經濟型專用雙軸深孔鉆床進給系統的結構設計

覃莉莉++羅洪波

摘 要：該文比較了幾種常用的自動控制方法，選擇“開環伺服系統”作為控制方法，設計了麻花鉆自動進給機構，滿足深孔加工的要求。研究的結果，對工程技術人員設計深孔加工專用設備，具有參考意義。

關鍵詞：深孔鉆 麻花鉆 自動控制 進給

中圖分類號：TH132.46 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（a）-0067-03

作為一種傳統的孔加工方法，麻花鉆在孔加工工藝中的應用最為廣泛。近年來，麻花鉆越來越多地應用于深孔加工領域。跟“槍鉆”、“BTA深孔鉆”、“噴吸鉆”、“DF深孔鉆”等深孔加工方法相比，麻花鉆的優點在于刀具和機床的結構簡單，加工成本低廉。主要的缺點包括：不能連續排屑、刀具潤滑性較差、切削冷卻條件差、切削溫度高、刀具磨損快。這些缺點限制了切削速度和進給速度的提高，從而影響了生產率。

把傳統的麻花鉆加工方法跟現代自動控制技術相結合，在保證低成本的同時，滿足深孔高效切削的要求是機械制造領域值得重視的課題。

1 問題的提出

某工程機械剎車制動夾鉗，材料為QT450-10。工藝上要求對兩個Φ6，深165的深孔進行加工，要求能達到每小時12件的產能。出于成本上的考慮，選擇麻花鉆作為深孔加工的方法設計專用機床。為解決鉆削過程中的排屑和散熱問題，采用在加工的過程中，間歇地將鉆頭退出，進行倒屑的方式完成整個進給行程。165 mm的進給行程，需要往復多次才能完成，這個過程希望能實現自動控制，以降低勞動強度。

2 自動控制方法的選擇

本項目的控制要求為：通過自動控制的方式，帶動執行機構多次往復運動，分段完成165 mm的進給行程。所加工孔為油孔，要求與油道相貫即可，孔深允差為±3 mm，精度要求不高。為達到設計需要的產能，減掉裝夾及準備時間30秒，自動控制機構需要帶動執行元件在4分30秒內走完所有行程。常用的可能滿足本項目控制要求的控制方法如下。

2.1 開環伺服系統

開環伺服系統沒有位置反饋裝置，是數控機床中最簡單的伺服系統，其驅動元件通常為功率步進電動機，如圖1所示，數控裝置發出的指令脈沖經驅動電路放大送到步進電動機，電動機輸出軸轉過一定的角度，再通過齒輪副和絲杠螺母副帶動機床工作臺移動。步進電動機軸轉過的角度跟指令脈沖的個數成正比，旋轉速度的大小跟指令脈沖的頻率成正比。由于沒有檢測反饋裝置，系統中各部分的誤差，如步進電機的步距角誤差、機械系統的誤差等綜合為系統的位置誤差，所以精度較低，速度也受到步進電動機性能的限制，低速不平穩、高速扭矩小。但開環系統結構簡單，易于控制與調整，一般用于輕載、負載變化不大，精度要求不高的場合，在經濟型數控機床和普通機床改造中應用廣泛。

2.2 開關式電液驅動系統

開關式電液驅動系統先把信號放大后再去驅動電磁閥，以控制液壓油的流量、壓力和方向，然后帶動執行機構工作。因為它只有“通”或“斷”兩個位置，所以稱開關式。

2.3 伺服式電液驅動系統

這是一種把電信號變換成液壓信號，再經過液壓傳動環節去拖動執行機構的方法。執行機構的位移經過變換器變成電信號，反饋到系統的輸入端與控制信號比較。

圖2為一個常用的伺服式電液驅動部件的工作原理圖，該系統由電磁鐵、銜鐵、彈簧、固定節流孔、擋板、噴嘴等原件組成。其中左、右兩個噴嘴分別與執行機構（液壓缸）的左、右腔相通。工作原理及工作過程如下：

