非回转体零件卧式深孔钻削系统设计毕设说明书.doc

本科毕业设计 论文 本科毕业设计 论文 题题 目目 非回转体零件卧式深孔加工 系统改造 学生姓名学生姓名 院院 系 系 专业班级专业班级 指导教师指导教师 完成时间完成时间 非回转体零件卧式深孔加工系统改造非回转体零件卧式深孔加工系统改造 摘要摘要 现代深孔加工技术的发展 面临着多品种 小批量 新型工程材料及愈来 愈高的精度要求的挑战 由于机械行业产品多品种 小批量的比重日益增加 提高 劳动生产率 降低生产成本成为深孔加工技术的中心课题 随之而生的 普通机床 改造为深孔加工的必要性日益凸显其经济性和高效性 目前机床改造在我过还处于 初步阶段 采用普通机床改造为深孔加工机床 不但可以大大节省购置机床的昂贵 费用 还可以实现一床多用 对其系统改造的同时 也可以提高机床的性能和精度 使其加工出来的产品质量更好 品种更多 档次更高 成本更加低廉 所以应该推 广对普通机床的合理改造 课题的主要内容是将一般卧式车床改造为加工非回转体零件的卧式深孔钻床 实现了在普通车床上加工特殊零件的功能 文分析了当今国内外深孔加工技术的发 展现状与趋势 在考虑到经济效益成本的问题 并且满足加工要求的前提下进行了 比较简易的改装设计 对普通车床改造的主要内容有枪钻及内排屑钻床改造整体方 案的设计 由于加工非回转体零件有其特殊性 所以特别提出了枪钻及内排屑系统 改造中钻杆连接器的设计 枪钻扶正器及内排屑授油器的设计 还有油路系统设计 包括负压切屑特性分析等 并且分析了各装置的结构与功能 并对部分轴承 轴进 行了校核 还对各附件的组装提出了要求 以满足在加工过程中的功能实现和经济 效率 本课题解决了在普通车床上加工特殊零件的问题 实现了一床多用 对非专业 化的生产厂家实现了相对较短的研发周期 节省了大量的资金 由于改造经济实惠 简单易行 又能达到生产需求及加工精度 一般零件加工厂家无论从它的价格上及 它的性能上都是非常满意的 所以本课题对在普通机床上加工特殊零件有一定的指 导意义 关键词关键词 非回转体零件 深孔钻削 车床改造 Non rotational Parts Horizontal Deep Hole System Reform Abstract The development of modern deep hole processing technology is faced with more variety small batch new engineering materials and the rising challenge of accuracy The machinery industry product variety increasing the proportion of small quantities improve productivity reduce production costs as the central subject of deep hole processing technology Along with the students the general transformation of the deep hole processing machine tool becoming more and more the need for economy and efficiency I have modified the current machine is still in the preliminary stage deep transformation of the ordinary machine tools machine tools machine tools not only can greatly reduce the high cost of purchase you can achieve more than one use transformation of their systems but also can improve the machine performance and accuracy so that the quality of products processed from better more variety higher grades the cost more affordable So it should be a reasonable