钻床气压传动系统设计

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钻床是利用钻头在工件上加工孔的-种常用机床。钻床结构简单，加工精度相对较低，可进行通孔、盲孑L加工，还可进行扩孑L、锪孔、铰孔、攻丝的加工，应用广泛。在钻孔加工过程中，工件固定不动，钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。目前，大多数钻床自动化程度不高，主要靠手工来完成工件的夹紧和松开，效率较低。气动系统是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递 ，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段。随着工业机械化和自动化的发展，气动系统以其成本低 、结构简单 、动作迅速、反应快、安全可靠等特点，越来越广泛地应用于各个领域里。因此，本研究的主要 目的就是想通过气压传动系统来实现钻床的自动化。

1 钻床气压传动系统工作要求根据钻床工作特点，确定钻床气动系统工作过程为：(1)工件夹紧：快进 慢进压紧工件 保压-快退；(2)钻头切削加工：在工件夹紧情况下 ，快进÷工进 快退：(3)卸料：加工完后从钻床上推到成品箱中。

收稿 13期：2012-11-15作者简介：陈辉(1981-)，女，江苏徐州人，讲师，硕士研究生，主要研究方向为机械设计与制造。

66作者利用 3个气缸来完成上述工作 .气缸 Al和A2控制工件夹紧，气缸 B控制钻头切削，气缸 C控制工件加工完后从钻床上推到成品箱中。

2 钻床气压传动系统工况分析1)气缸 A1和A2控制工件夹紧夹紧力由钻孔时产生的转矩决定3，而钻孔时产生的转矩可用公式计算得到。

MC · 。· ”(N·mm) (1)式中 钻头直径； 进给量；- - 钻削速度。

其余参数则根据所加工工件材料、加工条件等参数查表获得。

2)气缸 B控制钻头切削钻削时气缸向下轴向推力由切削力决定，钻削时切削力可用公式计算得到。

肚 CF·d · (N)式中 d--钻头直径； 进给量；l- 钻削速度。

3)气缸 C控制将工件推入成品箱(2)加工条件等参Hvdraulics Pneumatics& Seals/NO.03.2013在气缸 C控制工件加工完后从钻床上推到成品箱中，所需推力较小，可不必特别计算。

3 钻床气压传动系统设计3.1 位移-步骤图根据设计任务要求，设计出位移-步骤图.如图 1所示缸A缸 B缸C步1 2 3 4 5 6 7 8 9缸 A 缸 B 缸 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9/ / / 图 1 位移-步骤图(”表示气缸动作。”-表示静止不动)3.2 气压传动系统图根据位移-步骤图，设计钻床气动系统，如图 2所不 。

图2 钻床气压传动 系统3.3 元件选用根据公式计算出气缸夹紧力和钻头的切削力 ，结合具体的使用条件，选择合适的气动元件。

(1)供气方式：常用钻床在工作时负载不大，但转速较快 ，考虑到节约能源，降低成本，选择采用中小型空气压缩机 、气源净化装置 、储气罐和气动三联件供气；(2)调速方式：考虑到缸 A1和 A2及缸 B动作中均需要进行速度调节 ，而-般中小型专用机床的气动系统常采用节流阀或调速阀调速.调速阀在使用中可以消除负载变化对流量的影响，因此在本回路中选择采用调速阀；(3)速度换向控制：本回路中，主要采用换向阀来实现速度换向，该方法换向准确，操作简便；(4)气缸选择：根据实际工作需要，缸 Al和 A2及缸 B选用双作用气缸，而缸 C则选用单作用气缸，利用弹簧实现复位；(5)快速排气元件：考虑到缸 C在推完工件返回时需加快速度，节约生产时间，在排气时选用快速排气阀进行快速排气，实现活塞杆的快速退回。

3.4 动作过程按照气动系统动作要求，设计回路工作路线：缸 A1和 A2快进 缸 Al和 A2慢进夹紧工件-缸 A1和 A2保压-缸B快进-缸 B工进 缸 B快退.缸 Al和 A2快退-缸 C伸出-缸 C快速缩回 下-个循环，用电磁动作顺序表示回路动作过程，如表 1所示。

- ”表 示电磁铁断电 )4 结论钻床钻孔加工是生产实际中最常见的加工类型之-，钻孔加工操作简便 ，但 自动化程度有待提高 ，而气动控制以其绿色、环保、节能的特点应用越来越广泛。

因此 .本文通过研究，设计采用气动方式实现钻孔的自动化操作控制，期待能为今后钻孑L加工的自动化改造提供参考，并为后续的实践操作提供理论依据。