)上安裝有液壓油缸，可利用液壓夾緊工件。鏜削動(dòng)力頭 3 通過(guò)支承件固定在可沿床身縱向移動(dòng)的滾子式滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副上，導(dǎo)軌由進(jìn)給裝置 5 的伺服電機(jī)通過(guò)絲杠螺母副傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)動(dòng)力頭實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。鏜削動(dòng)力頭由專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，主軸裝刀結(jié)構(gòu)為自動(dòng)拉緊液壓松開(kāi)的 7：24 標(biāo)準(zhǔn)錐度配合刀柄結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)為主軸伺服電機(jī)，可無(wú)級(jí)調(diào)速。液壓站 6 提供必要的液壓驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源，排屑機(jī) 8 由專(zhuān)業(yè)廠家生產(chǎn)，其將切屑自動(dòng)輸送至切屑箱中，冷卻箱部分包括冷卻液泵及冷卻箱等，分幾個(gè)噴嘴噴出冷卻液，沖涮切屑并冷卻潤(rùn)滑刀具。電氣箱 10 中為電氣元件及驅(qū)動(dòng)模塊河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）9等，機(jī)床由數(shù)控系統(tǒng)控制，通過(guò)操縱箱進(jìn)行編程或手動(dòng)操縱進(jìn)行加工。機(jī)床工作時(shí)，安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上的圓形軸承保持架在回轉(zhuǎn)油缸的液壓壓緊情況下牢固地固定在工作臺(tái)上，工作臺(tái)按程序進(jìn)行精確回轉(zhuǎn)分度，鏜削動(dòng)力頭安裝好刀具后，高速旋轉(zhuǎn)并向前按設(shè)定速度進(jìn)給，鉆削后再退出，然后等工件分度后再進(jìn)行另一次進(jìn)給加工，如此循環(huán)，直至加工完一個(gè)工件上所有孔。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可在半周內(nèi)調(diào)整其在滑板上固定位置，因此既可加工工件上的軸向孔，也可加工件上的徑向孔，甚至斜向孔。當(dāng)工件需要擴(kuò)孔時(shí)，利用工裝上的定位銷(xiāo)可以對(duì)軸向孔進(jìn)行重復(fù)裝夾定位，利用徑向定位銷(xiāo)可對(duì)徑向孔進(jìn)行重復(fù)裝夾定位，方便可靠。機(jī)床采用全封閉防護(hù)，水槍噴射清掃切屑并自動(dòng)排屑，操縱箱固定在機(jī)床床身支架上，上部操縱面板可自由轉(zhuǎn)動(dòng)角度，方便操縱，射燈照明，美觀大方。2.2 動(dòng) 力 頭 傳 動(dòng) 方 案鏜 削 動(dòng) 力 頭 的 工 藝 范 圍 比 萬(wàn) 能 型 的 要 窄 一 些 ， 適 用 于 成 批 生 產(chǎn) 的 場(chǎng) 合 。鏜 削 動(dòng) 力 頭 主 要 用 于 粗 加 工 的 工 序 要 求 。 因 此 主 軸 設(shè) 計(jì) 中 只 需 較 大 的 切 削 力 ，精 度 不 高 。 粗 加 工 鋸 去 多 余 部 分 、 銑 端 面 打 中 心 孔 和 荒 車(chē) 外 圓 等 。 這 個(gè) 階 段的 主 要 目 的 是 ： 用 大 的 切 削 用 量 切 除 大 部 分 余 量 ， 把 毛 坯 加 工 至 接 近 工 件 的最 終 形 狀 和 尺 寸 ， 只 留 下 少 量 的 加 工 余 量 。 通 過(guò) 這 個(gè) 階 段 還 可 以 及 時(shí) 發(fā) 現(xiàn) 鍛件 裂 縫 等 缺 陷 ， 做 出 相 應(yīng) 措 施 。鏜削動(dòng)力頭屬于臥式鏜床的切削動(dòng)力源。機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單維護(hù)容易，操縱機(jī)構(gòu)能較多的集中在主軸箱中。主電動(dòng)機(jī)與主軸采用上下平行，無(wú)相對(duì)移動(dòng)環(huán)節(jié)，但主軸箱與減速箱采取相對(duì)鑄造的方式，安裝簡(jiǎn)易。河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）10圖(a) 圖(b) 圖 2-2 鏜削動(dòng)力頭傳動(dòng)方案合理的傳動(dòng)方案要滿足機(jī)械的功能的需要，此外，還要適應(yīng)工作條件(工作場(chǎng)地、工作制度等)，滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、傳動(dòng)效率高，使用維護(hù)便利、工藝性、經(jīng)濟(jì)性合理等要求。在圖 2-2 中的(a)、(b)為鏜削動(dòng)力頭的兩種傳動(dòng)方案，圖(a)方案中成本低，但在長(zhǎng)期使用過(guò)程中壽命低，且傳動(dòng)精度低等，故選擇圖(b)方案。