本科畢業(yè)設(shè)計-基于線切割的麻花鉆后刀面螺旋面法刃磨裝置設(shè)計

陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計論文.0005)lmm通過計算后均達標。4.3軸承：4.3.1軸承設(shè)計的確定設(shè)計中上半部分為了滿足旋轉(zhuǎn)的需要，采用軸承座的方式；下半部分支撐絲杠及旋轉(zhuǎn)，故考慮在支撐方面采用兩端固定的方式。在選擇了滾珠絲杠的型號后，由于我們采用的是已知的絲杠。所有尺寸都已經(jīng)確定，上半部分為兩個相同的軸承，具體參數(shù)為d=40mm，D=68mm，B=15mm,基本額定動載荷Cr=17.0KN,基本額定靜載荷Cor=11.8KN；下半部分參數(shù)為d=12mm，D=28mm，B=8mm,基本額定動載荷Cr=5.10KN,基本額定靜載荷Cor=2.38KN.4.3.2軸承的校核Fa/Fr〉1.14（查機械設(shè)計第七版表13-5）則X=0.35,Y=0.57。fp取1.5（中等沖擊或中等慣性力..查表13-6同上）動載荷P=fp(XFr+YFa)=3380.25N設(shè)計壽命Lh=5000h,轉(zhuǎn)速n=1000r/min÷1.5=666.7計算基本額定動載荷得C<Ca,所以符合要求。4.4聯(lián)軸器:4.4.1聯(lián)軸器的介紹及種類：（1）.聯(lián)軸器的介紹：是用來聯(lián)接不同機構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián)接。（2）.聯(lián)軸器種類：按照被聯(lián)接兩軸的相對位置和位置的變動情況，可以分為：①固定式聯(lián)軸器。主要用于兩軸要求嚴格對中并在工作中不發(fā)生相對位移的地方，結(jié)構(gòu)一般較簡單，容易制造，且兩軸瞬時轉(zhuǎn)速相同，主要有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等。②可移式聯(lián)軸器。主要用于兩軸有偏斜或在工作中有相對位移的地方，根據(jù)補償位移的方法又可分為剛性可移式聯(lián)軸器和彈性可移式聯(lián)軸器。剛性可移式聯(lián)軸器利用聯(lián)軸器工作零件間構(gòu)成的動聯(lián)接具有某一方向或幾個方向的活動度來補償，如牙嵌聯(lián)軸器（允許軸向位移）、十字溝槽聯(lián)軸器（用來聯(lián)接平行位移或角位移很小的兩根軸）、萬向聯(lián)軸器（用于兩軸有較大偏斜角或在工作中有較大角位移的地方）、齒輪聯(lián)軸器（允許綜合位移）等，彈性可移式聯(lián)軸器（簡稱彈性聯(lián)軸器）利用彈性元件的彈性變形來補償兩軸的偏斜和位移，同時彈性元件也具有緩沖和減振性能，如蛇形彈簧聯(lián)軸器、徑向多層板簧聯(lián)軸器、彈性圈栓聯(lián)軸器銷聯(lián)軸器、尼龍栓銷聯(lián)軸器、橡膠套筒聯(lián)軸器等。聯(lián)軸器屬于機械通用零部件范疇，用來聯(lián)接不同機構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián)接，是機械產(chǎn)品軸系傳動最常用的聯(lián)接部件。4.4.2聯(lián)軸器的注意事項：（1）.安裝與維護：聯(lián)軸器外形尺寸，即最大徑向和軸向尺寸，必須在機器設(shè)備允許的安裝空間以內(nèi)。大型機器設(shè)備調(diào)整兩軸對中較困難，應(yīng)選擇使用耐久和更換易損件方便的聯(lián)軸器。金屬彈性元性撓性聯(lián)軸器一般比非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器的使用壽命長。需密封潤滑和使用不耐久的聯(lián)軸器，必然增加維護工作量。（2）.工作環(huán)境：聯(lián)軸器于各種不同主機產(chǎn)品配套使用，周圍的工作環(huán)境比較復雜，如溫度、濕度、蒸汽、粉塵、砂子、油、酸、堿、腐蝕介質(zhì)、鹽水、輻射等狀況，是選擇聯(lián)軸器時必須考慮的重要因素之一。對于高溫、低溫、有油、酸、堿介質(zhì)的工作質(zhì)量，不宜選用以一般橡膠為彈性元件材料的撓性聯(lián)軸器，應(yīng)選擇金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器，例如膜片聯(lián)軸器、蛇形彈簧聯(lián)軸器等。（3）.傳動精度：小轉(zhuǎn)矩和以傳遞運動為主的軸系傳動，要求聯(lián)軸器具有較高的傳動精度，宜選用非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器。大轉(zhuǎn)矩和傳遞動力的軸系傳動，對傳動精度沒有要求，高轉(zhuǎn)速時，應(yīng)避免選用金屬彈性元件彈性聯(lián)軸器和可動元件之間的間隙的撓性聯(lián)軸器，宜選用傳動精度高的膜片聯(lián)軸器。