陈志豪,说明书数控平面钻床液压进给钻削动力头设计biud.docx

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1、毕业论文文设计任务书书院(系) 机 械 工工 程 学 院院 专业业班级 机自自0555学生姓姓名陈志志豪一、毕业业论文设计题目数控控平面钻钻床液压压进给钻钻削动力力头设计计二、毕业业论文设计工作自自20008年3月月9日 起至220088年6 月 220日止止三、毕业业论文设计进行地地点: 校 内 四、毕业业论文设计的内容容要求：钢结构在在工业与与民用建建筑中的的应用广广泛，HH钢的钻钻孔加工工已成为为钢结构构行业中中的关键键技术之之一。采采用数控控平面钻钻床液压压进给钻钻削动力力头实现现H钢的的孔加工工是较为为理想的的加工方方式之一一。采用用模块化化的设计计思路，设设计一种种数控平平面钻床床

2、自控行行程钻削削动力头头，要求求运动行行程可控控，结构构简单、紧紧凑，合合理；制制造成本本低、钻钻削过程程简单，可可使钻头头快速接接近工件件，钻完完快速自自动返回回。设计要求求及任务务：（1）查查阅资料料，熟悉悉数控平平面钻床床液压进进给钻削削动力头头国内外外研究概概况； （2）完完成数控控平面钻钻床液压压进给钻钻削动力力头的总总体方案案设计； （3）完完成传动动系统，进进给系统统设计计算算； （4）完完成主要要零件主轴轴及其相相关安装装零部件件的设计计计算及及校核；（5）完完成液压压进给控控制系统统设计；（6）绘绘制动力力头装配配图及主主轴零件件图； （7）绘绘制进给给系统控控制原理理图；（

3、8）按按要求编编写详细细设计说说明书一一份； 指 导 教 师师 陈玉玲 系(教教研室) 系(教研研室)主主任签名名 批准日日期 接受论文文 (设设计)任任务开始始执行日日期 20008-3-9 学生生签名 数控平面面钻床液液压进给给钻削动动力头设设计姓名：陈陈志豪（机械设设计制造造及其自自动化专专业 0055班，）指导教师师：陈玉玲摘要数控平平面钻床床液压进进给钻削削动力头头是一种种将动力力头的主主运动与与进给运运动集为为一体的的设备。具具有结构构紧凑、体体积小、重重量轻、刚刚性好等等特点。又又由于动动力头的的进给运运动采用用液压驱驱动，因因此具有有钻进平平稳、无无极调速速、辅助助时间少少，钻

4、进进效率高高等优点点。本论文采采用模块块化的设设计思路路，将动动力头的的设计分分为主运运动传动动系统，液液压进给给系统，控控制系统统和机械械结构设设计等四四个方面面的主要要内容。主主运动传传动系统统主要是是选择主主运动的的传动方方式和进进行与主主运动相相关零件件的设计计计算；进给系系统主要要对液压压缸的设设计计算算与轴向向进给的的驱动设设计；控控制系统统主要是是液压控控油回路路与PLLC控制制系统的的设计；机械结结构设计计主要是是进行整整体零部部件的布布置和主主轴及相相关零件件的设计计计算。通通过以上上各模块块的设计计，使主主轴在自自控行程程进给时时能达到到“快进-工进-停留-快退-停止”的功

5、能能。本课题所所设计的的数控平平面钻床床液压进进给钻削削动力头头主要用用于H钢钢的钻孔孔加工。钻钻孔范围围10-30mmm，最最大工作作形成2200mmm。关键词词钻削削动力头头；液压进进给 ；设计计计算 ；主轴。The Dessignn off NCC fllat surrfacce DDrilllinng MMachhinee foor HHydrraullic Feeed ddrilllinng ddrivvingg headdYonggfu-FU(Graade005,Cllasss5,Macchinne DDesiign Mannufaactuure andd Auutommatiio

6、n,Schhooll off Meechaaniccal Enggineeeriing,ShaanxiiUniiverrsitty oof TTechhnollogyy,Haanzhhongg,72230003, Shannxi)Tutoor: Li Yullingg【Absstraact】The Hydraulic Feed drivlling driving Heed of NC flat surface is a equipment which integrate the main motion and feed motion,so it will be compact,light an

