Z5140B方柱立式钻床毕业设计文字.docx
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Z5140B方柱立式钻床毕业设计文字
毕业设计（论文）中文摘要
本设计以常州科教城Z5140B方柱立式钻床为背景，根据科教城现有资金和技术力量的发展战略，规划出对立式钻床验收、使用与维护规程的研究制订方案。
首先分析钻床的大体情况，然后着手对立式钻床的详细分析。
对立式钻床的用途、特性、使用、维护、检查和安装等方面进行研究。
再用AutoCAD软件将其基本形状画出来。
通过这一设计，方便操作者规范使用和维护、检修人员的检查，为科教城节约资金和提高使用效率。
关键词：
立式钻床性能及系统验收使用维护规程AutoCAD
毕业设计（论文）外文摘要
Title：
Verticaldrillingmachineacceptance,useandmaintenanceproceduresoftheresearchanddevelopmentof
Abstract：
ThedesignChangzhouUniversityTownScienceandEducationCityZ5140BSquareColumnVerticalDrillingMachineasthebackground,accordingtoavailablescience,education,financialandtechnicalstrengthofthecitydevelopmentstrategies,planningoutoftheverticaldrillingmachineacceptance,useandmaintenanceproceduresoftheresearchandformulationofpolicies.Firstanalyzesthegeneralsituationindrilling,andthenproceedtoadetailedanalysisofverticaldrilling.Verticaldrillingmachineforuse,characteristics,use,maintenance,inspectionandinstallationforstudy.ThenthebasicshapeofAutoCADsoftwarewillbedrawn.Withthisdesign,theoperatornormstofacilitatetheuseandmaintenance,overhaulinspectionpersonnelforscienceandeducation,thecitysavemoneyandimproveefficiency
Keywords：
VerticalDrillingMachineAcceptance
UseMaintenanceproceduresAutoCAD
1引言…………………………………………………………5
1．1钻削原理简介………………………………………5
1．2钻削加工的特点………………………………………7
2钻床简介……………………………………………………8
2．1分类……………………………………………………8
2．2常用钻床简介…………………………………………8
2．3检验标准……………………………………………10
2．4检验项目……………………………………………10
2．5操作规程……………………………………………11
3Z5140B立式钻床简介……………………………………12
3．1用途及特性…………………………………………12
3．2主要规格与参数……………………………………12
3．3传动系统……………………………………………14
3．4操作件的操作方法…………………………………15
4Z5140B立式钻床的安装和检查…………………………19
4．1安装…………………………………………………19
4．2检查…………………………………………………19
5Z5140B立式钻床的操作规程……………………………29
6Z5140B立式钻床的维护…………………………………32
7Z5140B立式钻床的维修件测绘…………………………34
7．1绘图软件介绍………………………………………34
7．2润滑图及零件图测绘（见附图）…………………39
8小结………………………………………………………39
9参考文献…………………………………………………39
1引言
