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一种多钻头台式钻床的设计【说明书+CAD】,一种,钻头,台式,钻床,设计,说明书,CAD
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湖 南 科 技 大 学毕 业 设 计（ 论 文 ）题目 一种多钻头台式钻床的设计作者 刘良军学院 机电工程学院专业 机械设计制造及其自动化学号 1103010113指导教师 黄东兆二一五 年 五 月 三十 日 湖 南 科 技 大 学 机 电 工 程 学 院 毕业设计（论文）任务书 机械设计制造及其自动化 系（教研室）系（教研室）主任: （签名） 年 月 日学生姓名: 刘良军 学号: 1103010113 专业: 机械设计制造及其自动化 1 设计（论文）题目及专题： 一种多钻头台式钻床的设计 2 学生设计（论文）时间：自 2014 年 12 月 20 日开始至 2015 年 5 月 27 日止3 设计（论文）所用资源和参考资料：(1) 黄志、黄纯颖主编。机械创新设计，高等教育出版社，2010年。(2) 孙恒、陈作模、葛文杰主编。机械原理，高等教育出版社，2010年。(3) 濮良贵、纪名刚主编。机械设计，高等教育出版社，2011年。(4) 廖念钊、古莹庵、李硕根编。互换性与技术测量，北京：中国计量出版社，2000。(5) 顾峰、左晓明编著。AutoCAD2005中文版基础教程，机械工业出版社，2006年。(6) 胡仁喜，刘昌丽，康士廷等。Pro/E NGINEER Wildfire 4.0中文版从入门到精通。北京：机械工业出版社，2008。4 设计（论文）应完成的主要内容：(1) 多钻头台式机床的设计及图纸(2) 设计说明书(3) 英文翻译5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：(1) 总装图1张；绘制所有零件图（图全用计算机绘制），毕业答辩图纸总量不少于2.5张A0图。(2) 设计说明书按湖南科技大学毕业设计（论文）说明书的要求进行排版（打印）正文不少于40页。(3) 不少于1500字汉字的英文翻译一份。6 发题时间： 2014 年 12 月 20 日指导教师： （签名）学 生： （签名）湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）指导人评语主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价指导人： （签名）年 月 日 指导人评定成绩： 湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）评阅人评语主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价评阅人： （签名）年 月 日 评阅人评定成绩： 湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）答辩记录日期： 学生： 学号： 班级： 题目： 提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：1 设计（论文）说明书共页2 设计（论文）图 纸共页3 指导人、评阅人评语共页毕业设计（论文）答辩委员会评语：主要对学生毕业设计（论文）的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价答辩委员会主任： （签名）委员： （签名）（签名）（签名）（签名） 答辩成绩： 总评成绩： 摘要 当前国际间的竞争主要是生产力的竞争，如果要想在未来激烈的竞争中生存下去，就必须不断的加快生产力的发展,归根结底是要不断地提高生产率，对现有的钻床进行改进设计，以多轴多钻头的形式进行工件的加工。改进后的钻床不仅可以实现一次性加工多个孔，而且可以在不更换钻头的情况下加工不同尺寸的孔。多轴多钻头钻床在生产中的应用，会解决普通钻床加工多孔工件时逐孔加工浪费时间和人工这两个重要问题。据统计，一般在车间中普通机床的平均钻削时间很少超过全部工作时间的15% 。大部分时间用来看图，装卸工件，调换刀具，操作机床，测量，以及清除费屑等等。使用数控机床虽然能提高85%的工作效率，但购置费用大。某些情况下，即使生产效率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通机床低。所以必须有更多的方法去减少加工时间，提高加工效率。不同的加工方法有不同的特点，就钻削加工而言，多钻头钻床加工是一种通过少量投资来提高生产效率的有效措施。多钻头钻床的出现势必会提高钻削加工的工作效率，具有一定的研究价值。关键词：多钻头钻床 主轴箱 轴 齿轮 轴承 键 Abstract The international competition is mainly the competition of productivity, if you want to survive in the future fierce competition, we must continue to accelerate productivity development, in the final analysis, is to continue to raise productivity, improve design of existing drilling machine, the workpiece in the form of multi axis and multi bit processing.The improved drilling machine can not only realize the one-time machining multiple holes, but also can not change the drill case to process different size hole.The application of multi - axis and multi - bit drilling machine in production will solve the problem of hole - hole machining waste time and manual machining of porous workpiece in ordinary drilling machine.According to statistics, the average cutting time of ordinary machine tools in the workshop rarely exceeds the total working time of 15%.Most of the time to look at the pictures, exchange tool, workpiece handling, machine operation, measurement, and