7、d rigid.Because of itsHydraulic Feed driving Head,it can achieve classless speed,little auxiliary time,and great efficiency. Thiis ppapeer ccutss thhe ddesiign forr drriviing heaad iintoo maain mottionn,hyydraauliic ffeedd mootioon,cconttroll syysteem aand feaaturre oof mmechhaniicallstrructturee un

8、nderr thhe mmoduulinng iideoologgy.TThe maiin mmoveemennt ssysttem maiinlyy seeleccts thee waay oof mmainn mootioon ttrannsmiissiion andd fiinisshess thhe ccompputaatioon oof iinteerreelatted spaare parrts;feeed ssysttem dessignn iss foormeed bby tthe dessignn annd ccalcculaatioon oof hhydrraullic e

9、quuipmmentt annd aaxiaal mmotiion;it is thee hyydraauliic rretuurn cirrcuiit aand PLCC coontrrol sysstemm deesiggn tthatt coompoose thee coontrrol sysstemm;feeatuure dessignn off meechaaniccal strructturee iss maade up of thee arrrannginng oof aall spaare parrts andd deesiggn aand callcullatiion of

10、sprrinddle andd innterrrellateed ppartts.AAs ddonee,thhe mmotiion of sprrinddle cann acchieeve “Faast ForrwarrdImpplemmenttatiionSusspenndeddRewwinddStoop”. Thhe ddrivvingg heead dessignned aboove appplyiing maiinlyy inn thhe ddrilllinng oof HH tyype strructturaal ssteeel,wwithhcutttinng rrangge iin

11、teensiivelly 110-330mmm,annd mmaxiimall woorkiing strrokee 2000mmm.【Keyy woordss】driilliing driivinng hheadd , hyddrauulicc feeed mottionn , dessignn annd ccalcculaatioon , sppinddle.目录目录4引言11 . 数控平平面钻床床液压进进给钻削削动力头头概况21.1 研究现现状21.2 应用领领域32 . 数控平平面钻床床液压进进给钻削削动力头头总体方方案设计计42.1 钻削动动力头系系统运动动方案要要求42.2 总体方

12、方案的确确定52.2.1方案案的选择择52.2.2 方方案的确确定73.主要要参数设设计计算算83.1 切削力力计算883.2 钻削扭扭矩计算算93.3 切削功功率计算算103.4 预计工工作时间间104 . 主运动动传动系系统的设设计1114.1 电动机机的选择择114.2 带传动动的设计计134.2.1 传传动方式式134.2.2 同同步带与与同步带带轮的设设计计算算144.2.3 同同步带轮轮的张紧紧和带轮轮的安装装174.2.4 同同步带轮轮轴承的的选用1185 . 进给系系统的设设计2115.1 进给系系统的方方案确定定215.2 液压缸缸的选用用225.2.1 主主要尺寸寸的确定定

13、225.2.2液压压缸最低低速度验验算2445.2.3 缸缸筒壁厚厚245.3 弹簧的的设计计计算2555.3.1弹簧簧工作条条件的确确定2555.3.2 弹弹簧的参参数计算算265.3.3弹簧簧的设计计验算:275.4 液压进进给控制制系统设设计2775.4.1 液液压进给给控制系系统的方方案确定定275.4.2液压压进给系系统工作作状态及及工作循循环设计计285.4.3 液液压进给给系统工工作原理理286. PPLC电电气控制制系统设设计3226.1 PLLC控制制系统分分析3226.2 PLLC控制制系统设设计3227. 主主轴及其其相关零零部件的的设计计计算与校校核3667.1 拟定主

14、主轴上零零件的装装配方案案367.2 主轴的的材料与与热处理理377.3 确定主主轴的最最小直径径387.4 主轴的的结构尺尺寸设计计387.5 主轴的的校核3397.5.1 主主轴的扭扭转强度度397.5.2 主主轴的扭扭转刚度度校核计计算3997.5.3 主主轴的花花键校核核407.6 主轴轴轴承4117.6.1 主主轴轴承承的选用用417.6.2主轴轴轴承的的寿命计计算4118. 综综合评价价43设计总结结44致谢455参考文献献46附录引 言言本毕业设设计课题题是数控平面面钻床液压进进给钻削动力头，目的的是通过过在数控控平面钻钻床液压压进给钻钻削动力力头设计计的基础上，学习习机床主主轴

