工件回轉(zhuǎn)式小直徑內(nèi)排屑數(shù)控深孔鉆床設(shè)計

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西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題 目： 工件回轉(zhuǎn)式小直徑內(nèi)排屑 數(shù)控深孔鉆床的設(shè)計 學(xué)生姓名： 院 （系）： 機械工程學(xué)院 專業(yè)班級： 機械設(shè)計制造及其自動化 5 班 指導(dǎo)教師： 完成時間： 2011 年 月 日 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2畢 業(yè) 設(shè) 計 （論文） 任 務(wù) 書題 目 工件回轉(zhuǎn)式小直徑內(nèi)排屑數(shù)控深孔鉆床設(shè)計學(xué)生姓名 閻 濤 學(xué) 號 專 業(yè) 班 級 機 械 0705設(shè)計（論文）內(nèi)容及基本要求原始資料：1、鉆孔直徑：Φ10-Φ30mm; 鉆頭：槍鉆。2、鉆孔深度：2000mm。設(shè)計要求：1、檢索有關(guān)內(nèi)排屑深孔鉆削方法及裝置中外文資料、消化資料、調(diào)研并完成開題報告。2、熟悉內(nèi)排屑深孔鉆削工藝及鉆削原理。3、熟悉數(shù)控內(nèi)排屑深孔鉆削系統(tǒng)的工作原理及結(jié)構(gòu)。4、完成數(shù)控內(nèi)排屑深孔鉆削機床總體方案設(shè)計。5、完成數(shù)控內(nèi)排屑深孔鉆削機床的結(jié)構(gòu)及主要零件設(shè)計。6、設(shè)計圖紙總量折合 A0 圖紙 3 張以上，至少有 1 張以上A0 圖紙是由計算機繪圖。7、設(shè)計說明書一份，約 20000 字以上。8、外文翻譯資料約 15000 字符。設(shè)計（論文）起止時間 2011 年 2 月 21 日 至 2011 年 6 月 4 日設(shè)計（論文）地點 西 安 石 油 大 學(xué)指 導(dǎo) 教 師 簽 名 年 月 日系（教研室）主任簽名 年 月 日學(xué) 生 簽 名 年 月 日西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3工件回轉(zhuǎn)式小直徑內(nèi)排屑數(shù)控深孔鉆床的設(shè)計摘 要：制造業(yè)是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標(biāo)志著該國家或地區(qū)的經(jīng)濟實力、科技水平、生活水準(zhǔn)和國防實力。而制造業(yè)的生產(chǎn)能力主要取決于制造裝備——機床的先進程度。本設(shè)計所研究的深孔鉆床用于加工孔徑比（D/L）為 1：10 以上的深孔，如鉆桿，槍管、炮筒和機床主軸等部件中的深孔。它的工作原理是變頻電機驅(qū)動的主軸帶動工件旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)主運動，伺服電機帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，使置于溜板箱上的主軸系統(tǒng)做橫向進給運動。在進給切削工件的同時供油系統(tǒng)向授油器提供高壓切削液，切削液流向鉆頭冷卻工件，并攜帶切屑從鉆桿芯部流向鉆桿箱排出，由回油路流回油箱。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。首先從切削力入手確定主軸所需功率進而確定電機類型與型號，結(jié)合機床的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與布局聯(lián)系任務(wù)要求得出整個機床的結(jié)構(gòu)尺寸；然后利用單片機對冷卻潤滑油路系統(tǒng)、主運動系統(tǒng)和進給系統(tǒng)進行控制，以實現(xiàn)其數(shù)控化的目的。本設(shè)計的結(jié)果可以順利達到設(shè)計任務(wù)的要求，提高加工效率，數(shù)控機床可以廣泛應(yīng)用在機械加工的各個行業(yè)，工程技術(shù)人員也應(yīng)掌握并創(chuàng)新該項技術(shù)為振興我國機械制造業(yè)而努力。關(guān)鍵字 深孔鉆床；BTA 系統(tǒng)；滾珠絲杠；授油器；中心架西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4The Design For Small Diameter rotary workpiece of BTA CNC Deep Hole Drilling MachineAbstract：The Manufacture is an important support of economic development in a country or area. Its level of development stands for the economic power, technical and scientific level, living standard and national defensive power of the country or area. While the capability of production in trade of manufacture mostly depends on the advanced producing equipment－machine tool.The design of the deep hole drilling machine for processing aperture ratio (D / L) of 1:10 or more deep,Such as the barrel, barrel and spindle and other parts of the deep hole. It works by variable frequency motor drive the main spindle drive rotation of workpiece movement, servo motor driven lead screw rotation to be placed on the spindle box slide board lateral feed motion of the system to do. Cutting the workpiece in the feed oil supply system, while providing high-voltage device to grant oil cutting fluid, cutting fluid flow cooling of the drill bit and carry drill cuttings from the drill core boxes the Department of flow discharge, flow back into the tank by the return oil line. The box is equipped with a diaphragm tank and Oil Filters, ensure that dirt can be precipitated, so that duplication of cutting fluid can be better recycled.Starting from the cutting force