tool to promote transformation of the ordinary The main content is subject to the general horizontal Lathe for the processing of non rotary part of the horizontal hole drilling machine the lathe is a special part of the function of processing Paper analyzes the deep processing technology of today s international status and trends of development taking into account the economic cost and meet the processing requirements were compared under the premise of simple design modifications Ordinary Lathe on the main content of BTA drilling machine gun drill and the transformation of the overall program design the processing of non rotary part has its particularity it is particularly proposed gun drill and drill the transformation of BTA system connector design gun drill and the centralizer of BTA granted the design of oil cooler and an analysis of the structure and function of each device and part of the bearing was checked but also put forward the attachment assembly requirements To meet the processing function in the implementation and economic efficiency The project addresses the lathe processing parts of the problems specific to achieve more than one use the manufacturer of non professional to achieve a relatively short development cycle saving a lot of money The transformation of the economic benefits simple and can achieve the production requirements and processing accuracy the general parts processing factory in terms of its price and its performance is very satisfactory Therefore this project processed in special parts of general machine tools that have a certain significance Keywords Non rotational Parts Deep Hole Drilling Lathe conversion 目 录 1 绪论 1 1 1 本课题的研究意义和目的 1 1 2 深孔加工特点 1 1 3 国内外深孔加工技术发展动态 3 1 3 1 国外深孔加工技术发展的动态 3 1 3 2 国内深孔加工技术发展的动态 7 1 4 深孔加工的关键技术 7 1 4 1 热量散放 8 1 4 2 排屑 9 1 4 3 合理导向 9 1 5 本课题主要研究的内容 9 1 5 1 主要研究内容 9 1 5 2 研究主要方法 9 2 非回转体卧式深孔钻削系统整体方案设计 10 2 1 整体方案设计 10 2 2 