當控制信號uc增大時，比較器輸出的偏差uE及放大器的輸出都增大，電磁鐵線圈中的電流增大，電磁鐵的吸力也增大。銜鐵因電磁鐵吸力增大而左擺。擋板偏向左噴嘴，使左噴嘴內背壓大于右噴嘴的背壓。液壓缸左腔壓力大于右腔，活塞右移，使負載向右移動。與此同時，與活塞同軸的齒條帶動齒輪轉動，齒輪軸使滑線電位器觸點移動，從而改變了反饋電壓ui。調節過程繼續，直到ui等于uc，比較器輸出為零時，電磁鐵線圈失電，擋板回到中間位置，活塞才停止移動。

這種驅動系統適應性寬、特性好、控制精度高、抗干擾能力強，在工業自動化控制中應用廣泛。

以上控制方法中，不帶反饋裝置的“開關式電液驅動系統”由于液壓的泄漏和可壓縮性大等問題，行程精度難以控制，在傳動鏈出現誤差時，難以通過“點動”的方式實現比較精確對微調，容易出現累積誤差，導致加工的孔深超差。“伺服式電液驅動系統”控制精度高，能完全滿足本項目的控制要求，但系統復雜，成本高，不予采用。“開環伺服系統”能滿足控制的要求，成本低廉。但由于步進電機步距角精度不高，運動的過程中容易出現失步的問題，高速扭矩小，低速運行時容易出現低頻振動，加速性能差，不能滿足本項目頻繁帶動執行機構往復運動的要求。交流伺服電機的步距角精度高，在運動的過程中不容易出現失步的現象，高速扭矩大，低速運轉平穩，加速性能好。用單片機容易實現對交流伺服電機的開環控制，控制系統簡單。只要傳動鏈的誤差控制得當，傳動精度能滿足孔深允差控制在±3 mm的要求。

綜上所述，為簡化控制系統，降低成本，保證足夠的行程精度，本項目采用“開環伺服系統”，選擇交流伺服電機作為驅動執行機構的動力源。傳動鏈的設計上，遵循傳動鏈盡量短的原則，避免過大的機械傳動誤差。出現較大的行程誤差時，可以通過在裝夾工件前“點動”伺服電機的方式或者手動調整進給軸的方式來進行修正。

3 經濟型專用雙軸深孔鉆床自動進給系統的設計

3.1 進給傳動系統設計

進給傳動系統圖如圖3所示。進給運動的動力源來自主軸箱內的進給電機。進給電機為0.75 kW的伺服電機。伺服電機采用單片機嵌入式控制器進行控制，其操作以及參數的調整可以在控制面板上進行。

機構設計了手動、自動兩種操作方式。手動方式能保證伺服系統出故障時，能繼續使用機床，減少停機時間。自動方式可以減少工作強度，提高生產率。當離合器打到“自動”運行的檔位時，伺服電機的轉動通過鏈傳動傳遞到一個40∶1的渦輪蝸桿減速器上。減速器的輸出運動通過另一個鏈輪傳動機構把運動傳遞到進給軸上，進給軸上裝有兩個外嚙合齒輪，齒輪的轉動可以帶動主軸1和主軸2的齒筒上的齒條機構，從而實現兩根主軸的進給運動。

3.2 進給傳動系統的結構設計

進給系統結構如圖4所示。進給傳動軸中部設計有圓周齒式離合器，圓周齒式離合器包括內齒半離合器和外齒半離合器。鏈輪通過螺紋連接的方式與內齒半離合器作固定連接，鏈輪和內齒半離合器空套在進給軸上。外齒半離合器通過花鍵跟進給軸相連。進給軸后端裝有端面齒式離合器（圖中未表示），位于外側的端面齒式半離合器上安裝有轉動手柄（圖中未表示），端面齒離合器進入嚙合，可以通過手柄帶動進給軸作手動進給。伺服電機的轉動通過鏈傳動傳遞到一個40∶1的渦輪蝸桿減速器上，伺服電機端鏈輪齒數為14，對應相減速器上鏈輪齒數為14。減速器的輸出運動通過另一個鏈輪傳動機構把運動傳遞到進給軸上，此鏈輪機構中減速器端鏈輪齒數為14，對應進給軸端鏈輪齒數為27。因此，可以計算得到總的傳動比i為14∶14×（1∶40）×（14∶27）=7∶540。進給軸上裝有兩個外嚙合齒輪，齒輪的轉動可以帶動主軸1和主軸2的齒筒上的齒條機構，從而實現兩根主軸的進給運動，該齒輪齒條機構的模數m為3 mm，進給軸上外嚙合齒輪齒數Z為12，主軸套筒齒條總行程為280 mm，因此進給軸每旋轉一周，主軸進給量為齒輪分度圓直徑Dh=mz=36 mm，周長L=πmz=113.04 mm。經計算，適當地選擇伺服電機的速度，能滿足1小時12件的產能要求。