本设计以立式钻床为背景，根据机床是国民经济中具有战略意义的基础工业，规划出立式钻床验收、使用与维护规程的研究与制定。
其主要内容包括立式钻床安装、检验、使用规程，同时对立式钻床的维护方面知识做出深一层次理解。
总而言之，立式钻床的研究与制定能够保持良好的工作性能和应有的精度，提高使用效率，符合生产需要。
1．1钻削原理简介
1．1．1钻床简介
钻床是一种孔加工机床。
钻床主要是用钻头钻削直径不大、精度要求较低的内孔，此外还可以在原有孔是基础上进行扩孔、铰孔、攻螺纹等。
在钻床上进行钻削加工时，刀具安装在机床主轴的前端，工件用夹具或直接固定在机床工作台（在较大而笨重的工件上钻小孔时可不必夹紧）。
主运动是钻床主轴带动刀具的旋转运动，进给运动是主轴的轴向移动。
1.1.2钻削原理
一、钻孔
钻孔是采用钻头在实心材料上加工孔的一种方法，见图1-1（a）。
常用的钻头是麻花钻头，为排出大量切屑，麻花钻具有较大容屑空间的排屑槽，因而刚度与强度受很大削弱，加工内孔的精度低，表面粗糙度粗。
一般钻孔后精度达ITl2级左右，表面粗糙度Ra达80～20μm。
因此，钻孔主要用于精度低于IT11级以下的孔加工；或用作精度要求较高的孔的预加工。
钻孔时钻头容易产生偏斜，从而导致被加工孔的轴心线歪斜。
为防止和减少钻头的偏斜，工艺上常采用下列措施：
①钻孔前先加工孔的端面，以保证端面与钻头轴心线垂直。
②先采用90°顶角直径大而且长度较短的钻头预钻一个凹坑，以引导钻头钻削，此方法多用于转塔车床和自动车床，防止钻偏。
③仔细刃磨钻头，使其切削刃对称。
④钻小孔或深孔时应采用较小的进给量。
⑤采用工件回转的钻削方式，注意排屑和切削液的合理使用。
⑥钻孔直径—般不超过75mm，对于孔径超过35mm的孔，宜分两次钻削。
第一次钻孔直径约为第二次的0.5～0.7倍。
图1-1常用的孔加工方法
a）钻孔b）扩孔c）铰孔
a）b）c）
二、扩孔
扩孔是采用扩孔钻对已钻出、铸出或锻出孔的进一步加工的方法，见图1-1（b）。
扩孔时，切削深度较小，排屑容易，加之扩孔钻刚性较好，刀齿较多，因而扩孔精度和表面粗糙度均比钻孔好。
扩孔的加工精度一般可达IT10～IT11，表面粗糙度Ra为6.3～3.2μm。
此外，扩孔还能纠正被加工孔的轴心线歪斜。
因此，扩孔常作为精加工（如铰孔）前的准备工序，也可作为要求不高的孔的终加工工序。
扩孔余量一般为孔径的l／8左右，因扩孔钻的刀齿较多，故扩孔的走刀量一般较大（0.4～2mm/r），生产率高。
对于孔径大于100mm的孔，扩孔应用较少，而多采用镗孔。
三、铰孔
铰孔是采用铰刀对未淬硬孔进行精加工的一种方法，见图1-1（c）。
铰孔时，由于余量较小，切削速度较低，铰刀刀齿较多，刚性好而且制造精确，加之排屑冷却润滑条件较好等，铰孔后孔本身质量得到提高，孔径尺寸精度一般为IT7～IT9级，手铰可达IT6级，表面粗糙度Ra为3.2～0.4μm，铰孔主要用于加工中小尺寸的孔，孔的直径范围一般为φ3mm～φ150mm。
铰孔对纠正孔的位置误差的能力很差，因此，孔的有关位置精度应由铰孔前的预加工工序保证。
此外，铰孔不宜加工短孔、深孔和断续孔。
铰孔时常出现孔径扩大和表面粗糙度不佳等缺陷
为了保证铰刀的中心线和被加工孔的中心线一致，防止出现孔径扩大或喇叭口现象，生产中多采用“浮动夹头”装夹铰刀。
1．2钻削加工的特点
（1）钻削主要用于孔加工。
（2）钻削时主运动是钻床主轴的旋转运动，进给运动是主轴的轴向移动。
（3）钻孔是一种半封闭式切削，切削变形大，排屑困难，而且难于冷却润滑，故钻削温度较高。
（4）钻削力较大，钻头容易磨损。
2钻床简介
介绍各种各样的钻床和其操作规程。
分析他们各自的特点，加以对比，比较出他们的适应场合。
不同的要求需要不同的钻床，这样更利于节约成本，减少资源浪费，使资源最大优化化。
2.1分类
钻床系指主要用钻头在工件上加工孔的机床。
通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。
钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。
钻床可分为下列类型：
（1）台式钻床：
可安放在作业台上，主轴垂直布置的小型钻床。
（2）立式钻床：
主轴箱和工作台安置在立柱上，主轴垂直布置的钻床。
（3）摇臂钻床：
摇臂可绕立柱回转、升降，通常主轴箱可在摇臂上作水平移动的钻床。
它适用于大件和不同方位孔的加工。
（4）铣钻床：
工作台可纵横向移动，钻轴垂直布置，能进行铣削的钻床。