chip clearance fees etc.Although the use of numerical control machine tool can improve the work efficiency of 85%, but purchase cost is big.In some cases, even though the production efficiency is high, but the same parts, the cost is not necessarily lower than the ordinary machine tool.So there must be more ways to reduce the processing time, improve the processing efficiency.Different processing methods have different characteristics, drilling and machining, drilling machine drilling is a kind of effective measures to improve production efficiency through a few investment.The emergence of multi drill press will inevitably improve the efficiency of drilling, and has some research value.Keywords: multi drill press, spindle box, shaft, gear, bearing, key .目录.第一章 概论 .1第二章 钻床的总体设计.2 2.1 概述 .2 2.2主动参数的确定 .4 2.3转速图的拟定 .5 2.4绘制传动系统图 .7 2.5结构的设计 .9 2.6齿轮的设计与校核 . 10 2.7主轴的设计与校核 .15 2.8主轴与齿轮的连接 .18第三章 多钻头方案的设计.20 3.1主轴的分布方式.20 3.2对输出轴的控制.20第4章 钻削加工的确定.23 4.1钻削加工的工艺特点.23 4.2 钻削加工的工艺范围.23第五章 轴承的选用与校核.25 5.1主轴轴承常用的类型.25I 5.2轴承的配置.25 5.3轴承的精度与配合.25 5.4轴承间隙的调整.26 5.5轴承的寿命计算.26第6章 钻头的选择.29 6.1硬质合金钻头的类型.29 6.2用硬质合金钻头的考虑因素.30第7章 底座的设计.32 7.1机床底座的作用.32 7.2材料的选择.32 7.3结构设计.32 7.4尺寸的确定.32第八章 润滑与密封问题.34 8.1润滑与密封.34 8.2其他问题.34第九章 机床总体布局分析与使用说明.35 9.1同类机床总体布局分析.35 9.2传动部件的布局.36 9.3机床设备操作注意事项与规程.36参考文献.39谢辞.40 II 湖南科技大学本科生毕业设计 第一章 概论 多钻头钻床是伴随着经济的飞速发展和工业现代化的需要而产生的。其被应用于许多方面，像汽车零部件的加工、农用机械的零部件的加工以及其它大批量生产加工生产多孔零件的地方。多钻头钻床在加工业中有着很大的优势。它的使用使加工速度提高，因为当一个工件在同一个方向上有数个孔时，用普通钻床加工时就要加工一个孔后又挪动工件加工另一个孔，这样就需要专人搬动工件，对于小型工件可以采用这种方法，但当工件很大时，再采用这种方法就很落后，生产率很低，成本增加。所以，我们在批量生产多孔工件时，就需要一种专门的机床来加工，所以就生产了由单臂钻床衍生而来的多钻头钻床。 多钻头钻床是一种孔加工的机床，它被广泛用于加工多孔工件。多钻头钻床在生产中的应用，解决了普通钻床加工多孔工件时逐孔加工浪费时间和人工这两个重要问题。与一般机床相比，具有设计制造周期短、成本低，自动化程度高，加工效率高，加工质量稳定可靠，能减轻工人劳动强度等优点。 用机床区别于普通机床的基本特点就是它是专为某一固定工序服务的。因此，多钻头钻床机床又属于工艺装备。由于专用机床是为某一固定的，所以专用机床的先进程度、种类、型式和规格都取决于工艺需要。只有定出先进合理的工艺，才能设计出合理的专用机床。 在生产中用机械加工方法直接改变毛坯的形状，尺寸和材料性能，使之成为零件的过程，叫做机械加工工艺过程。设计时，工艺方案的制定是否合理，对生产效率和产品质量有着极大的影响。制定工艺方案时，应首先分析生产类型。生产类型是衡量生产规模的标志。 多钻头钻床与普通钻床相比具有以下优越性： 加工速度快。使用多钻头钻床加工轮辐，较之采用普通摇臂钻床，平均功效提高30。 加工质量好。采用该钻床加工的孔，孔的位置尺寸误差小，工件互换性好，从未出现过因孔位置尺寸不对而反攻报废的情况。多钻头钻造价低廉，维修方便，技术难度不高。 多钻头钻的形式也是多种多样的。根据多钻头钻的结构可把多钻头钻分为内啮合多钻头钻和外啮合多钻头钻。内啮合多钻头钻是指齿轮传动为内啮合式，外啮合多钻头钻式指齿轮传动为外啮合式。 近年来，钻床主要有以下几个发展趋势： 高速度、高精度 高可靠性、设备故障概率低 集成化、柔性化程度高 系统智能化程度高 另外机床控制体系结构越来越开放。数控钻床的应用，数控功能部件配套越来越专业化。市场个性化和敏捷性越来越高。多钻头钻在加工多孔零件时，具有良好的加工精度，能够达到很好的加工质量。但在设计机床时也有两个重要的问题需要重点讨论即工件的定位和加紧。在多钻头钻床加工时工件与刀具之间占有相对正确的位置时非常重要的，因此夹具的设计是一个非常重要的任务，我们要依靠合理的夹具设计来保证我们的加工精度合乎要求。另外多钻头钻床的刀具导向也是一个重要问题，就是刀具在钻孔时会变形，从而加工的孔会倾斜，出现废品。所以我们在设计中采用钻套来进行导向，并且钻套在刀具热变形时起到固定刀具的作用，使刀具的变形不会对加工的工件有很大的影响。这样我们就解决了多钻头钻的定位和刀具导向问题。 总之，多钻头钻床在我们的工业生产中有着重要的意义。它大大的提高了我们的劳动生产率，提高了多孔工件加工的精度，减少了工人的劳动强度，也推动了我国生产行业的迅速发展。我们应该加强对多钻头钻床领域的开发。 第二章 钻床的总体设计2.1 概述 机床总布局的任务是解决机床各部件间的相对运动和相对位置关系，并使机床具有一个协调完善的造型。工艺分析和工件的形状、尺寸和重量，在很大程度上左右着机床的布局形式，工艺需求决定了机床所需的运动，每个运动均由相应的执行部件来完成。通过传动解决各部件间的相对运动关系。机床的布局受多方因素的影响，例如机床的性能、操作、观察与调整等。机床总布局的设计是带有全局性的一重要问题，它对机床的部件设计制造使用都有较大的影响。 机床总体布局的目的，是按照简单经济，合理的原则，制定一种实现加工要求的方案。它基本上由工艺方法、运动分配、工件尺寸、重量、精度、表面光洁度及生产效率等因素所决定。