表 2-1 鏜削動(dòng)力頭傳動(dòng)方案比較項(xiàng)目 圖(a)方案 圖( b)方案結(jié)構(gòu)尺寸傳動(dòng)效率工作壽命成本連續(xù)工作性環(huán)境適應(yīng)性大較高短低較好差較大高常中等好較差2.2.1 動(dòng)力參數(shù)選擇鏜削動(dòng)力頭的主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)：加工材料 HT200，硬度 HB160-200；刀具材料，硬質(zhì)合金 YG8；鏜孔直徑 50-160mm；主軸轉(zhuǎn)速 50-320rpm；進(jìn)給量 0.25-0.8m/s；切削速度 35-50 m/s。粗加工時(shí)的切削功率 P 為最大，此時(shí)的切削速度較小，由資料 查得鏜m ??1床的切削力 F ≤5.5kw。如圖 2.3 切削力的合力與分力。c河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）11圖 2.3 切削力的合力與分力消耗在切削過(guò)程中的功率稱(chēng)為 P ，且切削功率為切削力 F 和進(jìn)給力 F 所mcf消耗功率之和，因背向力 F 沒(méi)有位移，所以不消耗功率，于是切削功率(W)為：p=10 ( + )mP3?cv10f式中： —切削力(N)cF—切削速度(m/s)v—進(jìn)給力(N)f—進(jìn)給速度(m/s)f一般情況下，F(xiàn) 所消耗功率(約占 P 的 1%～２%)遠(yuǎn)小于 F 的消耗功率，f mc因此式中可簡(jiǎn)化為：P =10 F vm3?c由上述可知，鏜削動(dòng)力頭的最大切削功率為(F 代入鏜床最大切削力5.5kw，v 代入最小的切削速度 35m/min,即 583.33mm/s)c=10 mP3?cFv=10 5.5 10 583.33?3河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）12=3.208kw要保證鏜床的穩(wěn)定、安全加工，故加入 20%的安全系數(shù)= (1+20%)EPm=3.208 (1+20%)?=3.8496kw2.2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇由于鏜床動(dòng)力頭無(wú)特殊機(jī)械要求，如空氣中不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的場(chǎng)所，工作環(huán)境不超過(guò)+40 ℃，相對(duì)濕度不超過(guò) 95%，故選用 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)( 全封閉自扇冷式籠形三相異步電動(dòng)機(jī))，額定電壓 380V，頻率50Hz。根據(jù) 2.1 所得結(jié)果，查資料 得，功率為 4kw 的 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)有??23 種:①、Y112M-2 形三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為 4kw,滿載轉(zhuǎn)速為2890r/min；②、Y112M-4 形三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為 4kw,滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min；③、Y1160M-8 形三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為 4kw,滿載轉(zhuǎn)速為720r/min；Y112M-2 形三相異步電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速過(guò)高，不適用單級(jí)或兩級(jí)齒輪傳動(dòng)；此外根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，Y160M-8 形三相異步電動(dòng)機(jī)，為 8 極轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)，價(jià)格比同類(lèi)的 4 極轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高出 800 元左右，與鏜床動(dòng)力頭的自身價(jià)格相比，選用 Y160M-8 形三相異步電動(dòng)機(jī)會(huì)增加鏜床動(dòng)力頭的價(jià)格，不適于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。故選用 Y112M-4 形三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為 4kw,滿載轉(zhuǎn)速1440r/min。