required to determine the spindle motor power and thus determine the type and model of the machine control system combining the structure and layout of contact tasks require the whole machine tool structure size obtained.Finally, single chip cooling lubricating oil system, the primary motor system to control and feed system in order to achieve its objective of NC. The result of this design successfully attain the design of tasks, improve the efficiency for processing, CN machine can be widely used in machining to the various industries, the engineer must also master the technology and innovation in manufacturing and efforts to revitalize our machines.Keyword: Deep hole drilling machine ；BTA system Ball screw ；Oil Cooler grant； Center rack西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5目 錄 第 1 章 緒 論 11.1 前 言 .11.2 國內(nèi)外發(fā)展情況 .31.3 相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展情況 .41.4 深孔加工技術(shù)的研究方向 .5第 2 章 機床總體方案設(shè)計 72.1 工作原理及方案 .72.2 方案原理圖 .82.3 深孔鉆削工藝對機床的要求 .92.4 深孔鉆削工藝對加工系統(tǒng)其他附件的安裝要求 .92.5 深孔鉆削工藝對冷卻潤滑液的要求 .9第 3 章 鉆削系統(tǒng)總體設(shè)計 113.1 切削用量的選擇 .113.2 切削功率的計算 .113.3 主運動電動機的選擇 .123.3.1 電動機種類的選擇 .123.3.2 交流變頻調(diào)速電機的型號選擇 .123 .4 進給系統(tǒng)電動機的選擇 133.4.1 電機種類選擇 .133.4.2 交流伺服調(diào)速電動機 .133.4.3 交流伺服調(diào)速電動機的選擇 .133.5 帶傳動的選擇 .133.5.1 帶傳動的類型 .133.5.2 帶傳動的選擇 .143.5.3 V 帶輪的設(shè)計計算 .14第 4 章 具體結(jié)構(gòu)設(shè)計 164.1 授油器的設(shè)計 .164.1.1 授油器的作用及設(shè)計思路 .164.1.2 總體方案的選擇 .164.1.3 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .164.1.4 總體結(jié)構(gòu)圖 .174.1.5 密封圈的選用 .184.1.6 配合與公差的選用 .184.1.7 授油器設(shè)計注意事項 .19西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 64.2 中心架的選擇與設(shè)計 .194.3 主軸箱設(shè)計 .214.3.1 主軸箱總體設(shè)計 .214.3.3 主軸的密封 .244.3.4 主軸箱中配合與公差的選用 .244.3.5 軸承精度的選擇 .254.4 進給系統(tǒng)的設(shè)計 .254.4.1 進給系統(tǒng)的組成及總體設(shè)計 .254.4.2 絲杠螺母副的設(shè)計 .254.4.3 絲杠支撐軸承的設(shè)計 .334.4.4 聯(lián)軸器的選擇 .364.5 導(dǎo)軌的選擇 .374.5.1 導(dǎo)軌的分類： .384.5.2 導(dǎo)軌設(shè)計的基本要求 .384.5.3 滾動直線導(dǎo)軌的選型與計算 .40參考文獻 41致 謝 43西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1第 1 章 緒 論1.1 前 言課題的認識深孔加工難度高、加工工作量大，已成為機械加工中的關(guān)鍵性工序。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，產(chǎn)品的更新?lián)Q代十分頻繁，新型高強度、高硬度的難加工零件不斷出現(xiàn)，無論是對深孔加工的質(zhì)量、加工小李，還是刀具的耐用程度都提出了更高的要求。因此，研究深孔加工的新結(jié)構(gòu)、新方法、新機床以及檢測方法已成為人們十分關(guān)注的問題。所謂深孔，就是當(dāng)加工孔的長度與直徑之比達 10 倍左右，往往對精度及表面光潔度又有較高要求，使用一般的加工方法就比較難滿足。關(guān)于“深孔” , 至今國內(nèi)外仍有不同的說法，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 的孔認定為深孔。但進一步的研究表明, 標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆一次鉆孔時, 長徑比大于 2.5—4 時, 排屑狀況以及切削液向切削區(qū)的滲透能力都明顯惡化, 切削力和刀具磨損也都隨著急劇增大。尤其是在加工難加工材料時, 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, 加工鋼時把 L/D≥4 的孔定義為深孔是適當(dāng)?shù)?。目? 由于深孔加工技術(shù)的日益完善, 對于L/D≤4, 甚至在L/D≈1時也日趨普遍地采用專門的深孔加工技術(shù)。I.深孔加工必須解決的問題：1）刀具細長剛度差，易引起刀具偏斜及與孔壁摩擦，因此在刀頭上均具有導(dǎo)向套來保證正確引入；同時，根據(jù)需要設(shè)置刀桿支承以減少刀桿的變形和振動。2） 切屑不易排出，采用分級進給或者通過高壓切削液的內(nèi)排和外排刀具結(jié)構(gòu)排出切屑。3） 刀具冷卻困難，通入高壓切削液對刀具進行充分冷卻。II．深孔加工的類型：結(jié)合深孔加工的特點，關(guān)于深孔加工的工藝困難，已有相應(yīng)的方法進行克服。1）分級進給深孔加工：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，一般一次鉆深不宜大于6~10倍孔徑。當(dāng)鉆孔方向為水平時，在鋼件上一次鉆深不宜大于6倍孔徑，在鑄鐵上可達10倍左右孔徑。如果加工的孔深超過這個范圍時，可采用分西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2級進給的加工方法，即在鉆削過程中，使鉆頭加工一定深度后自動退出工件，借以排出切屑，并進行冷卻，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0.5~2倍孔徑，孔較深時取小值） 。這種加工方法適于鉆削較小直徑的孔深，但生產(chǎn)率及技工精度都比較低。