数控技术双工位数控缸体孔钻床三维设计毕业论文

1、双工位数控缸体孔钻床三维设计作者姓名：xxx指导教师：xxx学院名称：辽宁xxxxx专业名称：数控技术 东北大学 2010年8月摘 要一般钻削孔深与孔径之比大于10的孔，枪钻工作时，冷却液被高压泵通过循环冷却系统经钻杆内部送入切削部分，以冷却和润滑刀具，并依靠冷却液的压力再将切屑从孔的内壁与钻杆上的“V”型槽排出。可编程序控制器PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术，自动控制技术通信技术发展起来的通用的工业自动控制装置。目前已被广泛地应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中。本系统中还用了液压系统作为夹具的一部分，图纸由CAXA软件生成，并用PROE软件做了三维建模及运动装配仿真。关键词：

2、数控机床，枪钻，夹具，步进电机，PLC，液压系统。AbstractNumerically controlled machine tools that figure programmed control machine tools is a kind of automated machine tools. It uses figures and letters to express her shape and size and the technical requirements and processing requirements, after digital device operatio

3、ns, It issues instructions to the machine tool control processing operations.The emergence of digital processing center machine tools makes numerically controlled machine tools into a new stage of development. Processing center with automatic blade devices can achieve once loading and more processin

4、g processes, thereby It greatly reduces the time that loads machine tools and the time that handles replacement cutlery time. This machine tools not only has the vertical, horizontal type for the rototing mill processing centres, but also for the rotation of body parts turning processing center, and

5、 grinding center.The design is in the center of a digital machine, processing long bore in the giving workpiece, Using the gun drilling processing. Combination machine tools in the selection rules for combination machine. Finally, Using the PLC and singlechip as the control of machine tools and elec

6、trical.Gun drilling is long bore processing tool, the general It drills holes whose deep and aperture ratio is greater than 10,when the gun drilling works, the coolant inserts into internal combustion parts through the cycle cooling system , cooling and lubricant cutlery, and rely on coolant pressur

7、e further cuts bore from the inside and scientists on the "V" - type tanks emit.Programmable controller PLC is based on microprocessors,the industrial automatic control devices integrating computer technology, automatic control technology communication technologies . Now It has been widely

8、 used in the production of machinery and automatic control of the production process.The system also spent part of the hydraulic system as a jig, drawings are generated by CAXA software, and it uses PROE to do 3D modelling and do sporting assembly simulation.Numerically controlled machine tools, gun

9、 drilling, fixtures, electrical motors, PLC目 录摘 要iAbstractii第一章 绪论11.1本课题的目的和意义11.2 选题依据21.2.1 组合机床的背景及现状21.2.2 枪钻的设计背景及现状31.2.3 枪钻的功能31.2.4 深孔钻机的结构41.3 课题的构想与思路41.4 主要设计内容41.5 拟解决的关键技术51.6 总体设计方案5第二章 数控机床组件的选择62.1 简介6数控机床的现状及发展趋势62.1.2 组合机床通用部件的分类62.2 计算及部件的选择82.2.1 技术要求：82.2.2 切削参数的计算82.2.3 根据切削功率

10、选择动力头部分92.2.4 侧底座及中间底座的选择11第三章 刀具的选取枪钻133.1 枪钻简介133.2 枪钻的工作原理133.3 枪钻的结构143.6 小深孔加工技术的难点和对策153.6.1 .排屑困难163.6.2.钻杆刚度不足163.6.3.制造困难173.6.4.小深孔钻削时的切削速度和机床183.7 枪钻的使用方法183.8 枪钻的重磨方法183.9 枪钻的订做19第四章 夹具的设计204.1 设计思路204.2 具体实现20机械部分204.2.2 液压部分21第五章 控制部分的设计255.1 PLC的介绍255.2 PLC的结构及基本配置255.2.1 CPU的构成265.2.

11、2 I/O模块275.2.3 电源模块275.2.4 底板或机架275.2.5 PLC的外部设备275.2.6 PLC的通信联网285.3 三菱FX2N系列基本指令系统和编程方法285.3.1 输入继电器 （X）285.3. 2输出继电器（Y）29辅助继电器（M）295.3.4 定时器（T）295.3.5 数据寄存器315.4 PLC编程32第六章 建模软件的应用336.1 CAXA电子图板介绍336.2 PRO/E介绍35经济环保性分析41结论42参考文献43致谢44第一章 绪论1.1本课题的目的和意义组合机床是由大量的通用部件和少量的专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。它能够对一种（或