15、及其相相关的轴轴承、传动动等部件件的设计计计算，了了解机电电控制PLLC等知知识。以便便更好的的将机械械专业所所学知识运用到到实际生产中，为以后的的工作打打下基础础，巩固所学知识识。机械加工工行业中中，孔加加工占重重要的地地位。钻钻床加工工的自动动化和生生产效率要要求越来来越高，钻钻床的发展急急需改进进。本课题的的目的在在于以自自控行程程钻削动力头为研究究目标，主要要解决当当前H钢的的钻孔加加工专用用钻削动力头。 随着着钢结构构在工业业与民用用建筑中中的广泛泛应用，H钢钢的钻孔孔加工已已成为钢钢结构行行业中的的关键技技术之一。因因此对HH钢的钻钻孔加工工通过数数控平面面钻床液压进进给钻削动力头

16、实现现是钻孔加工工是较为为理想的的加工方方式。数数控平面面钻床液液压进给给钻削动动力头一一种集动动力头的主运动动、进给运运动和控控制装置于一一体，具具有体积积小、重重量轻、结构紧凑，钻削过程简单，可可使钻头头快速接接近工件件，立即即自动转转换好的的工进速度开始始钻孔，钻完快速速自动返回。它它可用于于H钢结结构、汽汽车工业业、摩托托车制造业、燃气气器具制制造业、电梯制造造业等行业的钻、扩、铰加工,具有广泛泛的应用前景景。数控平面面钻床自控控行程的的钻削动力头。这不仅仅有助于于提高钻床加工工的自动动化，而而且对于满足生产效率要要求越来来越高也也具有重重要意义义。在现代机机械制造造行业中中，随着加工

17、工零件方方式多样样化及工艺艺合理化化发展的要要求，加加工零件件的方法法也呈现现出多样化，金金属切削加加工是利利用刀具具切除被被加工零零件多余余材料的的方法，是是机械制制造行业业中最基基本的加加工方法法，金属属切削加加工过程是由由金属切削机机床来实实现的。金金属切削机机床是用用切削的的方法将将金属毛坯加加工成机机器零件件的机器器，除切切削加工工外，还还有铸造、锻造、焊焊接、冲冲压、挤压和辊轧等，在在这其中机机床切削削加工的的工作量量约占总制造工工作量的的40%60%(其中钻床占占11.2%),所以以在目前前的机械械制造行行业中金属切削机机床是主主要的加加工设备备。而机机床的技技术性能又又直接影影

18、响机械制制造行业业的产品质质量和劳动动生产率，所所以为了提高高国家的工业业生产能力和和科学技技术水准准，必须须对机床床的发展作作出新的的要求。当前传统统钻床问题的的存在主主要在于于自动化程度度、生产产效率、工工作环境及产品品质量。在在生产过过程中，手手动的操作作、繁锁锁的装夹、大大量生产产力的投投入和单单一的生生产流程导致了钻床加工工的自动动化程度度低、生生产效率低低、工作作环境恶劣和产品品质量不不高，因因此，我我们要解解决的问题在于于如何实实现钻床床加工的的自动化、减少生产力的投投入生产产和与其其它工艺艺流程相结结合，同同时也要考考虑经济济问题。1 . 数控平平面钻床床液压进给钻削动动力头概

19、概况1.1研研究现状状金属切削削机床是是用刀具具或磨具具对金属属工件进进行切削削加工的的机器，在在制造业业中，尤尤其是机机械行业业，机床床有着非非常广泛泛的应用用。然而而钻削加加工仍然然在零件件加工中中占有相相当的比比例，据据统计在在零件加加工中钻钻孔加工工占111.2%以上。钻钻床是切切削加工工的主要要设备之之一。尤尤其是作作为传统统的老产产品摇臂臂钻床，有有数百年年的发展展历史，其其产品都都在不断断地更新新，功能能也越来来越齐全全、性能能也不断断地完善善。在机床加加工中钻钻床的加加工工作作量在总总制造工工作量中中占有很很大的比比重。钻钻床为孔孔加工机机床，按按其结构构形式不不同可以以分为摇