（4）.選用標準：設(shè)計人員在選擇聯(lián)軸器時首先應(yīng)在已經(jīng)制定為國家標準、機械行業(yè)標準以及獲國家專利的聯(lián)軸器中選擇，只有在現(xiàn)有標準聯(lián)軸器和專利聯(lián)軸器不能滿足設(shè)計需要時才需自己設(shè)計聯(lián)軸器。（5）.選擇品種：了解聯(lián)軸器（尤其是撓性聯(lián)軸器）在傳動系統(tǒng)中的綜合功能，從傳動系統(tǒng)總體設(shè)計考慮，選擇聯(lián)軸器品種、型式。根據(jù)原動機類別和工作載荷類別、工作轉(zhuǎn)速、傳動精度、兩軸偏移狀況、溫度、濕度、工作環(huán)境等綜合因素選擇聯(lián)軸器的品種。根據(jù)配套主機的需要選擇聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)型式，當聯(lián)軸器與制動器配套使用時，宜選擇帶制動輪或制動盤型式的聯(lián)軸器；需要過載保護時，宜選擇安全聯(lián)軸器；與法蘭聯(lián)接時，宜選擇法蘭式；長距離傳動，聯(lián)接的軸向尺寸較大時，宜選擇接中間軸型或接中間套型。4.4.3聯(lián)軸器的選擇：轉(zhuǎn)矩計算：傳動系統(tǒng)中動力機的功率應(yīng)大于工件機所需功率。根據(jù)動力機的功率和轉(zhuǎn)速可計算得到與動力機相聯(lián)接的高速端的理論短矩T；根據(jù)工況系數(shù)K及其他有關(guān)系數(shù)，可計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tc，。聯(lián)軸器T與n成反比，因此低速端T大于高速端T。型號選擇：根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩Tc,從標準系列中可選定相近似的公稱轉(zhuǎn)矩Tn，選型時應(yīng)滿足Tn≥Tc。初步選定聯(lián)軸器型號（規(guī)格），從標準中可查得聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速[n]和最大徑向尺寸D、軸向尺寸L0,就滿足聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速n≤[n]。本設(shè)計采用上海艾里斯的切縫式聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器可以最大程度的保證精度，同時能滿足剛度和精度。采用型號CS-28。4.5步進電機4.5.1步進電機的介紹及原理：步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。步進電機是一種感應(yīng)電機，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進電機供電，步進電機才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進電機分時供電的，多相時序控制器雖然步進電機已被廣泛地應(yīng)用，但步進電機并不能像普通的直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。4.5.2步進電機分類：步進電機分三種：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）永磁式步進一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度；反應(yīng)式步進一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘汰；混合式步進是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為0.72度。這種步進電機的應(yīng)用最為廣泛。4.5.3步進電機的其他知識：（1）.特點與特性一般步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積。步進電機外表允許的最高溫度：步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲。步進電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。（2）.步進電機測速方法步進電機是將脈沖信號轉(zhuǎn)換為角位移或線位移。一是過載性好。其轉(zhuǎn)速不受負載大小的影響，不像普通電機，當負載加大時就會出現(xiàn)速度下降的情況，步進電機使用時對速度和位置都有嚴格要求。二是控制方便。步進電機是以“步”為單位旋轉(zhuǎn)的，數(shù)字特征比較明顯。三是整機結(jié)構(gòu)簡單。傳統(tǒng)的機械速度和位置控制結(jié)構(gòu)比較復雜，調(diào)整困難，使用步進電機后，使得整機的結(jié)構(gòu)變得簡單和緊湊。