本科毕业设计-基于线切割的麻花钻后刀面螺旋面法刃磨装置设计

陕西理工学院毕业设计论文.0005)lmm通过计算后均达标。4.3轴承：4.3.1轴承设计的确定设计中上半部分为了满足旋转的需要，采用轴承座的方式；下半部分支撑丝杠及旋转，故考虑在支撑方面采用两端固定的方式。在选择了滚珠丝杠的型号后，由于我们采用的是已知的丝杠。所有尺寸都已经确定，上半部分为两个相同的轴承，具体参数为d=40mm，D=68mm，B=15mm,基本额定动载荷Cr=17.0KN,基本额定静载荷Cor=11.8KN；下半部分参数为d=12mm，D=28mm，B=8mm,基本额定动载荷Cr=5.10KN,基本额定静载荷Cor=2.38KN.4.3.2轴承的校核Fa/Fr〉1.14（查机械设计第七版表13-5）则X=0.35,Y=0.57。fp取1.5（中等冲击或中等惯性力..查表13-6同上）动载荷P=fp(XFr+YFa)=3380.25N设计寿命Lh=5000h,转速n=1000r/min÷1.5=666.7计算基本额定动载荷得C<Ca,所以符合要求。4.4联轴器:4.4.1联轴器的介绍及种类：（1）.联轴器的介绍：是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。（2）.联轴器种类：按照被联接两轴的相对位置和位置的变动情况，可以分为：①固定式联轴器。主要用于两轴要求严格对中并在工作中不发生相对位移的地方，结构一般较简单，容易制造，且两轴瞬时转速相同，主要有凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等。②可移式联轴器。主要用于两轴有偏斜或在工作中有相对位移的地方，根据补偿位移的方法又可分为刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器。刚性可移式联轴器利用联轴器工作零件间构成的动联接具有某一方向或几个方向的活动度来补偿，如牙嵌联轴器（允许轴向位移）、十字沟槽联轴器（用来联接平行位移或角位移很小的两根轴）、万向联轴器（用于两轴有较大偏斜角或在工作中有较大角位移的地方）、齿轮联轴器（允许综合位移）等，弹性可移式联轴器（简称弹性联轴器）利用弹性元件的弹性变形来补偿两轴的偏斜和位移，同时弹性元件也具有缓冲和减振性能，如蛇形弹簧联轴器、径向多层板簧联轴器、弹性圈栓联轴器销联轴器、尼龙栓销联轴器、橡胶套筒联轴器等。联轴器属于机械通用零部件范畴，用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接，是机械产品轴系传动最常用的联接部件。4.4.2联轴器的注意事项：（1）.安装与维护：联轴器外形尺寸，即最大径向和轴向尺寸，必须在机器设备允许的安装空间以内。大型机器设备调整两轴对中较困难，应选择使用耐久和更换易损件方便的联轴器。金属弹性元性挠性联轴器一般比非金属弹性元件挠性联轴器的使用寿命长。需密封润滑和使用不耐久的联轴器，必然增加维护工作量。（2）.工作环境：联轴器于各种不同主机产品配套使用，周围的工作环境比较复杂，如温度、湿度、蒸汽、粉尘、砂子、油、酸、碱、腐蚀介质、盐水、辐射等状况，是选择联轴器时必须考虑的重要因素之一。对于高温、低温、有油、酸、碱介质的工作质量，不宜选用以一般橡胶为弹性元件材料的挠性联轴器，应选择金属弹性元件挠性联轴器，例如膜片联轴器、蛇形弹簧联轴器等。（3）.传动精度：小转矩和以传递运动为主的轴系传动，要求联轴器具有较高的传动精度，宜选用非金属弹性元件的挠性联轴器。大转矩和传递动力的轴系传动，对传动精度没有要求，高转速时，应避免选用金属弹性元件弹性联轴器和可动元件之间的间隙的挠性联轴器，宜选用传动精度高的膜片联轴器。（4）.选用标准：设计人员在选择联轴器时首先应在已经制定为国家标准、机械行业标准以及获国家专利的联轴器中选择，只有在现有标准联轴器和专利联轴器不能满足设计需要时才需自己设计联轴器。（5）.选择品种：了解联轴器（尤其是挠性联轴器）在传动系统中的综合功能，从传动系统总体设计考虑，选择联轴器品种、型式。根据原动机类别和工作载荷类别、工作转速、传动精度、两轴偏移状况、温度、湿度、工作环境等综合因素选择联轴器的品种。根据配套主机的需要选择联轴器的结构型式，当联轴器与制动器配套使用时，宜选择带制动轮或制动盘型式的联轴器；需要过载保护时，宜选择安全联轴器；与法兰联接时，宜选择法兰式；长距离传动，联接的轴向尺寸较大时，宜选择接中间轴型或接中间套型。4.4.3联轴器的选择：转矩计算：传动系统中动力机的功率应大于工件机所需功率。根据动力机的功率和转速可计算得到与动力机相联接的高速端的理论短矩T；根据工况系数K及其他有关系数，可计算联轴器的计算转矩Tc，。