4 結語

與先進的深孔加工技術相比，麻花鉆用于深孔加工，加工條件差，加工精度不高，刀具容易磨損。但在孔深精度要求不高的情況下，配合自動控制的手段，可以設計出滿足加工要求、成本低廉的專用自動機床。

參考文獻

[1] 羅洪波.經濟型全自動雙軸深孔鉆床的研究與設計體化系統設計與應用[D].南寧：廣西大學，2013.

[2] 濮良貴，紀名剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2010.

[3] 張燏.機電一體化概論[M].人民郵電出版社，2009.

[4] 彭朝霞.C6163車床的深孔鉆床改造技術[J].科技傳播，2012（11）：117-118.

[5] 黃曉斌.可重構深孔機床設計研究[D].太原：華北工學院，2003.endprint

摘 要：該文比較了幾種常用的自動控制方法，選擇“開環伺服系統”作為控制方法，設計了麻花鉆自動進給機構，滿足深孔加工的要求。研究的結果，對工程技術人員設計深孔加工專用設備，具有參考意義。

關鍵詞：深孔鉆 麻花鉆 自動控制 進給

中圖分類號：TH132.46 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（a）-0067-03

作為一種傳統的孔加工方法，麻花鉆在孔加工工藝中的應用最為廣泛。近年來，麻花鉆越來越多地應用于深孔加工領域。跟“槍鉆”、“BTA深孔鉆”、“噴吸鉆”、“DF深孔鉆”等深孔加工方法相比，麻花鉆的優點在于刀具和機床的結構簡單，加工成本低廉。主要的缺點包括：不能連續排屑、刀具潤滑性較差、切削冷卻條件差、切削溫度高、刀具磨損快。這些缺點限制了切削速度和進給速度的提高，從而影響了生產率。

把傳統的麻花鉆加工方法跟現代自動控制技術相結合，在保證低成本的同時，滿足深孔高效切削的要求是機械制造領域值得重視的課題。

1 問題的提出

某工程機械剎車制動夾鉗，材料為QT450-10。工藝上要求對兩個Φ6，深165的深孔進行加工，要求能達到每小時12件的產能。出于成本上的考慮，選擇麻花鉆作為深孔加工的方法設計專用機床。為解決鉆削過程中的排屑和散熱問題，采用在加工的過程中，間歇地將鉆頭退出，進行倒屑的方式完成整個進給行程。165 mm的進給行程，需要往復多次才能完成，這個過程希望能實現自動控制，以降低勞動強度。

2 自動控制方法的選擇

本項目的控制要求為：通過自動控制的方式，帶動執行機構多次往復運動，分段完成165 mm的進給行程。所加工孔為油孔，要求與油道相貫即可，孔深允差為±3 mm，精度要求不高。為達到設計需要的產能，減掉裝夾及準備時間30秒，自動控制機構需要帶動執行元件在4分30秒內走完所有行程。常用的可能滿足本項目控制要求的控制方法如下。

2.1 開環伺服系統

開環伺服系統沒有位置反饋裝置，是數控機床中最簡單的伺服系統，其驅動元件通常為功率步進電動機，如圖1所示，數控裝置發出的指令脈沖經驅動電路放大送到步進電動機，電動機輸出軸轉過一定的角度，再通過齒輪副和絲杠螺母副帶動機床工作臺移動。步進電動機軸轉過的角度跟指令脈沖的個數成正比，旋轉速度的大小跟指令脈沖的頻率成正比。由于沒有檢測反饋裝置，系統中各部分的誤差，如步進電機的步距角誤差、機械系統的誤差等綜合為系統的位置誤差，所以精度較低，速度也受到步進電動機性能的限制，低速不平穩、高速扭矩小。但開環系統結構簡單，易于控制與調整，一般用于輕載、負載變化不大，精度要求不高的場合，在經濟型數控機床和普通機床改造中應用廣泛。