2.2.3 傳動(dòng)裝置的動(dòng)力參數(shù)計(jì)算由電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速 n 和鏜削動(dòng)力頭主軸的轉(zhuǎn)速 n ,可確定傳動(dòng)裝置應(yīng)有mw的齒輪首末傳動(dòng)比：河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）13i = = =7.2齒 wmn2014要設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)件，與要知道各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩或功率，i 為 7.2，顯然，齒傳動(dòng)比過(guò)大，不適應(yīng)在 2.1 節(jié)中預(yù)先設(shè)計(jì)的如圖 2-1(b)的傳動(dòng)方案：采用一級(jí)齒輪傳動(dòng)，加一介輪的傳動(dòng)方案。需要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，采用兩級(jí)齒輪傳動(dòng)。結(jié)構(gòu)如圖 2-2 所示的傳動(dòng)裝置，從電動(dòng)機(jī)到主軸共有 3 根軸，依次為Ⅰ軸、Ⅱ軸、Ⅲ軸，則可按電動(dòng)機(jī)軸到鏜削動(dòng)力頭主軸，推算各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)。對(duì)于此種的兩級(jí)齒輪傳動(dòng)減速，為使齒輪不發(fā)生如圖 2-4 所示的，齒輪與齒輪軸發(fā)生干涉的現(xiàn)象。故在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，選擇高速級(jí)的傳動(dòng)比 i 和低速級(jí)1的傳動(dòng)比 i ,可按下述的方法進(jìn)行分配。2=(1.1～1.5) 1i2i已知傳動(dòng)比的計(jì)算公式為 = ，且在選擇齒輪的傳動(dòng)比的過(guò)程中，傳齒 ?2動(dòng)比不能為整數(shù)，因?yàn)閭鲃?dòng)比為整數(shù)，會(huì)造成兩齒輪周期性的相同的兩齒的接觸，易發(fā)生齒面點(diǎn)蝕。首先試選擇 =2.3， =3.1 的傳動(dòng)比。1i2i河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）14圖 2.4 齒輪與齒輪軸發(fā)生干涉的現(xiàn)象① 各軸轉(zhuǎn)速n =n =1440rpm1mn = = =626.09rpm1i3.240n = n = = =201.96rpm w2i1.96式中：n 、n 、n —從電動(dòng)機(jī)到主軸的Ⅰ軸、Ⅱ軸、Ⅲ軸(主軸)的1各軸轉(zhuǎn)速；n —電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速；mi 、i —高低兩級(jí)齒輪的傳動(dòng)比。12轉(zhuǎn)速的相對(duì)誤差為： =0.98%＜5%，因此，此傳動(dòng)比合理。096.?② 各軸功率= =4kw 1Pd= = =3.8024kw 21?98.074?= =3.8024 =3.6514kw 13.式中： —電動(dòng)機(jī)輸出功率；dP、 、 —為Ⅰ軸、Ⅱ軸、Ⅲ軸上的各軸的輸入功率；11河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）15、 —分別為高速級(jí)和低速級(jí)上齒輪傳動(dòng)的效率；1?3—Ⅱ軸上的一對(duì)球軸承的傳動(dòng)效率；2—Ⅲ軸(主軸)上的軸承的傳動(dòng)效率。4③ 各軸的轉(zhuǎn)矩= =9550 =9550 =26.53N 1Tdnp140?m?= =26.53 =58N 221?i 98.73.?= =58 =172.66N 343式中： 、 、 —為Ⅰ軸、Ⅱ軸、Ⅲ軸上的各軸的輸入轉(zhuǎn)矩；1T2為了便于下一階段設(shè)計(jì)、計(jì)算傳動(dòng)零件，將最后結(jié)果列表如下。表 2-2 傳動(dòng)主要數(shù)據(jù)軸名參數(shù)Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸轉(zhuǎn)速 n(rpm) 1440rpm 626.09rpm 201.96rpm功率 P/(kw) 4kw 3.8024kw 3.6514kw轉(zhuǎn)矩 T/( N )m?26.53N m?58N m?172.66N m?2.3 進(jìn) 給 裝 置 方 案與動(dòng)力頭系統(tǒng)相連接的進(jìn)給裝置是指機(jī)床的縱向進(jìn)給。進(jìn)給裝置設(shè)計(jì)方案較為簡(jiǎn)單，其主要主體由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)通過(guò)行星減速器作 1：3 減速，通過(guò)聯(lián)軸器與滾珠絲杠直聯(lián)，滾珠絲杠副帶動(dòng)主軸箱作縱向運(yùn)動(dòng)。如圖 2-4 所示。