机床的选择 11 2 3 枪钻系统的选择与设计 14 2 4 内排屑深孔钻的选择与设计 15 1 BTA 深孔钻系统 15 2 喷吸钻系统 16 3 DF 系统 16 各深孔加工系统的比较分析 17 3 主要装置的设计与校核 18 3 1 枪钻钻杆连接器的设计 18 3 1 1 钻杆连接器的设计 18 3 1 2 钻柄夹套设计 19 3 1 3 钻杆连接器均压腔的设计 20 3 1 4 轴承的选取 21 3 1 5 轴承寿命的计算 22 3 2 枪钻扶正器的设计 23 3 2 1 枪钻扶正器负压锥套的设计 25 3 2 2 联接板的设计 25 3 3 DF 系统钻杆连接器装置的设计 26 3 3 1 DF 系统钻杆连接器的设计 27 3 3 2 DF 深孔钻钻杆夹套的设计 28 3 3 3 DF 系统均压腔的设计 29 校核 30 3 3 4 轴承选取 31 3 4 授油器的设计 31 3 4 1 授油器的分类与选择 31 3 4 2 授油器的设计 32 4 切屑处理的主要技术问题 34 4 1 切屑处理的主要技术问题 34 4 1 1 分屑 34 4 1 2 卷曲与断屑 35 4 2 减震 37 4 3 切削用量的选择 37 4 4 切削液的用量选择 38 5 DF 深孔钻削油路系统设计 39 5 1 DF 深孔钻削油路工作原理 39 6 DF 系统中负压抽屑装置 39 6 1 DF 系统的工作原理 40 6 2 影响负压效应的因素 40 6 3 确定 DF 系统的结构参数 41 7 DF 系统排屑特性分析 42 7 1 切屑形态及容屑系数 R 对排屑的影响 42 7 2 排屑通道压力 c p和流量 C Q 对排屑的作用 43 7 3 负压效应对排屑的作用 44 8 结论与展望 45 8 1 结论 45 8 2 发展与展望 45 参考文献 47 致谢 48 1 1 绪论绪论 1 11 1 本课题的研究意义和目的本课题的研究意义和目的 深孔加工是机械制造技术中的难点之一 据有关资料统计 在机械制造行业中孔 加工占全部机械加工的三分之一多 而深孔加工又占到 40 以上 由于孔加工的特殊性 从而形成了其经典难题 难排屑 难冷却 难润滑 工具系统刚度低 这些问题长期 困扰着深孔加工汉沽额 他们限制了深孔加工的工艺范围 也限制了深孔加工理论及 技术向其他领域拓展能力 使深孔加工成为制造技术门类中成本最昂贵的技术之一 国内外的研究人员对深孔加工的加工方法 理论基础第二部分等等方面进行了大 量研究 取得了众多的重要成果 但是在刀具的切削状态仿真 排屑装置改进与排屑 的仿真方面的研究尚欠缺 论文真是针对深孔加工中排屑难的问题尽享研究 以 DF 系 统为模型基础 在原有机床的基础上 考虑寄到的结构和负压装置的改进等因素 对 车床系统进行改造 机床改造为深孔加工机床的意义主要有以下几点 1 节省资金 机床的改造同购置新机床相比一般可节省 60 左右的费用 大型 及特殊设备尤为明显 一般大型机床改造只需花新机床购置费的 1 3 即使将原机床的 结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床 60 的费用 并可以利用现有地基 2 性能稳定可靠 因原机床各基础件经过长期时效 几乎不会产生应力变形而 影响精度 3 提高生产效率 机床改造为深孔加工机床后即可实现一床多用 车削 深孔 钻削 深孔镗削和深孔珩磨 的优点 自动化效率也可提高 对复杂零件而言难度越 高功效提高得越多 且可以不用或少用工装 不仅节约了费用而且可以缩短生产制造 周期 新型材料的非回转体零件的深孔加工是对深孔加工技术的挑战 由于非回转体零 件不能不能旋转 在一般深孔加工机床上是不能进行加工的 所以其加工必须使用特 制改装的深孔钻床 这种特制机床的改装与一般机床改装方法是有所不同得 所以本 课题的意义主要在于通过对传统机床的特殊改造 使其成为可以对非回转体零件进行 深孔加工的钻床 并且提高传统深孔加工方法的水平 开发出新的制造技术与工艺方 法 由于本课题是针对传统机床进行改造使之成为可以对非回转体零件进行深孔加工 的钻床 所以比市面上上百万的深孔钻床廉价的多 既可以满足加工要求 又可以降 低成本 提高效益 1 21 2 深孔加工特点深孔加工特点 深孔加工与普通孔加工相比 具有其自身的一些特点 主要表现在一下几方面 1 从加工的切削状况来看 1 深孔加工处于一种半封闭或封闭的加工状态下 不能直接观察刀具的切削和 走刀情况 2 切屑在深孔内 排屑路径较长 不便排屑 