12、几种）零件进行多刀，多轴，多面，多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔，扩孔，铰孔，镗孔，攻丝，车削，铣削，磨削及滚压等工序，生产效率高，加工质量稳定。本次课题综合设计一台加工长孔用的组合钻床，刀具选用国际上先进的加工长孔专用设备枪钻，我们首先要参阅一些有关组合机床的书籍，了解一下什么是组合机床，它在世界上的发展趋势怎么样，它与普通机床或专用机床有什么优点，通过了解这些我们可以知道我们研究的这个课题有什么目的并且培养我们的兴趣，从中我可以看出组合机床在国际机床领域上是一个比较前沿的领域，因为它有着可以拆卸，效率高等优点，所以可以说有着标准化的组合机床是机床的发展趋势。其次通过本次课题，我还可以更

13、深刻地了解了组合机床的组成部分，并了解了各部分的相互关系，并能通过一些计算，查表选择合适的机床部件，深刻了解组合机床的设计过程，由于本次课题还涉及到先枪钻，可以让我对现在的生产制造也更加关注，也意识到现在科技产品的层出不穷，制造业的前景也是一个未知数。经本次的课题设计，我还可以掌握一些有关机械制图和三维造型的软件，如CAD，PRO/E，SOILDWORKS，CAXA等，并且对大型的装备图，工业流程图有更深的体会。在控制方面，我们主要采用PLC技术，PLC是当今世界上控制领域较为完善的产品，稳定性很好，相信在这方面我还会有相当大的收获。本次设计我除了选用通用部件外还要设计机床的夹具，可以说本次设

14、计不仅会培养我对组合机床通用件的认识，还可以给我一个动手设计的机会，里面有机械的部分，电气的部分，可能还会涉及到一些液压的部分，可以说是四年的一个精华的总结吧。相信这次毕业设计会给我将来的工作道路做一个较为好的，也较为完善的铺垫，我也相信自己会把它完成的很好。1.2 选题依据1.2.1 组合机床的背景及现状世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用，计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自从年美国第台数控铣床问世至今已经历了个年头。数控设备包括：车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机，形成庞大的数控制造设备家族，每年全世界的产量有万台，产

15、值上百亿美元。    组合机床是根据工件加工需要,以大量通用部件为基础,配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。可以对一种或一类零件进行高效率的加工。主要用于零件的大批量生产，具有低成本、自动化程度高、配置灵活、高效率和高精度的特点。此外，由于大量地使用通用部件，组合机床的设计周期也很短，便于生产的组织和调整。 专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。 最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件

16、的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。 通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。     支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。     输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作

17、台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。 本次的课题是汽车制动泵缸体钻深孔组合机床的设计。采用卧式单工位加工的方案。这种方案广泛应用于生产实际中，是在技术上相当成熟的一种。在这种配置型式下，工件安装在机床的固定夹具里，夹具和工件固定不动，动力滑台实现进给运动，滑台上的动力箱实现切削主运动。 论文详细说明了本次组合机床设计的步骤及其依据。包括被加工零件加工工艺的分析、机床配置形式的选择、滑台传动形式的确定、滑台型号的选取、动力箱的选择、以及机床的电气控制系统的设计等。1.2.2 枪钻的设计背景及现状深孔枪管钻最初是应用于兵器制造业,因此得名枪钻,随着科技的不断发展和深孔加工系统制造商

18、的不懈努力,深孔加工已经成为一种方便高效的加工方式。并被广泛应用于如:汽车工业、航天工业、结构建筑工业、医疗器材工业、模具/刀具/治具工业及油压、空压工业等领域。枪钻是理想的深孔加工解决方案，采用枪钻可以获得精密的加工效果，加工出来的孔位置精确，直线度、同轴度高，并且有很高的表面光洁度和重复性。能够方便的加工各种形式的深孔,对于特殊深孔，比如交叉孔，盲孔及平底盲孔等也能很好的解决。枪钻除了应用专业的深孔钻机外，也可用于CNC机床上，在普通机床上稍作改动也可以实现深孔加工功能，这样您不必增加太多的成本就可以获得一套理想的深孔加工的解决方案。1.2.3 枪钻的功能专业的枪钻系统由深孔钻机、单刃或双

19、刃的枪钻及高压冷却系统组成，使用时，钻头通过导引孔或导套进入工件表面，进入后，钻刃的独特结构起到自导向的作用，保证了切削精度。冷却液通过钻头中间的通道到达切削部位，并将切屑从排屑槽带出工件表面，同时对钻刃进行冷却和对背部的支撑凸台进行润滑，从而获良好的加工表面和加工质量。1.2.4 深孔钻机的结构为便于操作，高压冷却液从机床后端提供，钻头通过旋转夹持套固定在主轴上，可以选择工件旋转和刀具旋转的形式位置的调整也可选择主轴移动或工作台移动的方式。 机床上设有切屑回收箱，切屑由此排出，并将冷却液回收冷却循环使用，在回收箱前端装有导引套从而引导钻头进入工件表面。对于钻头长度超过无支撑长度的情况，还要适