机床总体布局的基本要求：保证机床的刚度，精度，抗振性和稳定性，力求减轻机床的重量； 1）确保实现既定工艺方法所要求的工件和刀具的相对运动，保证机床结构简单，且尽量采用较短的传动链，以提高传动精度和传动效率； 2）保证良好的加工工艺性，以便于机床的加工和装配； 3）保证生产安全，便于操作、调整和维修； 4）对于生产效率和自动化程度较高的机床和专用机床，应力求便于自动上、下料或纳入自动线，并便于排除铁屑； 5）保证给定的工艺过程要求（对于组合机床，还应满足参数标准所规定的要求）。最大限度地考虑机床部件的通用化； 6）尽可能减小机床的战地面积； 7）机床外形美观，大方。在分配机床的运动时，一般应注意一下几点： 1）移动部件的重量应尽量轻。在其他条件相同的情况下，移动部件 （包括刀具或工件）的重量越小，所需电动机 的功率和传动件尺寸也越小。为简化传动，应将运动分配给重量小的执行件。 2)应利于提高加工精度。如钻一般的孔时，应将主运动和进给运动都分配给刀具。但在钻削深孔时，为提高被加工孔的直线度，常采用工件做旋转运动，钻头做轴向进给运动的布局形式。 3)应利于提高机床刚度，缩小占地面积。 本次设计选择钻削加工的相对运动由刀具和工件共同完成，在多钻头钻床的设计中，扩轮辐孔时主运动分配给钻头，进给运动由工件完成，即钻头的向下运动和工件的向上移动，由于运动分散给刀具和工件共同完成，运动简单了，相应的机构也简单了，且容易实现，所以目前这种分配形式应用较广。2.2 主动参数的设计 1.选定公比 中型通用机床，常用的公比为1.26或1.41，考虑到适当减小本钻床的相对速度损失，选定=1.41。 （2.1） ,取Z=12 （2.2） 按标准转速数列为：31，45，63，90，125，180，1250，355，500，710，1000，1450r/min。2 .主电机的选定电动机选择时要考虑的问题：由于一般生产单位多采用三相交流电源，故无特殊要求时均应选用三相交流电动机。其中以三相异步带能动机应用最多，常用为Y系列三相异步电动机。电动机的功率选择是否合适，对电动机的正常工作和经济性都有影响。功率选的过小不能保证工作机的正常工作，或使电动机因超载而过早损坏；功率选的过大则电动机的价格高，能力又得不到充分的发挥，而且由于电动机经常不在满载下运转，其效率和功率因数都较低而造成能源的浪费电动机的同步转速愈高，磁极对数愈少，外廓尺寸愈小，价格愈低。但是电动机转速相对于工作机转速过高势必使总传动比加大，致使传动装置结构复杂，外廓尺寸增加，制造成本提高。而选用较低转速的电动机，其优缺点刚好相反。因此，在确定电动机的转速时，应进行分析比较，权衡利弊，按最佳方案选择。b电动机功率的选择查资料知钻床的总功率为4kW,主轴转速范围为31.5-1400 r/min，根据机械设计手选取电机为JO2-32。2.3转速图的拟定拟定台式钻床的主传动系统的转速图，主轴的转速范围为31.51400 r/min，异步电动机的转速为1450 r/min。 1.选择结构式1）确定变速组的数目和各变速组中传动副的数目 大多数的机床广泛应用滑移齿轮的变速方式，为了满足结构设计和操纵方便的要求，通常采用双联或三联滑移齿轮。该机床的变速范围较大，必须经过较长的传动链减速才能把电动机的转速降到主轴所需的转速，故主轴转速为12级的变速系统需要2个或3个变速组，即Z=12=43，或Z=12=422-4,或Z=12=322。为了结构紧凑和主轴箱不过分的大，故选取Z=12=422-4.2）确定不同传动副数的各变速组的排列次序按着传动顺序，各变速组排列方案有： 12=422-4 12=224-4 12=242-4 因本钻床在结构上有特殊要求，根据设计要点，应遵守“前多后少”的原则，选择12=422-4的方案。3）确定变速组的扩大顺序根据“前密后疏”的原则，选择12=的结构式。4）验算变速组的变速范围最后扩大组的变速范围 （2.3）在允许的变速范围之内。2.确定是否需要增加降速的定比传动副 该铣床的主传动系统的总降速比为30/1450=1/48，三个变速组的最小降速比都为1/4，则总降速比为1/64，这样是无需增加降速的定比传动副，为使中间的二个变速组降速缓慢，有利于变型机床的设计，改变降速齿轮副的传动比，就可以将主轴12级转速一起提高或降低。 3.分配各变速组的最小传动比，拟定转速图 钻床的电机和输入轴之间齿轮传动， 运动由电机经弹性联轴节和一对齿轮传动轴I，再由传动变速机构中的传动齿轮传至轴IV，使主轴获得12级转速。画出转速图的格线如图所示。 在轴I上标出12级转速：301500r/min,在第轴上用A点代表电动机转速；最低转速用E点标出，因此A、E两点连线相距约17格，即代表总的降速传动比。 决定III轴和轴之间的最小降速传动比：为了提高主轴运转的平稳性，主轴上齿轮应大一些，能起到飞轮的作用，所以最后一个变速组的降速传动比取1/3。按公比=1.41，查表可知，即从E点向上数3.5格（3lg），在III轴上找出D点，DE传动线表示-轴间变速组（第二扩大组）的降速传动比如图2.1所示。 图2.1 降速传动比图 决定其余变速组的最小传动比：根据降速前慢后快的原则，-轴间变速组（第一扩速前慢后快的原则，II-轴间变速组（第一扩大组），取u=,即从D点向上数四格（3lg）,在II轴上找出C点，用CD传动线表示；同理，I-轴见取u=，用BC传动线表示；0-轴间取u=,用AB线表示。如图2.2所示。画出各变速组其他传动线，-I轴间有一对齿轮传动，转速图上为一条AB传动线。 图2.2 降速传动比图 I-轴间为基本组，有四对齿轮传动，级比指数，故四条传动线在转速图上各相距一格，从C点向上每隔一格取、点，连结、B和B得基本组四条传动线，它们的传动比分别为、，。II-轴间为第一扩大组也有二对齿轮传动，级比指数=2，二条传动线转速图上各相距一格，即和CD,它们的传比分别为，。III-轴间为第二扩大组，有三对齿轮传动，级比指数，两条传动线在转速图上应相距4格，即D,DE,它们的传动比分别为和，如图2.3所示。2.4绘制传动系统图齿轮的齿数和不应过大；齿轮的齿数和过大会加大两轴之间的中心距，使机床结构庞大，一般推荐100200.最小齿轮的齿数要尽可能少；但同时要考虑： 图2.3 转速图 最小齿轮不产生根切，机床变速箱中标准直圆柱齿轮，一般最小齿数18； 受结构限制的最小齿轮最小齿数应大于1820； 齿轮齿数应符合转速图上传动比的要求：实际传动比（齿数之比）与理论传动比（转速图上要求的传动比）之间又误差，但不能过大，确定齿轮数所造成的转速误差，一般不应超过10%（-1）%，即 % （2.4） -要求的主轴转速； -齿轮传动实现的主轴转速； 齿轮齿数的确定，当各变速组的传动比确定以后，可确定齿轮齿数。对于定比传动的齿轮齿数可依据机械设计手册推荐的方法确定。对于变速组内齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方时，变速组内每对齿轮的齿数和及小齿轮的齿数可以从机械制造装备设计表3-9中选取。一般在主传动中，最小齿数应大于1820。采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系：三联滑移齿轮的最大齿轮之间的齿数差应大于或等于4，以保证滑移是齿轮外圆不相碰。