河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）16圖 2-4 進(jìn)給裝置結(jié)構(gòu)圖河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）17第 三 章 設(shè) 計(jì) 中 的 有 關(guān) 計(jì) 算3.1 齒 輪 的 設(shè) 計(jì) 與 計(jì) 算此鏜削動(dòng)力頭采用兩級(jí)圓柱直齒輪傳動(dòng)，已知在高速級(jí)中的小齒輪傳遞的額定功率 P=4kw，小齒輪的轉(zhuǎn)速 =1440rpm,一級(jí)齒輪的傳動(dòng)比 =2.3；二級(jí)齒dn1i輪減速中的小齒輪傳遞的額定功率 =3.8024kw，小齒輪的轉(zhuǎn) =626.09rpm,第Pdn二級(jí)齒輪減速的傳動(dòng)比 =3.1；已知單向傳遞扭矩，滿載工作時(shí)間 35000h.傳1i遞比誤差不超過(guò) 。%5?3.1.1 選擇齒輪材料初步選擇兩個(gè)小齒輪用 40C 鋼調(diào)質(zhì)，硬度 241～286HBS；兩個(gè)大齒輪選用r45 號(hào)鋼正火，硬度為 162～217HBS.由資料 ，按 MQ 等級(jí)查得：??1=720MP =550MPlimH?a2limH?a=290MP =210MPliFliF3.1.2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)公式設(shè)計(jì)主要參數(shù)由設(shè)計(jì)公式≥476(u+1)???uKTHa213??① 、兩小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩= =9550 =9550 =26.531Tdnp140?mN?= =26.53 =221?i 98.73. ?05.63②、兩齒輪的初步傳動(dòng)比河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）18=2.3， =3.11i2i③、齒寬系數(shù)取 =0.3a?④、載荷系數(shù)取 K=1.75⑤、接觸疲勞強(qiáng)度，許用應(yīng)力 ??H?= 取 S =1.1 代入式中得??H?limSlim= =655MPa1.720= =500MPa??2H?.5因?yàn)?＞ ，故應(yīng)以 為計(jì)算依據(jù)1??2H?將上述各值代入公式，計(jì)算所需的中心距：≥476(2.3+1) =101.42mm1a3.250.6713?≥476(3.1+1) =148.05mm2 823分別取兩級(jí)齒輪間的中心距為 =102mm、 =150mm?12⑥按經(jīng)驗(yàn)公式選取模數(shù)=(0.007～0.02) =(0.007～0.02) 105=0.714～2.04mm1nm1a?=(0.007～0.02) =(0.007～0.02) 150=1.05～3mm22因此，根據(jù)資料 選取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，高速級(jí)的一對(duì)齒輪的模數(shù)選為??=2mm；低速級(jí)的一對(duì)齒輪扭矩大，為了增加齒輪的接觸強(qiáng)度選取模數(shù)1n=2.5mm。 2m⑦計(jì)算主要參數(shù)河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）19⑴計(jì)算齒數(shù)Z = = =311)(21?iman)13.2(0?Z = i Z =2.3 31=722Z = = =293)1(2ian)1.3(50?Z = i Z =3.1 29=9043?傳動(dòng)比誤差：△i = i - =2.3- =2.26%﹤2.5%112z7△i = i - =2.9- =0.323%﹤2.5%23490傳動(dòng)誤差都小于 5%，故齒數(shù)合適。⑵計(jì)算分度圓直徑= =2 31=62mm1dnm1Z?= =2 72=144mm22= =2.5 29=72.5mm3n3= =2.5 90=225mm4d24Z?計(jì)算中心據(jù)= = =103mm1D2?16= = =148.75mm243d5.7計(jì)算齒寬b= =0.2 103=21a?1D?mb =b+(4～10)=25 b =b=212mb = =0.2 148.75=30'a2河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）20b = b +(4～10) =34 b = b =303' m4'm故電動(dòng)機(jī)主軸與鏜削頭主軸的中心距為= =103+148.75=251.75mmD21?由資料 查得 Y112-2 型電動(dòng)機(jī)的安裝尺寸，并且根據(jù) 3.1 節(jié)軸的設(shè)計(jì)推??測(cè)箱體尺寸，中心距 D=251.75 不合適，需要擴(kuò)大齒數(shù)增加中心距，使得中心距 295mm≤D≤300mm.(注: )1H?圖 3-1 箱體的主要聯(lián)系尺寸故調(diào)整齒數(shù)為：421?Z9731?Z964計(jì)算分度圓直徑= =2 42=84mm1dnm1?= =2 97=194mm22Z= =2.5 31=77.5mm3n3= =2.5 96=240mm4d24?計(jì)算齒頂圓直徑d = d +2h =1a1*namm828??d = d +2h =2 1994?d = d +2h =3ana* 55.7