3 工艺系统刚性差 4 深孔刀具在近似封闭的状态下工作 热量容易积累 不便于散发 磨损严重 2 从深孔加工的运动方式来看 1 工件不动 刀具做旋转运动 2 工件转动 刀具做进给运动 3 工件旋转 刀具也做相反方向旋转又做进给运动 4 工件做旋转运动与进给运动 刀具不动 这种形式采用不多 3 从深孔加工的排屑方式来看 1 外排屑式 冷却液从空心钻杆输入 经过切削区带着切屑 从呗加工零件 的孔和钻杆外壁排出 2 内排屑式 冷却液从被加工零件的空和钻杆外壁输入 经过切削区带着切 屑从空心杆的空中排出 两种排屑方式相比 应选用内排屑方式 内排屑方式中切屑不受导向块的阻碍 不宜划伤已加工的孔表面 且排屑通常 钻杆刚性高 深孔加工的特点 深孔加工的特点 1 1 断屑和排屑 深孔加工切削状态恶劣 切削力更大 排屑难度远大于普通孔的 加工 若不能可靠地断屑和排屑 将造成切屑堵塞及拉伤加工表面 引起刀具损坏 2 2 冷却和润滑 深孔加工属于半封闭式切削 切削热不易散出 切削温度高 若 无良好的冷却和润滑容易造成刀具磨损加快 3 3 导向 由于深孔的长径比较大 钻杆细长 刚性较低 容易产生振动 造成钻 孔偏斜而影响加工精度 因此 深孔钻加工必须由导向块进行确定中心的导向 深孔钻系统的特点深孔钻系统的特点 1 广泛的实用性 能用于数控或手动镗床 车床 铣床 钻床及加工中心等 2 很低的表面粗糙度 表面粗糙度通常可达 Ra0 5um 3 强劲的功能 钻削深度可达钻头直径的 30 200 倍 无需中途退屑 适用于加工孔径 3 52mm 深度可达 3000mm 当深度超过钻头的 30 倍时才需分级钻削 4 简便的结构 不依赖任何其他工具 可迅速学会安装使用 同时占用面积小 5 能完成特殊加工 利用特别设计的导向套 更能从 90 度以外的角度钻入及进行交接钻孔 6 成本低 无需花费太多资金就能大量解决深孔加工的疑难 产生极高的效益 1 31 3 国内外深孔加工技术发展动态国内外深孔加工技术发展动态 1 3 11 3 1 国外深孔加工技术发展的动态国外深孔加工技术发展的动态 18 世纪后期 由于制造的枪管和炮管要求有较精度的孔 深孔钻削加工技术随之发 展起来 开始人们用扁钻进行加工 直到 1860 年美国发明了麻花钻 这在钻孔领域迈 出了重要的一步 尽管麻花钻是扁钻的一种改进 但是还是不能作为一种极好的精加 工工具 加工深孔时麻花钻还有一些缺点 例如 还有麻花钻的抗扭矩性能是有限 的 因此进入孔的速度低 在实践中 人们发现麻花钻的这些缺点可以通过采用自导 式单刃钻孔工具来克服 在这种情况下产生了枪钻 枪钻的名称是因加工枪孔而得名 的 枪钻最早是由西德 英 美国的几家工厂为军事工业制造的 后来逐渐推广到其 它机器制造部门 而成为普通采用的一种加工深孔的工具 在我国枪钻称为外排屑钻 孔工具 由于枪钻的钻杆为非对称形 抗扭转性能差 只能传递有限的扭矩 因而枪钻只 适用于加工小孔零件 枪钻的另外一个缺点是切屑通道介于钻杆和已加工过的孔之 间 易于划伤工件表面 所以 在第二次世界大战前和战争期间由于战争的需要 枪 钻方式加工设备已不能满足军工生产的需要 因而在 1943 年在德国由毕斯涅耳研究 出毕斯涅耳加工系统 即我国常称的内排屑钻孔法 并在德国取得了专利权 此后 毕斯涅耳又经不断发展和改进 到 1951 1955 年见基本定型 推广应用于生产 二战后 以德国海勒公司和瑞典卡尔斯德特为主导 成立了一个以德国 瑞典 英国 法国为主要参加国的国际深孔加工协会 Boring and TrepanningAssociation 推出了一种具有单边刃 自导向和高压切削液的内排屑深孔钻头 这就是迄今仍用于 钻直径 20mm 以上深孔的 BTA 钻 与枪钻相比 BTA 钻采用圆形空心钻杆和高压 密封装置 将大量高压切削液输入钻杆和工件孔壁之间的间隙中 冲向切削区 除了 起到冷却润滑和支撑钻杆的作用外 还带着切屑从钻杆内孔排出 它具有刚性好 精 度高 效率高以及刀具系统性能好等优点 虽然工本费用较大 但其生产效率比一般 加工方法高 4 10 倍 又可取消一般精加工工序 所以总的看来 还是一种经济的加 工方法 目前国外研究生产的先进机床和可以实现的加工难度列举在下面的坐标机床上 一 普通型单座标深孔钻床 我国于 1989 年我公司的前身德州机床厂为了满足国内加工的需要 自行设计制造 了最大钻孔直径 20 毫米 最大加工深度 500 1000 毫米的 Z2102 型深孔钻床 这是我 国第一台利用枪钻法钻削的深孔钻床 