20、摇臂钻床床、立式式钻床、卧卧式钻床床、深孔孔钻床、数数控平面面钻床等等。而数数控平面面钻床的的钻削动动力头是是数控平平面钻床床的核心心部件，钻削动力头是将进给运动与主运动集于一体；目前钻削动力头大多数靠液压滑台实现进给，由于采用了滑台使动力头结构复杂。在 随着钢结构的不大发展应用，数控平面钻床的钻削动力头是加工钢结构联结孔的理想部件，必将得到大发展。随着机械械工业的的扩大和和科学技技术的进步，尤尤其是计计算机的的出现和数控技术的的发展，我我国的机械械制造行行业正朝着高精度度、高效率率、高智能能发展。高精度机机床针对对钢结构构行业加加工设计计，采用用微机控控制。在在钻孔加加工时其其最关键键的孔位

21、位定位由由微机控控制进行行自动、准准确、快快速定位位。其高高速、精精确的定定位是人人工无法法达到的的，同时时避免了了因人工工定位与与钻孔的的误差而而造成工工件反修修或报废废的可能能。高效率数数控平面面钻床由由微机控控制，按按程序进进行自动动定位、根根据不同同的孔径径自动调调整至最最佳的钻钻孔进给给量与旋旋转速度度，人工工只需上上、下工工件即可可，减少少了人工工钻孔时时划线定定位、辅辅助钻孔孔的人员员，其钻钻孔速度度是人工工的4倍倍以上；可连续续地进行行加工，而而不需要要在上下下工件时时使机器器停止运运行；1100%的合格格率又节节省了人人工钻孔孔可能发发生的返返工工时时。高智能数数控平面面钻床

22、在在人机交交流即传传统的编编程上作作了更突突出的设设计，使使用户操操作非常常简单、迅迅速，不不具备电电脑操作作经验者者也可在在很短的的时间内内完成编编程；程程序简短短，通常常只需22-3条条指令即即可；对对于机床床的一些些参数用用户不需需处理；同时具具有自检检，可以以全自动动地完成成所有工工作。高性价比比因机床床采用微微机数值值控制系系统装置置，有精精度高、效效率高等等优越性性。其低低价格在在于仅针针对钢结结构加工工之特点点与精度度要求进进行设计计，相对对其它数数控机床床（如数数控铣床床、车床床、钻床床）的设设备结构构较为简简单，加加工精度度要求较较低。因因此优越越性能与与低价格格便使该该机床

23、具具有很高高的性能能价格比比。1.2应应用领域域H钢结构构在工业业与民用用建筑中中的应用用广泛。主要用用于建筑筑钢结构构中的梁梁、柱构构件。工工业构筑筑物的钢钢结构承承重支架架。地下下工程的的钢桩及及支护结结构。石石油化工工及电力力等工业业设备结结构。大大跨度钢钢桥构件件。船舶舶、机械械制造框框架结构构。火车车、汽车车、拖拉拉机大梁梁支架。由于H型型钢的大大量使用用，H钢的的钻孔加加工已成成为钢结结构行业业中的关关键技术术之一。采采用数控控平面钻钻床钻削削动力头头实现HH钢的孔孔加工是是较为理理想的加加工方式式之一。数控平面面钻床液液压进给给钻削动动力头除除了用于于H钢结构构孔加工工，它还可可

24、以用于于机床零零件加工工、汽车车工业、摩摩托车制制造业、电电梯制造造业等行行业的钻钻、扩、铰铰加工具具有广泛泛的应用用前景。数数控平面面钻床自自控行程程的钻削削动力头头可以像像组合机机床那样样实现多多动力头头在一台台机床上上使用，大大大的提提供加工工效率。这不仅仅有助于于提高钻钻床加工工的自动动化，而而且对于于满足生生产效率率要求越越来越高高也具有有重要意意义。2 . 数控平平面钻床床液压进进给钻削削动力头头总体方方案设计计2.1 钻削动动力头系系统运动动方案要要求由于设计计的多解解性和复复杂性，满满足某种种功能要要求的机机械系统统运动方方案可能能会有多多种，因因此，在在考虑机机械系统统运动方