联轴器T与n成反比，因此低速端T大于高速端T。型号选择：根据计算转矩Tc,从标准系列中可选定相近似的公称转矩Tn，选型时应满足Tn≥Tc。初步选定联轴器型号（规格），从标准中可查得联轴器的许用转速[n]和最大径向尺寸D、轴向尺寸L0,就满足联轴器转速n≤[n]。本设计采用上海艾里斯的切缝式联轴器，这种联轴器可以最大程度的保证精度，同时能满足刚度和精度。采用型号CS-28。4.5步进电机4.5.1步进电机的介绍及原理：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。4.5.2步进电机分类：步进电机分三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。4.5.3步进电机的其他知识：（1）.特点与特性一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。步进电机外表允许的最高温度：步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。（2）.步进电机测速方法步进电机是将脉冲信号转换为角位移或线位移。一是过载性好。其转速不受负载大小的影响，不像普通电机，当负载加大时就会出现速度下降的情况，步进电机使用时对速度和位置都有严格要求。二是控制方便。步进电机是以“步”为单位旋转的，数字特征比较明显。三是整机结构简单。传统的机械速度和位置控制结构比较复杂，调整困难，使用步进电机后，使得整机的结构变得简单和紧凑。直线步进电机：或称线性步进电机，是由磁性转子铁芯通过与由定子产生的脉冲电磁场相互作用而产生转动，直线步进电机在电机内部把旋转运动转化为线性运动。直线步进电机的基本原理：采用一根螺杆和螺母相啮合，这样做的结果是大大简化了设计，使得在许多应用领域中能够在不安装外部机械联动装置的情况下直接使用直线步进电机进行精密的线性运动。应用领域：直线步进电机被广泛应用于包括制造、精密校准、精密流体测量、精确位置移动等诸多高精度要求领域。4.5.5步进电机的选择参数如下：综上所述本设计由于装置工作时速度不能太高，因此要用减速器来减速，选择SERVODYNAMICS公司的VSS系列超特环境步进电机即VGPL行星齿轮减速器及步进电机，整个进给系统需要精确旋转而且考虑重量，决定采用VGPL42-VSS42;5.进给系统的设计说明：进给系统主要由滚珠丝杠螺母副和工字型导轨组成.步进电机通过联轴器与丝杠相连，丝杠两端是固定的轴承支架，支架固定在下支撑板上，丝杠上的丝杠螺母副连接在连接板上；导轨固定在下支撑板上，导轨滑块固定在连接板上。传动原理图如下：需要用的主要机械元件有步进电机，联轴器，轴承，滚珠丝杠螺母副，工字型导轨等。5.1步进电机步进电机的知识在上一章节讲到，这里不做介绍。进给系统需要确保精度同时能进行小幅度进给，决定采用VGPL32-VSS32。5.2联轴器联轴器的知识也在上一章节中讲到，这里不做介绍。依然采用上海艾里斯的切缝式联轴器，这种联轴器可以最大程度的保证精度，同时能满足刚度和精度。采用型号CS-25的联轴器。5.3滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杆由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。5.3.1滚珠丝杠的介绍和循环方式滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杠由螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器、防尘器组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是艾克姆螺杆的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滑动动作变成滚动动作。由于具有很小的摩擦阻力。滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反覆作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。用的循环方式有两种：外循环和内循环。滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环；始终与丝杠保持接触的称为内循环。滚珠每一个循环闭路称为列，每个滚珠循环闭路内所含导程数称为圈数。（1）外循环：外循环是滚珠在循环过程结束后通过螺母外表面的螺旋槽或插管返回丝杠螺母间重新进入循环。