20、当增加中间支撑。1.3 课题的构想与思路 本课题主要是设计一个装枪钻加工汽车制动泵刚体的专用机床，我的设计初定为三个阶段，首先要设计机械部分，由于现在的标准化程度日益显现出在国际范围内的趋势，所以打算机床的大部分机构都选用通用机床标准件。其次由于工件的特殊性及所选用的刀具是加工长孔用的枪钻，所以在夹具和一些辅助机构要特殊设计（如果有时间要尽量用液压件），在完成了这些后机床的机械部分便大体完成，由于现在新一代的机床都有数控装置，所以最后一部分我打算用PLC及单片机做总体控制，这也是由于PLC产品的稳定性和国际标准控制的方便性决定的，用现有的时间尽量将机床的大部分部件都连接起来，总体控制，如果时间

21、允许，设计触摸屏程序制成人机交换方便的操作系统，使系统更加智能化和人性化。1.4 主要设计内容1. 机床各通用部件的选择；2. 机床夹具的设计；3. PLC及单片机总体控制的设计。1.5 拟解决的关键技术1. 切削力的计算：轴向力，扭矩，功率；2. 机械部分怎样选择；3. 怎样设计合适的装夹工件的夹具；4. 怎样通过PLC将机床的各个部分联合起来进行控制；5. 用CAXA二维制图；6. 用PROE做三维建模及动态访真。1.6 总体设计方案先通过轴向力，扭矩，功率的计算依次选择出各种通用机床组件（通过计算轴向力选择滑台，通过计算扭矩选择动力头，再依次选择动力头，侧底座等部分），然后根据工件要求和

22、枪钻方便的放置设计夹具（液压或普通）和辅助板，再用PLC设计机床的控制部分，实现机床的快进，工进，快退等功能，最后将线连至触摸屏，通过触摸屏方便地实现对机床的各种控制。第二章 数控机床组件的选择2.1 简介2.1.1数控机床的现状及发展趋势随着社会的进步，人们对各类产品的生产要求越来越高，类似汽车这样大批量生产的产品，也要求其个性化，因此就不能采用传统的刚性生产线，要考虑到适当的柔性。一些小批量生产的产品，其复杂度要求和精度要求也使普通机床难以胜任。相比之下，数控机床恰恰满足了这些要求。数控(numerical control NC)机床，顾名思义，是一类由数字程序实现控制的机床。与人工操作的

23、普通机床相比，它具有适应范围广、自动化程度高、柔性强、操作者劳动强度低，易于组成自动生产系统等优点。经过数十年的发展，数控机床的控制部分已经从硬件为主的数控装置，发展成硬件软件相结合的计算机数控(computer numerical control，CNC)系统，造就了一批数控系统生产企业。由于数控机床是根据事先编好的程序进行自动加工的，因此其发展与自动控制技术(包括伺服驱动与控制)密切相关。应该说，数控机床的发展将自动控制理论与技术的发展推到了更高的水平。数控机床的发展，还带动了精密测量技术和精密机械结构设计制造技术的发展，产生了一大批检测装置、精密机构单元的生产经销企业。综上所述，数控机床

24、在促进技术进步和经济发展，提高人类生存质量和创造新的就业机会等方面，起着非常重要得作用。2.1.2 组合机床通用部件的分类组合机床是一种高效自动化的专用机床。它与一般的专用机床明显的不同是，组合机床是由大量通用部件、通用零件和少量专用部件所组合而成的。因此，通用部件是组合机床发展的基础。组合机床通用部件是指在组合机床及起自动化设计、制造和使用中，有着统一联系尺寸标准，可以相互更换使用的一些专用部件。这些部件经过试制、试验、鉴定而最后定型，因此它的结构可靠，使用性能稳定。因此，组合机床通用部件保证了组合机床的质量，降低了成本，缩短了设计制造周期，促进了组合机床的发展。组合机床的通用化程度是衡量组

25、机床水平的重要标志，具有重要的经济意义。组合机床的通用化程度是指在组合机床的零件总水中，通用零件所占的百分比。目前一般可达到6070%，最高可达到90%。通用部件直接影响到组合机床及其自动线的自动化水平，、加工精度、加工效率以及机床加工工艺方案和经济效益。因此，通用部件应满足下列要求： 1. 通用部件应具有高的系列化、标准化和通用化水平，增加互换性，扩大通用部件的使用范围。2. 通用部件在性能上应具有先进性，在结构上应具有足够的刚度和精度，以满足各方面加工的需要。3. 通用部件在结构和性能上应满足：使用方便、性能稳定、工作可靠、制造容易、维修简单和外形美观等，还要考虑经济性。动力部件要求有适当