25、方案时，除除满足基基本的功功能要求求外，还还应遵循循以下原原则：机械系系统尽可可能简单单机构运动动链尽量量简短 在在保证实实现功能能要求的的前提下下，应尽尽量采用用构建数数和运动动副数少少的机构构，这样样可以简简化机器器的构造造，从而而减轻重重量，降降低成本本。此外外，也可可以减少少由零件件的制造造误差形形成的运运动链的的累计误误差。选择运动动副 高副副机构可可减少构构建数的的运动副副数，设设计简单单。但低低副机构构的运动动副元素素加工方方便，容容易保证证配合精精度以及及有较高高的承载载能力，究究竟选用用何种机机构，应应根据具具体设计计要求全全面衡量量得失，尽尽可能做做到扬长长避短。在在一般情

26、情况下，应应优先考考虑低副副机构，而而且尽量量少用移移动副。选择原动动机 机械械系统的的运动与与原动机机的形式式密切相相关。目目前，电电动机、内内燃机使使用最广广泛，但但是应结结合具体体情况灵灵活选择择。尽量缩缩小装备备的尺寸寸机械的尺尺寸和重重量随所所选择的的机构类类型不同同而有很很大差别别。该设设计中选选用变频频三相电电动机提提供主运运动动力力，省去去了齿轮轮传动部部分，使使钻削动动力头尺尺寸减小小，制造造成本也也降低。 机机构应具具有较好好的动力力特性机构在机机械系统统中不仅仅传递动动力，同同时还要要传动动动力，因因此要选选择有较较好动力力学特性性的机构构。采用对称称布置的的机构。对对于

27、高速速运转的的机构，其其往复运运动和平平面一般般运动的的构建以以及偏心心的回转转构建的的惯性力力和惯性性力矩较较大，在在选择机机构时，应应尽可能能考虑机机构的对对称性，以以减少运运转过程程中的动动载荷和和振动。该钻削动动力头采采用双液液压对称称布置在在主轴两两侧，为为主轴提提供对称称的轴向向力，避避免了主主轴受到到侧向颠颠覆力。 机机械系统统应具有有良好的的人机性性能任何机械械系统都都是由人人类设计计，并用用来为人人类服务务的，而而且大多多数机械械系统都都要由人人来操作作和使用用，因此此在进行行机械设设计时，必必须考虑虑人的人人理特点点，以求求得人与与机械系系统的和和谐统一一。该钻削动动力头采

28、采用了PPLC控控制系统统，控制制相应的的液压回回路系统统，能使使动力头头工作时时进给行行程可控控，并能能自控形形成，很很大程度度上降低低了工人人的劳动动强度。2.2总总体方案案的确定定2.2.1方案案的选择择本论文的的数控平平面液压压进给钻钻削动力力头，采采用模块块化的设设计思路路，把钻钻削动力力头分为为三个主主要部分分：主运运动传动动系统部部分，进进给系统统部分，控控制系统统部分。然然后再把把这三个个部分集集为一体体。（1） 主运动方方案选择择主运动，即即旋转运运动，其其动力源源使用电电动机和和内燃机机比较广广泛。传传统的钻钻床一般般都用电电动机作作为主运运动的动动力源，然然后再通通过齿轮

29、轮传动，把把电动机机的运动动与动力力传递给给主轴。本论文的的数控平平面钻床床液压进进给钻削削动力头头的主运运动采用用电动机机作为动动力源，但但不是经经过齿轮轮把运动动与动力力传递给给主轴，而而是使用用变频器器作为电电动机的的电源，通通过变频频调速来来改变提提供给主主轴的运运动转速速。然后后经过带带轮把变变频电机机的运动动与动力力传递给给主轴，由由于没有有齿轮的的传动，为为了避免免带轮打打滑而影影响运动动传递，在在此采用用同步带带轮传动动。这样样就使动动力头的的体积减减小，加加工简单单，成本本降低。（2） 进给运动动方案选选择图2.11 外外置液压压缸钻削削动力头头数控平面面钻床液液压进给给钻削

