摘要：本文提出了一种运用直线进给系统和伺服电机来完成对方管的三轴定位和钻孔的方案，介绍了方案的设计选型过程。
关键词：进给系统；三轴定位；设计选型
1、引言：
方管是很多加工厂用于加工成型产品的重要材料，对于一些自动化程度不高的工厂来说，完成方管的钻孔加工需要耗费很大的人力物力，本文通过提出一种运用伺服电机和进给机械系统来完成对方管X\Y\Z三个轴向的定位和钻孔功能，并给出实现功能的部件选型过程。
2、自动钻孔整体设计方案
图1 方管自动钻孔方案
该项目方案的实施主要的运动机构是滚珠丝杠直线进给系统，通过两个相互垂直的直线进给运动完成钻刀的对刀和加工孔的过程。进给系统搭配着伺服电机来完成定位。除了主运动，副运动主要是物料的进给，物料的夹紧过程。由于要求进给位移必须达到一定的精度，该机床的物料进给系统采用了私服电机和齿轮齿条的传送方式，此外还包括气缸的物料夹紧。钻孔的进给系统主要是通过丝杆配合伺服电机进行。
3 方案的选型和计算
3.1 滚珠丝杆选型计算
3.1.1纵向滚珠丝杠的选型
以规格30×50×3mm的Q235方管为例，查找资料得硬度为156HB，抗拉强度为
σb=500mpa，加工性能4级。钻头选用材料为高速钢，钻头为9.8mm，钻10mm的孔，参考切削用量手册，钻削进给量选取0.2mm/r，钻通3mm的孔需15r，钻速取640r/min，钻通一个孔大概需要1.5S。
钻削轴向力计算：
查切削用量手册第二章孔加工表2.32 钻孔时轴向力，扭矩及功率计算公式：
选型时，宜选择比计算结果大一号的滚珠丝杆，所以丝杆选择型号为：腾达信机电产品，型号为SFIO2004-4，直径20mm，导程为4mm，Ca=10660N。
3.1.2.横向滚珠丝杆选型
该滚珠丝杆实际上需要克服的力只有滑块的滚动摩擦力，在规格上选取SFIO1604-4即可
3.2电机计算
这里只给出纵向丝杠电机的计算过程，横向电机以及送料电机计算方法相同。纵向进给是为低速进给运动，电机转速不宜选择太高，由上得丝杆的转速：
3.6夹紧气缸选择
该机床针对的方管类型已经经过规格化，考虑到限位块不动，要用到行程可变的伺服气缸比较不经济，这里我们采用普通气缸配合行程可变的限位块来实现多类型方管固定。夹紧气缸选择：SMC薄壁气缸基本型CQ2B50-20S（最高使用压力1MPA），可产生300N以上的力。
4 功能实现过程
该方案需要人工完成对初始工件（方管）的装夹，随后，伺服电机带动齿轮在齿条上完成物料的送料和定位，到达钻孔区后，进给系统驱动电控钻头对方管进行钻孔加工。
5 结语
本文设计介绍了一种用于各种规格方管的3轴自动钻孔结构方案，并给出了关键部件的选型计算方法，为方管加工装备制造提供了一定的数据和机构参考价值。
参考文献：
[1]艾兴，肖诗纲.切削用量手册[M]机械工业出版社，1985
[2]闻邦椿. 机械设计手册（第5版）[M] 机械工业出版社，2010
[3]曾正明. 机械工程材料手册（第6版）[M] 机械工业出版社，2003
论文作者:郑毓洲
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/5/31
标签：钻孔论文; 滚珠论文; 气缸论文; 方案论文; 物料论文; 加工论文; 系统论文; 《防护工程》2019年第5期论文;