2）一次進給深孔加工它主要是用各種類型的特殊刀頭，并配備形影的接桿、傳動導(dǎo)向系統(tǒng)、切削液輸入器等，在深孔機床上進行鉆、鉸、鏜及套料加工。從切屑的排出方式，可分外排屑（對鉸、鏜還可有向前或向后外排屑）及內(nèi)排屑；從切削刃數(shù)目，可以分單刃、雙刃及多刃，切削刃可采用高速鋼或硬質(zhì)合金。刀頭上均具有不同數(shù)量的導(dǎo)向支承塊，在加工過程中起導(dǎo)向作用，保證孔的平直度，同時也起擠光作用，提高加工孔的表面光潔度。內(nèi)排屑深孔鉆具有單管內(nèi)排屑和雙管內(nèi)排屑（即噴射鉆） 。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。對不通的深孔進行套料時，在套料完成后卸下套料刀，裝上芯棒切斷刀并使它的刀夾靠在芯棒上，通過專用進給裝置進行切斷，切斷到芯棒直徑4/5~5/6便退回切斷刀，稍加外力把芯棒折斷取出。一般來說，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。III.深孔加工的工作要點機床在前及加工過程中，應(yīng)檢查和注意如下幾點： 1） 主軸、刀具導(dǎo)向套、刀桿支承套、工件支承套等中心線的不同軸度應(yīng)符合要求。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)該認真檢查。3） 工件的加工端面上部應(yīng)有中心孔，并避免在斜面上鉆孔。4） 切屑形狀是否正常。它與工件材料、刀具幾何形狀、切削用量等有關(guān)。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。5） 采用較高速度加工通孔，當(dāng)鉆頭即將鉆通時，最好停車或降速，防止損壞西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3鉆頭和出口處。6） 應(yīng)避免在加工過程中停車，如必須停車，則應(yīng)先停止進給并將刀具退回一段距離，然后停止油泵和主運動的旋轉(zhuǎn)，以防刀具在孔中產(chǎn)生“咬死”現(xiàn)象。1.2 國內(nèi)外發(fā)展情況據(jù)情報檢索, 目前世界上利用外排屑(如槍鉆)深孔鉆削技術(shù), 可鉆削的孔徑小到5 2 mm。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)。 。采用單管內(nèi)排屑噴吸鉆(SED) 鉆削系統(tǒng), 鉆削小深孔直徑可小到5 3. 7 mm。國內(nèi)工藝所采用SED 技術(shù), 行了孔徑(mm ) 5 16、5 12、5 10、5 8、5 7. 62、5 5. 7、5 3. 7 的小深孔鉆削加工, 鉆削過程平穩(wěn), 排屑流暢, 孔的尺寸形狀精度和孔壁表面粗糙度均能滿意, 在上述孔徑范圍內(nèi), 完全可以替代槍鉆對小深孔進行鉆削加工。由于其剛度好, 可加大進給量和鉆削速度, 使生產(chǎn)效率、鉆孔質(zhì)量和經(jīng)濟效益均有所提高, 顯示了一定的技術(shù)優(yōu)勢。當(dāng)前中國機械工廠中的孔加工，仍普遍采用通用機床加專用工藝裝備的生產(chǎn)模式。即仍采用一人、一機、一刀或一套鏜模的方式來完成一道工序，而使用的機床設(shè)備又存在著嚴重的四多四少現(xiàn)象，即：低檔的多，中高檔高柔性的數(shù)控機床(NC)和加工中心(MC)少；低精度的多，高精度的少；手動的多，自動化的少；單工序的多，復(fù)合加工的機床少。所以，中國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)。近十幾年來，隨著中國工廠技術(shù)改造的深入和引進先進技術(shù)，以及數(shù)控機床和加工中心等高效設(shè)備應(yīng)用的增多，在少數(shù)大型國有企業(yè)中，一些精密機床的加工精度已達到或接近國外先進水平，但從全面來看，工藝水平仍然較低。與先進工業(yè)發(fā)達國家相比，中國現(xiàn)有的孔加工精度與表面粗糙度要相差1~2級，孔系的相互位置精度相差2~3倍。必須指出，工業(yè)發(fā)達國家在孔加工技術(shù)方面發(fā)展十分迅速，孔加工方式亦從單一的機械加工轉(zhuǎn)向電加工、物理加工（激光、超聲） 、化學(xué)加工及復(fù)合加工，加工精度的位級日益提高，表面粗糙度值日益減小，并正向著高度自動化方向去發(fā)展。鑒于我們之間的差距。建議成立跨行業(yè)的孔加工協(xié)會，交流行業(yè)信息；同時積極引進國外的新技術(shù)，加強孔加工機床、孔加工刀具與刃磨機床等生產(chǎn)基地西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4的建設(shè)，積極采用數(shù)顯、數(shù)控設(shè)備，提高制造方法與手段的柔性；還應(yīng)強化技工培訓(xùn)和在職職工教育以及技術(shù)人員的知識更新，使我國的孔加工技術(shù)盡快趕上國外先進水平。如今，利用當(dāng)代計算機工具發(fā)展起來的成組技術(shù)（GT）和計算機輔助設(shè)計（CAD） ，大大推動了機械加工技術(shù)的進步。在推進小深孔加工技術(shù)的進步和發(fā)展方面，成功的采用 GT、CAD 的報導(dǎo)也很多。如對深孔刀具及其輔具利用 GT 技術(shù)建立分類編碼系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上開展相應(yīng)的 CAD 系統(tǒng)軟件的研制開發(fā)，為深孔刀具的系列化，標(biāo)準(zhǔn)化奠定基礎(chǔ)。同時，CAD 軟件的研制和應(yīng)用，是深孔鉆的設(shè)計過程通過計算機實現(xiàn)，不僅大大提高了設(shè)計速度，還避免和減少了設(shè)計中的錯誤。1.3 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。我國于 1989 年德州機床廠為了滿足國內(nèi)加工的需要，自行設(shè)計制造了最大鉆孔直徑 20 毫米、最大加工深度 500、1000 毫米的 Z2102 型深孔鉆床，這是我國第一臺利用槍鉆法鉆削的深孔鉆床，1990 年通過原機械工業(yè)部部級鑒定，并評為國家級新產(chǎn)品，填補國內(nèi)空白，真正投入市場用于生產(chǎn)是在半年以后，中間經(jīng)過用戶批量試驗認同，才逐漸推上市場。 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。如 70年代~80 年代進入我國的美國的 ELDORADO 公司的 MEGA50，日本神崎高級精工制作所的 DEG 型等深孔鉆床都是采用繼電器控制的。80 年代后期由于數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)才逐漸開始在深孔鉆床上得到應(yīng)用，特別是 90 年以后這種先進技術(shù)才得到推廣。如 TBT 公司 90 年代初上市的 ML 系列深孔鉆床除進給系統(tǒng)由機械無級變速器改為采用交流伺服電機驅(qū)動滾珠絲杠副，進給用滑臺導(dǎo)軌采用滾動直線導(dǎo)軌以外，鉆桿箱傳動為了保證高速旋轉(zhuǎn)、精度平穩(wěn)，由交換皮帶輪及皮帶，和雙速電機驅(qū)動的有級傳動變?yōu)闊o級調(diào)速的變頻電機到電主軸驅(qū)動，為鉆削小孔深孔鉆床和提高深孔鉆床的水平質(zhì)量創(chuàng)造了有利條件。（2）、專用型深孔鉆床的發(fā)展。