30、动动力头的的方案设设计，主主要在于于确定动动力头的的液压进进给方式式。传统统的液压压进给钻钻削动力力头分为为外置和和内置两两种。外置 是是指为钻钻削动力力头提供供轴向进进给运动动的液压压缸置于于主轴座座外边，然然后通过过与之相相配套的的机械滑滑台来实实现进给给运动的的移动副副。这种种钻削动动力头体体积比较较大、结结构复杂杂，制造造困难。但工作行程比较大，可以钻削深孔，一般用于矿业、石油业的钻孔。如图2.1所示，为液压缸外置钻削动力头。内置 是指为为钻削动动力头提提供轴向向进给运运动的液液压缸置置于动力力头内部部，与主主轴套筒筒合为一一个整体体。这种种钻削动动力头体体积小，钻钻削平稳稳，精度度高

31、，但但工作行行程没有有外置液液压缸的的钻削动动力头的的工作行行程大。一一般用于于机加工工。如图图2.22所示，为为主轴套套与液压压缸合为为一体的的液压缸缸内置钻钻削动力力头。图2.22 内内置液压压缸钻削削动力头头结合液压压缸外置置和内置置这两种种传统钻钻削动力力头的优优缺点，设设计第三三种方案案。第三三种方案案采用内内外结合合的方式式，即液液压缸置置于主轴轴座外部部，推动动内部的的主轴套套筒带动动主轴作作进给运运动，主主轴座和和箱体不不动。通过以上上的三种种液压进进给方案案的分析，第第三种方方案扬长长避短，既既能减小小钻削动动力头的的体积，又又能提高高其工作作行程。所所以本论论文采用用第三种

32、种液压缸缸内外结结合的方方式，为为主轴进进给提供供动力。（3） 控制系统统的方案案选择钻床的控控制系统统有计算算机控制制系统、电电气控制制系统DDCS与与PICC控制系系统等。本设计中中采用PPLC控控制系统统。PLLC控制制系统的的可靠性性高，抗抗干扰能能力强、维护方方便，容容易改造造，体积小小，重量量轻，能能耗低等等特点。2.2.2方案案的确定定根据以上上三个方方案的选择，确确定数控控平面钻钻床液压压进给钻钻削动力力头的设设计方案案为：如如图2.3所示示。主运动采采用变频频电机作作为动力力源，通通过变频频调速改改变主运运动的转转速；变变频电机机输出的的运动与与动力直直接通过过同步带带轮传递

33、递给主轴轴。进给给运动是是由两个个液压缸缸驱动，两两个液压压缸对称称置于主主轴座外外边，然然后通过过弹簧缓缓冲装置置（起减减小液压压缸受震震动、冲冲击作用用）与主主轴活塞塞套筒联联接，液液压缸在在推动主主轴活塞塞套筒轴轴向移动动的同时时，也带带动主轴轴作轴向向进给运运动。此此方案使使主运动动和进给给运动两两个运动动副同时时实现。数控平面面钻削液液压进给给钻削动动力头的的进给行行程采用用PLCC控制，液液压缸进进给的时时候通过过弹簧缓缓冲装置置内的感感应信号号器判断断弹簧受受力压缩缩的范围围来发出出相应的的信号给给PLCC系统，PPLC系系统收到到信号后后可控制制液压回回路系统统，使主主轴座工作

34、进进给运动动。主轴轴进给的的工进行行程由安安装在主主轴尾部部的端子子板行程程开关来来控制，由由端子板板行程开开关从主主轴工进进开始时时通过判判定主轴轴的工进进距离，当当钻头钻钻透或者者钻到一一定距离离的时候候，主轴轴暂停预预定时间间后快速速退回。由由此达到到钻削动动力头的的行程可可控，并并自控行行程。即即钻削动动力头的的进给为为：快进进工进进（碰到到工件时时，缓冲冲弹簧压压缩，感感应器发发出信号号给PLLC控制制液压回回路）暂停停（由端端子板行行程开关关控制，当当钻透或或钻到一一定深度度，暂停停）快退（暂暂停预定定时间后后，延时时开关合合闭，主主轴快速速退回）原始停止（退到原始位置，碰到位置挡

35、块，使主轴停止进给或进入下一工作循环）。图2.33 数数控平面面钻床液液压进给给钻削动动力头的的总体方方案3.主要要参数设设计计算算本论文所所研究的的钻削动动力头，主主要针对对H钢的的钻孔加加工，采采用该数数控平面面钻床液液压进给给钻削动动力头实实现H钢钢的孔加加工是较较为理想想的方式式；因为为该钻削削动力头头具有较较高的加加工精度度，高自自动化，钻钻削力大大，所以以它不但但能加工工出H钢钢较高精精度的孔孔，还能能用于机机械制造造、汽车车、航天天、石油油化工等等其它各各行业的的钻、扩扩、铰加加工。本论文设设计的钻钻削动力力头的钻钻孔范围围是100-300mm，最最大工作作行程是是2000mm。

