設(shè)計(jì)要求及工況分析
1.設(shè)計(jì)要求
要求設(shè)計(jì)的機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的工作循環(huán)是“快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止”。主要性能參數(shù)與性能要求如下:機(jī)床上有主軸16個(gè),加工Φ3.9mm的孔14個(gè),Φ8.5mm的孔2個(gè);刀具材料為高速鋼,工件材料為鑄鐵,硬度為240HB;機(jī)床工作部件總重量為G=98ION;快進(jìn)、快退速度為v1=v3=7m/min,快進(jìn)行程長(zhǎng)度為l1=lOOmm,工進(jìn)行程長(zhǎng)度為l2=50mm,往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速、減速時(shí)間不超過(guò)0.2s,動(dòng)力滑臺(tái)采用平導(dǎo)軌,其靜摩擦因數(shù)fs=0.2,動(dòng)摩擦因數(shù)fd=0.1;液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件是液壓缸。
2.負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析
(1)工作負(fù)載高速鋼鉆頭鉆鑄鐵孔時(shí)的軸向切削力與鉆頭直徑D(mm)、每轉(zhuǎn)進(jìn)給量s(mm/r)和鑄鐵硬度(HB)之間的經(jīng)驗(yàn)算式為
Ft=25.5Ds0.8( HB)0.6 (9-19)
根據(jù)組合機(jī)床加工特點(diǎn),鉆孔時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速n和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量s,可選用下列數(shù)值。對(duì)Φ13.9mm的孔來(lái)說(shuō),n1=360r/mn,Sl=0.147mm/r。對(duì)Φ8.5mm的孔來(lái)說(shuō),n2=550r/mn, S2=0.096mm/r。
代入式(9-19)可得
Ft=14×25.5×13.9×0.1470.8×2400.6+2×25.5×8.5×0.0960.8×2400.6
=30468(N)
(2)慣性負(fù)載
Fm=(G/g) ×(△v/△t)=(9810/9.81) ×(7/60×0.2)=583(N)
(3)摩擦負(fù)載 因?yàn)椴捎玫膭?dòng)力滑臺(tái)是平導(dǎo)軌,因此作用在其上的正壓力N=G=9810 (N)。
靜摩擦阻力 Ffs=fsN=O.2×9810=1962(N)
動(dòng)摩擦阻力 Ffd=fdN=O.1×9810-981(N)
取液壓缸的機(jī)械效率ηm=0.90,得出的液壓缸在各工作階段的負(fù)載值如下表所示。
液壓缸在各工作階段的負(fù)載值
工 況 |
負(fù)載組成 |
負(fù)載值F/N |
推力F/ηm/N |
啟動(dòng) |
F=Ffs |
1962 |
2180 |
加速 |
F=Ffd+Fm |
1564 |
1738 |
快進(jìn) |
F=Ffd |
981 |
1090 |
工進(jìn) |
F=Ffd+Ft |
31449 |
34943 |
快退 |
F=Ffd |
981 |
1090 |
根據(jù)液壓缸上述各階段的負(fù)載可繪制如圖C(a)所示的負(fù)載循環(huán)圖C。速度圖按已知數(shù)值v1=v3=7m/min,快進(jìn)行程長(zhǎng)度為l1=lOOmm,工進(jìn)行程長(zhǎng)度為l2=50mm,快退行程l3=l1+l2 =150mm和工進(jìn)速度v2等繪制,如圖C (b)所示,其中v2由主軸轉(zhuǎn)速及每轉(zhuǎn)進(jìn)給量求出,即v2=n1s1=n2s2≈53mm/min。