专用摇臂钻床的摇臂部件设计

  水力发电机为满足大发电量的要求一般都做的体积都比较大，重量可达几吨或几十吨，甚至更大。因此水力发电机的制造比较难。其承受巨大的水力冲击，发电机的稳定性和安全性是很重要的，因此其机座必须深埋在地下，并用混凝土浇筑、加固后，才将发电机装在机座上。发电机与机座的联接方式选用最常用的螺栓—螺孔。发电机机座体积、重量大、深埋于地下、形成一个圆形地坑。其安装孔的加工不便于在车间里进行，只能在工地现场加工，而常用的钻床是安装在固定的车间里的，工件运动而机床不动。所以要设计出符合实际情况的专用钻床。

  此摇臂的总体设计改变普通摇臂钻床的结构形式，即摇臂呈现单边悬梁式，而是采用双边式，即采用将主轴与变速箱分开安装在摇臂的两头，即变速箱在摇臂的一边，主轴在摇臂的另一边。摇臂改变为分为左右两个。

  要实现摇臂的360°摆动，则可以先设计出一个导套，导套与立柱配合，在导套上加工有一个通孔，且加工有全螺纹，与立柱上的丝杠组成丝杠螺母副，丝杠转动带动导套沿丝杠上下移动，在导套上有一径向的通孔，在孔中安装夹紧块，当导套移动到预定位置，采用液压力压紧夹紧块，夹紧块顶紧立柱，考夹紧块与立柱的摩擦力使上下运动定位夹紧。

  我主要针对专用摇臂钻床的摇臂部件进行研究和设计。根据此专用摇臂钻床的设计要求，摇臂要能够绕立柱摆动（360°）和直线mm），直线移动能机动，到位后能夹紧。

  根据设计要求和特点，设计如下：将摇臂的结构设计成双边式的，即将变速箱与主轴箱分别安装在摇臂的两边。变速箱的动力通过中空的摇臂传递给回转部件，最后传递给主轴箱。摇臂的摆动可通过在立柱外安装导套，导套与立柱上的丝杠组成丝杠螺母副，丝杠旋转，则可带动整个摇臂沿立柱上下移动。将摆动块安放在到导套上，导套与摆动块之间通过推力轴承连接。摇臂设计成左、右两个，分别位于摆动块的两侧，并以摇臂的底面与摆动块组成导轨副。导套静止，摆动块可绕导套自由摆动。导套沿立柱上下移动到位后、摆动块摆动到位后，采用液压哈弗机构将他们加紧。左摇臂内部通过丝杆螺母传动和蜗杆蜗轮传动驱动整个摇臂左右移动，右摇臂内部通过传动轴将变速箱的动力传递给回转部件。摇臂水平移动到位后通过摆动块上的液压加紧柱将摇臂加紧。

  我国的水电站发电机机座安装孔的加工一直依赖于进口的专用摇臂钻床，价格昂贵，加工成本较高。因此设计出我国的水电站发电机安装孔专用钻床具有重大意义。

  通过设计此专用钻床，巩固了我们大学四年的所学知识，并且将所学的知识进行一次实战应用，培养我们分析问题，解决问题的能力，并为我以后的学习和工作积累宝贵的经验和提供指导。

  钻床主要用来加工工件上的孔,其应用在各方面都广泛。常见的钻床，钻头的旋转为主运动，钻头的轴向移动为进给运动。钻床可加工通孔、盲孔等，如果更换特殊的刀具，则加工范围变大，可进行扩、锪、铰或进行攻丝等加工。钻床的结构相对较为简单，加工精度较低。常见的钻床有立式钻床、深孔钻床和摇臂钻床，全属于普通机床普通钻床可以加工常见的体积重量都较小的工件，可是对于在特殊的加工条件下，如工件体积和重量都较大、固定不能移动等，普通钻床便很难加工，所以普通钻床的加工范围不大，而需要专用钻床。

  专用钻床是在普通机床的基础上，根据待加工工件或加工所处的特殊条件而设计制造出的钻床。专用钻床现已广泛地在我国纺织机械、石油机械、印刷机械、包装机械、医疗器械、航空航天、汽车拖拉机、橡塑模具以及发电机制造、机床制造等行业。近年来专用钻床的发展速度很快，其中主要发展方向为：①钻削孔径向小方向延伸，说明技术含量高，质量要求严格；②主轴向多轴发展,可以同时加工多件工件，提高加工效率；③主轴转速高，应用先进的电主轴，运转平稳、精度提高；④进给速度范围广且大，因此专用钻床这些年来由于先进技术的应用，水平提高很快。国外发达国家由于发展较早，用于此加工的专用钻床早已研发出来。我国的在此方面的研究起步晚，与国外发达国家有一定的差距，但随着我国经济的迅猛发展，此方面的研究也取得了很大的突破，与国外的先进设备和技术的差距将越来越小。

  摆动块安装在导套上，导套与摆动块的通过推力轴承连接,摆动块上开有摇臂移动的导轨槽,还开有能在导套上加紧的哈弗机构和能将移动到位的摇臂加紧的液压机构。摇臂分为两个横臂分别悬挂在摆动块的左右两边，左横臂主要实现带动摇臂沿水平面左右移动，右横臂实现将变速箱的动力传递给回转部件。为了实现摇臂的移动，左横臂除了承受变速箱、回转部件、主轴的部分重量外，还要能够移动。通过多种方案的比较，最终采用在左横臂里面安装丝杠螺母机构来实现，即丝杠安装在左横臂内部，螺母固定在摆动块上，由单独的电机带动丝杠转动，则摇臂则相对于摆动块左右移动。由于在横臂的端部安装电机较为困难，则将电机安装在左横臂的侧面，这时电机的输出轴与丝杠垂直，且电机的额定转速一般较高，需要变速装置，为了减小机床的重量和体积，减小材料的消耗，降低成本，综合分析，确定采用蜗杆—蜗轮传动机构。将蜗轮装在丝杠上，蜗杆垂直装在横臂上，蜗杆一端与电机通过联轴器连接。这样来既解决了电机输出轴与丝杠垂直的动力传递，又凭借蜗轮蜗杆可实现大传动比的特点省去了变速装置，实现结构紧凑、减小机床的重量和体积，减小材料的消耗，降低成本。右横臂只用来传递变速箱到回摆部件的动力，故在右横臂内部只需安装一根传动轴即可。由于左右横臂内部都得要实现传递动力的要求，则左右摇臂都设计成空心的。整个方案如下：

  普通钻床只能加工形体较小,结构简单的工件,而对于在特殊的加工条件下，如工件体积和重量都较大、固定不能移动等，普通钻床便很难加工,只能采用专用钻床。专用钻床是在普通机床的基础上，根据待加工工件或加工所处的特殊条件而设计制造出来的，因而能够满足特定的加工要求。水力发电机为了满足大发电量的要求一般都做的体积都比较大，重量可达几吨甚至几十吨。其安装孔不便于在车间里进行，只能在工地现场加工，所以要设计出符合实际情况的专用钻床。我国的水电站发电机机座安装孔的加工一直依赖于进口的专用摇臂钻床，价格昂贵，加工成本比较高。因此设计出我国的水电站发电机安装孔专用摇臂钻床具有重大意义。

  此专用钻床的总体设计主要内容为：钻床的3个方向的行程是X=1000mm，W=1500mm，Z=300；钻床的主轴箱要求可以摆动，以补偿大型钻床底座的水平度，因此要求钻床的主轴箱在水平面内在X和Y两个方向上实现±5°的摆动；钻床的的最大设计钻孔攻丝直径是￠80mm；