如图所示，外循环滚珠丝杠螺母副按滚珠循环时的返回方式主要有端盖式、插管式和螺旋槽式。（2）内循环：内循环均采用反向器实现滚珠循环。5.3.2滚珠丝杠的原理及其他知识：特点：1.高效率；2、高精度的保证；4、无侧隙、刚性高；5、高速进给可能：滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。原理:1、按照国标GB/T17587.3-1998及应用实例，滚珠丝杠（目前已基本取代梯形丝杆，已俗称丝杆）是用来将旋转运动转化为直线运动；或将直线运动转化为旋转运动的执行元件，并具有传动效率高，定位准确等。2、当滚珠丝杠作为主动体时，螺母就会随丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现对应的直线运动。5.3.3滚珠丝杠的具体选择因为后刀面进给量很小，大约为7m，因此不需要较大的滚珠丝杆，本设计采用南通伊兰特精密机械有限公司的滚珠丝杠，其具体参数如下：FGZFGD选用代号为1204-3的滚珠丝杠即可满足设计需求。5.4导轨5.4.1导轨的介绍及选择条件本设计要求其机械系统的各运动机构必须得到安全的支承，并能准确的完成其特定方向的运动。这个任务就由导向机构来完成。导向机构是导轨，其作用是支承和导向。在设计选用滚动直线导轨时，除应对其使用条件，包括工作载荷、精度要求、速度、工作行程、预期工作寿命进行研究外，还须对其刚度、摩擦特性及误差平均、阻尼特性等综合考虑，从而达到正确合理的选用，以满足主机技术性能的要求。5.4.2导轨的计算直线运动支承系统的负荷与导轨配置形式(水平、竖直、倾斜等),移动件的重心和力作用点的位置,导轨上移动件牵引力作用点的位置,启动及停止时的惯性力以及切削力等有关。本设计的直线运动导轨采用‘工’字形导轨、滑块座移动。图2.1导轨对该导轨设计的基本要求为:作用在滑座上的载荷F约为200N，滑座个数，单向行程长度L=7㎜，每分钟往复次数为4，用于轻型机床的工作台。表2-1硬度系数滚道表面硬度HRC6058555350451.00.980.900.710.540.38表2-2温度系数工作温度/〈1001.00100~1500.90150~2000.73200~2500.61表2-3接触系数每根导轨上的滑块数11.0020.8130.7240.6650.61表2-4负荷系数工作条件无外部冲击或震动的低速运动场合。速度小于15m/min1~1.5无明显冲击或震动的中速运动场合。速度小于60m/min1.5~2无外部冲击或震动的高速运动场合。速度大于60m/min2~2.5计算额定动载荷滑座的运动速度最大为5m/min<15m\min，工作温度在100以下，导轨滚道硬度为60HRC，无明显冲击和振动，每根导轨上滑块配置数为2。有;因滑块座M=4,所以每根导轨上2个，由表2-1~2-4确定，,，则由式得其中5.4.3导轨的具体选择选用的是汉江机床厂的HJG-D系列滚动直线导轨,查其产品手册，具体参数如下；因此选用的型号为DA15A。致谢本次毕业设计是在白海清老师的悉心指导和热心帮助下完成的。在这短短几个月的时间里，白老师在学业上指导，使我较为顺利的完成了毕业设计。白老师在开题阶段提供给了相关资料，并给出了建议和方法上的指导，使我对本次毕业设计总体设计思路、方法等有了系统的了解。设计过程中，在原理、结构了解熟悉阶段，老师不厌其烦，耐心指导，给我们提供资料。白老师在百忙中不忘关心设计的进展情况，多次询问指导，并不时的帮我们解决一些细节性问题。白老师交给我的不仅仅是专业知识，他的态度和品格更使我受益匪浅，让我上了大学完美的最后一课，将激励我去不断探索。值此毕业设计完成之际，特向白老师致以诚挚的感谢和崇高的敬意!大学四年的学习生活即将结束，对关心和帮助我顺利完成学业的各位老师和同学表示感谢，谢谢大家对我的支持和鼓励！最后衷心感谢在百忙中为本次毕业设计审阅而付出辛勤劳动的各位老师。由于水平有限，本设计存在一些不成熟和欠妥之处。恳请各位老师、同学批评指正，以便走上工作岗位后进一步改正、提高自己。参考文献[1]王忠魁，麻花钻后角的计算与研究，工具技术，1993(11):13-17[2]王忠魁、何宁、戴俊平.麻花钻内锥面刃磨法.成都：工具技术，1997.[3]王忠魁.麻花钻锥面刃磨参数的优化,上海：机械制造，1994，8，11-14.[4]王忠魁，麻花钻横刃角度的计算与分析,工具技术，1996(12):16-19[5]王忠魁.麻花钻新型锥面刃磨法,陕西：陕西工学院学报，1999.[6]王忠魁.麻花钻锥面刃磨中翘尾现象的研究,陕西：陕西工学院学报，1998[7]戴俊平，何宁.内锥面钻头刃磨机设计，陕西，陕西工学院