选择）。

2.4.2 传动系统方案设计

(一) 确定传动系统总传动比

全自动钻床的总传动比的确定要建立在计算切削力和传动效率的基础上，当确定自动钻床的工作功率后，查表选择电动机，对照钻床的工作参数确定总传动比（主轴系统总传动比在传动系统设计中经计算后确定）。 （二）选择传动类型

依据传统台式钻床的结构特点，主轴旋转运动选择带轮V带传动，此传动类型可实现过载保护；

钻头直线进给运动选择液压传动，此类型传动有以下优点： （1）在输出功率相同的条件下，体积小、重量轻； （2）运动平稳，吸振能力强；

（3）易于实现快速启动、制动、频繁换向以及无级调速；

（4）布局安装比较灵活，液压元件易于实现系列化、标准化、通用化； （5）与机构相结合易实现自动化控制； （三）绘制传动系统运动简图

根据以上分析，确定传动系统的运动简图如下（图2-3）：

V带传动 花键传动 液压缸进给传动图2-3 传动系统运动简图

2.5 控制方案设计

综合考虑全自动钻床的改造要求、功能要求、控制要求及经济因素，控制系统采用PLC与手动相结合的方法进行控制。

PLC即可编程控制器，其英文全称为 Programmable Controller。PLC举起于20世纪70年代，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物。经过30多年的发展，可编程控制器已经成为最重要、最可靠、应用场合最广泛的工业控制微型计算机。PLC不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到操作维护人员的技能和习惯，摒弃了微机常用的计算机的编程语言，独具风格地使用以继电器梯型图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户编制的程序清晰直观、调试和查错容易，且编程方便易学。

PLC的主要功能有：顺序控制、数据处理、逻辑控制、运行状态监控、记数控制、通讯与联网、定时控制。在自动钻床的控制系统中，我们主要应用PLC的顺序控制和定时控制。

另外PLC作为现代最重要、最可靠、应用场合最广泛的工业控制微型计算机，其具有以下特点：

（1）可靠性高 ；

（2）编程容易，易于使用； （3）控制功能极强；

（4）扩展及与外部连接极为方便； （5）通用性好、体积小、使用灵活； （6）设计施工和调试的周期短；

结合以上PLC的特点，我们在控制系统方案设计时选择PLC作为主要的控制方式，另外根据实际的工作要求，配合适当的手动控制元件。

2.6 总体布局设计

机床总布局的设计任务是解决机床各部件间的相对运动和相对位置的关系，并使机床具有一个协调完美的造型。工艺分析和工件的形状、尺寸及重量，在很大程度上左右着机床的布局形式。

普通台式钻床的自动化改造及进给系统设计，是在原有机构的基础上导入了液压进给驱动系统：主轴箱要做变动。同时还导入了液压夹紧系统：考虑到台式钻床固定不动，可变动工作台的结构以实现总体布局的协调。

2.7 辅助系统的设计

辅助系统的设计主要包括润滑系统设计、冷却系统设计、故障检测系统设计、安全保障系统设计和照明系统设计。

设计过程中可根据设计的要求和实际的钻床工作需求进行辅助系统的设计。

2.8 本章小结

本章主要介绍了通过对已知设计条件的分析如何确定自动钻床总体方案的问题。章节中主要对自动钻床总体方案中的工艺路线、执行系统方案、传动系统方案和控制系统方案作了详细介绍和分析。

通过本章节的叙述和图文表达，我们对自动钻床的总体设计有了一个清晰的概念，确定了下面章节中设计的步骤和设计重点。

3 专用钻床进给系统的设计

3.1 进给系统概述与分析

传统的台式钻床主轴进给系统主要由主轴、主轴套筒、主轴套筒镶套、齿轮齿条和轴承等组成。主轴在加工时即要作旋转运动，也要作轴向的进给运动。机床主轴被装置在主轴套筒内，套筒放置在主轴箱体孔的镶套内，主轴上侧由花键连接。机床加工时，旋转运动由花键传入，而进给运动则由齿轮通过齿条带动套筒在镶套内运动。由总体方案可知，自动钻床进给系统设计导入了液压缸进给系统，由液压缸驱动替代齿轮齿条的手动进给，来实现主轴的快进、工进和快退动作。

钻床在加工时，主轴要作高速的旋转运动和直线的进给运动。导入液压缸进给系统后，由于液压缸结构和性能的限制，液压缸活塞杆不宜作高速的旋转运动，因此，我们要结合合适的轴承和结构来实现主轴的高速旋转。往复进给运动由液压缸来完成动作。

图3-1 普通台式钻床进给系统简图

1、主轴套筒镶套2、推力球轴承3、主轴套筒4、主轴5、深沟球轴承

6、齿轮齿条手动进给系统7、主轴箱 2 1

7

4 5 3 6

3.2 进给系统方案图的确定

全自动钻床是在原有台式钻床的结构基础上进行改造设计的，所以，我们首先要对普通台式钻床的进给系统作出详细的研究。

台式钻床主轴进给系统主要部件有主轴、主轴套筒、主轴套筒镶套、齿轮齿条和轴承等。其结构图如图3-1示：

根据普通台式钻床的进给系统设计特点，综合考虑本文设计的要求、改造后自动钻床的工作条件和液压缸工作特性，确定自动钻床的进给系统如图3-2所示：

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