根据机械制造装备设计,查表3-9各种常用变速比的使用齿数。电机和轴之间传动为皮带定比传动，所需数据由机械制造装备设计中表2-7得到：电动机轴： 变速组a的齿数确定: 轴轴： 由于两个传动比均小于1，故取其倒数，即按，则查表2-7，存在这二个传动比的（齿数和）分别有： ，=109,111,112,113,114,116,117,118, ，=109,110,111,113,114,116,117，传动系统图如图2.4所示：2.5结构设计 1.结构设计的内容、技术要求和方案设计主轴变速箱的结构包括传动件（传动轴、轴承、带轮、齿轮、离合器和制动器等）、主轴组件、操纵机构、润滑密封系统和箱体及其联结件的结构设计与布置，用一张展开图和若干张横截面图表示。主轴变速箱是机床的重要部件。设计时除考虑一般机械传动的有关要求外，着重考虑以下几个方面的问题：精度方面的要求，刚度和抗震性的要求，传动效率要求，主轴前轴承处温度和温升的控制，结构工艺性，操作方便、安全、可靠原则，遵循标准化和通用化的原则。 图 2.4 传动系统图 主轴变速箱结构设计时整个机床设计的重点，由于结构复杂，设计中不可避免要经过反复思考和多次修改。在正式画图前应该先画草图。目的是：a.布置传动件及选择结构方案。b.检验传动设计的结果中有无干涉、碰撞或其他不合理的情况，以便及时改正。确定传动轴的支承跨距、齿轮在轴上的位置以及各轴的相对位置，以确定各轴的受力点和受力方向，为轴和轴承的验算提供必要的数据。 2 .展开图及其布置展开图就是按照传动轴传递运动的先后顺序，假想将各轴沿其轴线剖开并将这些剖切面平整展开在同一个平面上，（如图2.5所示）。2.6齿轮的设计与校核 1齿轮设计应注意的问题： 1）.不产生根切。一般要求20。2）.保证强度和防止热处理变形过大，齿轮齿根圆到键槽的厚度，一般取 图2.5 主轴的布置图，则 （2.5） 3）.同一传动组的各对齿轮副的中心距应当相等。若模数相等时，则齿数和亦应当相等。但由于传动比的要求，尤其是在传动中使用了公用齿轮后，常常满足不了上述要求。机床上可用修正齿轮，在一定范围内调整中心距使其相等。但修正量不能太大，一般齿数差不能超过34个齿。 4）.防止各种碰撞和干涉。 5）.应保证最小齿轮装到轴上或套筒上具有足够的强度。6）.保证主轴的转速误差在规定范围之内。 2齿数的计算1）.同一变速组内模数相同的齿数的确定为了便于设计和制造，主传动系统中所采用的齿轮模数的种类尽可能少一些。在同一个变速组内一般都采用相同的模数，这是因为各齿轮副的速度变化不一样，受力情况差别不大。当各对齿轮模数相同，且不采用变位齿轮时，则各对齿轮的齿数和也必须相等，其间的关系是： （2.6）式中 主动齿轮的齿数 被动齿轮的齿数 一对齿轮的传动比 一对齿轮的齿数和 为了保证不产生根切，必须先找出具有最少齿数的传动副（一般出现在最高升速或最低降速的传动副上），确定最小齿数，然后确定最合适的齿数和，再根据传动比确定其它齿轮的齿数。由上面两个公式得： （2.7） 以轴III为例：一般取=17到30,初选=18,参考有关资料选取m为标准模数m=3。由a=()和选取的=1.41，查表2-1金属钻削机床，得=76故Z=-=76-18=58所以=(18+58)=114=0.31=0.31=31.50.31=101.6r/minIII轴的最高转速 =101.61.41=1125.r/minU=14001125.7=1.24Z=S=42Z=S-Z=76-42=34 3.齿轮参数的确定分度圆直径 d=mZ=342=126mm d=mZ=334=102mm齿顶高 h=m=3mm齿根高 h=1.25m全齿高 h= h+ h顶隙 C= h- h=0.25m=0.75mm齿顶圆直径 d= d+2 h=126+23=132mm d= d+2 h=108mm齿根圆直径d= d-2 h=118.5mm d= d-2 h=94.5mm齿宽 B=13mm B=18mm 4.齿轮校核 在验算算速箱中的齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大，齿数少的齿轮进接触应力和弯曲应力的验算。 计算公式：弯曲疲劳强度 （2.8） 接触疲劳强度 （2.9） 以校核模数为2齿数分别48和17组齿轮为例： 弯曲疲劳强度；校核齿数为17的齿轮，确定各项参数 ,n=710r/min, 确定动载系数 齿轮精度为7级，由机械设计图10-8查得动载系数。由机械设计使用系数。 。 确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数 查机械设计表10-4，得非对称齿向载荷分配系数； , 查机械设计图10-13得 确定齿间载荷分配系数: 由机械设计表10-2查的使用， 由机械设计表10-3查得齿间载荷分配系数 确定载荷系数: 查机械设计表 10-5 齿形系数及应力校正系数； 计算弯曲疲劳许用应力 由机械设计图10-20(c)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。 机械设计图10-18查得 寿命系数,取疲劳强度安全系数S = 1.3 接触疲劳强度 载荷系数K的确定： 弹性影响系数的确定；查机械设计表10-6得 查机械设计图10-21（d）得， 故齿轮组合适。2.7轴的设计与校核作回转运动的传动零件，一般都安装在轴上进行运动，即传动动力，因此，轴的功用是支承回转零件及传动运动和动力。轴的结构设计就是根据轴上零件的安装，定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理的确定轴的结构和尺寸。如果轴的结构设计不合理，则会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件的装配困难。轴的工作能力计算，是指轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。一般情况下，轴的结构工作能力主要取决于轴的强度，因此，在轴的设计计算中，我们只对轴的强度进行计算，防止其断裂或塑性变形。1.主轴的设计A、主轴的结构设计主轴的形式和直径，主要取决于刀具的进给抗力和钻削扭矩或主轴刀具系统结构上的需要。轴的分布类型是多种多样的，结构各有不同，大体可以归纳成下述几种类型：a、单组或多组圆周分布；b、等距或不等距直线分布；c、圆周或直线混合分布；d、任意分布；本设计采用的轴分布如图2.5。B、主轴的参数设计主轴的分布尽管有各种各样的类型，但通常采用的经济而又有效的转动是：用一根传动轴带动多根主轴。本设计采用此种设计，具体方案如下，在设计传动系统时，首先把所有主轴（3轴）按照设计位置布置好，然后在同心圆上放置一根传动轴，来带动一组主轴。接着再用此传动轴与动力部件驱动轴连接起来。这就是通常的传动布置次序，即由主轴处布置起，最后再引到动力部件的驱动轴上。本设计采用刚性主轴，设计刚性主轴的主要内容之一是选择主轴参数。主轴参数设计的正确与否，对主轴的刚性将有很大的影响。在设计刚性主轴时，若主轴参数选择不合理，则被加工零件将达不到要求的精度和光洁度。 2.