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1、陕西理工学院毕业设计论文基于线切割的麻花钻后刀面螺旋面法刃磨装置设计 摘要：钻头是机械制造中常用刀具之一，在机械制造业中，用来加工各种孔，占有很重要的地位。本设计主要是对我国现有麻花钻的刃磨方法，进行系统分析，在现有的刃磨原理以及结构基础上，提出采用基于线切割的麻花钻后刀面螺旋面法，设计出新型的工艺性能良好的刃磨机。解决当前麻花钻刃磨中存在的不足，节约了资源，满足了各厂商的需求。 关键字：线切割 麻花钻 后刀面 螺旋面法 刃磨装置Flank the Helical Surface Method Based on the Wire Cutting Twist Drill Sharpening D
2、evice DesignAbstract: The drill is one of the commonly used tool in the machinery manufacturing, machinery manufacturing, used to process a variety of holes to occupy a very important position. This design is mainly a systematic analysis of our existing twist drill grinding grinding principle and st
3、ructure on the basis of the helical surface method using the twistdrill cutting based on the line flank, and designing a new process performance of the grinding machine. Address shortcomings in the current twist drill sharpening, saving resources and meet the needs of manufacturers.Key words:wire cu
4、tting twist drill flank helical surface sharpening device III目 录目 录I1.绪论11.1研究目的及其意义11.2国内外发展状况及趋势11.3存在的主要问题41.4课题来源与主要研究内容42.麻花钻理论分析52.1钻头几何特征52.2钻头刃磨原理62.3麻花钻螺旋面法的刃磨原理73.线切割103.1线切割的概念103.2线切割的介绍及原理103.3线切割的作用113.4线切割加工锥度时产生的刀位误差13小结：134.回转系统的设计144.1扳手三爪钻头夹：144.2主轴164.2.1主轴的材料选择及参数设计164.2.2轴的计算17
5、4.3轴承：174.4联轴器:184.4.1联轴器的介绍及种类：184.4.2联轴器的注意事项：194.4.3联轴器的选择：204.5步进电机214.5.1步进电机的介绍及原理：214.5.2步进电机分类：224.5.3步进电机的其他知识：224.5.5步进电机的选择235.进给系统的设计245.1步进电机245.2联轴器245.3滚珠丝杠螺母副255.3.1滚珠丝杠的介绍和循环方式255.3.2滚珠丝杠的原理及其他知识：255.3.3滚珠丝杠的具体选择265.4导轨265.4.1导轨的介绍及选择条件265.4.2导轨的计算275.4.3导轨的具体选择29致 谢30参考文献311.绪论1.1研
6、究目的及其意义钻孔是金属加工工艺系统的重要组成部分，是实现零件加工成形的主要工具，其性能和质量直接影响机械加工的质量、效率和成本。为保证零件的加工质量，提高生产效率，降低加工成本，麻花钻在用钝后或根据加工工件的不同需要重磨(重新刃磨)然后才能继续使用。麻花钻刃磨是麻花钻制造中最终成形的加工阶段，麻花钻的形状、尺寸、各刀面及几何角度等，都是由刀具刃磨来完成的。因此，麻花钻刃磨是麻花钻制造工艺过程的一个重要工序，其质量好坏对麻花钻的切削性能和使用寿命起着关键的作用。随着机械制造技术向集成化、智能化等方向发展，其对刀具的材料及制造也提出了更高的要求。如何实现麻花钻高精度、高效率、高可靠性和专用化，已
7、成为未来机械领域研究的主要课题之一。钻头是机械制造中常用的刀具之一，用来加工各种孔。钻头在机械加工中起着非常重要的作用，消耗数量也较多。目前国内大部分厂家的钻头是在砂轮机上手工刃磨或在万能工具磨床上刃磨。手工刃磨主要依靠于工人师傅的技能，刃磨质量取决于工人技术水平，刃磨精度难以保证；在工具磨床上利用调整三向钳来刃磨，此种方法由于调整比较复杂，刃磨效率低下，实际应用较少。所以，这两种刃磨方法有很大的弊端，急需要改进。近些年来，数控机床、加工中心以及柔性制造单元在加工领域中得到迅速普及，而这些先进的加工装备也只有依靠先进、精密的切削刀具才能发挥其加工性能。数控机床对刀具的几何形状精度、表面质量等要
8、求很高，国内由于长期对工具技术重视程度不够，麻花钻的加工水平与国外产品相比具有很大的差距，导致在引进国外先进数控设备的同时也不得不引进配套麻花钻及刃磨设备。目前，国内还缺少专门刃磨麻花钻的经济型数控车刀刃磨机。1.2国内外发展状况及趋势1.2.1刃磨设备发展与现状在麻花钻刃磨以及其它形状刀具刃磨技术和数控研究方面，近些年来国内外专家作了不少的研究工作，也开发出一些较先进刀具刃磨设备目前国外的工具磨床生产均采用数控万能工具磨床和CNC磨削加工技术，其主要优点有： (1)一次装夹、定位，即可完成刀具所有加工表面的加工，能够很好的保证刀具精度；(2)数控万能工具磨床具有复杂运动控制能力，可以满足复杂