近些年來為了加工某些零件上的相互交叉或任意角度、或與加工零件中心線成一定角度的斜孔，垂直孔或平行孔等需要，各個國家而專門開發(fā)研制多種專用深孔鉆床。例如專門為了加工曲軸上的油孔，連桿上的斜油孔，平行孔和飼料機械上料模的多個徑向出料孔等。如：英國 MOLLART 公司生產(chǎn)制造的專西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5為加工顆粒擠出模具而開發(fā)的具有六等分六根主軸同時加工同一工件上六個孔的專用深孔鉆床。該工件孔數(shù)量多達 36000 個，全都是數(shù)控系統(tǒng)控制的。 （3）、三座標(biāo)數(shù)控深孔鉆床的發(fā)展。隨著家電市場銷售量增大，塑料制品增長速度加快，塑料模具制造業(yè)蓬勃發(fā)展，深孔鉆床為了滿足模具上的水孔、射銷孔等孔系的深孔加工，由過去的單一座標(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發(fā)的三座標(biāo)數(shù)控深孔鉆床近些年來發(fā)展很快。前幾年存儲刀具的刀庫只有 12 把或 24 把，而且自動換刀裝置不包括細長的槍鉆，現(xiàn)在不但刀具庫存儲數(shù)量增加，而且槍鉆也自動更換之列，這是一個很大的發(fā)展。如：德國 IXI0N 公司的 TLF1004 型四軸數(shù)控（X、Y 、Z 、B ）深孔鉆床刀具刀庫存儲 24 把，TBT 公司的T30/320－1050KT，F(xiàn)TS 深孔鉆削中心，滾筒式刀具庫 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換刀之列。現(xiàn)在的英國MOLLART 公司的 FMC 系列全自動六軸數(shù)控槍鉆加工中心、鉆孔直徑范圍：Φ5～Φ50mm 最大鉆孔深 1350mm，除了鉆削以外還有銑削、攻絲功能。當(dāng)剛性攻絲 M30 滿足不了時，還可以用標(biāo)準(zhǔn)銑刀及螺旋銑削方式通過數(shù)控插補功能來加工大螺紋，它的自動換刀裝置具有 90 把刀，其中包括長度達到 1500 mm 槍鉆的自動更換，其獨到之處是對這長鉆頭的特殊輔助支承，在加工過程能自動就位和撤回，該機床還有用戶化編程軟件 GE .FANUC 數(shù)控系統(tǒng)。為了擴大機床加工規(guī)格范圍，有的深孔鉆床既具有槍鉆法鉆削深孔、銑削平面、剛性攻絲的功能，又具有內(nèi)排屑鉆削（BTA 法）鉆孔的功能，以便鉆削大孔及加大機床柔性。 現(xiàn)代深孔鉆削機床及刀具與其他機床一樣發(fā)展很快，向數(shù)控多軸化、多功能化發(fā)展，不久的將來環(huán)保型的深孔鉆床亦將陸續(xù)出現(xiàn)。以減少或消除油煙霧對人體的影響。1.4 深孔加工技術(shù)的研究方向為適應(yīng)種類愈來愈多，加工難度愈來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、磁化切削和振動切削） 、附加介質(zhì)切削（如添加氣體切削或涂復(fù)固體潤滑劑切削） 、高速切削、電解切削以及高能束與射流切削技術(shù)等。非傳統(tǒng)切削方法是最近幾年發(fā)展起來的一種新的切削方法，它可以改善切屑的形成、切削力、刀具耐用度及已加工表面的質(zhì)量等，其研究主要方面為：西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6振動鉆削技術(shù)、加熱輔助切削、低溫切削、 磁化切削、電解加工、電火花加工、超聲波加工、高能束加工等。深孔加工發(fā)展方向 1）進一步研究不重磨刀具和各種涂層硬質(zhì)合金刀具的開發(fā)和應(yīng)用及最佳排屑槽形式。 2）對深孔加工的自動化要求不斷提高，包括切屑處理的自動化，工件裝卸自動化和刀具更換自動化等。為進入柔性制造系統(tǒng)（FMS）創(chuàng)造條件。 3）中小型深孔加工中空氣壓力霧化潤滑冷卻方法的研究與應(yīng)用。 4）深孔加工向柔性復(fù)合化趨勢發(fā)展，即一次裝夾，完成鉆、車、鏜、銑和磨光等多道工序。西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7第 2 章 機床總體方案設(shè)計深孔加工機床是深孔刀具和深孔加工技術(shù)的載體。全套深孔加工機床可以認為是由專用、通用兩種零部件系統(tǒng)所組成。本案用于加工 2 米以內(nèi)的直徑在 10 到 30 毫米的深孔?？紤]到需要加工回轉(zhuǎn)體工件，所以選擇三抓卡盤夾緊工件回轉(zhuǎn)，刀具自動進給的傳動形式。內(nèi)排屑深孔鉆削機床主要有機床和油路兩大部分，機床部分主要有主軸系統(tǒng)、進給系統(tǒng)、授油器、中心架、內(nèi)排屑系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)等；油路部分主要含有進油路、回油路以及排屑箱、油箱等。主軸系統(tǒng)采用交流變頻電機通過 v 帶傳動帶動主軸旋轉(zhuǎn)，同時主軸端連接三抓卡盤夾緊工件旋轉(zhuǎn)完成主運動。進給系統(tǒng)采用溜板箱置于床身直線滾珠導(dǎo)軌之上，由滾珠絲杠螺母副帶動溜板箱在導(dǎo)軌上運動。滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)運動由伺服電機通過聯(lián)軸器直接帶動來實現(xiàn)。受油器的功用是正確引導(dǎo)鉆頭并向且切削區(qū)供給高速冷卻液。本設(shè)計由于采用工件旋轉(zhuǎn)刀具進給的方式，所以采用旋轉(zhuǎn)式授油器。中心架主要起到支撐、扶正工件的作用，與普通車床中心架的功用相同。而用于扶正工件的中心架因為深孔加工的工件較重、工件外圓速度較高，因此必須使用滾動支撐。2.1 工作原理及方案當(dāng)使用內(nèi)排屑深孔鉆削機床進行深孔加工時，授油器與工件采用端面密封。在將工件裝夾在卡盤上后，授油器內(nèi)桶向工件運動靠緊工件，實現(xiàn)端面密封。由變頻電機帶動的主軸帶動工件旋轉(zhuǎn)。伺服電機帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，使至于溜板箱上的主軸系統(tǒng)做橫向進給運動。在進給切削工件的同時供油系統(tǒng)向授油器提供高壓切削液，切削液流向鉆頭冷卻工件，并攜帶切屑從鉆桿芯部流向鉆桿箱排出，由回油路流回油箱。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。西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8本設(shè)計要求應(yīng)用 BTA 系統(tǒng)進行鉆削。BTA 系統(tǒng)屬于內(nèi)排屑方式，其結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示，主要由中心架、授油器、鉆桿連結(jié)器冷卻潤滑油路系統(tǒng)組成。BTA 系統(tǒng)中的授油器與槍鉆系統(tǒng)中的扶正器功能不同，授油器除了具備導(dǎo)向扶正功能外，還提供了向切削區(qū)輸油的通道。BTA 系統(tǒng)的工作原理是切削液通過授油器從鉆桿外壁與已加工表面之間的環(huán)形空間進入，到達刀具頭部進行冷卻潤滑，并將切屑經(jīng)鉆桿內(nèi)部推出。該系統(tǒng)使用范圍廣泛，適用于深孔鉆削、鏜削、鉸削和套料，但受到鉆桿內(nèi)孔排屑空間的限制，主要用于直徑 Φ＞12mm 的深孔加工。