36、主主要加工工H钢，一一般为和和20号号钢，硬硬度HBB2300，=6650MMPa。可可实现进进给时自自控行程程，且行行程可控控；其钻钻削动力力头工作作时，主主轴先根根据所需需要的切切削速度度开始旋旋转，然然后钻头头快速进进给，钻钻头接触触到工件件后变为为工进，当当刀具钻钻至所需需深度时时暂停进进给，最最后快速速退回原原始位置置后停止止。该钻削动动力头设设计所需需要的主主要参数数有切削削力、钻钻削扭矩矩、切削削功率等等。为了了计算出出所需的的主要参参数，本本论文中中选用整整体麻花花钻作为为计算评评估刀具具。麻花花钻材料料为，且且钻削加加工时有有冷却液液。设计参数数主要是是由规定定的工件件最大孔

37、孔径钻削削参数来来确定的的。当钻钻孔直径径时，选选择最大大进给量量为，切切削速度度，主轴轴转速3.1 切削力力计算由公式得最大切切削力为为该公式中中：-钻钻削最大大孔径时时所需要要的力，即即钻削过过程中所所需要的的最大钻钻削力，NN；-材材料系数数，根据据材料查查表得=6000.4；-钻钻削孔径径，此式式中=30mmm；-等等于1；-等等于0.7；- 进给量量，此式式中=0.775mmm/r；-工工件的硬硬度系数数，取=1.00。同理，得得最小切切削力为为该公式中中：-钻钻削最小小孔径时时所需要要的力，即即钻削过过程中所所需要的的最小钻钻削力，NN；-材材料系数数，根据据材料查查表得=3044

38、.1114；-钻钻削孔径径，此式式中=10mmm；-等等于1；-等等于0.8；- 进给量量，此式式中=0.118mmm/r；-工工件的硬硬度系数数，取=1.00。3.2 钻削扭扭矩计算算钻削扭矩矩是动力力头的钻钻削刀具具工作时时所需要要的扭矩矩。由公式式中：MM-钻削过过程中所所需要的的扭矩，；-材材料系数数，取为为3044；-工工件加工工的孔径径，=30mmm；-等等于2；-等等于0.8；-进进给量，=0.75mm/r；-工工件的硬硬度系数数，=11.0。得钻削动动力头的的钻削扭扭矩为3.3 切削功功率计算算切削功率率指的是是动力头头在钻削削工作时时所需要要的功率率。 由切切削功率率公式式中

39、：-钻钻削过程程中所需需要的功功率，KKW；n-钻头的的转速，n=230r/min；M-钻削扭扭矩，MM=2117.335。得动力头头的切削削功率为为3.4预预计工作作时间大修年限限为8年年，每年年工作3300天天，每天天2班制制，每班班工作88小时。那那么大修修间隔期期工作时时间为4 . 主运动动传动系系统的设设计由总体方方案设计计，已知知主运动动由变频频调速三三相异步步电动机机作为动动力源，经经过皮带带轮的传传动，再再经过滑滑移花键键把运动动和动力力传递给给主轴。那那么主运运动系统统包括变变频调速速三相异异步电动动机、带带轮传动动系统、主主轴零部部件等。4.1 电动机机的选择择一般传统统的

40、钻床床，都是是通过齿齿轮传动动把电动动机的运运动传递递给主轴轴，使主主轴的主主运动速速度改变变。本论论文在钻钻削动力力头的设设计中，选选用变频频调速三三相异步步电机作作为主运运动的动动力源。使用变频频调速电电机作为为主运动动动力源源，不但但省去了了齿轮传传动机构构的繁琐琐设计，使使动力头头结构变变得简单单；同时时满足了了主轴转转动的无无极调速速。从整整体上看看，减小小了动力力头的体体积，降降低成本本，提高高了生产产力。变频三相相异步电电机，主主要是靠靠调节供供电频率率来控制制电机转转速的。由由于采用用变频器器供电后后，电动动机可以以在很低低的频率率和电压压下以无无冲击电电流的方方式启动动，并可

