设计要求及工况分析

    1．设计要求

    要求设计的机床动力滑台液压系统实现的工作循环是“快进→工进→快退→停止”。主要性能参数与性能要求如下：机床上有主轴16个，加工Φ3.9mm的孔14个，Φ8.5mm的孔2个；刀具材料为高速钢，工件材料为铸铁，硬度为240HB；机床工作部件总重量为G=98ION；快进、快退速度为v₁=v₃=7m/min，快进行程长度为l₁=lOOmm，工进行程长度为l₂=50mm，往复运动的加速、减速时间不超过0.2s,动力滑台采用平导轨，其静摩擦因数f_s=0.2，动摩擦因数f_d=0.1；液压系统中的执行元件是液压缸。

    2．负载与运动分析

    (1)工作负载高速钢钻头钻铸铁孔时的轴向切削力与钻头直径D(mm)、每转进给量s(mm/r)和铸铁硬度(HB)之间的经验算式为

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

    根据组合机床加工特点，钻孔时的主轴转速n和每转进给量s，可选用下列数值。对Φ13.9mm的孔来说，n₁=360r/mn，S_l=0.147mm/r。对Φ8.5mm的孔来说，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)惯性负载

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

    (3)摩擦负载  因为采用的动力滑台是平导轨，因此作用在其上的正压力N=G=9810 (N)。

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

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

取液压缸的机械效率η_m=0.90，得出的液压缸在各工作阶段的负载值如下表所示。

液压缸在各工作阶段的负载值

 

根据液压缸上述各阶段的负载可绘制如图C(a)所示的负载循环图C。速度图按已知数值v₁=v₃=7m/min，快进行程长度为l₁=lOOmm，工进行程长度为l₂=50mm，快退行程l₃=l₁+l₂ =150mm和工进速度v₂等绘制，如图C (b)所示，其中v₂由主轴转速及每转进给量求出，即v₂=n₁s₁=n₂s₂≈53mm/min。