1990 年通过原机械工业部部级鉴定 并评为国 家级新产品 填补国内空白 真正投入市场用于生产是在半年以后 中间经过用户批 量试验认同 才逐渐推上市场 到目前我公司仅深孔钻床产品年产值已达千万元 该 产品已由普通继电器控制的 Z2102 可编程控制器控制的 ZP2102 发展到现在由电气 数字控制系统控制和应用其他先进技术的 ZK2102 ZK2102A 其中为了提高加工效率 满足大批量生产的要求 又开发了双主轴的 ZP2102X2 ZK2102X2 数控深孔钻床系列及 其他专机等 上世纪 70 年代初 深孔钻床在世界上还是采用普通继电器控制的 如 70 年代 80 年代 进入我国的美国的 ELDORADO 公司的 MEGA50 德国 TBT 公司的 T30 3 250 NAGEL 公司 的 B4 H30 C L 日本神崎高级精工制作所的 DEG 型等深孔钻床都是采用继电器控制的 80 年代后期由于数控技术的出现才逐渐开始在深孔钻床上得到应用 特别是 90 年以后 这种先进技术才得到推广 如 TBT 公司 90 年代初上市的 ML 系列深孔钻床除进给系统 由机械无级变速器改为采用交流伺服电机驱动滚珠丝杠副 进给用滑台导轨采用滚动 直线导轨以外 钻杆箱传动为了保证高速旋转 精度平稳 由交换皮带轮及皮带 和 双速电机驱动的有级传动变为无级调速的变频电机到电主轴驱动 为钻削小孔深孔钻 床和提高深孔钻床的水平质量创造了有利条件 这可以从下述对比的几项主要技术参 数看出 深孔钻床发展情况 ML 系列是近期的 T30 系列是过去的 型号项目 ML200 ML250 T30 3 250 单位 钻孔范围 1 轴 0 9 15 2 25 4 18 mm 2 轴 0 9 10 2 18 mm 3 轴 1 11 1 11 mm 4 轴 1 10 1 10 mm 进给速度范围 0 15000 无级 0 15000 无级 35 320 无级 mm min 主轴功率 2 4 7 5 2X4 KW 快速移动速度 15000 15000 3500 mm min 主轴转速 1000 24000 无级 1000 9000 无级 1375 6100 无级 r min 钻削孔径向小方向延伸 说明技术含量高 质量要求严格 主轴向多轴发展 可以同时加工多件工件 提高加工效率 主轴转速高 应用先 进的电主轴 运转平稳 精度提高 进给速度范围广且大 因此深孔钻床这些年来 由于先进技术的应用 水平提高很快 二 专用型深孔钻床 近些年来为了加工某些零件上的相互交叉或任意角度 或与加工零件中心线成一 定角度的斜孔 垂直孔或平行孔等需要 各个国家而专门开发研制多种专用深孔钻床 例如专门为了加工曲轴上的油孔 连杆上的斜油孔 平行孔和饲料机械上料模的多个 径向出料孔等 如 TBT 公司生产的特别适用于加工摩托车到轻型卡车的各种中小型曲 轴油孔的 BW200 KW 深孔钻床 特别适用于大中型卡车曲轴油孔的 BW250 KW 深孔钻床 它们均具有 X Y Z W 四轴数控 该公司为了客户需要 在一条生产线上可以加工多 种不同品种的曲轴油孔 于 2000 年设计制造了第一台柔性曲轴加工中心 可以加工 2 12 缸不同曲轴上所有的油孔 英国 MOLLART 公司生产制造的专为加工颗粒挤出模具 而开发的具有六等分六根主轴同时加工同一工件上六个孔的专用深孔钻床 该工件孔 数量多达 36000 个 全都是数控系统控制的 三 三座标数控深孔钻床 随着家电市场销售量增大 塑料制品增长速度加快 塑料模具制造业蓬勃发展 深孔钻床为了满足模具上的水孔 射销孔等孔系的深孔加工 由过去的单一座标轴的 深孔钻床加工发展到需要加工座标孔系的多孔加工而开发的三座标数控深孔钻床近些 年来发展很快 1995 年我公司为了满足广东美的空调设备有限公司开发了我国第一台 为塑料模具上多孔系加工的 ZK2103 型三座标数控深孔钻床 为了满足模具制造业发展 的需要 又开发了除了钻削深孔以外 还可以进行铣削 攻丝等多功能的 ZXK2103 深 孔钻铣中心和三座标数控 ZK2103A ZKA2102 型深孔钻床 此类机床世界上有关国家发 展很快 不仅有三座标 三轴数控轴 深孔钻床 而且数控轴已发展到四轴 五轴 有 的已到六轴的全自动六轴数控枪钻加工中心或数控铣钻中心 它们都有自动换刀装置 前几年存储刀具的刀库只有 12 把或 24 把 而且自动换刀装置不包括细长的枪钻 现 在不但刀具库存储数量增加 而且枪钻也自动更换之列 这是一个很大的发展 如 德国 IXI0N 