直線步進電機：或稱線性步進電機，是由磁性轉(zhuǎn)子鐵芯通過與由定子產(chǎn)生的脈沖電磁場相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，直線步進電機在電機內(nèi)部把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為線性運動。直線步進電機的基本原理：采用一根螺桿和螺母相嚙合，這樣做的結(jié)果是大大簡化了設(shè)計，使得在許多應(yīng)用領(lǐng)域中能夠在不安裝外部機械聯(lián)動裝置的情況下直接使用直線步進電機進行精密的線性運動。應(yīng)用領(lǐng)域：直線步進電機被廣泛應(yīng)用于包括制造、精密校準、精密流體測量、精確位置移動等諸多高精度要求領(lǐng)域。4.5.5步進電機的選擇參數(shù)如下：綜上所述本設(shè)計由于裝置工作時速度不能太高，因此要用減速器來減速，選擇SERVODYNAMICS公司的VSS系列超特環(huán)境步進電機即VGPL行星齒輪減速器及步進電機，整個進給系統(tǒng)需要精確旋轉(zhuǎn)而且考慮重量，決定采用VGPL42-VSS42;5.進給系統(tǒng)的設(shè)計說明：進給系統(tǒng)主要由滾珠絲杠螺母副和工字型導軌組成.步進電機通過聯(lián)軸器與絲杠相連，絲杠兩端是固定的軸承支架，支架固定在下支撐板上，絲杠上的絲杠螺母副連接在連接板上；導軌固定在下支撐板上，導軌滑塊固定在連接板上。傳動原理圖如下：需要用的主要機械元件有步進電機，聯(lián)軸器，軸承，滾珠絲杠螺母副，工字型導軌等。5.1步進電機步進電機的知識在上一章節(jié)講到，這里不做介紹。進給系統(tǒng)需要確保精度同時能進行小幅度進給，決定采用VGPL32-VSS32。5.2聯(lián)軸器聯(lián)軸器的知識也在上一章節(jié)中講到，這里不做介紹。依然采用上海艾里斯的切縫式聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器可以最大程度的保證精度，同時能滿足剛度和精度。采用型號CS-25的聯(lián)軸器。5.3滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動的理想的產(chǎn)品。滾珠絲桿由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成直線運動，這是滾珠螺絲的進一步延伸和發(fā)展，這項發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動動作變成滑動動作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。5.3.1滾珠絲杠的介紹和循環(huán)方式滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動的理想的產(chǎn)品。滾珠絲杠由螺桿、螺母、鋼球、預壓片、反向器、防塵器組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成直線運動，這是艾克姆螺桿的進一步延伸和發(fā)展，這項發(fā)展的重要意義就是將軸承從滑動動作變成滾動動作。由于具有很小的摩擦阻力。滾珠絲杠是工具機和精密機械上最常使用的傳動元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成線性運動，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點。用的循環(huán)方式有兩種：外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。滾珠在循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)。滾珠每一個循環(huán)閉路稱為列，每個滾珠循環(huán)閉路內(nèi)所含導程數(shù)稱為圈數(shù)。（1）外循環(huán)：外循環(huán)是滾珠在循環(huán)過程結(jié)束后通過螺母外表面的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進入循環(huán)。如圖所示，外循環(huán)滾珠絲杠螺母副按滾珠循環(huán)時的返回方式主要有端蓋式、插管式和螺旋槽式。（2）內(nèi)循環(huán)：內(nèi)循環(huán)均采用反向器實現(xiàn)滾珠循環(huán)。5.3.2滾珠絲杠的原理及其他知識：特點：1.高效率；2、高精度的保證；4、無側(cè)隙、剛性高；5、高速進給可能：滾珠絲杠由于運動效率高、發(fā)熱小、所以可實現(xiàn)高速進給(運動)。