圖 2-1 DF 系統(tǒng)2.2 方案原理圖西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 91—變頻電機；2—主軸箱；3—四卡盤；4—工件中心架；5—授油器；6—數(shù)控工作臺；7—鉆桿中心架；9—鉆桿箱；10—伺服電機；11—床體；12— 回油路；13—磁排屑器;14—冷卻系統(tǒng)；15—油泵 16—進油路；17—滾動導(dǎo)軌圖 2-2 機床總體設(shè)計圖2.3 深孔鉆削工藝對機床的要求（1） 應(yīng)有足夠的剛度：內(nèi)排屑深孔鉆采用高轉(zhuǎn)速、大進給量進行加工，扭矩及軸向力都很大，機床的剛性對加工孔的精度和鉆頭的耐用度都有較大的影響。（2） 應(yīng)具有足夠的功率：在計算電動機的額定功率時，應(yīng)考慮機床效率。（3） 進給機構(gòu)必須穩(wěn)定可靠：進給平穩(wěn)，不能有爬行現(xiàn)象。機床的進給量最好是無級調(diào)速，以適宜多種材料的深孔加工，一般進給量在0.05～0.35mm/r 范圍內(nèi)。最好使用帶有過載保護的進給機構(gòu)。（4） 機床的主軸軸向竄動要?。簯?yīng)把機床主軸軸向竄動調(diào)整到允許的范圍內(nèi)，否則易引起振動而打刀。（5） 應(yīng)具有一定的控制系統(tǒng)：如主軸負荷表、進給量表、超載安全裝置等，以保證深孔加工的可靠性。（6） 機床主軸的徑向跳動不得超過 0.02mm。2.4 深孔鉆削工藝對加工系統(tǒng)其他附件的安裝要求（1） 要求機床主軸和導(dǎo)向套之間的跳動量不得超過 0.02mm，以保證兩者的同軸度要求。為減小機床主軸和導(dǎo)向套的同軸度誤差，最好在所用的機床上直接加工出導(dǎo)向套的底孔。（2） 要求導(dǎo)向套和工件之間的距離不得超過 1mm，以保證鉆頭初鉆時良好的貫穿和足夠的冷卻液流量。（3） 鉆桿的聯(lián)結(jié)器與機床主軸應(yīng)有一定的同軸度要求。尤其當(dāng)采用鉆頭旋轉(zhuǎn)的加工方式時，鉆桿聯(lián)結(jié)器應(yīng)嚴格對中，以保證與機床主軸有公共的旋轉(zhuǎn)軸線。2.5 深孔鉆削工藝對冷卻潤滑液的要求在深孔加工中合理的選擇切削液是很重要的，它對加工質(zhì)量和生產(chǎn)率有決定性的影響。切削液的選用，主要取決于工件材料的性質(zhì)、加工方法、加工精度、切削液的類型及切削條件等。理論上，應(yīng)根據(jù)不同的條件，配置最合適的切削液，實踐證明，沒有一種“萬能的切削液” ，想依靠一種切削液去適應(yīng)所有西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10的加工，這是不現(xiàn)實的。然而，深孔加工中，選擇一種通用的切削液，以適應(yīng)主要的幾種深孔加工，那卻是十分重要的。這是因為深孔加工中切削液需要量很大，頻繁地更換切削液會造成生產(chǎn)成本及生產(chǎn)輔助時間的增加。根據(jù)內(nèi)排屑深孔鉆的加工特點，對所使用的冷卻潤滑液有以下要求：（1） 應(yīng)采用低壓大流量的冷卻潤滑方式。由于采用大進給量的加工方式，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的切屑多，切削溫度高，因此保證盡快沖走切屑和冷卻潤滑刀頭是十分重要的。（2） 宜采用油脂類切削油。由于鉆頭的導(dǎo)向塊在切削時受較大的徑向壓力以及摩擦力，要是冷卻潤滑不好往往會造成導(dǎo)向塊的急劇磨損和剝離。若選用極壓強化切削油，會在導(dǎo)向塊表面形成一層潤滑膜，起到潤滑和支承重載的作用，這對減小導(dǎo)向塊的磨損和延長刀具的壽命極為有利。（3） 要求保持冷卻潤滑液的清潔。由于臟的冷卻潤滑液會導(dǎo)致破壞導(dǎo)向塊表面的潤滑膜，或使小直徑深孔鉆的油路堵塞，也容易使高壓泵及閥門過早磨損，因此，必須對冷卻液進行過濾，可采用先粗后精的過濾方式。西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11第 3 章 鉆削系統(tǒng)總體設(shè)計本案采用工件旋轉(zhuǎn)式深孔加工，選用兩部電機分別帶動主軸和滾珠絲杠，完成工件旋轉(zhuǎn)和刀具進給兩個運動過程。機床主要運動參數(shù)的選擇取決于加工時最大鉆孔直徑。最大鉆孔直徑?jīng)Q定深孔鉆削的功率（即被機床的功率） 。因此，計算過程如下。 3.1 切削用量的選擇切削用量的選擇與切削過程以及切屑的形成有關(guān)，同時也與被加工零件的材料、精度要求和機床特性有關(guān)。內(nèi)排屑 DF 系統(tǒng)的深孔鉆的切削用量的選擇可以參考高合金鋼槍鉆切削用量的選擇原則。因此，選擇鉆孔的進給量 smf/05.?。3.2 切削功率的計算目前，還沒有成熟的計算深孔鉆削功率的經(jīng)驗公式，一般可用麻花鉆的功率計算公式近似計算。鉆削扭矩： mfdM??????? N91.2405.304130438.238.2（3-1）式中： d—鉆孔直徑，30 m；f—鉆孔進給量， r/05.。鉆削軸向力： N7.1.3297.07.0???dfN（3-2）鉆削功率 ： 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12kWNfnMP0.210233??????? （3-3）式中： n—鉆孔轉(zhuǎn)速， srr/mi/6?？紤]到麻花鉆有橫刃和刀具材料為高速鋼等因素，取計算值的 70%作為深孔鉆削功率的近似值。通過計算得知，鉆削直徑在 ?30mm 以下的孔，最大切削功率不超過 2.0kw。3.3 主運動電動機的選擇3.3.1 電動機種類的選擇使用了內(nèi)排屑 BTA 系統(tǒng)的深孔鉆削機床的主鉆削運動，是由電動機通過同步皮帶輪傳遞給主運動箱中的主軸，再由主軸傳遞給固定在其上的三爪卡盤，最后由三爪卡盤帶動工件旋轉(zhuǎn)，來完成深孔鉆削加工的主運動。主運動電動機在切削工作中帶動主軸旋轉(zhuǎn)。鉆頭在鉆削過程中屬于恒轉(zhuǎn)矩負載。對恒轉(zhuǎn)矩負載系統(tǒng)特性的系統(tǒng)，應(yīng)選用機械特性為硬特性的電動機，如同步電機、一般異步電機和直流并激電動機或帶機械變速的交流異步電動機；對需要精確控制位置的系統(tǒng)，應(yīng)選用控制電動機。當(dāng)使用交流電動機和直流電動機都滿足機電系統(tǒng)要求時，由實際供電情況和經(jīng)濟性考慮通常選用交流電動機。交流電動機適用于不需要頻繁起動、制動、反轉(zhuǎn)以及在寬廣范圍內(nèi)平滑調(diào)整的系統(tǒng)，其中籠型異步電動機具有價格便宜、結(jié)構(gòu)簡單、耐用、特性硬和維護方便等優(yōu)點因此，此次選擇交流異步變頻調(diào)速電機。3.3.2 交流變頻調(diào)速電機的型號選擇表 3-1 電機型號表西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13根據(jù)上面計算的主軸功率，我們可以選擇所需要的電機選擇交流變頻調(diào)速電動機的型號為 YPNC-50-3.7-B。輸出功率為 3.7 kW，額定轉(zhuǎn)矩為 24.0 mN?，重量為 50 kg。3 .4 進給系統(tǒng)電動機的選擇3.4.1 電機種類選擇進給系統(tǒng)是由電動機轉(zhuǎn)動帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，再將轉(zhuǎn)動慣量傳遞給安裝在溜板箱上的滾珠絲杠螺母副，進而完成深孔切削的進給過程。由機床在進給系統(tǒng)運行精度和控制方式?jīng)Q定，進給系統(tǒng)電機應(yīng)選擇易于控制、運動精度高、相應(yīng)速度快的電機來完成。