公司的 TLF1004 型四轴数控 X Y Z B 深孔钻床刀具刀库存储 24 把 TBT 公司的 T30 320 1050KT FTS 深孔钻削中心 滚筒式刀具库 24 把 其中 8 种不同 直径 每种三件 它们的枪钻都不包括在自动换刀之列 现在的英国 MOLLART 公司的 FMC 系列全自动六轴数控枪钻加工中心 钻孔直径范围 5 50mm 最大钻孔深度 1350mm 除了钻削以外还有铣削 攻丝功能 当刚性攻丝 M30 满足不了时 还可以用 标准铣刀及螺旋铣削方式通过数控插补功能来加工大螺纹 它的自动换刀装置具有 90 把刀 其中包括长度达到 1500 mm 枪钻的自动更换 其独到之处是对这长钻头的特殊 辅助支承 在加工过程能自动就位和撤回 该机床还有用户化编程软件 GE FANUC 数 控系统 可编程参数 主轴进给速度 钻孔深度 及对加工工程中进行监控 为了扩 大机床加工规格范围 有的深孔钻床既具有枪钻法钻削深孔 铣削平面 刚性攻丝的 功能 又具有内排屑钻削 BTA 法 钻孔的功能 以便钻削大孔及加大机床柔性 如 德国 IX10N 公司的 1A5TL 1600 5 重型深孔钻铣复合加工中心 五轴数控其主要技术 参数 钻孔直径范围 3 36 65 mm 其中大于 35mm 的孔径可用 BTA 法进行 钻削 一次钻削深度 1600mm 最大钻削深度 2100mm 铣削能力 250 400 cm3 min 主轴转速 300 75 6000r min 五轴数控 W X Y Z B A 25 15 按 A 其中 W 钻铣单元水平移动 X 工作台横向移动 Y 钻铣单元垂直移动 Z 立 柱纵向移动 B 工作台旋转 A 钻铣单元摆动 再如德国 TBT 公司的 MD30 KW 深孔 钻铣床 其主要技术参数 钻孔范围 4 25mm 最大钻削深度 1000mm 铣削能力 350cm3 min 麻花钻钻孔最大 30mm 攻丝 M24X3 数控轴数 X Y Z W B A 还 有 C 轴 此机床具有很大的柔性 除了加工垂直于平面上的和斜面上钻削深孔以外 还可以利用 C 轴对曲轴上任何位置上的油孔进行钻削 近些年来 除深孔钻床有很大发展以外 深孔钻枪本身也有很大变化 过去枪钻 规格一般为 2 30mm 左右 现在已发展到 0 9 40mm 甚至到 50mm 德国 BOTEK 公司的枪钻规格已标准化到 0 9 50mm 特别是其中大于 18mm 的钻头可 用机夹刀头 它是一种不重磨钻头 刀刃磨损后转位 刀片磨损后更换刀片或导向垫 不会伤害或废弃刀杆 刀柄等 由于 BTA 钻系统存在密封装置制造复杂问题 为克服 BTA 系统存在的不足之处 1963 年瑞典 Sandvik 公司发明了喷吸钻系统 喷吸式深孔钻 Double tube Ejector Drills 是在内排屑深孔钻基础上发展起来的新型实心深孔加工方法 它是利用流体 的喷吸效应原理 当高压流体经过一个狭小的通道 喷嘴 高速喷射时 在这股喷射 流的周围形成一个低压区 可以将喷嘴附近的流体吸走 它比较巧妙的解决了 BTA 系统的复杂压力头及密封问题 它不需要专用的深孔钻床 只要求普通机床具有足够 的功率 必要的切削速度与机床结构的稳定性就能使用 喷吸钻的特点是采用内外钻杆 冷却液通过两管之间间隙输入 其中一部分冷却 液经两管之间的空间进入切削区 起润滑 冷却 排屑的作用 而另一部分冷却液通 过内管上的喷口进入内管排屑通道 在排屑通道内形成一个局部真空区 对切削区冷 却液和切屑产生抽吸作用 但是喷吸钻本身也存在的缺点 由于采用内外钻杆 排屑 空间受到限制 所以钻削直径一般大于 18mm 同时冷却润滑液供给方式不能控制 刀杆振动 刀杆易擦伤 因而刚性与加工精度略低于 BTA 系统 为了补偿喷吸钻的 不足 日本冶金股份有限责任公司发展了 DF Double feeder System 系统 DF 系 统 在日刊 机械设计 1980 年第 4 期发表以后 即为我国工程界所重视 DF 系统综合 了 BTA 系统 和喷吸钻系统的优点 对双管喷吸钻去伪存精 淘汰了双管的衬管 恢 复了 BTA 的已有简单结构 并借用了双管喷吸钻的负压抽屑机理 在钻杆末端设置 产生负压作用的喷嘴 将推吸排屑加以结合 大大提高了排屑能力 DF 系统在简化双管喷吸钻结构方面是一个明显的进步 但在其抽屑器设计上还不 很成熟 1 3 21 3 2 国内深孔加工技术发展的动态国内深孔加工技术发展的动态 深孔技术在我国得到了广泛的应用 江西量刃具厂 成都工具研究所 中北大学 