2.2 開關式電液驅動系統

開關式電液驅動系統先把信號放大后再去驅動電磁閥，以控制液壓油的流量、壓力和方向，然后帶動執行機構工作。因為它只有“通”或“斷”兩個位置，所以稱開關式。

2.3 伺服式電液驅動系統

這是一種把電信號變換成液壓信號，再經過液壓傳動環節去拖動執行機構的方法。執行機構的位移經過變換器變成電信號，反饋到系統的輸入端與控制信號比較。

圖2為一個常用的伺服式電液驅動部件的工作原理圖，該系統由電磁鐵、銜鐵、彈簧、固定節流孔、擋板、噴嘴等原件組成。其中左、右兩個噴嘴分別與執行機構（液壓缸）的左、右腔相通。工作原理及工作過程如下：

當控制信號uc增大時，比較器輸出的偏差uE及放大器的輸出都增大，電磁鐵線圈中的電流增大，電磁鐵的吸力也增大。銜鐵因電磁鐵吸力增大而左擺。擋板偏向左噴嘴，使左噴嘴內背壓大于右噴嘴的背壓。液壓缸左腔壓力大于右腔，活塞右移，使負載向右移動。與此同時，與活塞同軸的齒條帶動齒輪轉動，齒輪軸使滑線電位器觸點移動，從而改變了反饋電壓ui。調節過程繼續，直到ui等于uc，比較器輸出為零時，電磁鐵線圈失電，擋板回到中間位置，活塞才停止移動。

這種驅動系統適應性寬、特性好、控制精度高、抗干擾能力強，在工業自動化控制中應用廣泛。

以上控制方法中，不帶反饋裝置的“開關式電液驅動系統”由于液壓的泄漏和可壓縮性大等問題，行程精度難以控制，在傳動鏈出現誤差時，難以通過“點動”的方式實現比較精確對微調，容易出現累積誤差，導致加工的孔深超差。“伺服式電液驅動系統”控制精度高，能完全滿足本項目的控制要求，但系統復雜，成本高，不予采用。“開環伺服系統”能滿足控制的要求，成本低廉。但由于步進電機步距角精度不高，運動的過程中容易出現失步的問題，高速扭矩小，低速運行時容易出現低頻振動，加速性能差，不能滿足本項目頻繁帶動執行機構往復運動的要求。交流伺服電機的步距角精度高，在運動的過程中不容易出現失步的現象，高速扭矩大，低速運轉平穩，加速性能好。用單片機容易實現對交流伺服電機的開環控制，控制系統簡單。只要傳動鏈的誤差控制得當，傳動精度能滿足孔深允差控制在±3 mm的要求。

綜上所述，為簡化控制系統，降低成本，保證足夠的行程精度，本項目采用“開環伺服系統”，選擇交流伺服電機作為驅動執行機構的動力源。傳動鏈的設計上，遵循傳動鏈盡量短的原則，避免過大的機械傳動誤差。出現較大的行程誤差時，可以通過在裝夾工件前“點動”伺服電機的方式或者手動調整進給軸的方式來進行修正。

3 經濟型專用雙軸深孔鉆床自動進給系統的設計

3.1 進給傳動系統設計

進給傳動系統圖如圖3所示。進給運動的動力源來自主軸箱內的進給電機。進給電機為0.75 kW的伺服電機。伺服電機采用單片機嵌入式控制器進行控制，其操作以及參數的調整可以在控制面板上進行。

