本文針對(duì)動(dòng)力機(jī)械工件中需批量進(jìn)行鉆孔、攻絲加工時(shí)存在的加工成本高、精度和效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題,探討了一種小型鉆攻一體化專機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)并進(jìn)行了整機(jī)設(shè)計(jì)研究,其形式介于立式加工中心和普通鉆床之間,可針對(duì)不同的多孔動(dòng)力機(jī)械工件進(jìn)行鉆孔、倒角以及攻絲。論文首先確定了專機(jī)的總體布局方案,選擇合適的動(dòng)力傳動(dòng)形式。根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇合適的切削用量,并對(duì)專機(jī)的主要部件:動(dòng)力頭、升降系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)以及專機(jī)的底座進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),通過三維軟件建立專機(jī)的三維實(shí)體裝配模型,完成專機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在對(duì)專機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中,采用“可編程邏輯控制器(PLC)+交流伺服系統(tǒng)+變頻調(diào)速系統(tǒng)+觸摸屏”的形式。首先對(duì)專機(jī)控制系統(tǒng)硬件部分包括PLC控制器、伺服控制系統(tǒng)、變頻控制器等進(jìn)行選型和相應(yīng)的電源接線設(shè)計(jì)以及控制接線設(shè)計(jì),并以Modbus RTU協(xié)議為基礎(chǔ),對(duì)RS485工業(yè)總線串口通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)。之后對(duì)專機(jī)控制系統(tǒng)的軟件部分包括PLC控制程序、監(jiān)控程序和RS485工業(yè)總線通訊程序以及觸摸屏的界面進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計(jì)。論文所研究的鉆攻一體化專機(jī)通過五個(gè)工位四根主軸的形式下完成單工件多工序加工以及過工件單工序加工,填補(bǔ)了普通鉆床和立式加工中心之間的市場(chǎng)空白,在保證加工精度的同時(shí),提高了動(dòng)力機(jī)械零件的生產(chǎn)效率,增加了制造的靈活性,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,并減少了生產(chǎn)成本,能夠有效的適用于中小型企業(yè)的生產(chǎn)需求。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TG502.1
【部分圖文】：

自動(dòng)加工的任務(wù)，本文主要的研究項(xiàng)目包括機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)多工位鉆工一體化專機(jī)的研制。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，伴隨著關(guān)注度與投資的不斷，我國(guó)的科技水平也在飛速地提高，這其中，以孔加工為代表的加工設(shè)備也在地發(fā)展與革新，在技術(shù)水平方面正與國(guó)外的差距不斷的縮小，特別是在以汽車和五金零件為主的動(dòng)力機(jī)械行業(yè)中取得了令人矚目的進(jìn)步[1]。在機(jī)械零件中，和螺紋是最為常見的特征狀態(tài)，在包括軸承座、汽摩發(fā)動(dòng)機(jī)箱蓋等金屬零件（ 1.1 所示）以及各種通用的生活用品中，圓孔和螺紋都被廣泛的應(yīng)用。圓孔和的尺寸精度、形位精度的高低，直接影響著零件的精確性、合格率以及各個(gè)零間的裝配關(guān)系[2]。近些年來(lái)，由于工業(yè)大力的發(fā)展以及高新技術(shù)的大力引進(jìn)，工技術(shù)的發(fā)展的腳步也在急速的變快。在這方面，我國(guó)機(jī)械行業(yè)的研究方向主中在多軸式加工設(shè)備。例如：北京機(jī)電院的 BVD 系列，該系列的主要特點(diǎn)包特的機(jī)體、快速移動(dòng)、直聯(lián)主軸、能自動(dòng)回收并分離潤(rùn)滑液和冷卻液，防止了的污染[3]。雖然，我國(guó)在數(shù)控機(jī)床方面有了長(zhǎng)足的發(fā)展，但包括加工中心在內(nèi)主要特點(diǎn)還是批量大，加工技術(shù)難度較低，對(duì)于多數(shù)的機(jī)械加工行業(yè)并不適用

降低機(jī)床的使用壽命，因此，需要將專機(jī)設(shè)計(jì)成全封閉式，只在上下料處留有可以開閉的門窗，方便操作人員進(jìn)行工件的裝卸和監(jiān)視專機(jī)的工作狀態(tài)[16-18]。在進(jìn)行專機(jī)的設(shè)計(jì)時(shí)，需要確定機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)布局以及機(jī)床的加工形式。因此，本課題所設(shè)計(jì)的鉆攻一體專機(jī)，所涉及的主要部分包括：鉆削動(dòng)力頭、攻絲動(dòng)力頭、縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、底座、冷卻潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)和電氣控制箱[19]。本機(jī)床布局如下。本機(jī)床設(shè)計(jì)以四個(gè)工位為準(zhǔn)，包括上下料、鉆孔、倒角和攻絲。鉆孔、倒角和攻絲等工序分別需要由單獨(dú)的動(dòng)力頭完成，因此根據(jù)所設(shè)想的實(shí)際情況，需要四根主軸。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)安裝有分度盤，對(duì)應(yīng)每個(gè)工位，一次轉(zhuǎn)角 72°，在加工過程中，工作人員可以不需要調(diào)整工件，一次性完成多工序單工件工件加工或多工件單工序加工。主運(yùn)動(dòng)由主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)。升降系統(tǒng)的核心部件為滾珠絲杠副和伺服電機(jī)。Z 軸垂直方向上的上下移動(dòng)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)繞 Z 軸轉(zhuǎn)動(dòng)，外加四根主軸，組成了四軸進(jìn)給。工作臺(tái)可以按照加工要求安裝氣動(dòng)夾具，可以選擇單個(gè)工件的加工，也可以選擇一次性安裝四個(gè)工件進(jìn)行加工，從而減少了加工時(shí)間，提高加工效率，這也是本文的創(chuàng)新點(diǎn)之一。圖 2.1、2.2 為機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)示意圖。

中兩個(gè)為鉆孔，兩個(gè)為攻絲。這樣設(shè)計(jì)是行加工，包括同時(shí)鉆孔，同時(shí)攻絲，通過獨(dú)立的工作，互不影響；而回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的能夠滿足鉆孔能力要求：鋼件達(dá) 12m，鋼件攻絲直徑達(dá) 12 。其外形尺 2000 ，總體尺寸相對(duì)較小，機(jī)床形式所要設(shè)計(jì)機(jī)床的要求。局專機(jī)參考了立式機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)形式，現(xiàn)有的市場(chǎng)上較流行的數(shù)控鉆床的特點(diǎn)專機(jī)底座的具體尺寸、專機(jī)的整體尺寸以型設(shè)計(jì)，基本確定了專機(jī)的總體結(jié)構(gòu)布

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