传动轴直径的估算传动轴直径按扭转刚度用下列公式估算传动轴直径： d=91mm （2.10）其中： N该传动轴的输入功率 N=kW 电机额定功率 从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积 该传动件的计算转速r/min 计算转速是传动件能传递全部功率的最低转速。各传动件的计算转速可以从转速图上，按主轴的计算转速和相应的传动关系而确定，而中型车、钻床主轴的计算转速为： （主）= 每米长度上允许的扭转角（deg/m）,可根据传动轴的要求选取。估算时应该注意： 值为每米长度上允许的扭转角，而估算的传动轴的长度往往不足一米，因此在计算时应按轴的实际长度进行折算和修正。 效率对估算轴径d影响不大，可以不计，也可以用有关传动件效率的概略值的积求出。 3.传动轴刚度的验算 轴的弯曲变形的条件和允许值机床主传动轴的弯曲刚度验算，主要验算轴上装齿轮和轴承处的挠度y和倾角。各类轴的挠度y和装齿轮和轴承处的倾角，应小于弯曲刚度的许用值Y和值，即：yY; 轴的弯曲变形计算公式当轴的直径相差不大且计算精度要求不高时，可把轴看作等径轴，采用平均直径（）来进行计算，计算轴的刚度时可采用平均直径（）或当量直径（）。计算公式为：圆轴：平均直径= （2.11）惯性矩I= （2.12） 轴的力分解和变形合成对于复杂受力轴的变形，先将受力分解成三个垂直平面上的分力，应用弯曲变形的公式求出所要求截面的两个垂直平面内的y和值，然后进行叠加：在同一平面内的可进行代数叠加，在两垂直平面内的按几何向量合成，求出该截面的总挠度和总倾角。 危险工作条件的判断主轴变速箱传动轴的工作条件有多种，验算刚度时应选择最危险的工作条件进行。一般是：轴的计算转速低，传动齿轮的直径小且位于轴的中央，这时，轴受力将总变形剧增。如果对二、三种工作条件难以判断是那一种最危险，就应分别进行计算，找到最大弯曲变形值y和。 提高轴刚度的一些措施 加大轴的直径；减少轴的跨距或增加第三支承；从新安排齿轮在轴上的位置；改变轴间的布置方式等。加大轴径有时受到轴上小齿轮体厚的限制，增加第三支承使轴的结构复杂化，都不是最有效和最理想的措施，应首先从齿轮在轴上的布置、轴的相互方位关系来改善受力状态，看是否在不加大轴径、不改变轴的基本形式的前提下，提高轴的刚度。为了提高轴的刚度，有时宁愿多增加一对固定传动齿轮，增加一根轴，从传动方案上保证中间轴不会太长。 4.轴材料和热处理在主轴结构形状和尺寸一定的条件下，材料的弹性模量E越大，主轴的刚度也越高，由于钢材的E值较大，故一般采用钢质主轴，一般机床的主轴选用价格便宜、性能良好的45号钢。提高主轴有关表面硬度，增加耐磨性，在长期使用中不至于丧失精度，这是对主轴热处理的根本要求。机床主轴都在一定部位上承受着不同程度的摩擦，主轴与滚动轴承配合使用时，轴颈表面具有适当的硬度可改善装配工艺并保证装配精度，通常硬度为HRC40-50即可满足要求。一般机床的主轴，淬火时要求无裂纹，硬度均匀；淬硬层深度不小于1mm，最好1.5-2mm,使精磨后仍能保留一点深度的淬硬层，主轴热处理后变形要小。螺纹表面一般不淬火；淬火部位的空刀槽不能过深，台阶交接处应该倒角；渗氮主轴的锐边、棱角必须倒圆R0.5mm,可避免渗氮层穿透剥落。2.8主轴与齿轮的连接齿轮与主轴的连接可以用花键或者平键；轴做成圆柱体，或者锥面（锥度一般取1：15左右）。锥面配合对中性好，但加工较难。平键一般用一个或者两个（相隔180度布置），平键高度较低，应避免因齿轮键槽太深导致小齿轮轮毂厚度不够的问题。本设计齿轮和轴的连接采用平键连接.平键的具体尺寸与轴的直径有关。查机械设计(第八版)可得平键的宽与高与轴的直径有关。见表2-1。 表2-1 普通平键的主要尺寸轴的直径d6881010121217键宽bx键高h2X23x3 4x4 5x5轴的直径d 1722223030383844键宽bx键高h6x6 8x7 10x8 12x8轴的直径d 4450 505858656575键宽bx键高h 14x916x10 18x11 20x12键的长度系列L 6,8,10,12，14,16,18,20,22,25,28,32,36,40,45,50,56,63,70,80 例：轴I上一齿轮与轴的连接，轴的直径d=27，故选取键宽bxh=8x7，键长根据键的长度系列L来选取，（见图2.6）。 图2.6 平键图 第三章 多钻头方案的设计3.1主轴的分布方式 不同于现有普通钻床的单钻头，钻不同尺寸的孔需要更换相应钻头的工作模式。改进后的钻床不仅可以实现一次性加工多个孔，而且可以在不更换钻头的情况下加工不同尺寸的孔。考虑到加工效率和输出轴之间不相互干涉，主轴的分布简图如图3.1所示，IX，X，XI轴连接钻头的输出轴。 图 3.1 输出轴的分布方式3.2对于输出轴的控制该机床可实现多孔加工和单孔加工功能的快速切换。通过用离合器进行控制。离合器的分类主要分为电磁式，磁粉式，气压式，液压式和摩擦式等。离合器总体来说应该由两部分组成：离合器和离合器操纵机构。 就摩擦式离合器本身而言，按其功能要求，结结构上应有下列几部分：主动件、从动件、压紧弹簧和分离杠杆。结构原理如图3.2：图中可以看到，压盘3、分离杆4和压紧弹簧8一起组装在离合器盖9内，俗称为离合器盖总成。盖总成通过螺栓安装到发动机飞轮上。飞轮1和压盘3为主动件，发动机的转矩通过这两个主动件输入。飞轮1和压盘3之间为从动盘总成2，它作为从动件通过摩擦接受由主动件传来的输入转矩，并通过其中间的从动盘毂花键输出转矩（由变速器第一轴10接受）。压紧弹簧8通过压盘3把从动盘总成紧紧压在飞轮上，形成工 图3.2摩擦式离合器结构原理简图1-飞轮；2-从动盘总成；3-压盘；4-分离杆；5-分离套筒；6-离合器制动；7-离合器控制手柄；8-压紧弹簧；9-离合器盖；10-变速器第一轴（离合器输出轴）；11-分离拨叉及操纵连接杆作压力。 当发动机工作带动飞轮1和压盘3一道旋转时，通过压盘上压紧弹簧产生的工作压力所形成的摩擦力，带动从动盘总成旋转，完成转矩的输出。离合器通常总是处于接合状态如图1-2（a）所示，当需要切断动力时，通过离合器操纵系统中的离合器控制手柄7，并经过操纵传动杆系及分离拨叉11推动分离套筒5向前，消除间隙，使分离杆4绕其在离合器盖9上的支点转动，克服压紧弹簧8的工作压力，压盘3向后移动，从动盘总成2和压盘3脱离接触。离合器分离时的状态如图1-2（b）所示，此时，从动盘总成2不再输出转矩。分离套筒向左移时，在消除间隙后，输出轴10受到制动，转速很快下降。但这种离合器制动主要用在重型离合器上，一般离合器不一定采用。本设计采用摩擦式周置弹簧离合器，该装置结构简单，工作稳定性高。离合器盖固定轴IX，X，XI上，飞轮面作为离合器的一个主动摩擦面，压盘面则作为另一个主动摩擦面。压盘由轴传动，压盘则成为离合器中的主动件。在飞轮和压盘两个主动件之间装有从动盘，从动盘的两面铆有摩擦片，变速器的花键轴段插入从动盘的盘毂花键孔中。在压紧弹簧的作用下，压盘将从动盘紧压在在飞轮上。于是，发动机的转矩，依靠飞轮和压盘对从动盘的摩擦传给从动盘，并通过从动盘的花键传给变速器第一轴。周置弹簧离合器所用的螺旋弹簧是线性的，当摩擦片磨损后，弹簧伸长，压紧力下降，这对离合器可靠传扭很不利。