機構設計了手動、自動兩種操作方式。手動方式能保證伺服系統出故障時，能繼續使用機床，減少停機時間。自動方式可以減少工作強度，提高生產率。當離合器打到“自動”運行的檔位時，伺服電機的轉動通過鏈傳動傳遞到一個40∶1的渦輪蝸桿減速器上。減速器的輸出運動通過另一個鏈輪傳動機構把運動傳遞到進給軸上，進給軸上裝有兩個外嚙合齒輪，齒輪的轉動可以帶動主軸1和主軸2的齒筒上的齒條機構，從而實現兩根主軸的進給運動。

3.2 進給傳動系統的結構設計

進給系統結構如圖4所示。進給傳動軸中部設計有圓周齒式離合器，圓周齒式離合器包括內齒半離合器和外齒半離合器。鏈輪通過螺紋連接的方式與內齒半離合器作固定連接，鏈輪和內齒半離合器空套在進給軸上。外齒半離合器通過花鍵跟進給軸相連。進給軸后端裝有端面齒式離合器（圖中未表示），位于外側的端面齒式半離合器上安裝有轉動手柄（圖中未表示），端面齒離合器進入嚙合，可以通過手柄帶動進給軸作手動進給。伺服電機的轉動通過鏈傳動傳遞到一個40∶1的渦輪蝸桿減速器上，伺服電機端鏈輪齒數為14，對應相減速器上鏈輪齒數為14。減速器的輸出運動通過另一個鏈輪傳動機構把運動傳遞到進給軸上，此鏈輪機構中減速器端鏈輪齒數為14，對應進給軸端鏈輪齒數為27。因此，可以計算得到總的傳動比i為14∶14×（1∶40）×（14∶27）=7∶540。進給軸上裝有兩個外嚙合齒輪，齒輪的轉動可以帶動主軸1和主軸2的齒筒上的齒條機構，從而實現兩根主軸的進給運動，該齒輪齒條機構的模數m為3 mm，進給軸上外嚙合齒輪齒數Z為12，主軸套筒齒條總行程為280 mm，因此進給軸每旋轉一周，主軸進給量為齒輪分度圓直徑Dh=mz=36 mm，周長L=πmz=113.04 mm。經計算，適當地選擇伺服電機的速度，能滿足1小時12件的產能要求。

4 結語

與先進的深孔加工技術相比，麻花鉆用于深孔加工，加工條件差，加工精度不高，刀具容易磨損。但在孔深精度要求不高的情況下，配合自動控制的手段，可以設計出滿足加工要求、成本低廉的專用自動機床。

參考文獻

[1] 羅洪波.經濟型全自動雙軸深孔鉆床的研究與設計體化系統設計與應用[D].南寧：廣西大學，2013.

[2] 濮良貴，紀名剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2010.

[3] 張燏.機電一體化概論[M].人民郵電出版社，2009.

[4] 彭朝霞.C6163車床的深孔鉆床改造技術[J].科技傳播，2012（11）：117-118.

[5] 黃曉斌.可重構深孔機床設計研究[D].太原：華北工學院，2003.endprint

摘 要：該文比較了幾種常用的自動控制方法，選擇“開環伺服系統”作為控制方法，設計了麻花鉆自動進給機構，滿足深孔加工的要求。研究的結果，對工程技術人員設計深孔加工專用設備，具有參考意義。

關鍵詞：深孔鉆 麻花鉆 自動控制 進給

中圖分類號：TH132.46 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（a）-0067-03

作為一種傳統的孔加工方法，麻花鉆在孔加工工藝中的應用最為廣泛。近年來，麻花鉆越來越多地應用于深孔加工領域。跟“槍鉆”、“BTA深孔鉆”、“噴吸鉆”、“DF深孔鉆”等深孔加工方法相比，麻花鉆的優點在于刀具和機床的結構簡單，加工成本低廉。主要的缺點包括：不能連續排屑、刀具潤滑性較差、切削冷卻條件差、切削溫度高、刀具磨損快。這些缺點限制了切削速度和進給速度的提高，從而影響了生產率。

把傳統的麻花鉆加工方法跟現代自動控制技術相結合，在保證低成本的同時，滿足深孔高效切削的要求是機械制造領域值得重視的課題。

1 問題的提出

某工程機械剎車制動夾鉗，材料為QT450-10。工藝上要求對兩個Φ6，深165的深孔進行加工，要求能達到每小時12件的產能。出于成本上的考慮，選擇麻花鉆作為深孔加工的方法設計專用機床。為解決鉆削過程中的排屑和散熱問題，采用在加工的過程中，間歇地將鉆頭退出，進行倒屑的方式完成整個進給行程。165 mm的進給行程，需要往復多次才能完成，這個過程希望能實現自動控制，以降低勞動強度。