所以本案選擇交流伺服調(diào)速電機。3.4.2 交流伺服調(diào)速電動機交流伺服調(diào)速電動機在控制系統(tǒng)中作執(zhí)行元件，將電信號轉(zhuǎn)換為軸上的轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速，以帶動控制對象，它最大的特點是可控。在有控制信號輸入時，電動機就轉(zhuǎn)動；沒有控制信號輸入時，則停止轉(zhuǎn)動；改變控制電壓的大小和相位（或極性）就可改變電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。因此，它與普通電動機相比具有如下特點：（1） 調(diào)速范圍寬廣，交流伺服調(diào)速電動機的轉(zhuǎn)速隨著控制電壓改變，能在寬廣的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)；（2） 轉(zhuǎn)子的慣性小，即能實現(xiàn)迅速啟動、停轉(zhuǎn)；（3） 控制功率小，過載能力強，可靠性好。西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 143.4.3 交流伺服調(diào)速電動機的選擇選擇交流伺服調(diào)速電動機的型號為 SSM15-A3-2.2-15/80-380-B5。輸出功率為 2.2 kW，額定轉(zhuǎn)矩為 19 m?N，最大轉(zhuǎn)矩為 23.5 mN?，最高轉(zhuǎn)速為 1500min/r重量為 20 g。3.5 帶傳動的選擇3.5.1 帶傳動的類型帶傳動是兩個或多個帶輪之間用帶作為撓性拉曳零件的傳動裝置，工作時借助零件之間的摩擦（或嚙合）來傳遞運動或動力。結(jié)構(gòu)通常是由三部分組成：帶 、帶輪 、張緊裝置。根據(jù)截面形狀，帶傳動類型主要有：1) 平型帶傳動截面形狀：扁平矩形 摩擦工作面：帶的內(nèi)表面特點： i≤3～5 中心距較大2）圓形帶傳動比平帶傳動能力小，適合于速度高、帶輪直徑小的場合。3）V 帶傳動：截面形狀：梯形摩擦工作面：兩側(cè)表面特點： i≤7 運行較平穩(wěn)4) 多楔帶傳動具有 V 帶的特點，適合于結(jié)構(gòu)緊湊、功率大、重要的場合。5) 同步齒形帶傳動靠嚙合傳動，傳動比恒定，中心距要求嚴格。帶傳動的優(yōu)缺點a．適合于中心距較大的傳動；b．能緩和載荷沖擊；運行平穩(wěn)，無噪聲；c．過載時將引起帶在帶輪上打滑，因而可防止其他零件的損壞；（具有過載保護作用） ；d．結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉；e．傳動外廓尺寸較大；f．需要張緊裝置。g．傳動效率較低西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15h．不能保持準(zhǔn)確的傳動比i．帶的壽命較短。3.5.2 帶傳動的選擇深孔鉆床要求工件轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，同時考慮到經(jīng)濟性的原因，故本設(shè)計采用主軸采用 V 帶傳動。3.5.3 V 帶輪的設(shè)計計算1.計算功率 caP查機械設(shè)計手冊中表 8-7 選取 AK= 1.3 ,故 wKAca 81.47.31????2.選擇 V 帶的帶型根據(jù) 、電機轉(zhuǎn)速 n 由圖 8-1 選用 A 型caP3.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 并驗算帶速 vd1） 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 。由表 8-6 和表 8-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑1d=100mm。d2） 驗算帶速 v。按式（8-13）驗算帶的速度smssmnd /53.7/)106/(40/)106/(1 ????????因為 ，故帶速合適。s35901643.57)08(3.7)(182 ?ad?西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 166.計算帶的根數(shù) z1）.計算單根 V 帶的額定功率 。rP查表（8-4a）得 =1.32Kw0查表（8-4b）得 =0.17Kw?查表（8-5）得 =0.95?K查表（8-2）得 =0.99，于是L KwP40.19.50)17.32()(0r ???????2）.計算 V 帶的根數(shù) z。418rcaz取 z=4 根。第 4 章 具體結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 授油器的設(shè)計4.1.1 授油器的作用及設(shè)計思路授油器的功用是正確引導(dǎo)鉆頭并向切削區(qū)供給高速冷卻液。設(shè)計思路：通過旋轉(zhuǎn)手柄，靠手柄座與授油器芯軸之間的螺紋將人為施加給手柄的力傳遞給芯軸，芯軸移動，進而使導(dǎo)向套靠緊需加工的工件表面。目的是為了防止鉆孔時由于工件高速旋轉(zhuǎn)引發(fā)竄動損壞鉆頭；將冷卻液導(dǎo)入鉆孔冷卻鉆頭并帶走切屑。 (1) 力的傳遞：鉆桿—導(dǎo)向套—授油器主體。目的是為了穩(wěn)定鉆桿。(2) 密封圈是為了防止壓力油從鉆桿漏出而設(shè)計的。4.1.2 總體方案的選擇授油器的作用是正確引導(dǎo)鉆頭并向切削區(qū)供給高速冷卻液。常用的授油器一般分為不旋轉(zhuǎn)式授油器和旋轉(zhuǎn)式授油器兩種，如圖 4-1 和圖 4-2 所示，分別用于工件不旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)兩種方式。不旋轉(zhuǎn)式授油器(如圖 4-1 所示)是由 1、授油器主體 2、前密封圈 3、導(dǎo)向套 4、伸縮軸 5、手輪 6、支承螺母 7、后密封圈等組成。這種不旋轉(zhuǎn)式授油器主要用于刀具旋轉(zhuǎn)的深孔加工方式。西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17旋轉(zhuǎn)式授油器(如圖 4-2 所示)和不旋轉(zhuǎn)式授油器的結(jié)構(gòu)大體相同，只是這種旋轉(zhuǎn)式授油器主要用于刀具不旋轉(zhuǎn)工件旋轉(zhuǎn)的深孔加工方式。本案是設(shè)計數(shù)控內(nèi)排屑深孔鉆削機床，由于本設(shè)計選用工件旋轉(zhuǎn)的鉆削方式，因此，采用旋轉(zhuǎn)式授油器。該授油器在頭部增加了一個旋轉(zhuǎn)部分，使導(dǎo)向套與工件同時轉(zhuǎn)動，可以提高刀具鉆入時的導(dǎo)向精度。4.1.3 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計本次方案采用旋轉(zhuǎn)式授油器，授油器主體可以沿著機床本身導(dǎo)軌（非床身上安裝的直線導(dǎo)軌）移動并緊固。鉆孔時，旋轉(zhuǎn)手輪使伸縮軸靠向工件表面，將前密封圈貼緊于工件表面上，壓力油通過伸縮軸進入，經(jīng)由鉆頭體與導(dǎo)向套形成的環(huán)行縫隙進入切削區(qū)域，冷卻潤滑鉆頭。后密封圈是為了防止壓力油漏出而設(shè)置的。由于工件端面和授油器端面是密封的，冷卻液就可從授油器進入切削刃區(qū)域，并將切屑從鉆桿中心的空腔帶向后方排出，從而保證切削的順利進行。