如果采用刚度小的弹簧，压紧力P的下降就不明显。但降低弹簧刚度需要增加弹簧的圈数，同时增加了弹簧高度，这对压簧来说容易产生纵向不稳定性，轴高转速时，很大的离心力作用于压簧处，易使簧丝鼓出。压簧沿圆周布置时，压紧力直接作用于压盘。为了保证摩擦片上压力分布均匀，压簧的数目不应太少，且要随摩擦片直径的增加而增加，在一定情况下可以布置成双排。其简图如图3.3所示： 图3.3 离合器简图 第四章 钻削加工的确定钻床是加工内孔的机床，是用钻头在实体材料上加工孔,主要用于加工外形复杂，没有对称旋转轴线的工件，如杠杆、盖板、箱体、机架等零件上的单孔或孔系。钻孔属粗加工。4.1钻削加工的工艺特点： （1）钻头在半封闭的状态下进行钻削的，钻削量大，排屑困难。 （2）摩擦严重，产生热量多，散热困难。 （3）转速高、钻削温度高，致使钻头磨损严重。 （4）挤压严重，所需钻削力大，容易产生孔壁的冷作硬化。 （5）钻头细而悬伸长，加工时容易产生弯曲和振动。 （6）钻孔精度低，尺寸精度为IT13IT10，表面粗糙度Ra为12.56.3m。4.2钻削加工的工艺范围：钻削加工的工艺范围较广，在钻床上采用不同的刀具，可以完成钻中心孔、钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、锪埋头孔和锪凸台端面等，钻床上钻孔精度低，但也可通过钻孔，扩孔，铰孔加工出精度要求很高的孔（IT6IT8，表面粗糙度为1.60.4m），还可以利用夹具加工有位置要求的孔系。在钻床上加工时，工件固定不动，刀具作旋转运动（主运动）的同时沿轴向移动（进给运动）。钻削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥钻头钻削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。主轴转速应根据允许的钻削速度和工件（或刀具）直径来选择。其计算公式为:n=1000v/71D式中:v钻削速度，单位为m/m动，由刀具的耐用度决定;n一一主轴转速，单位为r/min,D工件直径或刀具直径，单位为mm。计算的主轴转速n，最后要选取机床有的或较接近的转速。进给速度是机床钻削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。确定进给速度的原则:当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100一200mm/min范围内选取;在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20一50mm/min范围内选取;当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20-50mm/min范围内选取;刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床系统设定的最高进给速度。背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2一0.5mm,总之，钻削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、钻削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳钻削用量。钻削用量不仅是在机床调整前必须确定的重要参数，而且其数值合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。所谓“合理的”钻削用量是指充分利用钻头钻削性能和机床动力性能（功率、扭矩），在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的钻削用量。 多钻头钻床正常与否与合理的选用钻削用量，即确定合理的钻削速度和工作进给量，有很大关系，钻削用量选用的恰当，能使多钻头钻床以最少的停车损失、最高的生产效率，最长的刀具寿命和最好的加工质量，也就是“多快好省”的进行生产。工作时，钻床的三把刀具同时运转，为了使钻床能正常工作，不经常停车换刀，而达到较高的生产率，所选的钻削用量比一般钻床单刀加工要低些。概括的说，在多钻头钻床上不宜采用较大的钻削速度和进给量。对于扩绞孔，要想达到理想的状态，除刀具需保证合理的几何形状及冷却充分，很重要的一点是合理的选择钻削用量。一般是速度低一点好，进给量不宜太大。 第五章 轴承的选用和校核5.1主轴轴承常用的类型： 双列短圆柱滚子轴承。承载能力大，可同时承受径向力和轴向力，结构比较简单，但允许的极限转速低一些。 与双列短圆柱滚子轴承配套使用承受轴向力的轴承有三种：600角双向推力向心球轴承：一种新型轴承，在近年生产的机床上广泛采用。具有承载能力大，允许极限转速高的特点。外径比同规格的双列圆柱滚子轴承小一些。在使用中，这种轴承不承受径向力。 推力球轴承：承受轴向力的能力最高，但允许的极限转速低，容易发热。 向心推力球轴承：允许的极限转速高，但承载能力低，主要用于高速轻载的机床。5.2轴承的配置大多数机床主轴采用两个支撑，结构简单，制造方便，但为了提高主轴刚度也有用三个支撑的了。三支撑结构要求箱体上三支撑孔具有良好的同心度，否则温升和空载功率增大，效果不一定好。三孔同心在工艺上难度较大，可以用两个支撑的主要支撑，第三个为辅助支撑。辅助支撑轴承（中间支撑或后支撑）保持比较大的游隙（约0.030.07），只有在载荷比较大、轴产生弯曲变形时，辅助支撑轴承才起作用。轴承配置时，除选择轴承的类型不同外，推力轴承的布置是主要差别。推力轴承布置在前轴承、后轴承还是分别布置在前、后轴承，影响着温升后轴的伸长方向以及结构的负责程度，应根据机床的实际要求确定。在配置轴承时，应注意以下几点： 每个支撑点都要能承受经向力。 两个方向的轴向力应分别有相应的轴承承受。 径向力和两个方向的轴向力都应传递到箱体上，即负荷都由机床支撑件承受。5.3轴承的精度和配合主轴轴承精度要求比一般传动轴高。前轴承的误差对主轴前端的影响最大，所以前轴承的精度一般比后轴承选择高一级。普通精度级机床的主轴，前轴承的选或级，后轴承选或级。选择轴承的精度时，既要考虑机床精度要求，也要考虑经济性。轴承与轴和轴承与箱体孔之间，一般都采用过渡配合。另外轴承的内外环都是薄壁件，轴和孔德形状误差都会反映到轴承滚道上去。如果配合精度选的太低，会降低轴承的回转精度，所以轴和孔的精度应与轴承精度相匹配。5.4轴承间隙的调整为了提高主轴的回转精度和刚度，主轴轴承的间隙应能调整。把轴承调到合适的负间隙，形成一定的预负载，回转精度和刚度都能提高，寿命、噪声和抗震性也有改善。预负载使轴承内产生接触变形，过大的预负载对提高刚度没有明显的小果，而磨损发热量和噪声都会增大，轴承寿命将因此而降低。轴承间隙的调整量，应该能方便而且能准确地控制，但调整机构的结构不能太复杂。双列短圆柱滚子轴承内圈相对外圈可以移动，当内圈向大端轴向移动时，由于1：12的内錐孔，内圈将胀大消除间隙。其他轴承调整也有与主轴轴承相似的问题。