（5）深孔钻床：
使用特制深孔钻头，工件旋转，钻削深孔的钻床。
（6）平端面中心孔钻床：
切削轴类端面和用中心钻加工的中心孔钻床。
（7）卧式钻床：
主轴水平布置，主轴箱可垂直移动的钻床。
（8）多轴钻床：
立体钻床，有多个可用钻轴，可灵活调节。
2.2常用钻床简介
钻、扩、铰孔—般在钻床上进行，根据钻床结构的不同，常用的钻床分为三种。
台钻这是一种小型台式钻床，常用的型号是Z512，如图2-1所示。
其结构十分简单，主轴1直接由电动机2通过带塔轮3传动变速；主轴的轴向移动则由手柄5操纵，使钻头进给；钻头到工件的距离町通过升降手柄调整。
台式钻床小巧灵活、传动平稳、操作方便，转速最高达4000r／min。
多用于加工小型工件上的φ12mm以下的小孔。
立钻（立式钻床）常用的型号是Z525、Z535，如图2-2所示。
主轴6由电动机3通过变速箱4获得各种转速，可根据钻孔的大小来选择。
主轴除做旋转运动外，还通过进给箱5中的传动机构使之按需要的进给量作直线移动。
工作台7和进给箱都可沿立柱的导轨面作上下移动。
立式钻床适用于加工中、小型工件上的孔。
在立钻上加工完一个孔后，必须移动工件方能再钻第二个孔，这对于大型工件上孔的加工来说，显然是不适宜的。
摇臂钻床图2-3所示是摇臂钻床，常用型号有Z35。
它有一个能绕立柱5转动
的摇臂3，摇管带着主轴箱4可沿立柱作垂直的上下移动，使主轴箱的高低位置适合于工件的加工部位。
同时主轴箱还能在摇臂上做大范围的移动，并且用电动胀闸锁紧到机床加工范围的任何位置上。
因此，在加工多孔的工件时，工件可以不动，只要调整摇臂和主轴箱在摇臂上的位置，即可方便地对准孔中心。
因而摇臂钻适宜在笨重的大工件以及多孔工件上钻孔。
2．3检验标准
钻床相关标准与其他金属切削机床相关标准大体相同，其专用标准有：
GB6477.4-86《金属切削机床术语钻床》，GB2815-89、JB/T5763-91《钻床联接尺寸标准》，GB9461-88、JB/Z108-89《摇臂钻床参数及系列型谱标准》，GB4017-97、JB/T6335-92《摇臂钻床精度及技术条件》，JB/GQ1092-86、JB/GQ1087-86《滑座摇臂钻床精度及技术条件》，JB4242.1～JB4242.3-86、JB/T6336-92《万向摇臂钻床精度及技术条件》，GB2813-89、JB/Z13689《台式钻床参数及系列型谱》，JB5756-91《台式钻床主轴端部》，JB/T5764-91《台式钻床主轴技术条件》，JB5246-91《台式钻床精度》，JB/T3061-92《台式钻床技术条件》，GB2814-89、JB/Z125-89《立式钻床参数及系列型谱》，GB4019-97、JB/T3769-93《方柱立式钻床精度及技术条件》，GB4018-83、JB/T3768-93《圆柱立式钻床及技术条件》，JB3756-84《轻型圆柱立式钻床精度》，JB4148-85《十字工作台立式钻床精度》等，出口产品不得低于一等品。
2．4检验项目
除按相关标准和相应标准检验外，其专业标准的主要检验项目有：
①底座工作台面的平面度。
②工作台面的平面度（摇臂钻无此项）。
③工作台跳动（摇臂钻无此项）。
④主轴锥孔轴线的径向跳动。
⑤主轴回转轴线的径向跳动。
⑥主轴回转轴线对底座工作面垂直度。
⑦主轴套筒垂直移动对底座工作面垂直度。
⑧主轴在主轴轴向力作用下主轴轴线对工作台面垂直度的变化。
此外，摇臂钻床还应检验：
①摇臂转动对底座工作面平行度。
②夹紧立柱和主轴箱时主轴轴线的位移量。
精度检验时必须参照JB2670-82《金属切削机床精度检验通则》进行。
2．5操作规程
1、操作前要穿紧身防护服，袖口扣紧，上衣下摆不能敞开，严禁戴手套，不得在开动的机床旁穿、脱换衣服，或围布于身上，防止机器绞伤。
必须戴好安全帽，辫子应放入帽内，不得穿裙子、拖鞋。
2、开车前应检查机床传动是否正常、工具、电气、安全防护装置，冷却液挡水板是否完好，钻床上保险块，挡块不准拆除，并按加工情况调整使用。
3、摇臂钻床在校夹或校正工件时，摇臂必须移离工件并升高，刹好车，必须用压板压紧或夹住工作物，以免回转甩出伤人。
4、钻床床面上不要放其他东西，换钻头、夹具及装卸工件时须停车进行。
带有毛刺和不清洁的锥柄，不允许装入主轴锥孔，装卸钻头要用楔铁，严禁用手锤敲打。
5、钻小的工件时，要用台虎钳，钳紧后再钻。
严禁用手去停住转动着的钻头。
6、薄板、大型或长形的工件竖着钻孔时，必须压牢，严禁用手扶着加工，工件钻通孔时应减压慢速，防止损伤平台。