2 自動控制方法的選擇

本項目的控制要求為：通過自動控制的方式，帶動執行機構多次往復運動，分段完成165 mm的進給行程。所加工孔為油孔，要求與油道相貫即可，孔深允差為±3 mm，精度要求不高。為達到設計需要的產能，減掉裝夾及準備時間30秒，自動控制機構需要帶動執行元件在4分30秒內走完所有行程。常用的可能滿足本項目控制要求的控制方法如下。

2.1 開環伺服系統

開環伺服系統沒有位置反饋裝置，是數控機床中最簡單的伺服系統，其驅動元件通常為功率步進電動機，如圖1所示，數控裝置發出的指令脈沖經驅動電路放大送到步進電動機，電動機輸出軸轉過一定的角度，再通過齒輪副和絲杠螺母副帶動機床工作臺移動。步進電動機軸轉過的角度跟指令脈沖的個數成正比，旋轉速度的大小跟指令脈沖的頻率成正比。由于沒有檢測反饋裝置，系統中各部分的誤差，如步進電機的步距角誤差、機械系統的誤差等綜合為系統的位置誤差，所以精度較低，速度也受到步進電動機性能的限制，低速不平穩、高速扭矩小。但開環系統結構簡單，易于控制與調整，一般用于輕載、負載變化不大，精度要求不高的場合，在經濟型數控機床和普通機床改造中應用廣泛。

2.2 開關式電液驅動系統

開關式電液驅動系統先把信號放大后再去驅動電磁閥，以控制液壓油的流量、壓力和方向，然后帶動執行機構工作。因為它只有“通”或“斷”兩個位置，所以稱開關式。

2.3 伺服式電液驅動系統

這是一種把電信號變換成液壓信號，再經過液壓傳動環節去拖動執行機構的方法。執行機構的位移經過變換器變成電信號，反饋到系統的輸入端與控制信號比較。

圖2為一個常用的伺服式電液驅動部件的工作原理圖，該系統由電磁鐵、銜鐵、彈簧、固定節流孔、擋板、噴嘴等原件組成。其中左、右兩個噴嘴分別與執行機構（液壓缸）的左、右腔相通。工作原理及工作過程如下：

當控制信號uc增大時，比較器輸出的偏差uE及放大器的輸出都增大，電磁鐵線圈中的電流增大，電磁鐵的吸力也增大。銜鐵因電磁鐵吸力增大而左擺。擋板偏向左噴嘴，使左噴嘴內背壓大于右噴嘴的背壓。液壓缸左腔壓力大于右腔，活塞右移，使負載向右移動。與此同時，與活塞同軸的齒條帶動齒輪轉動，齒輪軸使滑線電位器觸點移動，從而改變了反饋電壓ui。調節過程繼續，直到ui等于uc，比較器輸出為零時，電磁鐵線圈失電，擋板回到中間位置，活塞才停止移動。

這種驅動系統適應性寬、特性好、控制精度高、抗干擾能力強，在工業自動化控制中應用廣泛。

以上控制方法中，不帶反饋裝置的“開關式電液驅動系統”由于液壓的泄漏和可壓縮性大等問題，行程精度難以控制，在傳動鏈出現誤差時，難以通過“點動”的方式實現比較精確對微調，容易出現累積誤差，導致加工的孔深超差。“伺服式電液驅動系統”控制精度高，能完全滿足本項目的控制要求，但系統復雜，成本高，不予采用。“開環伺服系統”能滿足控制的要求，成本低廉。但由于步進電機步距角精度不高，運動的過程中容易出現失步的問題，高速扭矩小，低速運行時容易出現低頻振動，加速性能差，不能滿足本項目頻繁帶動執行機構往復運動的要求。交流伺服電機的步距角精度高，在運動的過程中不容易出現失步的現象，高速扭矩大，低速運轉平穩，加速性能好。用單片機容易實現對交流伺服電機的開環控制，控制系統簡單。只要傳動鏈的誤差控制得當，傳動精度能滿足孔深允差控制在±3 mm的要求。