26、的变速范围和变速方法。4. 必须提高通用部件的灵活性，一适应各种组合机床及其自动线的要求。必须增加通用部件的品种和规格，以满足生产的发展，如发展适合中小批生产和品种加工组合机床的通用部件。通用部件已经定制为国家标准，并等效于国际标准。设计时，应贯彻执行国家标准，我国有些企业有内部标准，但其主要技术参数及部件的联系尺寸必须同意执行国家标准，以实现部件通用化目标。组合机床通用部件按照其功能不同可以分为一下四种：1.动力部件 动力部件是组合机床及其自动线的主要通用部件，用来实现组合机床的切削运动，如刀具的回转运动是由主传动动力部件来实现的；刀具的进给运动是由进给动力部件来完成的；将被加工工件由一个加

27、工工位输送到另一个加工工位的部件为输送部件。2.支撑部件支撑部件包括：侧底座、中间底座、立柱、立柱底座及各种支架等。支撑部件是组合机床及其自动线的基础部件，用以安装动力部件和夹具等。3.控制部件控制部件用来控制组合机床工作循环。例如液压挡环、控制挡铁、分级进给机构、液压控制装置以及自动检测装置等。4.辅助部件辅助部件包括：润滑、冷却、排屑以及自动线的各种辅助装置。2.2 计算及部件的选择该组合机床由中间底座，侧底座，数控机械滑台，镗削动力头，PLC控制部分，冷却液及夹具等辅助部件组成。2.2.1 技术要求：1. 产品：汽车制动泵缸体；2. 加工范围：a. 材质：铸铁HT250或铸铝ZL107；

28、b. 直径范围：15.87mm32mm；c. 长度范围：60240；d. 盲孔，平底（底角最大角度10度）。3.技术参数：a. 直线度：0.01；b. 锥度：0.01c. 圆柱度：0.015；d. 粗糙度：铸铁件=0.8，铸铝件=0.2；e. 主孔深度公差：=0.1。2.2.2 切削参数的计算因为枪钻也是钻的一种，切削时的参数接近钻孔的情况，所以就用钻孔的计算公式。由机械设计手册查得：表2.1 组合机床设计中推荐的切削力、扭矩、及功率计算公式刀具材料工件材料切削力(F/N)切削扭矩(T/N*mm)切削功率(P/kW)硬质合金灰铸铁 （2-1）（2-2） （2-3）注：1.表中F、均为轴向力，为

29、圆周力。2.表中未注明符号：切削速度(m/min);每分钟进给量(mm/min);加工（铣刀或钻刀）直径(mm);HB=190HRC3.若需考虑工件材质、切削速度、刀具角度变化影响时，表中公式应做相应的修正（修正系数），可参考组合机床切削用量计算图及有关切削用量手册。根据以上表中公式计算如下：切削力： 切削扭矩：切削功率：总切削力：2.2.3 根据切削功率选择动力头部分上面已经由计算得出，查有关资料选取TA20型号的镗削动力头，其技术参数如下表：表2.2 TA系列镗削头的技术性能型号功率(kW)主轴端号主轴前轴承轴颈(mm)配套的传动装置主轴转速(r/min)TA201 1或15460TX20

30、AF41低速80500高速1601000TX20AF42低速5001600高速8002500TZ20F41低速160800高速2501250因为要求的转速是8001000r/min，所以可以选用TX20AF42的传动装置。镗削头的联系尺寸如下图表所示：表2.3 镗削头的联系尺寸型号尺寸(mm)TA2020017023425010011767310181002404402007514表2.4 镗削头的主轴端部尺寸型号尺寸(mm)莫氏锥度号TA2011031.26763.51282.5614M10M62012.554 侧底座及中间底座的选择 侧底座也称为卧式床身，在卧式组合机床中用来安装动力滑台。

31、侧底座的长度是由动力滑台的长度决定的，动力滑台有几种行程，侧底座在长度上就有几种规格，新的系列标准规定侧底座的高度为560或630mm，但是当组合机床需要较低的高度时，其高度可以按450mm设计。为了适应机床一定的装料高度，对于不同的被加工零件的机床，在侧底座和滑座之间可以增加调整垫。查相关资料得出与NC-1HJ25相配套的侧底座为1CC25系列，选择1CC251型号的侧底座，下表为侧底座的主要尺寸联系图：图2.5 侧底座主要尺寸联系图表2.5 侧底座主要联系尺寸表型号名义尺寸滑台行程1CC251250270400650105046552020侧底座与中间底座之间用M20M24的紧固螺栓连结。

