【毕业设计】龙门式数控钻床设计说明书

所以，对于面临日益全球化竞争的现代制造工厂来说，第是要大大提高机床的数控化率，即数控机床必须达到起码的数量或比例第二就是所拥有的数控机床必须具有双向高速的联网通讯功能，以保证信息流在工厂车间的底层之间及底层与上层之间通讯的畅通无阻。

以西门子为代表的数控系统生产厂商已在几年前推出了具有网络功能的数控系统。

在这些系统中，除了传统的接口外，还备有以太网接口，为数控机床联网提供了基本条件。

由于国外企业的发展水平，数控机床的网络接口功能被定义为用于远程监控远程诊断。

二方案论证总体布局方案论证数控钻床是数字控制为主的孔加工机床。

在数控机床的发展过程中，数控钻床的出现是比较早的。

年代末，我国已有几种数控钻床的雏形。

美国普拉特惠特尼公司在年就成批生产数控钻床。

它也是数控钻床的最早产品。

此后，美国日本等国家的公司也陆续生产数控钻床，数控转塔钻床等产品。

数控钻床按其布局形式及功能特点可分为数控立式钻床钻削中心印刷线路板数控钻床，数控深孔钻床及其它大型数控钻床等。

数控立式钻床数控立式钻床是在普通立式钻床的基础上发展起来的，可以完成钻，扩，铰，攻丝等多道工序。

适用于孔间距离有定精度要求的零件的中小批量生产。

它般带有两坐标数控十字型工作台，被加工零件装夹在工作台上可进行两坐标移动，其控制系统般是点位控制系统。

属于经济型数控，价格便宜。

钻削中心钻削中心是在坐标数控立式钻床的基础上增加转塔刀库及自动换刀机构而成的采用无级调速的主轴电动机，可实现自动变换主轴转速，可以进行钻扩铰锪攻丝等加工工序，而且，可以完成具有直线和圆弧插补的轮廓控制铣削。

由于般中小型零件大多需要几把刀具来加工，故增加自动换刀装置并同时自动变换主轴转速。

可减轻劳动强度，减少换刀时间，既提高了机床的自动化程度，又提高了生产率。

由于用轮廓控制数控系统代替了点位控制数控系统。

可进行具有直线和圆弧插补功能的铣削加工，更适合于钻铣联合加工的零件。

根据换刀原理及机床结构的不同，目前钻削中心分为单立柱式玉双立柱式两种。

多立柱式的换刀方式是在砖塔中径布置或根主轴，由转塔回转实现主轴转换及自动换刀。

由于转塔中需要布置多根主机，并由主轴主传动，分度，定位等机构。

由于转塔头结构复杂，加工困难，还有尺寸限制，主轴刚性受到定影响，各主轴间的位置精度也不理想，因此多主轴式钻削中心存在上述些问题，很多厂家开发了单轴式钻削中心，它是在同根主轴上自动换装有各种刀具的刀柄实现自动换刀，并采用转塔式刀库，克服了多轴式的缺点。

印刷线路板数控钻床印刷线路板数控钻床是种专门用来加工印刷线路板的专用钻孔机床。

其它大型数控钻床对于些大型零件，在般数控钻床，钻削中心上无法加工。

故使用大型数控钻床。

由于该设计的钻床是要求钻妃的最大直径为，且工件为的盘形零件，工件高度为，属大型多孔零件，加工所需刀雎较少，且不频繁换刀，孔距精度要求不太高，故设计成龙门式数控钻床，其也可完成钻扩铰攻丝等多道工序。

数控钻床功能组成及各部件方案论证数控钻床般包括以下几个部分主机包括床身，立柱，工作台，和主轴箱等机械部件数控系统驱动装置其它辅助装置，如冷却系统，防护罩，排屑器。