圖 4-1 不旋轉(zhuǎn)式授油器 圖 4-2 旋轉(zhuǎn)式授油器對于小直徑深孔，由于空間受到限制，常用如圖 4-3 所示的微型授油器。它由支架 1，導(dǎo)向套 2，移動軸 3，鎖緊螺母 4，密封圈 5 和支承螺母 6 組成，去掉了手輪，用扳手松緊，調(diào)整移動軸 3，達到導(dǎo)向，密封和給切削區(qū)供油的目的。工作時，松開前鎖緊螺母，移動軸后移而脫開工件表面。這種授油器結(jié)構(gòu)簡單，占用空間不大。西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 181 支架，2 導(dǎo)向套，3 移動軸，4 鎖緊螺母，5 密封圈，6 支承螺母圖 4-3 微型授油器 4.1.4 總體結(jié)構(gòu)圖參考圖 4-2 中旋轉(zhuǎn)式授油器的工作原理設(shè)計如下旋轉(zhuǎn)式授油器。1、旋轉(zhuǎn)套 2、伸縮軸 3、后密封圈 4、O 型密封圈 5、授油器主體 6、導(dǎo)軌滑塊 7、導(dǎo)向套 8、前密封圈 圖 4-4 授油器結(jié)構(gòu)圖西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 194.1.5 密封圈的選用授油器的前端密封圈是用于密封授油器導(dǎo)向套與工件間端面密封的空隙。由于兩部分之間沒有相對移動，在這里選用 O 形橡膠密封圈。根據(jù) GB3452.1-82 選用系列內(nèi)徑 d=100mm,截面直徑 d=7mm。授油器的后密封圈是為防止壓力油從鉆桿漏出而設(shè)置的。在這里選用 O 形橡膠密封圈。它的特點是結(jié)構(gòu)緊湊，密封性較好，可用于低速，壓力不高的場合，作為密封和防塵用途。軸徑表面粗糙度 Ra0.8μm。根據(jù) GB3452.1-82 選用系列內(nèi)徑 d=29mm,截面直徑 d=5.3mm。導(dǎo)向套密封圈是用于密封導(dǎo)向套與伸縮桶之間的空隙，防止從此處漏油。兩部分之間有相對移動，屬于滑動密封。在這里選用 d=94mm 的氈圈油封。壓套座密封圈是用于密封壓套座與伸縮桶之間的空隙，防止從此處漏油。由于兩部分之間沒有相對移動，在這里選用 O 形橡膠密封圈。根據(jù) GB3452.1-82 選用系列內(nèi)徑 d=33.5mm,截面直徑 d=5.3mm。4.1.6 配合與公差的選用伸縮套與授油器體之間是間隙很小的滑動配合，并不希望自由轉(zhuǎn)動，但可以是自由移動和滑動配合，定位要求明確，配合采用一般常用的配合即可。所以選用的配合為（H7/g6） ，配合按基孔制，孔的等級比軸的等級低一級，符合機械設(shè)計的要求即可。伸縮套與壓套座之間和壓套與壓套座之間均采用靜密封，無滑動要求，但有定位進度要求。配合采用基孔制，間隙配合?？着c軸的精度等級分別為 7 級和 6 級。所以，配合公差選為 H7/g6。4.1.7 授油器設(shè)計注意事項鉆套的內(nèi)外徑須高度精確同軸。鉆套孔與鉆頭之間的間隙必須嚴格控制。鉆套內(nèi)徑與鉆頭之間的間隙，對深孔鉆切入階段的正常工作有重大影響，間隙過大還會加大鉆頭走偏。根據(jù)國內(nèi)外實踐經(jīng)驗，對于 m50?以下的鉆頭，新鉆頭與新鉆套之間的直徑差應(yīng)不大于 0.01mm；已磨損的鉆套，其直徑的最大磨損量應(yīng)控制在 0.005mm 范圍內(nèi)。 m50?以上的鉆頭與新鉆套之間的間隙應(yīng)不大于 0.02mm，鉆套的直徑磨損量應(yīng)不大于 0.01mm。為此，應(yīng)從鉆頭直徑和鉆套內(nèi)徑兩方面加以保證。 50?以內(nèi)的鉆頭，其直徑公差不大于 0.005mm， 以上的鉆頭不大于 0.01mm。鉆套內(nèi)徑一般經(jīng)研磨而成，新鉆套的內(nèi)徑應(yīng)允許尺寸為鉆頭直徑上限的柱塞規(guī)剛剛能通過。鉆套的內(nèi)外徑應(yīng)嚴格同軸。一般是先研出鉆套孔，再以孔為基準(zhǔn)磨出外圓。西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20授油器后端與鉆桿的密封也很重要。除了保證切削液不泄露這一基本功能以外，密封件實際上還起到鉆桿輔助支承的作用。密封件因磨損而必須及時調(diào)節(jié)或更換，當(dāng)更換不同直徑的鉆桿時，需相應(yīng)的換裝不同直徑的密封件。因此，換裝密封件是否方便快速，將直接影響機床的效率。裝配好的輸油器，其鉆套中心線應(yīng)與機床主軸的回轉(zhuǎn)中心嚴格保持一致。4.2 中心架的選擇與設(shè)計中心架是深孔鉆削裝置中三大部件之一，其主要功能是支承、扶正旋轉(zhuǎn)工件，與普通車床中心加工用相同。但由于深孔加工零件較重，工件外圓速度較高，因此，必須使用滾動支承。目前常用的有局部滾動支承和整體滾動支承兩種形式，分別使用三點支承和四點支撐。1. 局部滾動支承局部滾動支承式中心架的結(jié)構(gòu)如圖 4-5 所示，與普通車床中心架結(jié)構(gòu)相同，只是支承采用了滾動方式，這種中心架的優(yōu)點是工件裝夾方便，其缺點是剛性較差，工件外圓必須預(yù)先車出定位基準(zhǔn)，并且找正不太方便。由于深孔鉆床沒有尾座，采用這種中心架，一般必須在工件端面上車定位錐和授油器導(dǎo)向套上錐面配合定心。2.整體滾動式中心架整體是滾動式中心架適用于中小型深孔加工機床，其結(jié)構(gòu)如圖 4-6 所示，由軸承、支座、支承套、支撐調(diào)節(jié)螺釘、和底版等構(gòu)成。工件安裝在支承套內(nèi)，調(diào)整四個支撐螺圖 4-5 局部滾動式中心架 圖 4-6 整體滾動式中心架西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21釘進行工件對中。該中心家具有剛性好，回轉(zhuǎn)精多高，找正方便等優(yōu)點，但工件的裝夾不如局部滾動式中心架方便，需要移動中心架。更具本設(shè)計的設(shè)計需求，此處的中心架應(yīng)該選用整體滾動式中心架。其設(shè)計圖如下圖 4-7。圖 4-7 整體滾動式中心架4.3 主軸箱設(shè)計 4.3.1 主軸箱總體設(shè)計主軸箱：它的主要任務(wù)是將主電機傳來的旋轉(zhuǎn)運動傳遞給主軸，使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速。主軸箱中主軸是機床的關(guān)鍵零件。主軸在軸承上運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量，一旦主軸的旋轉(zhuǎn)精度降低，則機床的使用價值就會降低。本案由于選擇了變頻調(diào)速電機，大大簡化了電機到主軸的傳動系統(tǒng)。因此主軸箱內(nèi)只安裝一根主軸，由軸承雙端支撐。具體結(jié)構(gòu)見裝配圖。 4.3.2 .1 軸承的選擇原則軸承是用來支承軸的部件，有時也用來支承其它的轉(zhuǎn)動零件。按軸承工作時的摩擦性質(zhì)不同，可把軸承分為滑動摩擦軸承(簡稱為滑動軸承)和滾動摩擦軸承(簡稱為滾動軸承)兩大類。而每一類軸承，按其能承受的載荷方向的不同，又可分為向心軸承或徑向軸承(承受徑向載荷)、推力軸承或止推軸承(承受軸向載荷)和向心推力軸承(同時承受徑向和軸向載荷)等。選擇軸承類型時，應(yīng)該根據(jù)載荷情況、轉(zhuǎn)速高低、空間位置、調(diào)心性能以西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22及其它要求，選定合適的軸承類型。