机电一体化机床总体方案的拟定说明书毕业论文

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1、第1章机床总体方案设计1.1机床总体方案的设计方法简述机床总体方案的拟定，包括三方面的内容：调查分析、工艺分析、机床总体布局。1.1.1调查分析（1）对加工对象的了解铸鋁、鋁合金、有色金属、铸铁、结构钢和易切钢、调质钢、渗碳钢、氮化钢、铁素体和奥氏体钢、不锈钢、钛钢、镍钢。（2）对使用要求与制造条件的了解本次设计的机器主要是通过步进电机，实现自动控制；同时，方便了工人的劳动。（3）对同类及类同设备的了解通过调研分析，我选择了一些类同设备的资料，作为此次毕业设计题目的比较。现就选其中一种普通机械振动装置来比较说明：

2、偏心轮摆杆机构：偏心轮摆杆机构提供复合振动装置的振源。电机（2800r/min）经一级皮带传动，使偏心轴产生6000r/min的转速，偏心轴的旋转使摆杆以及固联在摆杆上的滑块产生100Hz的摆转振动。滑块的摆转振动将传递给与之相连的滚珠丝杠螺母机构，从而带动枪钻头振动，这种机构结构紧凑，振动未经任何放大，较好地限制了系统的附加振动和噪音。在这里，改变摆杆摆转频率有两种办法：一是采用更换皮带轮的方法改变传动比；另一种方法是采用调速电机实现无级调速。改变摆杆摆幅的方法也有两种：一是更换偏心轴，使摆杆的摆幅改变；二是采

3、用活动偏心轴，通过改变偏心轴的偏心量进行无级调偏从而使摆杆实现无级调幅。本次设计的机构在振动钻削效果方面毫不逊色于以上这种装置，并且综合了机电一体化方面的知识，使振动钻床向着更现代化的方面发展，自动进给压电陶瓷振动钻床更方便，唯一不足之处是对电的损耗，这也将在以后的实际应用中得以改进。1.1.2工艺分析（1）工艺方法的选定同一种工件的加工可以有众多的工艺方案。工艺方法对机床的结构和性能的影响很大，工艺方法的改变常导致机床的运动、传动、布局、结构、经济效果等方面的一系列变化。由于应用振动切削技术，能解决难加工材料或

4、难加工工序的精密深孔加工问题，我们对低频振动钻削精密深孔进行了较深入的实验研究。研究中发现振动参数的选择对于断屑、表面质量及切削力等的影响很大：1）振幅越大，深孔钻削时的断屑效果、孔表面质量越好。但振幅太大会带来其它问题，一是大振幅会增加刀具的磨损，影响刀具的寿命；二是大振幅使系统的振动和噪声加剧。因此对振动装置要求是能根据工件材料、刀具耐磨性、机床抗振性等因素调节振幅的大小，同时在结构设计上应考虑尽量降低系统的附加振动和噪音。2）振动方式对断屑效果、孔表面加工质量、工具寿命都有直接影响。振动方式一般有轴向振动、

5、周向振动和二者合成振动3种，具体的选择与工件材料、硬度、可切削性有关。轴向振动方式容易形成分离型切屑，适用于较软不易断屑的纯铝、纯铜等材料。但轴向振动时刀具与切削面的分离易造成刀具损坏，故淬火钢等较硬材料不宜选用这种方式，以免崩刃；周向振动一般为非分离型切屑，其断屑效果虽比普通切削强得多，但比轴向振动要差一些。但这种振动方式对刀具保护好，寿命长，适用于较硬易断屑的淬火钢等材料；轴向与周向的合成振动断屑效果最好，但刀具磨损也最严重，可用于难加工材料，如不锈钢等。（2）选定了工艺方案后，即可进行机床的运动分配确定机床

6、的运动时，应当在满足工作要求的前提下，尽可能减少运动数目，特别是减少要求高的运动数目（例如分度运动等）。尽可能简化运动装置和传动装置的结构，减少运动执行件的数目，用一个执行件完成多个运动。具体的运动方案是：手动调节内六角长螺栓，实现在大方向上的大概位置。再在步进电机的带动下实现自动进给。主轴自行旋转，并在压电陶瓷的作用下产生振动，在步进电机下面是谐波齿轮减速器，然后经过同步带、齿轮齿条实现钻头的上下运动。1.1.3机床的总体布局（1）本项工作的基本要求：1）保证刀具和工件间的相对位置和相对运动2）足够的刚性，抗振

7、性3）便于操作、维修、排屑等4）材料消耗低，占地面积小5）造型美观（2）总体布局的具体内容包括：运动分配时应考虑的结构因素；机床传动形式的确定，结合本设计题目的总体布局如图1.1所示；机床支承结构形式的确定，结合本设计题目的支撑方式如图1.2所示。1步进电机2刚轮3波发生器4柔轮5带轮6同步带7齿轮8齿条图1.1总体布局示意图图1.2支撑方式示意图1.2机床主要技术参数的确定主要技术参数包括：主参数和基本参数。主参数表征机床的主要规格，机床的加工范围；基本参数包括尺寸参数、运动参数、动力参数。1.2.1机床运动参

8、数的确定（1）主轴转速的确定，本次为22000r/min1)主轴的最高、最低转速（1.1）（1.2）式中、：常用的经济加工的最大、最小直径。；。D—可能加工的最大直径,本次的最大钻孔直径为3mm；K—系数；按机床不同有所不同，例如摇臂钻床K=1；普通车床K=0.5；Rd计算直径范围（Rd=0.20～0.25)。2）选用公比Ф的原则：Ф越小，越小；在已定的和之间，Ф越小，转