32、定位方式有两种，一种是锥销定位，机床精度调整好之后，打锥销定位。组合机床在机床制造厂拆开运到用户厂后，要重新调整精度，重新打锥销定位。采用这种锥销定位方式时，侧底座与滑台之间在紧固螺栓和定位销处可以采用一个5mm厚的调整垫。采用调整垫后，对机床的维修就方便了。滑台导轨磨损后，只需取下滑座，将导轨面重新修磨，并更换调整垫，使之恢复到应有的高度即可。但是在出厂时，这些调整垫应保持等高。另一种定位方式是键定位，三个定位块及三个压紧块安装在中间底座上，压紧块的螺钉压在侧底座的顶面和侧面。将侧底座压紧在定位块的定位面上。修磨水平定位块的上平面调整侧底座水平，修复垂直定位块的侧面调整机床主轴左右位置。键定

33、位方式比锥销定位方式复杂，侧底座及中间底座加工工艺复杂，但是，它的最大特点是机床一次调整之后重新装配时，定位精度好，不需要重新调整。我们这里选用的都是销定位。侧底座的顶面除具有与滑座结合的平面外，周围还有收集冷却液或润滑油的槽。床身侧面有电气壁龛，以供安装电气接线座用。为了运输方便，还设有起吊孔。图2.5为组合机床的中间底座。其侧面可以安装侧底座，支架等支撑部件，上面可以安装夹具或回转工作台。中间底座的上平面开有较大的孔，铁屑能通过该孔落入中部的储铁箱内。机床在需要冷却时，中间底座的后侧面可以装冷却泵，底腔即可作为储存冷却液腔。在中间底座的中部设网状隔板，使铁屑留在上部，冷却液通过网状隔板流入

34、底腔。根据机床的配置形式不同，中间底座有多种多样，如双面卧式组合机床的中间底座两侧面都可以安装侧底座；三面卧式组合机床的中间底座，可三面安装侧底座；总之，随着机床形式不同，中间底座在结构、尺寸等方面也就有着不同的要求。中间底座生产批量较小，大部分作为专用件处理。中间底座的高度为630mm，也可以根据具体要求，选为560mm或710mm。但为了不致使组合机床的外廓尺寸过多，中间底座的主要尺寸应符合下表所示的国家标准规定。第三章 刀具的选取枪钻3.1 枪钻简介单刃外排屑深孔钻因最初主要用丁军事丁业中枪管、炮管的加工，因而得名。“硬质合金枪钻”也叫深孔钻，代表着先进、高效的孔加工技术。它不但可用来加

35、工深孔（径长比1：250），而且也可用来加工浅孔（径长比1：1）。它由钻柄、钻杆、钻头三部分焊接在一起，中间有一通孔，适用于钻削铸铁、碳钢、铜、铝合金、合金钢等。枪钻将钻孔、镗孔、铰孔一次完成，一次走刀便可加工出高精度（IT6-8级）、精直线度（0.16-0.33mm/1000mm）、低粗糙度（Ra3.2-Ra0.1）孔。其钻削速度达到30-100米/分以上。目前国内外在造船、汽车、发动机、机车、化工机械、油嘴油泵、矿山机械及液压件等行业得到广泛应用。据情报检索，目前世界上利用外排屑(如枪钻)深孔钻削技术，可钻削的孔径小到2mm。而内排屑深孔钻削的孔径很少有小于16mm的，且多数仍采用传统的B

36、TA钻削系统。由于枪钻结构为不对称形状，质心偏离中轴，这给制造、重磨都带来一定的困难，也使造价增高。 另外，其结构刚度和扭转强度低(同直径的圆形钻杆扭转刚度是枪钻的2.3倍)，使其使用的钻削速度降低，进给量小。采用单管内排屑喷吸钻(SED)钻削系统，钻削小深孔直径可小到3.7mm。我工艺所采用SED技术，进行了孔径(mm)16、12、10、8、7.62、5.7、3.7的小深孔钻削加工，钻削过程平稳，排屑流畅，孔的尺寸形状精度和孔壁表面粗糙度均能满意，在上述孔径范围内，完全可以替代枪钻对小深孔进行钻削加工。由于其刚度好，可加大进给量和钻削速度，使生产效率、钻孔质量和经济效益均有所提高，显示了一定

37、的技术优势。3.2 枪钻的工作原理 枪钻工作时，冷却液被高压泵通过循环冷却系统经钻杆内部送入切削部分，以冷却和润滑刀具，并依靠冷却液的压力再将切屑从孔的内壁与钻杆上的“V”型槽排出。工作时，枪钻可由机床主轴带动旋转加工，也可枪钻固定而工件旋转，工件旋转时加工出的孔的形位公差更好。如图3.1所示。图3.1 枪钻加工过程3.3 枪钻的结构枪钻由钻尖、钻杆和刀柄三部分组成。钻尖钻尖部分是枪钻的最重要部分，它担负着重要的钻削工作，为了保证被加工孔的精度，在它的圆周部分设计有导向块，其在导向孔的引导下一次进刀就可以加工出高精度的孔。钻尖结构形式根据不同的加工条件有多种类型可供选取。钻尖材料则采用钴领公司

