設計要求及工況分析

    1．設計要求

    要求設計的機床動力滑臺液壓系統實現的工作循環是“快進→工進→快退→停止”。主要性能參數與性能要求如下：機床上有主軸16個，加工Φ3.9mm的孔14個，Φ8.5mm的孔2個；刀具材料為高速鋼，工件材料為鑄鐵，硬度為240HB；機床工作部件總重量為G=98ION；快進、快退速度為v₁=v₃=7m/min，快進行程長度為l₁=lOOmm，工進行程長度為l₂=50mm，往復運動的加速、減速時間不超過0.2s,動力滑臺采用平導軌，其靜摩擦因數f_s=0.2，動摩擦因數f_d=0.1；液壓系統中的執行元件是液壓缸。

    2．負載與運動分析

    (1)工作負載高速鋼鉆頭鉆鑄鐵孔時的軸向切削力與鉆頭直徑D(mm)、每轉進給量s(mm/r)和鑄鐵硬度(HB)之間的經驗算式為

                             F_t=25.5Ds^0.8( HB)^0.6                 (9-19)

    根據組合機床加工特點，鉆孔時的主軸轉速n和每轉進給量s，可選用下列數值。對Φ13.9mm的孔來說，n₁=360r/mn，S_l=0.147mm/r。對Φ8.5mm的孔來說，n₂=550r/mn， S₂=0.096mm/r。

    代入式(9-19)可得

F_t=14×25.5×13.9×0.1470.8×2400.6+2×25.5×8.5×0.0960.8×2400.6

=30468(N)

    (2)慣性負載

F_m=(G/g) ×(△v/△t)=(9810/9.81) ×(7/60×0.2)=583(N)

    (3)摩擦負載  因為采用的動力滑臺是平導軌，因此作用在其上的正壓力N=G=9810 (N)。

    靜摩擦阻力           F_fs=f_sN=O.2×9810=1962(N)

    動摩擦阻力            F_fd=f_dN=O.1×9810-981(N)

取液壓缸的機械效率η_m=0.90，得出的液壓缸在各工作階段的負載值如下表所示。

液壓缸在各工作階段的負載值

 

根據液壓缸上述各階段的負載可繪制如圖C(a)所示的負載循環圖C。速度圖按已知數值v₁=v₃=7m/min，快進行程長度為l₁=lOOmm，工進行程長度為l₂=50mm，快退行程l₃=l₁+l₂ =150mm和工進速度v₂等繪制，如圖C (b)所示，其中v₂由主軸轉速及每轉進給量求出，即v₂=n₁s₁=n₂s₂≈53mm/min。