特别要注意：调整落幕的端面与螺纹中心线的垂直度，隔套两个端面的平行度都由较高要求，否则，调整时可能将轴承压偏而破坏精度。隔套越长，误差的影响越小。螺母端面对螺纹中心线垂直度、轴上和孔上套简两端平行度等均有严格的精度要求。 选用深沟轴承例如：轴承型号6204，其尺寸参数为：d=20mm，D=47mm，B =14mm。轴承型号6205，其尺寸参数为：d=25mm，D=52mm，B =15mm。轴承型号6207，其尺寸参数为：d=35mm，D=72mm，B =17mm。轴承型号6210，其尺寸参数为：d=50mm，D=90mm，B =20mm。轴承型号6211，其尺寸参数为：d=55mm，D=100mm，B =21mm。轴承型号6303，其尺寸参数为：d=17mm，D=47mm，B =14mm。5.5轴承的寿命计算轴承受循环接触应力后产生疲劳削落（龟裂），多长时间才能削落，即为寿命。寿命是指轴承的内圈、外圈、滚动体三者中，其一出现疲劳削落即为寿命，寿命以小时（h）数表示。应满足：式中： 额定寿命，h工作期限，h的确定机床大修期为8年，每年工作300天，按每天2班制，每班8小时，则总时数为：831028=38000h，实际机动时间为1050%。则: =30000（0.40.5）=1500020000h，通常为设计方便，更换不难，取 =10000h。额定寿命的计算： （5.1） 式中：n轴承（即轴）的计算转速，r/min寿命指数，滚子轴承C额定动负荷，P当量动负荷，N 代入得：故：=2339.37 N=64255.37 N式中：径向负荷，N轴向负荷，NX径向系数，查表5.9-18得；X=1Y轴向系数，查表5.9-18得：Y=0故，P=2339.37 N故，能达到工作期限，合格。 第六章 机床钻头的选择过去，人们一直认为钻削加工必须在较低的进给量和切削速度下进行，这种观点在使用普通钻头的加工条件下曾经是正确的。如今，随着硬质合金钻头的出现，钻削加工的概念也发生了变化。事实上，通过正确选用合适的硬质合金钻头，可以大幅度提高钻削生产率，降低每孔加工成本。6.1硬质合金钻头的类型: 可供选择的硬质合金钻头分为四种基本类型：整体硬质合金钻头、硬质合金可转位刀片钻头、焊接式硬质合金钻头和可更换硬质合金齿冠钻头。每种钻头都具有适合特定加工条件的优点。 1.整体硬质合金钻头整体硬质合金钻头适于在先进的加工中心上使用。这种钻头采用细颗粒硬质合金材料制造，为延长使用寿命，还进行了TiAlN涂层处理，专门设计的几何刃型使钻头具有自定心功能，在钻削大多数工件材料时具备良好的切屑控制及排屑性能。该钻头的自定心功能和严格控制的制造精度可确保孔的钻削质量，钻削后不需再进行后续精加工。2.硬质合金可转位刀片钻头安装硬质合金可转位刀片的钻头可加工孔径范围很广，加工深度范围为2D5D（D为孔径），可应用于车床和其它旋转加工机床。3.焊接式硬质合金钻头焊接式硬质合金钻头是在钢制钻体上牢固焊接一个硬质合金齿冠制成。这种钻头采用自定心几何刃型，切削力小，对大多数工件材料均可实现良好的切屑控制，加工出的孔表面光洁度好，尺寸精度和定位精度都很高，不必再进行后续精加工。该钻头采用内冷却方式，可用于加工中心、CNC车床或其它高刚性、高转速机床。4.可更换硬质合金齿冠钻头 可更换硬质合金齿冠钻头是近年开发的新一代钻削刀具。它由钢制钻体和可更换的整体硬质合金齿冠组合而成，与焊接式硬质合金钻头相比，其加工精度不相上下，但由于齿冠可更换，因此可降低加工成本，提高钻削生产率。这种钻头可获得精确的孔径尺寸增量并具有自定心功能，因此孔径加工精度很高。6.2用硬质合金钻头的考虑因素 1.加工精度 用硬质合金钻头时，首先需要考虑钻削加工的尺寸精度要求。一般来说，被加工孔径越小，其公差也越，钻头制造商通常根据被加工孔的名义直径尺寸对钻头进行分类。在上述四种类型的硬质合金钻头中,合金钻头的加工精度最高（10mm整体硬质合金钻头的公差范围为00.03mm），因此它是加工高精佳选择；焊接式硬质合金钻头或可更换硬质合金齿冠钻头的公差范围为00.07mm，比较适合一般精度加工；安装硬质合金可转位刀片的钻头比较适合重载粗加工，虽然它的加工成本通常低于其它几种钻头工精度也比较低，公差范围为00.3mm（取决于钻头的长径比），因此它一般用于精度要求不高的孔加通过换装镗刀片完成孔的精加工。 2.加工稳定性了考虑钻孔精度要求外，选择钻头时还需考虑加工机床的稳定性。机床稳定性对于钻头的安全使用寿命度至关重要，因此需要仔细检验机床主轴、夹具及附件的工作状态。外，还应考虑钻头自身的稳定性。例如，整体硬质合金钻头刚性最好，因此可达到很高的加工精度。而可转位刀片钻头的结构稳定性较差，容易发生偏斜。这种钻头上安装了两片可转位刀片，其中内刀片用的中心部分，外刀片则加工从内刀片至外径处的外缘部分。由于在加工初始阶段只有内刀片进入切削，不稳定状态，极易引起钻体偏斜，且钻头越长，偏斜量越大。因此，在使用长度超过4D的硬质合金可转头进行钻削加工时，在开始钻进阶段时应适当减小进给量，进入稳定切削阶段后再将进给率提高到正常水式硬质合金钻头和可更换硬质合金齿冠钻头是由两条对称切削刃组成可自定心的几何刃型，这种具有高切削刃设计使其在切入工件时不需要减小进给率，只有当钻头倾斜安装与工件表面成一定倾角切入时例建议在钻入、钻出时将进给率减小3050。由于此类钻头的钢制钻体可产生微小变形，因此非常适床加工；而整体硬质合金钻头由于脆性较大，用于车床加工时较易折断，尤其当钻头定心状况不佳时更3. 排屑与冷却液费屑是钻削加工中不容忽视的问题。事实上，钻削加工中遇到最多的问题就是排屑不畅（加工低碳钢工件此），且无论使用何种钻头均无法回避这一问题。加工车间经常采用外部注入冷却液的方式辅助排屑，但只有在被加工孔深小于孔径以及减小切削参数的情况下才有效。此外，必须选用与钻头直径相匹配、合液种类、流量和压力。对于没有安装主轴内冷却系统的机床，则应使用冷却液导管。被加工的孔越深，困难，需要的冷却液压力也越大，因此应保证钻头制造商推荐的最小冷却液流量，如冷却液流量不足，小加工进给量。 4.每孔加工成本 产率或每孔加工成本是影响钻孔加工最重要的因素。为提高生产率，钻头制造商正致力于研究可集成多序的加工方法，并开发可实现高进给、高转速加工的钻削刀具。新开发的可更换硬质合金齿冠钻头具有优异的加工经济性。钻头磨损后，用户不必更换整个钻体，只需合金齿冠即可，其购买费用只相当于焊接式或整体硬质合金钻头重磨一次的费用。硬质合金齿冠更换容性精度极高，加工车间可用一支钻体配备多个齿冠，以加工不同孔径尺寸的孔。这种模块化的钻削系统径1220mm钻头的编目费用，同时还可节省对焊接式或整体硬质合金钻头进行重磨时需要的备份刀具费考虑每孔加工成本时，还应将钻头的总寿命计算在内。一般来说，一支整体硬质合金钻头只能重磨710焊接式硬质合金钻头只能重磨34次，而可更换硬质合金齿冠钻头在加工钢料时，其钢制钻体至少可更30次。于焊接式或整体硬质合金钻头需要重磨，为避免刀具发生破损，车间在使用这种钻头时倾向于采用较低数，因此也会影响钻削生产率。而可更换硬质合金齿冠钻头不需重磨，车间在加工时可采用最大的进给速度而不必担心齿冠破损许多情况下，由于焊接式或整体硬质合金钻头重磨后的切削刃形状和刃口处理状态与新钻头难以完全吻其切削性能也与新钻头存在一定差异。