38、自身研究开发的高品质DK460UF超细晶粒硬质合金，并涂以TiN、FIRE或MolyGlide涂层，具有非常高的硬度和韧性，极大地提高了枪钻的钻削性能和使用寿命。 钻杆 钻杆通常呈“V”型结构设计，外径略小于钻尖，在保证钻杆足够的强度和刚度的前提下，钻杆的冷却液孔和排屑空间尽可能做到最大，以利于钻尖部分的冷却、润滑和排屑。EB100系列钻杆采用与钻尖一体化硬质合金磨制而成。EB80 、ZB80系列钻杆则采用高等级无缝钢管轧制而成。 刀柄 刀柄部分主要用来传递动力。钴领公司可提供十三大类，总共42种规格的标准刀柄供客户选择，并可承接非标刀柄的定制。 3.4 钻尖部分的结构形式钻尖部分的几何形状，

39、直接影响到枪钻的切削加工性能及被加工孔的精度，钴领公司结合自身二十多年制造枪钻的成功经验，优化了以下5种类型的钻尖外圆型式，并结合多种钻尖的不同角度磨削型式供用户选择，确保针对不同的工件材料及要求，总有一款适合您。 G型：通用型，适合加工各种材料，尤其适合加工孔公差范围较小的孔。 C型：标准型，适合加工难加工材料，如高合金钢等。 E型：专用型，适合加工各种材料，尤其适合加工孔公差范围较大的孔。 A型：专用型，适合在难以正确定位的状况下加工各种材料。 D型：专用型，特别适合加工灰铸铁。 3.5 枪钻的用途 枪钻往往做成单刃刀头形式，它一般适用于加工2-20mm直径的小径深孔，长径比可达80倍，枪

40、钻最长可达3000mm，被加工工件的表面粗糙度为Ra0.4-1.6，孔径精度为IT7-9级，孔的直线性高,并且孔口无毛刺，精度的重复性好。广泛适用于汽车制造业、飞机船舶制造业和机床制造等行业，主要加工对象为：缸体、缸盖、曲轴和各种引擎零件等。 钴领系列枪钻可应用于深孔加工专机、加工中心、车削中心等满足枪钻冷却及导向等要求的设备上对碳钢、不锈钢、铸铁、有色金属及木材、塑料等材料进行加工，钴领公司可针对客户的机床状况，提供最优化的切削工艺参数，确保发挥枪钻最高的切削性能。 为了使枪钻能长期稳定可靠地工作，钴领公司还为本公司系列枪钻匹配有小巧可靠的台式修磨枪钻系列装置：TBM116、TBV116；这

41、两套修磨夹具结构紧凑，占地面积小，简便易用，通过短暂的培训，用户就可以用该夹具修磨出接近原刀的几何参数尺寸，确保修磨后的枪钻达到接近新刀的加工性能及质量。配套提供的粗、精磨一体化金钢石砂轮： DSS125，可以保证枪钻在一次装夹中完成粗、精修磨，极大地提高了修磨的效率及质量。配套的刀具附件：钻套、密封套和支撑座等，则为枪钻的顺利钻削保驾护航。3.6 小深孔加工技术的难点和对策深孔钻削加工就有相当的难度，内排屑小深孔钻削的难点就更加突出，主要表现在以下几个方面：3.6.1 .排屑困难内排屑小深孔钻削时的切屑，要经过钻杆内的排屑通道排出，孔径越小，其排屑就越困难。例如，要钻削f8mm的深孔，钻杆外

42、径是f5.2 mm，钻杆内径仅有f44.2 mm，而钻杆长一般达5001500 mm。因此，在钻削过程中，发生堵屑是经常的。为使排屑流畅，钻头切削刃上设计出合理的断屑和分屑台，保证可靠断屑十分重要。但小深孔的进给量很小，实现C形断屑对于某些韧性材料是不可能的，钻屑常常是柔软的小带状，钻削过程中作为冷却和冲刷切屑的切削液压力产生波动或压力下降时，切屑瞬时滞流、折叠而堵塞，进而导致钻刃损坏和钻杆扭断。为彻底解决这一问题，可以从断屑和排屑两方面采取措施。最有效的断屑方法是采用振动断屑技术，能稳定地得到所需要的切削形状。增加切削液对钻屑的排屑作用力，是SED钻削系统的特点，高压切削液一路进入授油器，润

