双头可调立式钻床设计

目    录

摘    要I

ABSTRACTII

1 前言1

1.1 本课题的背景和研究意义1

1.2 本课题解决的问题和设计时主要的工作2

2 双头钻床结构设计的总体方案4

2.1钻床总体结构4

2.2设计方案选择4

3 可调式双头钻头的设计9

3.1 预选加工材料，加工直径9

3.2 计算高速钢麻花钻轴向切削力及扭矩10

3.2.1 计算单个钻头轴向切削力10

3.2.2 计算单个钻头扭矩10

3.3 钻头中各轴及齿轮的计算12

3.3.1 齿轮8、9、10、11的计算12

3.3.2 齿轮5、6、7的计算17

3.4 双头钻头内各轴的设计19

3.4.1 计算轴I、VIII的最小直径19

3.4.2 计算轴II、VII的最小直径20

3.4.3 计算轴III的最小直径20

4传动系统减速箱设计21

4.1减速箱内各齿轮设计21

4.1.1传动系统减速箱齿轮 、 的设计22

4.1.2传动系统减速箱齿轮 、 的设计23

4.2 双头钻头内各轴的设计23

4.2.1 计算轴III的最小直径24

4.2.2 计算轴IV的最小直径24

4.2.3 计算轴V的最小直径24

4.2.4 计算轴VI的最小直径25

5 传动系统电机的选用26

5.1计算折算到电机主轴上的转矩26

6钻头轴向进给系统的设计27

6.1 钻头轴向进给丝杠螺母副的计算和选型27

6.1.1工作台基本参数27

6.1.2计算进给牵引力 27

6.1.3计算最大动载荷C27

6.1.4滚珠丝杠螺母副的选型28

6.1.5 传动效率计算28

6.1.6刚度检验29

6.1.7稳定性校核31

6.2齿轮传动比计算31

6.3步进电机的计算和选型32

6.3.1初选电机型号32

6.3.2电机校核计算32

7 X-Y工作台的设计36

7.1工作台滚珠丝杠螺母副的计算和选型36

7.1.1工作台基本参数36

7.1.2计算进给牵引力 36

7.2轨道的选择37

8结    论38

参 考 文 献39

致    谢40

摘    要

此次设计为可调立式双头钻床的机械设计。设计主要介绍了可调立式双头钻床的设计原理、调整方法及设计计算过程。通过预先给定的加工要求可确定所需的计算参数，进而依据可调立式双头钻床的设计原理来设计计算并校核各个部位的零件，然后进行组装。本次设计可从五大方面进行设计。通过预先给定的加工要求计算并进行了可调式双头钻头的设计、传动系统减速箱的设计、传动系统电机的选用、 X-Y工作台的设计、钻头轴向进给系统的设计共五部的设计。通过设计并组装后的钻床可以一次加工两孔，且两钻头间的距离可调，从而实现可以在一个工件上加工多对两两间距不同的孔。在人力和设备不增加的情况下使用可调立式双头钻床可以成倍提高钻床的加工效率，并可以保证较高的加工精度和孔间相对位置精度。

关键词：滚珠丝杠；电动机；变速箱；可调式双头钻头

ABSTRACT

The machine design is to devise an adjustable vertical double-headed drilling machine. The design mainly introduced the design principle, adjusting and design calculation process for devise a adjustable vertical double-headed drilling machine. Through the processing requirements given in advance can determine the computation parameters, then based on the design principle, which is about adjustable vertical double-headed drilling machine, to design ,calculate and check each place parts, and then to assemble all the parts. The design can be devised from five aspects. Through the processing requirements given in advance，five parts of the design, the adjustable double transmission system, design of the reducer drive system for the motor selection, design of X-Y workbench, design of axial feeding system for drill bits, can be calculated and devised. Through design and assembly of the drilling machine, two holes can be formed after one processing, and the distance between the two holes can be adjusted. So as to realize processing some groups of holes with different space between two holes. Adjustable vertical two-headed drilling machine can multiply processing efficiency without increase human and equipment, and can guarantee a high machining accuracy and precision of the relative position between holes.

Key words：Ball screw；motor；gearbox；Adjustable two-headed drill bit.

2.1钻床总体结构

可调式立式双头钻床主要由床身、工作台、钻头、主传动系统、电机等部分组成。可调式立式双头钻床的设计需要完成以下几个步骤：

1.可调式双头钻头的结构设计：

通过齿轮间的位置转动实现两钻头间距离的可调性。

2.传动系统变速箱的设计：

双轴钻床的主运动为旋转，由主电动机驱动，动力通过皮带轮传递给主轴箱,主轴箱是双轴钻床的主要驱动装置。主运动（旋转）及进给运动同时进行。主轴箱驱动轴的运转由主电机经过交换齿轮来驱动。

3.传动系统驱动电机的选型;

通过将加工工件时所需的转矩折算到电机主轴上，通过电机主轴上的转矩和电机转速算出功率，然后进行电机的筛选。

4.钻头轴向进给系统的设计：

采用滚珠丝杠轴向进给。

5.工作台的横向、纵向的进给系统的设计：

工作台横向、纵向进给：采用滚珠丝杠进给。

2.2设计方案选择

本设计根据可调钻头实现可调功能的原理不同可有两种可调式钻孔头的结构设计方案。

<方案一>：通过可伸缩式万向联轴器调节

本结构用齿轮箱配合万向节头所组成，由于万向节头是可活动轴件，股在限定范围内可左右移动。

万向联轴器的共同特点是角向补偿量较大，不同结构型式万向联轴器两轴线夹角不相同，一般≤5°-45°之间。万向联轴器利用其机构的特点，使两轴不在同一轴线，存在轴线夹角的情况下能实现所联接的两轴连续回转，并可靠地传递转矩和运动。万向联轴器最大的特点是具有较大的角向补偿能力，结构紧凑，传动效率高。