9、形状刀具的加工要求；(3)通过改变加工程序就可以实现对不同类型、不同规格刀具的加工；(4)采用先进的自动检测装置和方法，有效的保证刀具的定位精度和加工精度；近几届的国际机床展览会上美国、德国、瑞典、瑞士等国都展出的多轴(五轴及五轴以上)联动数控万能工具磨床都可以用来制造和刃磨各种刀具。德国Walter公司的HELITRONIC POWER PRODUCTION CNC工具磨床是一台生产型(PRODUCTl0N)五轴CNCI具磨床，可用于制造各种金属切削刀具。机床配有测量定位系统，将测头固定安装在磨头上，用于实现刀具定位，可缩短磨削周期。该机床采用Walter公司自己开发的专用数控系统HMC50
10、0及其软件。除了能提供各种通用刀具磨削软件外，它还开发了一种新的“灵活编程”软件，通过该软件可以设计刀具。瑞士SCHNEEBERGERl公司的GEMINI CNC工具磨床是一台五轴CNCI具磨床，它主要用于生产和修磨各种不同形状的小尺寸刀具。机床采用立柱移动式布局结构，刚性好，结构紧凑，精度高，同时配有自动测量系统，方便刀具的安装及磨削，它采用一个固定安装的三维测头，既可用于测定刀具毛坯几何形状，在刀具修磨前测量又可用来保证刀具磨削质量，它适合于磨削各类刀具。还包括有日本(株)宇都宫制作所开发生产的SGR003A型全自动小直径刀具磨床，五轴五联动的JUNGNER560cNC工具磨床，美国HUF
11、FMAN公司的HS87R型数控工具磨床，日本牧野公司的NX40型十轴数控工具磨床等都是技术先进，性能优越的数控机床。我国在过去的几十年里，由于对工具技术重视不够，导致在引进国外先进数控设备的同时，由于国内刀具质量不过关(材料和刃磨技术都有很大差距)，不得不同时进口刀具及刃磨设备，其几个相当昂贵，而且仅配有限的刃磨软件，如需刃磨各种刀具，真正实现机床的价值、充分发挥其优势还需另购其软件，生产成本更高了。这些厂家为了保持技术垄断，其系统往往是封闭的，用户想自行开发应用软件是非常困难的。万能数控磨床价格远远高于普通的加工中心，由此可见其技术含量较高。国内在数控工具磨床的研究、开发方面起步较晚，可以说
12、是从80年代中期开始的，其研究、开发还处于样机或单台极少量试生产阶段。近些年，我国已有几家在研制数控工具磨床，取得了一些成就。武汉机床厂的MK60253数控万能工具磨床是最近研制成功的新一代工具磨床。该机床采用了华中I型数控系统，实现三轴联动，并且配有华中理工大学各种刀具加工软件，能自动完成各类普通及复杂刀具的加工或刀具的刃磨，解决了普通工具磨床需要附件才能解决的复杂磨削问题。该机床还配备测量系统，在数控系统测量软件支持下，将被磨刀具的有关几何参数(如螺旋角或导程)及安装位置(如起始点位置)等参数自动输入计算机系统，自检测系统可以自动判断加工刀具的起始点，自动生成加工程序并实现整个加工过程的自
13、动磨削。湖南大学研制的MK63403数控群钻刃磨机床。该机床五轴数控，交流伺服驱动，液压夹紧，TVGA彩显，中文操作界面，固化一组标准群钻刃磨程序，使用这些程序时用户只需输入钻头的特征参数即可进行刃磨。用户可用标准数控语言进行编程，自行开发新钻型刃磨程序。可刃磨群钻、螺旋面钻、双平面钻及其它钻头。目前己有产品。陕西理工学院研制的“内锥面钻头刃磨机项目通过了陕西省科技厅技术成果鉴定，结论为“属国内首创，居国内领先水平，2003年获陕西省科学技术三等奖，并获国家专利。该成果已在生产实际中推广应用，取得了明显的社会经济效益。现在还在研究与开发“智能铣刀刃磨机和“智能车刀刃磨机”等项目。此外，北京航空
14、航天大学从七十年代开始，在刀具刃磨方面开展了一系列的工作，先后研制开发了四代数控刀具刃磨机床。四代刃磨机都采用步进电机作为驱动单元，控制系统依次为单板机、单片机及微机。第一代为六轴数控刃磨机，第二代为七轴数控群钻刃磨机，它们的控制机采用TP841单板机，上位机采用APPLE II微机。第二代的改进型为单片机控制系统。第三代刃磨机采用美国HUFFMAN工具磨的结构，控制系统采用工业PC机为上位机，单片机为控制机。第四代采用六杆结构，在世界上率先将虚轴的结构引进到刃磨机上。还有华中理工大学研制了MK6026六轴五联动数控刃磨机，咸阳机床厂开发的MK60253数控万能工具磨床，营口冠华机床厂的M60
15、25K万能工具磨床和武汉机床附件厂的GW1万能磨刀机，均为普通型工具刃磨机床。122发展趋势通过以上刃磨设备的发展状况，不难看出数控刃磨是未来的发展方向。机械式刃磨机，它的刃磨运动由齿轮和凸轮来实现，要在一个刃磨机上实现多品种多规格的工具的刃磨，机床机构复杂，同时需要附带许多配件，即使这样也只能刃磨系列的产品，而不能刃磨用户随意要求的刀具。数控刃磨机的刃磨运动由数控轴运动合成，理论上可以实现各种刃磨，调整简便，功能扩展容易。随着数控技术的日益发展，数控系统成本的下降，可靠性增强，开发、使用和维护越来越简单，其性能价格比将远远高于机械式自动刃磨机，而且它更能适应未来市场小批量多品种多样化的需求，更有利于计算机集成制造。1.3存在的主要问题国内大部分厂家的对麻花钻的刃磨，还停留在由技术工人手工刃磨阶段，而手工刃磨主要依靠工人的技能，刃磨质量受操作者技术水平的影响。工人劳动强度大，麻花钻几何角度不易控制，一致性差，随意性大，自动化程度低，刃磨效率低下，刃磨质量无法保证。在麻花钻数控刃磨技术研究方面，国内起步较晚，相关的设备和数控系统主要依赖于进口，因此，刀具的数控