43、滑冷却钻削区和刀具，并以3MPa4.5 MPa的压力迫使切屑进入排屑通道，并将切屑推出；另一路切削液进入可调式负压抽屑装置，形成负压，对切屑产生吸力，吸出切屑。切屑在推和吸的双重作用下能顺利排出。实践证明，即使钻屑呈带状，且从钻削开始到加工结束一直保持连绵不断，都能保证排屑流畅顺利。3.6.2.钻杆刚度不足 深孔钻削的钻杆细而长，小深孔钻削的钻杆更是细长，其刚度很低，因此，在设计小深孔刀具时，应当尽可能提高刀具(包括钻头和钻杆)整体的刚度。在传统设计中，钻杆与钻头采用了方牙螺纹联接方式。这要在管壁很薄的钻杆上切出方牙螺纹，势必更使细长钻杆的强度和刚度下降。 如钻削f5.7mm深孔，钻杆外径只能

44、取f4mm，在壁厚不足1mm上再挖去一个方牙螺纹的深度0.25mm，螺纹联接处的强度和刚度大大下降，在钻削中，钻杆常在螺纹联接处扭断。即使用小进给量以降低钻削扭矩，也不能防止扭断事故。图3.2 深孔钻工作示意图为解决这一问题，对于钻削孔径f12mm以下孔的钻杆和钻头的联接，可采用如图三种方法。图3.2(a)是将钻头和钻杆做成90°钭口，用低温银焊(有时也用铜焊)或粘接将钻头和钻杆联接。图(b)是将钻头的钻柄直径车小，钻杆联接处的孔径镗大与钻柄装配成一体，再在接缝处用低温焊接或用粘接固定。图(c)则将硬质合金刀片做成了“T”型端面，而在钻杆上相应铣出“T”型沟槽，将刀片插入粘接固定。这

45、3种方法经多次试验，均比方牙螺纹联接的强度和刚度要好，可适当加大小深孔钻削时的进给量，生产效率也得到相应的提高。3.6.3.制造困难 钻杆和钻头若采用传统的螺纹联接，要在钻削小深孔的刀具钻杆孔内车制方牙内螺纹，螺纹车刀要比钻杆内径还要小，并且要刃磨出有严格尺寸的刀刃；方牙螺纹的螺距大，车制时又不能直观加工状况，操作很困难。钻头部的制造更为困难，除在柄部车削出方牙螺纹外，还要在直径不大的刀头上铣削出供装焊硬质合金导条和刀片的凹槽和一个排屑通道。之后，硬质合金导条、刀片与刀头体的高温焊接还会引起过热、变形。因此，制造出合格的小深孔钻削刀具在工艺、操作上是有相当技术难度的。 采用图中所示的措施后，使

46、制造工艺相对简单多了。钻头部的制造全部改用粉末冶金硬质合金小钻头，只要一次性投资，制作出一个粉末冶金小钻头的模具，就可得到钻削小深孔的硬质合金钻头的刀坯，工艺简单，且刀具的重磨性好，正常使用能重磨34次，在总体上使刀具成本下降。我们把这种全新结构的小深孔刀具称为单管内排屑喷吸钻。 3.6.4.小深孔钻削时的切削速度和机床 使用硬质合金加工刀具切削一般合金钢材的切削速度最低在70m/min，而我国过去生产的小深孔加工机床，一般最高转速为2500r/min，且不能进行无级变速和无级进给，显然不能适应小深孔钻削的工艺技术要求。1992年我所自己设计并组织生产了ZK2116×2型数控双轴深孔

47、钻床(内、外排屑)和ZK2112型数控深孔钻床，最高转速达到600010 000 r/min。尤其是ZK2112型数控钻床，具有深孔钻削加工的3种运动方式：1)工件转动，刀具进给；2)工件转动，刀具转动并进给；3)工件不动，刀具转动并进给。这种机床还带有负压抽吸装置。这种新型机床的开发，拓宽了深孔加工的范围，也可把深孔加工技术提高到一个新的水平。 3.7 枪钻的使用方法1.在使用时，必须先选择尺寸适合的导套，导套与枪钻头部的间隙保持在0.003mm-0.008mm之内，使用枪钻的机床主轴必须有较高的轴向和径向刚性，导套和主轴要有较高的同轴度。在钻孔过程中，被加工材料（特别是铸件）钻孔位置应没有

48、断裂、气孔及其他杂质，否则会造成崩刃，甚至掉头。使用时应正确选取切削用量。一般情况下，切削速度：V=1.1-1.65 米/秒，进给量：s=0.015-0.03 毫米/转，油压：P=2.5-6.0Mpa，流量：Q=0.2-0.65 升/秒。2、枪钻使用的切削液比较讲究,它直接影响到被加工孔的精度。一定要选择专用的枪钻油。一般枪钻用切削液应有极压添加剂,以保证在高压下形成油膜,防止产生干磨。切削液的粘度与钻孔直径有关,直径越小,粘度越低。送往枪钻切削区的切削油和一般机械加工相比具有压力大、流量大、过滤精度高的特点。流量应随孔深的增大而增大,以保证切削油有更大的流速,达到通畅排屑的目的。3.8 枪钻