7、机床开动后，严禁戴手套操作，清除铁屑要用刷子，禁止用嘴吹。
8、钻床及摇臂转动范围内，不准堆放物品，应保持清洁。
9、工作完毕后，应切断电源，卸下钻头，主轴箱必须靠近端，将横臂下降到立柱的下部边端，并刹好车，以防止发生意外。
同时清理工具，做好机床保养工作。
3Z5140B立式钻床简介
以常州大学城科教城的Z5140B型方柱立式钻床为研究对象，以现有的Z5140B型方柱立式钻床为基础，根据公司现有资金和使用情况，为节约资金和提高使用效率所做的设计。
3．1用途及特性
Z5140B（Z5150B）型方柱立式钻床是一种通用机床，适用于机修、工具车间等机械加工车间的单件小批量生产，若配以夹具，也适用于中批量及流水线作业。
本机床除钻孔外，还可以完成扩孔、铰孔、划端面、钻沉孔、攻丝等工作。
其钻孔能力为：
Z5140B型在抗拉强度σB=600MPa的钢材上钻孔能力φ40mm。
Z5140B型在抗拉强度σB=600MPad的钢材上钻孔能力Ф50mm。
本机床是系列更新并经过改型设计的产品，布局形式采用送变合一的箱体布局形式，机床外形为直线轮廓，布局合理，造型美观，操作方便，整机动静刚度高，并具有钻孔、攻丝选择开关，攻丝对要求深度后自动切换控制正反转，具有性能完善，结构简单紧凑，便于维修等特点。
本机床几何精度和工作精度检验分别符合GB/T40191,1-1997和GB/T40191,2-1997国际标准的规定。
3．2主要规格与参数
Z5140B最大钻孔直径--（在抗拉强度为500-600Mpa钢材上）40mm
٭Z5140B最大钻孔直径--（在抗拉强度为500-600Mpa钢材上）50mm
最大进给抗力……………………………………………………………16000N
主轴允许的最大扭转力矩………………………………………………350N·m
主轴电机功率………………………………………………………………3KW
Z5140B主轴圆锥孔……………………………………………………莫氏4号
Z5140B主轴圆锥孔……………………………………………………莫氏5号
主轴孔轴线至导轨面距离………………………………………………335mm
主轴行程…………………………………………………………………250mm
主轴箱行程（手动）………………………………………………………200mm
主轴转速（12级）……………………31.5；45；63;90；125；180;250；355；500；710；1000；1400人/min
进给量（9级）………………………………0.056；0.112；0.16；0.224；0.315；0.45；0.63；0.90；1.80mm/r
电动机反转装置……………………手动按钮操纵或攻丝自动反转机构控制
工作台行程………………………………………………………………300mm
工作台面积…………………………………………………………560x480mm
工作台T型槽宽度…………………………………………………………18mm
主轴端面至工作台面最大距离（不小于）………………………………750mm
冷却泵功率………………………………………………………………0.09kW
冷却泵流量……………………………………………………………25L/min
Z5140B外形尺寸（长x宽x高）……………………………1130x820x2532mm
Z5140B外形尺寸（长x宽x高）……………………………1130x820x2572mm
机床净重………………………………………………………………1500kg
注意：
用户在铸铁（HB=190）上直接Ф50孔时，最大切削用量不能大于0.315mm/r（n=90r/min）用户在钢件（σb=600MPa）上直接钻Ф50孔时，最大切削用量不能大于0.16mm/r（n=125r/min）否则机床将受到损坏！
（请参考表3-1推荐切削用量表）
中碳钢（Jb=600Mpa）
铸铁（HB=185）
钻孔
攻丝
钻孔
攻丝
nr/min
smm/r
nr/min
nr/min
smm/r
nr/min
6
1400
0.11
355
1400
0.11
35
10
1000
0.11
250
710
0.224
250
20
500
0.244
125
355
0.315
125
25
355
0.315
125
250
0.45
125
32
250
0.224
90
180
0.315
90
40
180
0.244
-
125
0.315
-
50
125
