钻攻一体化专机的设计研究

发布时间：2020-09-23 09:00

　　本文针对动力机械工件中需批量进行钻孔、攻丝加工时存在的加工成本高、精度和效率低、劳动强度大等问题,探讨了一种小型钻攻一体化专机的关键技术并进行了整机设计研究,其形式介于立式加工中心和普通钻床之间,可针对不同的多孔动力机械工件进行钻孔、倒角以及攻丝。论文首先确定了专机的总体布局方案,选择合适的动力传动形式。根据设计要求选择合适的切削用量,并对专机的主要部件:动力头、升降系统、回转工作台以及专机的底座进行了结构设计,通过三维软件建立专机的三维实体装配模型,完成专机的整体结构设计。在对专机的控制系统进行设计过程中,采用“可编程逻辑控制器(PLC)+交流伺服系统+变频调速系统+触摸屏”的形式。首先对专机控制系统硬件部分包括PLC控制器、伺服控制系统、变频控制器等进行选型和相应的电源接线设计以及控制接线设计,并以Modbus RTU协议为基础,对RS485工业总线串口通讯网络进行设计。之后对专机控制系统的软件部分包括PLC控制程序、监控程序和RS485工业总线通讯程序以及触摸屏的界面进行了相应的设计。论文所研究的钻攻一体化专机通过五个工位四根主轴的形式下完成单工件多工序加工以及过工件单工序加工,填补了普通钻床和立式加工中心之间的市场空白,在保证加工精度的同时,提高了动力机械零件的生产效率,增加了制造的灵活性,降低了劳动强度,并减少了生产成本,能够有效的适用于中小型企业的生产需求。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TG502.1
【部分图文】：

加工工件

自动加工的任务，本文主要的研究项目包括机床结构设计和机床控制系统设多工位钻工一体化专机的研制。进入新世纪以来，伴随着关注度与投资的不断，我国的科技水平也在飞速地提高，这其中，以孔加工为代表的加工设备也在地发展与革新，在技术水平方面正与国外的差距不断的缩小，特别是在以汽车和五金零件为主的动力机械行业中取得了令人瞩目的进步[1]。在机械零件中，和螺纹是最为常见的特征状态，在包括轴承座、汽摩发动机箱盖等金属零件（ 1.1 所示）以及各种通用的生活用品中，圆孔和螺纹都被广泛的应用。圆孔和的尺寸精度、形位精度的高低，直接影响着零件的精确性、合格率以及各个零间的装配关系[2]。近些年来，由于工业大力的发展以及高新技术的大力引进，工技术的发展的脚步也在急速的变快。在这方面，我国机械行业的研究方向主中在多轴式加工设备。例如：北京机电院的 BVD 系列，该系列的主要特点包特的机体、快速移动、直联主轴、能自动回收并分离润滑液和冷却液，防止了的污染[3]。虽然，我国在数控机床方面有了长足的发展，但包括加工中心在内主要特点还是批量大，加工技术难度较低，对于多数的机械加工行业并不适用

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降低机床的使用寿命，因此，需要将专机设计成全封闭式，只在上下料处留有可以开闭的门窗，方便操作人员进行工件的装卸和监视专机的工作状态[16-18]。在进行专机的设计时，需要确定机床的主要结构布局以及机床的加工形式。因此，本课题所设计的钻攻一体专机，所涉及的主要部分包括：钻削动力头、攻丝动力头、纵向进给机构、回转工作台、底座、冷却润滑机构和电气控制箱[19]。本机床布局如下。本机床设计以四个工位为准，包括上下料、钻孔、倒角和攻丝。钻孔、倒角和攻丝等工序分别需要由单独的动力头完成，因此根据所设想的实际情况，需要四根主轴。回转工作台安装有分度盘，对应每个工位，一次转角 72°，在加工过程中，工作人员可以不需要调整工件，一次性完成多工序单工件工件加工或多工件单工序加工。主运动由主轴电机驱动。升降系统的核心部件为滚珠丝杠副和伺服电机。Z 轴垂直方向上的上下移动和回转工作台绕 Z 轴转动，外加四根主轴，组成了四轴进给。工作台可以按照加工要求安装气动夹具，可以选择单个工件的加工，也可以选择一次性安装四个工件进行加工，从而减少了加工时间，提高加工效率，这也是本文的创新点之一。图 2.1、2.2 为机床机械传动示意图。

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中两个为钻孔，两个为攻丝。这样设计是行加工，包括同时钻孔，同时攻丝，通过独立的工作，互不影响；而回转工作台的能够满足钻孔能力要求：钢件达 12m，钢件攻丝直径达 12 。其外形尺 2000 ，总体尺寸相对较小，机床形式所要设计机床的要求。局专机参考了立式机床的主要结构形式，现有的市场上较流行的数控钻床的特点专机底座的具体尺寸、专机的整体尺寸以型设计，基本确定了专机的总体结构布

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