西安理工大学 西安石油大学 北京科技大学 大连理工学院等单位在深孔加工技术 研究方面处于领先水平 广西工学院研制出了一种用于数控机床的高效深孔钻 解决了在数控机床上加工 小直径深孔 20 5 L D wq Z 时可顺利地排屑 保证系统加工稳定 切屑的容积系数越小越有利于排屑 据资料统计 各种形状切屑的容积系数是不 同的 一般 带直长屑 R 300 400 带状乱散屑 R 100 300 螺卷长屑 R 50 100 螺卷短屑 R 30 50 半环状屑 包括大 C 形屑和带状短屑 R 15 30 发条状屑 R 10 15 折皱单元屑 R 8 9 断裂单元屑 包括小 C 形屑 R 5 6 一 般内排屑深孔钻 R 50 就可以顺利排屑 单刃外排屑深孔钻 枪钻 套料钻由于排屑 孔和通道很小 要求容屑系数更小 R 10 C 形切屑及皱折单元屑的容屑系数较小 在同样的切屑排屑率下 容易排出 并且 占用存放场地小 是 深孔加工的理想切屑状态 当钻削进给量较小时 容易产生一种 薄而软的带状切屑 该切屑的排屑率较高 容易排出 也可作为深孔加工的正常切屑 但由于这种切屑容屑系数 R 较大 排出后占用场地多 并且容易改造成切削液损耗 只适于存屑场地较大 有大型清理切屑设备的厂家 影响排屑的还有形状系数 R C 切屑形状系数的定义是 RGLCR18 4 74 1 2 13 式中L为一根切屑的长度 指切屑的纵向 横向及厚度尺寸中最大的尺寸 G为一根切屑的重量 R为切屑的容积系数 R C越小 切屑越容易处理 对小直径深孔内排屑钻削 用这个指标比较合理 因 为它综合反映了切屑的大小 重量和容积系数 深孔加工要求切屑能在有限空间内顺利排出 要求切屑为短屑和部分锥螺旋屑 对于 外排屑深孔钻可有一些薄的带状短屑也能排出 内排屑深孔钻削尤其是钻削小直径深 孔时 一般都希望得到C型屑或小针状屑 因为C型屑和小针状屑的变形系数小 容积 系数小 切屑容易排出 7 2 排屑通道压力排屑通道压力和流量和流量对排屑的作用对排屑的作用 c p C Q 当射流间隙为零时 DF 系统就变成了 BAT 内排屑系统 切削液由切削区进入排 屑通道具有一定的压力和流量 上通道中的切屑获得一定的能量 并在切削液的压差 作用下被排出 切屑在排屑通道中运动时 受到切削液的推力作用 同时还受到切削 液黏滞阻力和摩擦阻力作用 为了能顺利排屑 切削液压力 P1 必须大于 P2 这就要 求提高输入到切削区的切削液压力或流速 在结构参数确定的情况下 若不考虑负压 效应 则可以通过增大排屑通道压力 PC 和流量 QC 来提高液流流速 达到提高排屑能 力的目的 在进给量较大的条件下 可以得到稳定的 C 形屑 这时 切削液流量的大小对于 切屑的形状和容屑系数 R 影响较小 这是由于此时切屑在经受了很大的切削变形和附 加变形之后 其硬度和强度都很高 又加之切屑的几何尺寸很小 所以切削液就不会 对其产生明显的作用效果 对于带状切屑 由于其切屑的硬化程度低 并且尺寸大 因而在切削液的冲击和 压力作用下会产生形状和尺寸变化 当流量 QCJ 较大时 切屑由于受到很强的冲击作 用而变形及折断 并且相互缠绕和堆积得更加紧密 从而使容屑系数值有所减小 由 此可见 对于带状切屑 增大切削液的流量对于排屑有更加明显的效果 7 3 负压效应对排屑的作用负压效应对排屑的作用 由负压抽屑原理得知 负压效应使排屑通道压力差增大了 该压 2 2 2 vvv 差增量与静压差无关 它仅是由负压效应产生的抽吸压差 记作 即 21 pp c p 2 2 2 vvvpc 其抽吸力A A 排屑通道截面积 直接作用于切屑 促使切屑排出 所以 负压效 c p 应可以提高 DF 系统的排屑能力 8 8 结论与展望结论与展望 8 18 1 结论结论 本课题针对深孔加工中机床使用在普通机床 对于加工零件的特殊性 非回转体 零件 的深孔加工 实现了降低成本 提高生产效率 制造周期短 一床多用的功能 主要内容是设计了内排屑深孔钻削系统和枪钻深孔钻削系统以及其中的主要部件 课 题研究工作和总结如下 1 分析了深孔加工对机床的要求 选择了机床 并对其功率进行了校核 结果 显示 CW6163C 车床能够满足mm65 10 深孔加工的要求 2 设计了内排屑授油器 钻杆连接器 工件支撑装置等车床附件 分析了各自 结构 功能 并对部分轴承进行了校核 基本上解决了对非回转体零件加工中小孔径 深孔的问题 实现了相对较短的研发周期 低成本 一床多用 3 设计了排屑的负压抽屑装置 枪钻钻杆连接器 工件支撑装置等车床附件 