0.11
-
90
0.224
-
表3-1推荐切削用量表
3．3传动系统
机床具有下列两种主要运动
1、主轴旋转运动（图3-1）
由主轴箱顶部的主电动机（1420r/min,3kW）经摩擦离合器和齿轮1.2把旋转运动传给轴І，经轴І上的四联滑动齿轮3、4、5、6传给轴ІІ上的固定齿轮7、8、10、11，由轴ІІ上的固定齿轮9、10将运动传给轴Ш上的三联滑动齿轮中的13、14，再由12、13将运动传给空心轴Ⅳ上的固定齿轮16、17，空心轴Ⅳ通过花键孔将运动传给主轴，获得12级转速。
2．主轴的进给运动
是由Ⅳ轴上的齿轮15经轴ⅴ上的齿轮18、19传给ⅵ轴上的固定齿轮20，再由ⅵ轴上的三联滑动齿轮21、22、23通过ⅶ轴上的固定齿轮24、27、、28，将运动传给ⅷ轴上的三联滑动齿轮29、30、31，从而带动齿轮32、33蜗杆34及蜗轮35、水平轴36，最后带动主轴套筒齿条37，使机床主轴获得9级每转进给量。
主轴箱升降：
转动手柄，带动蜗杆43、蜗轮44，使齿轮45在固定于立柱上的齿轮46上转动而获得；工作台升降：
转动升降手柄，带动伞齿轮47、48使丝杠49在丝杆座50中回转而实现的。
另外，装在水平轴端的齿轮40，经齿轮41连接凸轮圆柱弹簧机构而平衡主轴重量；装在水平轴上的齿轮38，经内齿轮39带动刻度盘旋转，控制钻孔深度；齿轮40经内齿轮42带动撞块盘实现攻丝自动反转的控制。
图3-1传动系统图
3．4操作件的操作方法
（1）主轴的起动，停止和反转。
主轴的起动，停止和反转是靠按压按扭实现，在进行钻孔工作或用按扭操纵主轴正反转时应选择开关1搬到钻孔位置，当利用攻丝反转机构进行攻螺纹时应搬到攻螺纹位置。
（2）手动进给
将操作手柄9逆时针旋转即可实现主轴的手动进给。
（3）机动进给和超越进给
将端盖10向外拉出，操作手柄9逆时针旋转20°即接通机动进给，若将的手柄9反转20°则机动进给停止，则机床进给停止，在机床进给过程中以高于机动进给的速度逆时针回转手柄9即得到主轴的超越进给。
（4）机动进给的自动停止
用螺栓紧固在刻度盘13槽中的撞块17随手柄9一同旋转，当撞块17撞开撞销12时，进给接合子脱开，从而机动进给自动停止，实现了钻孔定深，钻孔的预定深度可通过刻度盘13和标尺上的刻度确定脱开后的接合子可通过往下搬动手柄11复位。
图3-2操作手柄图
表3-2操作手柄明细图
编号
名称和用途
编号
名称和用途
编号
名称和用途
1
钻孔攻丝选择开关
8
油塞
15
工作台升降手柄
2
主变速手柄
9
手动进给及超越进给手柄
16
照明灯开关
3
进给变速手柄
10
手动及机动进给控制端盖
17
定程切削撞块
4
主轴箱升降手柄
11
进给蜗杆接合子复位手柄
18
电源开关
5
调整冷却用活栓
12
进给接合子离合撞销
19
攻丝行程挡铁
6
主轴正转停止、反转、按扭
13
主轴进给刻度盘
20
平衡弹簧调整螺栓
7
冷却泵通断选择开关
14
主轴箱进给螺栓
（5）攻丝自动反转
在主轴箱左侧设有攻丝自动反转机构，见简图（图3-4），使用这个装置攻丝时，应首先将钻孔攻丝选择开关搬到攻丝位置，然后调整转盘1上的撞块2和3，通过操作主操纵手柄9实现，此时端盖10（图3-3）必须处于手动进给位置，当撞块3顺时针旋转压合触头4时，主轴自动反转实现攻丝定深，当主轴退回到初始位置时撞块2压头触头5使主轴中反转变成停止，以进行再次加工，在不使用这套装置时，应将撞块2和3移到极限位置，防止无益的碰撞触头。
也可以通过操纵按钮的正反转攻螺纹，但此时必须把转换开关1搬到钻孔工作位置上以防止电气动作的干涉。
由于受到电动机本身性能的限制，机床主轴起动和换向的频率不能过高，这一点在利用攻丝反转机构进行攻丝作业时希望引起操作者的注意。
图3-3
（6）工作台的升降
通过回转工作台手柄15可调整工作台的高度位置
（7）主轴箱的升降
松开主轴箱短镶条的锁紧螺栓14,将手柄15插入主轴箱左侧的方头4上,回转手柄可调整主轴箱的高度,调好位置后紧固好螺栓14。
（8）主轴转速和进给量的变换
主变速和进给变速均采用单手柄操纵，左侧手柄2变换主轴转速，右侧手柄3变换进给量，主变速手柄可在前后或左右回转各搬动四个位置，其中左起第三个位置是“0”位，在检验及更换刀具时，将主变速手柄搬至“0”时，用手回转主轴较为轻便，进给变速的手柄可在前后或左右回转搬动三个位置，相对应的主轴转数和进给量数值可在面板上的变速牌中读出。
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