41、可利用变变频器所所供的各各种制动动方式进进行快速速制动，为为实现频频率启动动和制动动创造了了条件。如图4.1所示。图4.11 主主运动系系统框图图变频器是是利用电电力半导导体器件件的通断断作用将将工频电电源变换换为另一一频率的的电能控控制装置置。变频频器实际际作为三三相电机机的电源源，可将将频率固固定的交交流电变变成频率率连续可可调的三三相交流流电源，提供给电机，使电机能按不同速度转动。调频调速公式为：式中：f 供供电频率率；s 转转差率；p电机机磁极对对数。从这个公公式就可可以看出出，要想想改变电电动机的的转速，可可以改变变f，ss，p这这三个量量中的任任意一个个，就能能够实现现调速，其其中

42、改变变电源频频率f是是比较方方便和有有效的方方法，所所以只要要改变了了电源频频率f就就能够改改变电动动机的转转速。根据钻削削动力头头切削功功率的计计算已知知=5.23kkw 。由由传动效效率公式式 式中：-总总传动效效率；-主主轴轴承承的传动动效率，=0.98；-主主轴花键键的传动动效率，=0.99；-带带传动效效率，=0.996；-带带轮轴承承的传动动效率，=0.98。得那么由公公式式中：-电电动机的的功率，KKW；-切切削功率率，KWW；-总总传动效效率。得电动机机的功率率为：根据钻削削动力头头的工作作要求，选选择:日日立牌YYVF 0OLL-8变变频调速速三相异异步电动动机，额额定功率率

43、为6.0kww。该变变频电机机是日立立有限公公司自造造的，是是由Y系系列三相相交流异异步电机机与之相相配套的的变频器器组合在在一起的的整体。如如图4.2所示示。图4.22 日日立牌YYVF 0OLL-8变变频调速速三相异异步电动动机4.2带带传动的的设计4.2.1传动方方式带传动是是一种挠挠性传动动。带传传动的基基本组成成零件为为带轮（主主动带轮轮和从动动带轮）和和传动带带。当主主动带轮轮转动时时，利用用带轮和和传动带带间的摩摩擦或啮啮合作用用，将运运动和动动力通过过传动带带传递给给从动带带轮。带带传动具具有结构构简单，传传动平稳稳，价格格低廉和和缓冲吸吸振等特特点，在在近代机机械中应应用广泛

44、泛。根据总体体方案设设计，确确定主传传动采用用同步带带传动。同同步带（又又称为同同步齿形形带），以以钢丝绳绳为抗拉拉层，外外面包覆覆聚氨醋醋或氯丁丁橡胶而而组成。它的横截面为矩形，带面具有等距横向齿的环形传动带，带轮轮面也制成相应的齿形，工作时靠带齿与轮齿啮合传动。由于带与带轮无相对滑动，能保持两轮的圆周速度同步，故称为同步带传动。同步带的特点有：不会打滑，传动比准确，架构紧凑，传动效率较高等。同步带的缺点是：制造、安装精度要求较高，中心距要求严格。从整体上看，该传动方案满足本论文所设计的钻削动力头。齿形带传传动，带带速可达达50mm/s，传传动比可可达100，传递递功率可可达2000kww。

45、4.2.2同步步带与同同步带轮轮的设计计计算本论文所所选用同同步带，按按周节制制公式设设计计算算（GBB/T1116116-119899）。已知同步步带和同同步带轮轮齿形为为梯形，按按周节制制公式计计算。如如图4.3所示示，图中中Pb为为同步轮轮结圆或或同步带带上测得得的相连连两齿的的距离；d为同同步带轮轮的节圆圆直径，为同步带轮齿顶圆直径。图4.33同步带带及同步步带轮（1） 设计功率率由公式式中：-为为工况系系数，按按每天运运转时间间为100188h，查查表（GGB/TT113362-19889.JJB/TT75112.33-19994）得=1.7；P-传动电电机功率率，已知知P=66.0kkw。得=1.77x6.0=110.22kw（2） 带型节距距根据和周周节制，查查图，取取标准值值=12.7mmm，H型型同步带带。（3） 小带