数控系统总体方案确定系统运动方式的确定数控统的运动方式可分为点位控制系统，点们直线系统，连续控制系统。

点位控罅系统只能够实现由个位置到另个位置的精确移动，在移动过程中不进行任何加工。

连续控制系统要求工作台或刀具沿各个坐标轴的运动有精确的运动关系。

数控钻床在工作台移动过程中钻头并不进行钻孔加工，回此数控装置可采用点位控制方式。

点位系统的要求是快速定位，保证定位精度。

伺服系统的选择开环控制系统没有检测反馈部件，不能纠正系统的传动误差。

但其结构简单，调整维修方便，在速度和精度要求不太高的场合广泛应用。

闭环控制系统在机床移动部件上装有检测反馈元件来检测实际位移，能补偿系统的传动误差，伺服控制精度高，调试复杂，系统造价高。

由于该机床是加工敢距精度有要求但不太高的零件，采用开环控制系统。

精度要求满足，结构简单，调整维修容易，可降低机床造价。

并采用步进电机作为伺服电机。

执行机构传动方式确定为确保数控系统的传动精度和工作台平稳性，通常提出低摩擦，低质量，高刚度，无间隙，高谐振，以及由适宜阻尼比的要求。

为满足低摩擦，尽量消除传动间隙的要求。

本设计横梁采用滚珠丝杠螺母传动副。

为提高系统的传动刚度，保证加工精度，丝杠支撑设计成两端轴向固定，并加预拉伸的结构。

主机部分总体方案确定工作台工作台是数控机床的重要部件，其形式尺寸往往表现机床的规格和性能。

工作台有矩形，回转形式，以及倾斜成各种角度的万能工作台等三种。

由于该机床是加工大型盘形零件。

故采用回转工作台。

并采用开环控制。

其定们精度由控制系统决定。

开环系统中的数控转台由传动系统，间隙消除装置，及蜗轮夹紧装置等组成。

床身采用龙门式结构。

则蜗轮蜗杆的传动比为确定传动比为确定电机型号由数控机床设计实践指南表可以查得型步进电动机。

相数为三相，最大静转矩，最大启动频率，最大运行频率。

步距角。

外形尺寸外径，长度轴径，质量。

工作台蜗轮蜗杆的设计计算根据般的龙门钻床中回转工作台的转速为。

蜗轮蜗杆传动比，由于传动比过大，蜗杆头数取，则蜗轮齿数。

蜗杆材料选为，表面淬火，硬度蜗轮齿圈材料为，金属模铸造。

确定蜗轮蜗杆模数按齿面接触疲劳强度设计从机械设计表查得由于较低，估计，取因载荷平稳，通过跑合可以改善偏载程度，取载荷系数由表查得将以上数值代入接触强度设计公式，有按接触强度要求，，查表，选出，，，中心距由于工作台结构要求，取中心距检验初设参数蜗轮圆周速度原估计，选值，相符。

滑动速度。

较大，选用锡青铜为蜗轮材料合适。

蜗杆传动效率根据，查表，得，，初选与之相符。

验算齿根弯曲疲劳强度蜗轮当量齿数，由图查得时，齿形系数，满足弯曲强度。

蜗杆轴的刚度验算因为工作台在回转时不克服任何切削力，只克服极小的滚动摩擦与惯性力。

因此可以忽略。

蜗杆蜗轮几何尺寸计算蜗杆轴向齿距蜗杆轴向齿厚蜗杆法向齿厚蜗杆齿顶圆直径蜗杆齿根圆直径蜗杆齿宽取蜗轮喉圆直径蜗轮齿根圆直径蜗轮咽喉母圆半径蜗轮齿宽取选蜗轮轮齿端面为锥面结构。

蜗轮轮缘宽度取为切去顶圆齿尖，蜗轮顶圆直径为不损伤齿，蜗轮顶圆直径取注为了消除蜗轮副的传动隙，采用双螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位置来调整间隙。

蜗杆齿厚从头到尾逐渐增厚。

由上面的数据可以得到蜗杆蜗轮参数见表表蜗轮蜗杆各参数名称符号结论中心距蜗杆头数蜗轮齿数压力角模数传动比蜗杆直径系数蜗杆轴向齿距蜗杆导程蜗杆分度圆直径蜗杆齿顶圆直径蜗杆齿根圆直径顶隙蜗杆齿顶高蜗杆齿根高蜗杆齿高蜗杆导程角蜗杆齿宽蜗轮分度圆直径蜗轮喉圆直径蜗轮齿根圆直径蜗轮齿顶高蜗轮齿根高蜗轮咽喉母圆半径蜗轮齿宽蜗杆轴向齿距蜗杆法向齿厚蜗轮轴向齿厚蜗杆传动的效率和散热计算传动效率啮合效率搅油效率轴承效率所以散热计算由现代机床实用设计手册公式可得自然冷却满足要求。

工作台弹簧的设计计算设计弹簧时的方法很多，通常有三个方法。

是公式计算法二是已知弹簧直径时的设计方法三是查表法。

因弹簧直径已知，故采用第二种设计方法。

查表可知，确定弹簧中径为由公式式中为许用应力为最大工作负荷为弹簧直径。

最大工作负荷计算因弹簧工作时只需克服活塞，少量油液，圆柱体，与托柱体的自重则由公式所以查表可知所以，查表对应值的值为。

所以。

查表，工作极限负荷。

满足要求。

有效圈数的选取范围为，取圈。

则最大心轴直径，最小套筒直径。

验算弹簧刚度由公式。

故为保证弹簧弹开重量，应使弹簧至少预先压缩。

自由高度的选取范围为取弹簧压缩状态高度为。

足够用。

工作台滚动导轨设计计算在机床设计中，导轨设计应该满足导轨的基本要求，即导向性，耐磨性，刚度，低速运动平稳等要求。

其按摩擦性质分类可分为滑动导轨和滚动导轨。

由于滚动导轨摩擦小，允许转速高，寿命长，润滑简单，维护容易，故选用滚动导轨。

而在导轨之间的滚动体又分为滚珠滚针滚柱三种。

其材料般为滚动轴承钢，淬火后硬度可达到以上。

由于本设计的工作台为大型回转工作台，加工大型零件，为提高其承载能力，故选用滚动体为滚柱的导轨。

滚动体的尺寸要求及确定滚动体的直径越大，摩擦系数越小，故在结构允许的情况下，尽量选用较大直径的滚动体，取，由于滚子长度增加，可提高刚度，但过长会使滚子在长度上的压力分布不均。

查现代机床实用设计手册可知选圆柱滚子的尺寸为，。

滚动体数目确定对于滚动导轨有公式式中为导轨上的载荷为滚子长度为导轨上的滚动体数目。

导轨上载荷估算所以，载荷估算值为则取保持架样式采用整体注射式保持架，它具有以下特点滚动体不会掉出，保管容易装配使用方便摩擦小节约有色金属，成本低。

总结这次的毕业设计题目是龙门式数控钻床机械结构设计，设计的内容主要包括工作台的设计机械部分的设计横梁滚珠丝杠的设计。

工作台的设计包括工作台电机的选择工作台的蜗轮蜗杆的设计计算工作台的滚动导轨设计计算。

工作台的作用是按照控制装置的信号或指令作回转分度或连续回转进给运动，以使数控机床能完成指定的加工工序。

常用的回转工作台有分度工作台和数控回转工作台。

本次设计采用的是数