選擇原則為：(1) 球軸承承載能力較低，抗沖擊能力較差，但旋轉(zhuǎn)精度和極限轉(zhuǎn)速較高，適用于輕載、高速和要求精確旋轉(zhuǎn)的場合。(2) 滾子軸承承載能力較高，抗沖擊能力較強，但是旋轉(zhuǎn)精度和極限轉(zhuǎn)速較低，多用于重載或有沖擊載荷的場合。(3) 同時承受徑向及軸向載荷的軸承，應(yīng)區(qū)別不同情況選取軸承類型。以徑向載荷為主的可選擇深溝球軸承；軸向載荷和徑向載荷都較大的可選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；軸向載荷比徑向載荷大很多或要求變形較小的可選用圓柱滾子軸承(或深溝球軸承)和推力軸承聯(lián)合使用。(4) 如一根的兩個軸承孔的同心度難以保證，或軸受載后發(fā)生較大的撓曲變形，應(yīng)選用調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承。(5) 選擇軸承類型時要考慮經(jīng)濟性。一般說來，球軸承比滾子軸承價格便宜，深溝球軸承最便宜。精度愈高的軸承價格愈貴，所以選用高精度軸承必須慎重。滾動軸承公差國標(biāo)(GB307.1—84)規(guī)定，軸承按公稱尺寸(基本尺寸)精度和旋轉(zhuǎn)精度分為五個精度等級，用漢語拼音字母 G、E、D、C、B 表示，G 級精度最低，B 級精度最高。滾動軸承各級精度的應(yīng)用情況如下：G 級軸承應(yīng)用在中等負荷、中等轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)精度要求不高的一般機構(gòu)中。如變通機床、汽車和拖拉機的變速機械和變通電機、水泵、壓縮機的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的軸承。E 級軸承應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)精度和轉(zhuǎn)速較高的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中，如變通機床的主軸軸承，精密機床的傳動軸使用的軸承。D、C 級軸承應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)精度高和轉(zhuǎn)速高的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中，如精密機床的主軸軸承，精密食品加工機械使用的軸承。B 級軸承應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)精度和轉(zhuǎn)速很高的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中，如坐標(biāo)鏜床的主軸軸承、高精度儀器和高轉(zhuǎn)速機構(gòu)中使用的軸承。滾動軸承內(nèi)圈與軸配合應(yīng)按基孔制，但內(nèi)徑的公差帶位置卻與一般基準(zhǔn)孔相反。根據(jù)滾動軸承國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，G、E、D、C、B 各級軸承的單一平面平均內(nèi)徑的公差帶都分布在零線下側(cè)，即上偏差為零，下偏差為負值。這樣分布主要是考慮配合的特殊需要。因為在多數(shù)情況下，軸承的內(nèi)圈是隨軸一起轉(zhuǎn)動的，為了防止它們之間發(fā)生相對運動而導(dǎo)致結(jié)合面磨損，其配合應(yīng)具有一定過盈。但由于內(nèi)圈是薄壁零件，容易彈性變形而脹大，且一定時間后又必須折換，配合的過盈不宜過大，假如軸承內(nèi)孔的公差帶與一般基準(zhǔn)孔一樣分布在零線上側(cè)，當(dāng)采用公差與配合國標(biāo)中的過盈配合時，所得的過盈往往太大；如果改用過渡西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23配合，又可能出現(xiàn)間隙，不能保證一定的過盈；若采用非標(biāo)準(zhǔn)配合，又違反了標(biāo)準(zhǔn)化和互換性原則。為此，滾動軸承國標(biāo)將各級軸承的單一平面平均內(nèi)徑的公差帶分布在零線下側(cè)。此時，當(dāng)它與一般過渡配合的軸相配合時，不但能保證獲得不大的過盈，而且還不會出現(xiàn)間隙，從而滿足了軸承內(nèi)孔與軸配合的要求，同時又可以按照標(biāo)準(zhǔn)偏差來加工軸。滾動軸承的外徑與殼體的配合應(yīng)按基軸制，通常兩者之間不要求太緊。因此，滾動軸承公差國標(biāo)對所有精度級軸承的單一平面平均外徑的公差帶位置，仍按一般基準(zhǔn)軸的規(guī)定，分布在零線下側(cè)。其上偏差為零，下偏差為負值。正確的選用軸承配合，對保證機器正常運轉(zhuǎn)，提高軸承的使用壽命，充分發(fā)揮軸承的承載能力關(guān)系很大。選擇軸承配合時，應(yīng)綜合地考慮：軸承的工作條件，作用在軸承上負荷的大小、方向和性質(zhì)，軸承類型和尺寸，與軸承相配的軸和殼體的材料和結(jié)構(gòu)，工作溫度，裝卸和調(diào)整等因素。4.3.2.2 主軸箱軸承的選擇根據(jù)主軸旋轉(zhuǎn)的工作特性，選擇滾動軸承是最合適，其摩擦系數(shù)小、潤滑密封方便，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，所以在機械行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛。在正常鉆削中，軸向力和切削力各占一定比例，為了承受軸向力和切向力，可以選擇最常用的圓錐滾子軸承和推力球軸承，并且將兩者結(jié)合一起使用，效果十分明顯。這里我選用的深溝球軸承 6220，推力球軸承為 51220。 單列向心推力球軸承的主要特性為推力球軸承的套圈與滾動體多半是可分離的。單向推力球軸承只能承受單向軸向載荷，兩個圈的內(nèi)孔不一樣大，內(nèi)孔較小的是緊圈與軸配合，內(nèi)孔較大的是松圈與固定在一起的。在高速時，由于離心力大，滾動球與保持架因摩擦而發(fā)熱嚴重，壽命較低。此類球軸承常用于軸向載荷大、轉(zhuǎn)速不高處。根據(jù)設(shè)計的尺寸及受力要求，選用的單列向心推力球軸承的型號為：51220。其主要參數(shù)為：內(nèi)徑 d＝100mm，外徑 D＝150mm，軸承寬度 T＝38mm，額定動負荷 C＝125.57kN，額定靜負荷 C0＝347.27kN，極限轉(zhuǎn)速 ni＝1100r/min( 脂潤滑 )和 nj＝1700/min(油潤滑 )。圓錐滾子軸承主要用于軸承承受徑向載荷的同時，還可承受軸向載荷。根據(jù)設(shè)計尺寸及受力要求，選用深溝球軸承的型號為：6220。其主要的參數(shù)為：內(nèi)徑 d＝100mm，外徑 D＝180mm，軸承寬度 B＝ 34mm，額定動負荷C＝93.98kN，額定靜負荷 C0＝79.07kN，極限轉(zhuǎn)速 ni＝3400r/min( 脂潤滑)和nj＝4300r/min( 油潤滑) 。4.3.2. 3 主軸箱中軸承的校核（1）. 推力球軸承的校核由于中心架的支撐作用，使作用在推力球軸承上的徑向力不是很大，取西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24Fr=500N；主軸箱所受到的軸向力主要由推力球軸承來承受，取 Fa=1500N。計算當(dāng)量動載荷 P:P=f )(arYFX? （3-4） 根據(jù)機械設(shè)計中表 13—6 知，f p =1.2～1.8，