多孔钻的尺寸参数,在相比较下选择合适的刀具。
从而确定进给量来计算出切削参数,即加工时所需的钻削力、钻削率和钻削转矩。
通过这些数据,可选择出适合的电动机作为动力源。
同时,根据这些切削参数设计计算出 传动系统的参数。
1.2 钻床刀具的选择 在多孔加工中,使用钻头、内排屑深孔钻虽然具有很多优点,但由于需要专用的机床 xx(或改装的普通车床)以及一套辅助设备,投资较大,多孔加工受到一定的条件限制。
麻花钻具有投资少、见效快、无需特殊多孔加工装备等优点,是一般多孔加工中行之有效的加工方法。
在本次设计中,则采用直柄麻花钻来完成切削任务。
其主要的尺寸参数可在表 1-1 中查询。
表 1-1 麻花钻主要的尺寸参数 Tab.1-1 Twist drill main size parameter d l 125 l 160 l 200 l 250 l 315 h8 l1 80 l1 100 l1 150 l1 200 l1 250 2.0 × × 2.5 × × 3.0 × × 3.5 × × × 4.0 × × × × 4.5 × × × × 注:×——表示有规格; l ——麻花钻全长; l1 ——麻花钻工作部分长度; d——麻花钻的直径。
此次多孔加工的孔 6-φ7 孔,工作部分长度满足此长度即可,因此可选 l1 =160 的直柄麻花钻。
麻花钻材料的选择,参见表 1-2。
表 1-2 麻花钻的性能级别 4 Tab.1-2 Twist drill performance rank 项目 普通型能级麻花钻 高性能级麻花钻 工作部分用 W6Mo5Gr4V2 或同等性能的其 工作部分用 W2Mo9Gr4VCo8 或同等性能的其 材料 他牌号 普通高速钢(代号 HHS)制造 他牌号 高性能高速钢(代号 HHS-E)制造 硬度 工作部分硬度 780~900HV 工作部分硬度 820~950HV 制造 一般为轧制或铣制 一般为全磨制 工艺 应用 一般用于普通机床 一般用于数控机床、自动线 设备 高性能级的麻花钻比普通性能级麻花钻在表面粗糙度、切血人对工作部分轴向斜跳动、钻 其他 芯对称直径、沟槽分度误差、直柄直径公差、锥柄圆锥公差、钻芯对工作部分轴线的对称 度、两刃带宽度差等方面都要求更高 根据本次加工情况及技术要求,选择普通型能级的麻花钻即可。
xx1.3 钻床传动系统的设计1.3.1 切削参数的确定 多孔钻削的功率由最大钻孔直径决定(即钻床的功率),因此应根据深孔钻削最大参数进行计算。
切削功率的计算: 目前,还没有成熟的计算深孔钻削功率的经验公式,一般可用麻花钻的功率计算公式近似计算。
钻削扭距 304d 2 f 0.8 ×103 M (1-1)式中 M ——钻削扭距,Nm; d ——钻孔直径,mm; f ——钻孔进给量,mm/r。
钻削轴向力 N 299df 0.7 (1-2)式中 N ——钻削轴向力,N。
钻削功率 P 2π Mn ×103 Nfn ×103 (1-3)式中 P ——钻削功率,kW; n ——钻孔转速,r/s。
考虑到麻花钻有横刃和刀具材料为高速钢等因素,取计算值的 70%作为深孔钻削功率的近似值。
式 1-1、1-2、1-3 中的 f 和 v 可从表 1-3 中查询。
表 1-3 在组合机床上用高速钢刀具对铝、铜件钻孔时切削速度和进给量 5Tab.1-3 In combination with high-speed machine tools steel cutlery on aluminum、copper pieces bored into to the cutting speed and volume3 铝 铜 加工 铝合金 铝合金 铝 黄铜、青铜 硬青铜 孔径 (长切削) (短切削) /mm f f f f f v /m/min v /m/min v /m/min v /m/min v /m/min /mm /mm /mm /mm /mm/r xx /r /r /r /r 0.03 0.05 0.03 0.03 0.05 38 2050 2050 2050 6080 2545 0.20 0.25 0.10 0.10 0.15根据表 1-3 选择切削速度为 v 20 m/min进给量为 f 0.10 mm/r)则主轴转速: 1000v 1000 × 20 n 1415.43 r/min πd 3.14 × 4.5式中 n ——主轴转速; v ——切削速度; ,mm。
d ——工件(或刀具直径)则根据式 1-1、1-2、1-3 得: M 1.35 Nm N 356.57 N P 1.46 kW取计算结果的 70%,可得钻削的近似功率为 1.022kW。
1.3.2 电动机的选择 一般用于驱动金属切削机床的电动机为异步电动机。
其中,低压电动机中的 Y 系列三相异步电动机尤为合适。
Y 系列三相异步电动机具有效率高,节能,堵转转矩高,噪声低,振动小,运行安全可靠的特点,作为一般用途的电动机,适用于驱动无特殊性能要求的各种机械设备,如金属切削机床、鼓风机、水泵等6。
钻削功率近似为 1.022kW,则电动机功率 P 为: P / ηm 1.022 / 0.8 1.28 P 1 1-4式中 ηm ——机床总机械效率,对于主运动为回转运动的机床, ηm 0.70.85; P ——钻削功率,kW。
1 在进行钻削时,进给功率及小,可忽略不计,因此可直接根据计算出的电动机的功率选择电动机。
则可选择机座号为 90S,功率 为 1.5kW,同步转速为 3000r/min 的电动机作为动力。
1.3.3 齿轮传动设计及计算 xx 根据切削速度和电机的同步转速可得传动比 i : n2 3000 i 2.12 n1 1415.43则齿轮传动的设计计算如下: 1 选择齿轮材料 齿轮最常用的材料是锻钢,其次是铸钢和铸铁,有时也采用非金属材料。
2齿轮尺寸确定及强度计算 a 选择齿轮材料查表得:小齿轮选用 45 调质 HBS245275HBS 大齿轮选用 45 正火 HBS210240HBS b 按齿面接触疲劳强度设计计算 确定齿轮传动精度等级: p按 vt 0.013 0.022n1 3 1-5 n1估取圆周速度,得: vt 2.89 m s ,参考表选取Ⅱ公差组 8 级。
小齿轮分度圆直径 d1 2kT1 u ± 1 I E Z H Z E 2 d1 ≥ 3 1-6 4d u σ H 齿宽系数 ψ d 查表得按齿轮相对轴承为非对销布置:取 ψ d 0.8小齿轮齿数 Z1 在推荐值 2040 中选 Z1 26 n2 3000大齿轮齿数 Z 2 Z 2 i Z1 Z1 × 26 55.12 圆整取 55 n1 1415.43 Z 2 55齿数比 u u 2.12 Z1 26 u u 2.12 2.12传动比误差 0.00 误差在 ±5 范围内合适。
u u 2.12 p 1.5小轮转矩 T1 9.55 × 106 9.55 × 106 × 10120.6 Nmm n1 1415.43载荷系数 K K K A KV K β Kα 1-7使用系数 K A 查表得 K A 1动载荷系数 KV 查相关图得初值 K vt 1.1 xx齿向载荷分布系数 K β 查相关图得 K β 1.07齿间载荷分配系数 Kα 由 β 0 得 1 1 1 1 ε γ ε α 1.88 3.2 cos β 1.88 3.2 1.7 1-8 Z1 Z 2 26 55则载荷系数 K 的初值 K t 1× K t 1.15 × 1.07 × 1.15 1.42 N弹性系数 Z E 查表得 Z E Z E 189.8 .
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