49、的重磨方法枪钻磨损后，需及时正确的刃磨，刃磨时必须在万能刃具磨床或专用刃磨机床上将枪钻装在专用夹具上进行刃磨，可选用粒度120左右的树脂金刚石砂轮进行刃磨，每次刃磨只修磨内外角的后刃面。必须保证正确的几何角度和刃尖位置。3.9 枪钻的订做由于我们被提供的技术要求工件的直径范围为15.87mm32mm，长度范围为60240mm，根据实际情况，厂家应提供枪钻钻头的直径为15.87mm32mm一系列枪钻，枪钻的长度根据不同的夹具来制定，由于我们采用的是PLC控制步进电机驱动滑台运动，当枪钻长度方向有误差或有磨损是，可调节PLC中的程序来实现。 第四章 夹具的设计4.1 设计思路 我们所要加工工件的示

50、意图如图4.1所示图4.1 工件形状图根据工件的形状，我初定夹具共需2部分组成，第一部分为机械部分，它组要的作用是把工件夹住，第二部分为液压部分，它主要的作用是将工件顶紧。具体的见图4.1和视频动画。4.2 具体实现4.2.1机械部分机械部分如图4.1所示，这其中有工件的夹持件，顶针支撑件，液压缸，回收箱及诸多导套组成。工作时，先让数控滑台快进，将枪钻的钻头伸入导套中，然后将工件放入工件支撑件中，再打开液压泵通过液压系统使顶针夹紧工件，这样加工之前的准备工作就做好了。这时数控滑台开始工进，冷却液注入枪钻，经枪钻的凹槽流出，然后喷进回收箱再由回收箱下的口流进废液缸，如此进行，具体的夹具的组装过程

51、及模拟加工过程见动画。 图4.1 夹具的机械部分4.2.2 液压部分液压部分主要实现的功能是通过顶尖提供足够的加紧力，使工件夹紧。1. 液压缸的选择由于液压部分只需要顶针加紧工件，并且工件较小，所以选用单活塞双作用液压缸，为了能满足工件的长度要求，选择工件的行程为100mm，经过在网上的一系列查找，选用烟台市塔汽动液压工程有限公司生产的YGC40100G型液压缸，即缸径为40mm,行程为100mm，由于液压缸重量较大，所以安装形式选为为F1型（前法兰式），其结构图如图4.2所示，其受压有效面积10，速度比为1.25，技术参数如表5.1所示。图5.1 液压缸尺寸联系图表4.1 YGC型液压缸技术

52、参数油缸型号使用压力耐压最低启动压力使用温度允许最大速度效率传动介质最大行程YGC40*100f型714MPa21MP a<0.3MPa-1080300mm/sec>90%常规矿物液压油500mm2. 液压站其他组件的选择该液压站在夹紧工件时主要实现的功能为：进夹紧停撤回，所以选用中位M型换向阀，在中位时实现保压及卸荷的功能，其中位机构如图4.3所示图4.3 液压站换向阀中位机构液压站的原理图如图4.4所示，其工作原理为，油液经油箱通过过滤器经过单相阀进入系统，左侧的先导式溢流阀做为整个系统的压力控制阀，在工作前先算出工作是顶尖承受的压力，本机床中的压力为滑台承受的压力，

53、为3488N，故该先导式溢流阀预先调定的压力为4000N，即可保证系统在工作时的压力，液压站右侧为调速阀式旁路调速回路，可以用来调节顶针运动的速度，通过三位两通换向阀的左位机能实现顶尖的前进，通过右位机能实现顶尖的后退，中位机能有两个作用，一个是能是液压泵卸荷，一个是在顶尖夹紧工件后能进行保压。其各个元件符号如图4.5所示。图4.4 液压站原理图表4.2 液压元件及图形符号图液压泵先导式溢流阀过滤器换向阀节流阀带簧单向阀3. 组件型号的选择因为液压部分只是顶紧工件，所以速度最大选取为20mm/sec，如果取进油路总的压力损失为，查表可知液压缸内径为10mm,则液压泵最高工作压力为：因此，液压泵

54、的流量可以取为（3.277+3.277×0.25）MPa=4.1MPa泵的流量为 经过一系列计算，通过分析各液压阀油液的最高压力和最大流量，选择液压阀，终选定液压件的型号图纸中。油管内径一般可参照所选元件油口尺寸决定，也可以按管路允许的流速进行计算，油箱容量的确定如下：其他辅助元件型号按广州机床研究所系列选取，也列于图纸中。第五章 控制部分的设计5.1 PLC的介绍可编程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER，简称PC）。与个人计算机的PC相区别，用PLC表示。PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控

55、制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会（IEC）颁布了对PLC的规定：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料：在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流。PLC程序既有生产厂家的系统程序，又有用户自己开发的应用程序，系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。5.2 PLC的结构及基本配置一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模