原理:1、按照國標GB/T17587.3-1998及應(yīng)用實例，滾珠絲杠（目前已基本取代梯形絲桿，已俗稱絲桿）是用來將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動；或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動的執(zhí)行元件，并具有傳動效率高，定位準確等。2、當滾珠絲杠作為主動體時，螺母就會隨絲桿的轉(zhuǎn)動角度按照對應(yīng)規(guī)格的導程轉(zhuǎn)化成直線運動，被動工件可以通過螺母座和螺母連接，從而實現(xiàn)對應(yīng)的直線運動。5.3.3滾珠絲杠的具體選擇因為后刀面進給量很小，大約為7m，因此不需要較大的滾珠絲桿，本設(shè)計采用南通伊蘭特精密機械有限公司的滾珠絲杠，其具體參數(shù)如下：FGZFGD選用代號為1204-3的滾珠絲杠即可滿足設(shè)計需求。5.4導軌5.4.1導軌的介紹及選擇條件本設(shè)計要求其機械系統(tǒng)的各運動機構(gòu)必須得到安全的支承，并能準確的完成其特定方向的運動。這個任務(wù)就由導向機構(gòu)來完成。導向機構(gòu)是導軌，其作用是支承和導向。在設(shè)計選用滾動直線導軌時，除應(yīng)對其使用條件，包括工作載荷、精度要求、速度、工作行程、預期工作壽命進行研究外，還須對其剛度、摩擦特性及誤差平均、阻尼特性等綜合考慮，從而達到正確合理的選用，以滿足主機技術(shù)性能的要求。5.4.2導軌的計算直線運動支承系統(tǒng)的負荷與導軌配置形式(水平、豎直、傾斜等),移動件的重心和力作用點的位置,導軌上移動件牽引力作用點的位置,啟動及停止時的慣性力以及切削力等有關(guān)。本設(shè)計的直線運動導軌采用‘工’字形導軌、滑塊座移動。圖2.1導軌對該導軌設(shè)計的基本要求為:作用在滑座上的載荷F約為200N，滑座個數(shù)，單向行程長度L=7㎜，每分鐘往復次數(shù)為4，用于輕型機床的工作臺。表2-1硬度系數(shù)滾道表面硬度HRC6058555350451.00.980.900.710.540.38表2-2溫度系數(shù)工作溫度/〈1001.00100~1500.90150~2000.73200~2500.61表2-3接觸系數(shù)每根導軌上的滑塊數(shù)11.0020.8130.7240.6650.61表2-4負荷系數(shù)工作條件無外部沖擊或震動的低速運動場合。速度小于15m/min1~1.5無明顯沖擊或震動的中速運動場合。速度小于60m/min1.5~2無外部沖擊或震動的高速運動場合。速度大于60m/min2~2.5計算額定動載荷滑座的運動速度最大為5m/min<15m\min，工作溫度在100以下，導軌滾道硬度為60HRC，無明顯沖擊和振動，每根導軌上滑塊配置數(shù)為2。有;因滑塊座M=4,所以每根導軌上2個，由表2-1~2-4確定，,，則由式得其中5.4.3導軌的具體選擇選用的是漢江機床廠的HJG-D系列滾動直線導軌,查其產(chǎn)品手冊，具體參數(shù)如下；因此選用的型號為DA15A。致謝本次畢業(yè)設(shè)計是在白海清老師的悉心指導和熱心幫助下完成的。在這短短幾個月的時間里，白老師在學業(yè)上指導，使我較為順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。白老師在開題階段提供給了相關(guān)資料，并給出了建議和方法上的指導，使我對本次畢業(yè)設(shè)計總體設(shè)計思路、方法等有了系統(tǒng)的了解。設(shè)計過程中，在原理、結(jié)構(gòu)了解熟悉階段，老師不厭其煩，耐心指導，給我們提供資料。白老師在百忙中不忘關(guān)心設(shè)計的進展情況，多次詢問指導，并不時的幫我們解決一些細節(jié)性問題。白老師交給我的不僅僅是專業(yè)知識，他的態(tài)度和品格更使我受益匪淺，讓我上了大學完美的最后一課，將激勵我去不斷探索。值此畢業(yè)設(shè)計完成之際，特向白老師致以誠摯的感謝和崇高的敬意!大學四年的學習生活即將結(jié)束，對關(guān)心和幫助我順利完成學業(yè)的各位老師和同學表示感謝，謝謝大家對我的支持和鼓勵！最后衷心感謝在百忙中為本次畢業(yè)設(shè)計審閱而付出辛勤勞動的各位老師。由于水平有限，本設(shè)計存在一些不成熟和欠妥之處。懇請各位老師、同學批評指正，以便走上工作崗位后進一步改正、提高自己。參考文獻[1]王忠魁，麻花鉆后角的計算與研究，工具技術(shù)，1993(11):13-17[2]王忠魁、何寧、戴俊平.麻花鉆內(nèi)錐面刃磨法.成都：工具技術(shù)，1997.[3]王忠魁.麻花鉆錐面刃磨參數(shù)的優(yōu)化,上海：機械制造，1994，8，11-14.[4]王忠魁，麻花鉆橫刃角度的計算與分析,工具技術(shù)，1996(12):16-19[5]王忠魁.麻花鉆新型錐面刃磨法,陜西：陜西工學院學報，1999.[6]王忠魁.麻花鉆錐面刃磨中翹尾現(xiàn)象的研究,陜西：陜西工學院學報，1998[7]戴俊平，何寧.內(nèi)錐面鉆頭刃磨機設(shè)計，陜西，陜西工學院