此外，如重磨过程中对切削刃处理不当，可能使刃口容易破损、和钻削力加大、切削热增加，从而导致钻头寿命缩短。而新型可更换硬质合金齿冠钻头的工作寿命则更致。该机床的三个输出轴可以安装相同的钻头实现多孔的同时加工，也可以安装不同的钻头实现不同尺寸孔的加工。 第七章 底座的设计7.1机床底座的作用 底座支撑着整个床身的重量，而且由于历史机床床身过高，重心较高，因此容易造成稳定性差，加工时容易振动影响零件的加工精度，缩短机床的使用寿命。因此在设计底座时除要考虑底座的强度外，还要留意增加底座的重量以降低底座的重心，对抗加工时产生的振动，这样既有利于提高机床的加工精度又可以延长机床的使用寿命，节约成本。由于本次设计的机床为台式机床，台式机床所以底座的固定采用地脚螺栓的形式，的刚性和稳定性较差，且振动也较大。用地脚螺栓将机床和基础紧固成一体，不仅有助于提高机床的刚性，而且还会降低机床和基础的总重心高度，减少振动。7.2材料选择 钢件虽然没强度高，但是相对于铸件来说，其价格高，减振性差。所以本设计底座的材料采用铸铁，牌号为HT200。7.3结构设计 如图所示，本设计底座四角有四个凸台，底座铸造成型后，在铣床上加工加工这四个凸台，使之具有一定的平面度和粗糙度。其中，凸台有两个作用：首先，用来支撑工作台，把工作台的重量通过底座传给地面，从而不会使液压缸直接受压。其次，安装导轨时，起支承和配合作用。使导轨具有一定是垂直度。如果凸台的精度不够，则导轨的垂直度就会受到影响。从而最终影响到工件的加工精度。7.4尺寸确定根据导轨之间的距离确定底座的长度和宽度。导轨之间长度距离为1000mm，宽度距离为800mm，确定底座的长度为1200mm，宽度为900mm，考虑到工人安装工件时的工作高度，根据人机工程学原理，确定底座高度为500mm。其结构如图7.1所示： 图7.1 底座简图 第八章 润滑与密封等问题8.1润滑与密封主轴转速高，必须保证充分润滑，一般常用单独的油管将油引到轴承处。主轴是两端外伸的轴，防止漏油更为重要而困难。防漏的措施有两种：1）堵加密封装置防止油外流。主轴转速高，多采用非接触式的密封装置，形式很多，一种轴与轴承盖之间留0.10.3的间隙（间隙越小，密封效果越好，但工艺困难）。还有一种是在轴承盖的孔内开一个或几个并列的沟槽（圆弧形或形），效果比上一种好些。在轴上增开了沟槽（矩形或锯齿形），效果又比前两种好。在有大量切屑、灰尘和冷却液的环境中工作时，可采用曲路密封，曲路可做成轴向或径向。径向式的轴承盖要做成剖分式，较为复杂。 2）疏导在适当的地方做出回油路，使油能顺利地流回到油箱。8.2其他问题主轴上齿轮应尽可能靠近前轴承，大齿轮更应靠前，这样可以减小主轴的扭转变形。当后支承采用推力轴承时，推力轴承承受着前向后的轴向力，推力轴承紧靠在孔的内端面，所以，内端面需要加工，端面和孔有较高的垂直度要求，否则将影响主轴的回转精度。支承孔如果直接开在箱体上，内端面加工有一定难度。为此，可以加一个杯形套孔解决，套孔单独在车床上加工，保证高的端面与孔德垂直度。主轴的直径主要取决于主轴需要的刚度、结构等。各种牌号钢材的弹性模量基本一样，对刚度影响不大。主轴一般选优质中碳钢即可。精度较高的机床主轴考虑到热处理变形的影响，可以选用或其他合金钢。主轴头部需要淬火，硬度为5055。其他部分处理后，调整硬度为170210HBS。 第九章 机床总体布局方案分析与使用说明在方案的拟订当中，起决定作用的是正确分析与确定机床的总体布局方案。上面叙述了各种因素对机床总体布局的影响，然而就同一类机床来说，尚需对专用机床的支承部件、传动部件和执行部件等三大部分的布局进行方案分析。9.1同类机床总体布局方案分析1.支撑部件的布局：支撑部件通常是由床身、台柱、底座、横梁、横臂等组成，这些部件或着单独使用，或者组合起来，用做机床的支撑。这些部件安放位置的不同，就形成了不同的支撑形式。常见的支撑形式有以下几种：a、横“一”字支撑。支撑部件是床身或床身与底座的结合。由这种支撑部件组成的机床称为卧式机床。b、竖“一”字支撑。支撑部件是台柱，或床身和台柱的组合。由这种部件所组成的机床，称之为台式机床。c、倒“丁”字机床。支撑部件是床身和台柱的组合。有它组成的机床称为复合式机床。d、侧开口行支撑。支撑部件是床身（或底座），台柱、横梁的组合。有它组成的机床称为单臂式机床。e、方框形支撑。机床的支撑部件由床身、横梁以及两个台柱组合而成，形成封闭的方框，其所组成的机床，称之为龙门式机床。B、上述机床有如下特点：a、台式机床、战地面积小；、运动自由度大；、操作方便，操作者可站在机床的前面，左面，右面操作；、当工作件较长时，机床的重心偏高，易造成加工时工件的振动。适用范围：台式机床适用于加工径向尺寸大而轴向尺寸短的工件。2.卧式机床的特点： 、占地面积较大；、机床的重心低；有利于减少机床的振动；、机床的执行部件可以在纵横两方面移动。适用范围：卧式机床适用于加工细而长的工件或需要加工行程较长的工件。3.单臂式机床的特点；可加工横向尺寸较大的工件，但受力时横梁相当于悬臂梁，机床的刚度地较低。横梁越大，则可加工的横向尺寸越大，但刚度也就越低适用范围：适用于方便地更换点位进行加工。4.龙门机床的特点：它的支撑部件组成了封闭的方框。因此，大大提高了机床的刚度。但龙门式机床的支撑部件较多，结构复杂庞大布局时要特别注意，避免支撑部件对操作者视线的妨碍。适用范围：适用于箱体件的平面加工。 5.复合式根据多面同时加工的需要所配置的形式。就同一类机床而言，确定机床配置部件的形式时，应注意下面问题：、机床的支撑部件要有足够的刚度和较好的受力情况；、力求结构简单，维修方便；、保证较高的加工质量和生产效率；、要保证操纵的方便性、习惯性。9.2传动部件的布局机床上的传动方案主要可分为集中传动和分离传动，无级变速与齿轮变速。执行元件的布局：执行部件一般指安装刀具与工件的部件，如主轴部件，工作台部件及刀架等。、卧式机床：考虑到零件的夹具设计，采用卧式机床将导致零件装夹难度的增加；、悬臂式机床：考虑到零件的横向尺寸不大，所以没有必要采用该型式机床；、台式机床：台式机床运动自由度大，操作方便，足可以满足该零件的加工。战地面积小，动运自由度大，操作方便，操作者可站在机床的前面，左面，右面操作。综上所述选择台式钻床。9.3机床设备操作注意事项与规程 1. 基本要求：精密机床系指座标镗床、螺纹磨床、蜗杆磨床、齿轮磨床、光学磨床、高精度外园磨床、高精度滚刀磨床、高精度螺纹车床以及其他高精度机床而言。1)精密机床必须严格定人定机并保持较长时间的相对稳定。2)操作者必须经过考试合格，持有本机床的设备操作证，方可操作本机床。3)操作者须熟悉本机床的结构、性能、加工规范、操作程序方法和维护保养规程。4)操作者应保持本机床及全部附件的完正与良好，对本机床的技术状态负责。5)精密机床所使用的工具，必须是标准的、专用的。操作者应保持工作间的整洁，做到无积灰、无切屑，不堆放与工作无关的工件和什物。打扫工作间时，只准用拖把拖，不得用扫帚扫。 2.工作前认真作到： 1)仔细阅
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