綜上所述，為簡化控制系統，降低成本，保證足夠的行程精度，本項目采用“開環伺服系統”，選擇交流伺服電機作為驅動執行機構的動力源。傳動鏈的設計上，遵循傳動鏈盡量短的原則，避免過大的機械傳動誤差。出現較大的行程誤差時，可以通過在裝夾工件前“點動”伺服電機的方式或者手動調整進給軸的方式來進行修正。

3 經濟型專用雙軸深孔鉆床自動進給系統的設計

3.1 進給傳動系統設計

進給傳動系統圖如圖3所示。進給運動的動力源來自主軸箱內的進給電機。進給電機為0.75 kW的伺服電機。伺服電機采用單片機嵌入式控制器進行控制，其操作以及參數的調整可以在控制面板上進行。

機構設計了手動、自動兩種操作方式。手動方式能保證伺服系統出故障時，能繼續使用機床，減少停機時間。自動方式可以減少工作強度，提高生產率。當離合器打到“自動”運行的檔位時，伺服電機的轉動通過鏈傳動傳遞到一個40∶1的渦輪蝸桿減速器上。減速器的輸出運動通過另一個鏈輪傳動機構把運動傳遞到進給軸上，進給軸上裝有兩個外嚙合齒輪，齒輪的轉動可以帶動主軸1和主軸2的齒筒上的齒條機構，從而實現兩根主軸的進給運動。

3.2 進給傳動系統的結構設計

進給系統結構如圖4所示。進給傳動軸中部設計有圓周齒式離合器，圓周齒式離合器包括內齒半離合器和外齒半離合器。鏈輪通過螺紋連接的方式與內齒半離合器作固定連接，鏈輪和內齒半離合器空套在進給軸上。外齒半離合器通過花鍵跟進給軸相連。進給軸后端裝有端面齒式離合器（圖中未表示），位于外側的端面齒式半離合器上安裝有轉動手柄（圖中未表示），端面齒離合器進入嚙合，可以通過手柄帶動進給軸作手動進給。伺服電機的轉動通過鏈傳動傳遞到一個40∶1的渦輪蝸桿減速器上，伺服電機端鏈輪齒數為14，對應相減速器上鏈輪齒數為14。減速器的輸出運動通過另一個鏈輪傳動機構把運動傳遞到進給軸上，此鏈輪機構中減速器端鏈輪齒數為14，對應進給軸端鏈輪齒數為27。因此，可以計算得到總的傳動比i為14∶14×（1∶40）×（14∶27）=7∶540。進給軸上裝有兩個外嚙合齒輪，齒輪的轉動可以帶動主軸1和主軸2的齒筒上的齒條機構，從而實現兩根主軸的進給運動，該齒輪齒條機構的模數m為3 mm，進給軸上外嚙合齒輪齒數Z為12，主軸套筒齒條總行程為280 mm，因此進給軸每旋轉一周，主軸進給量為齒輪分度圓直徑Dh=mz=36 mm，周長L=πmz=113.04 mm。經計算，適當地選擇伺服電機的速度，能滿足1小時12件的產能要求。

4 結語

與先進的深孔加工技術相比，麻花鉆用于深孔加工，加工條件差，加工精度不高，刀具容易磨損。但在孔深精度要求不高的情況下，配合自動控制的手段，可以設計出滿足加工要求、成本低廉的專用自動機床。

參考文獻

[1] 羅洪波.經濟型全自動雙軸深孔鉆床的研究與設計體化系統設計與應用[D].南寧：廣西大學，2013.

[2] 濮良貴，紀名剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2010.

[3] 張燏.機電一體化概論[M].人民郵電出版社，2009.

[4] 彭朝霞.C6163車床的深孔鉆床改造技術[J].科技傳播，2012（11）：117-118.

[5] 黃曉斌.可重構深孔機床設計研究[D].太原：華北工學院，2003.endprint