分析了各自的结构机理 并对 DF 系统进行了理论分析 指出了负压抽屑机理和结构参 数设计方面所应注意的问题 说明了系统组装所应注意有关事宜 解决了对非回转体 零件加工小孔径深孔的问题 4 提出了利用组合夹具定位夹紧工件 既考虑到了小批量生产的特点 有满足 了工件装夹精度的要求 毕业论文确实是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会 以前也 做过几个课程设计 但是它们没有毕业论文这样系统 详细 通过这次比较完整的非 回转体深孔钻削系统设计 我不再像以前一样 仅仅掌握一些理论知识 这次实践让 我提高了对这方面知识的综合运用能力 以及解决实际问题的能力 在整个过程中 我的查阅资料能力也个到了很好的提高 最突出的是 CAD 绘图能力以及 Word 的使 用能力得到了提高 8 2 发展与展望发展与展望 本课题对在普通车床上加工特殊零件进行了深度的探索 提出了了可行的设计方 案 对在普通车窗上进行深孔加工有一定的导向意义 还有许多的问题需要进一步的 完善 进一步的研究工作可以在一下几个方面展开 1 受限于非回转体零件概念的宽泛性 无法装夹工件的具体方案 需要工艺人 员在生产中根据需要进行详细研究 2 受限于车床本身的精度 本设计所针对的加工对象是那些对深孔加工要求一 般或者较低的零件 对于精度要求较高的零件需要在专用深孔加工机床上进行加工 参考文献参考文献 1 王世清 深孔加工技术 M 西安 西北工业大学出版社 2003 2 李文亮 深孔加工 DF 系统排屑机理研究及建模与仿真 M 中北大学硕士论文 3 胡金文 普通车床上加工深孔的方法 鄂东职业技术学院 2007 4 濮良贵 纪名钢 机械设计 M 第八版 北京 高等教育出版社 2006 5 王世清 孔加工技术 M 北京 石油工业出版社 1993 6 傅广义 BTA 深孔钻的合理使用 M 郑州煤矿机械厂 2003 7 朱林 赵洪兵 车床改装深孔后油路系统设计 M 西安石油学院 1997 8 龚溎义 机械设计课程设计指导书 M 第二版北京 高等教育出版社 9 周开勤 机械零件手册 M 第五版 北京 高等教育出版社 2001 10 龚溎义 潘沛霖 陈秀 严国良 课程设计图册 M 第三版 哈尔滨 哈尔滨工 业大学出版社 2005 11 甘永立 几何量公差与检测 M 第七版 上海 上海科学技术出版社 2005 12 机械设计师手册编写组 机械设计师手册 北京 机械工业出版社 1991 13 何定健 李建勋 王勇 深孔加工关键技术及发展 四川大学制造科学与工程学 院 2008 14 张伯霖 高速切削技术及应用 M 北京 机械工业出版社 2002 15 朱冬梅 胥北澜 画法几何及机械制图 M 北京 高等教育出版社 2004 16 王世清 机械制造工程学 M 西安 陕西科学技术出版社 1998 17 刘瑞新 曾令宜 华顺刚 AutoCAD2004 中文版应用教程 M 北京 电子工业 出版社 18 冯凯 超细长深孔的振动钻削研究 D 西安石油大学 1997 19 王艳华 准干式切削在深孔加工中应用的关键技术 福建 漳州职业技术学院 致谢致谢 本论文是在导师彭海教授的严格要求和精心指导下完成的 论文的选题 方案构 思 工作实施以及论文撰写的整个过程中 都浸透着导师的大量心血 在课题研究过 程中 导师严谨的治学态度 创造性的思维方式 废寝忘食的工作作风 锐意进取的 精神是我获取的巨大精神财富 并受益终生 在此谨向导师表示崇高的敬意和衷心的 感谢 论文完成过程中得到了老师的指导 感谢他们在我做毕设期间和论说明书完成过程 中所给予的无私关心和指导 同时与各位老师和同学和谐的人际关系 团结合作的团 队精神和良好的学术氛围使得毕业设计得以顺利完成 大学四年期间 与老师 同学们在一起的美好时光 给我留下了深刻影响 我将会 终生难忘 谨向百忙中抽出宝贵时间评阅本毕业设计的各位教授 指导老师致以诚挚的谢意 感谢所有关心 帮助过的我的老师 同学和朋友 袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅 膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿 蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈 羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