基本信息
- 項目名稱：
- 行星輪轉(zhuǎn)軸方孔鉆頭的設計
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 萊洛三角形截面鉆桿在邊長及其寬度的正方形內(nèi)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)運動規(guī)律由設計的行星齒輪機構(gòu)控制，切削出方孔。轉(zhuǎn)速快、效率高、穩(wěn)定性好。
- 詳細介紹：
- 方孔鉆頭主要依據(jù)萊洛三角形（又稱圓弧三角形）性質(zhì)制成。由于萊洛三角形在一邊長為其寬度的正方形內(nèi)轉(zhuǎn)動時，任何時候都有四個點與正方形的四條邊接觸且接觸點的位置不斷改變，機械學家萊洛因此設計出方孔鉆頭。方孔鉆頭在旋轉(zhuǎn)時有特殊的性質(zhì)，目前尚未較好解決這一難題。在國內(nèi)方孔鉆頭并不多見。目前只有某專利提出的十字滑塊轉(zhuǎn)軸方孔鉆頭。本設計首先根據(jù)萊洛三角形性質(zhì)分析其在旋轉(zhuǎn)時能占據(jù)正方形面積的原因。其次，根據(jù)分析結(jié)果設計出齒輪傳動等機械結(jié)構(gòu)制作方孔鉆頭。 本方案初步設計思路是以鉆桿鉆削運動為著手點，逆向分析轉(zhuǎn)軸的運動特點，設計對應的行星齒輪機構(gòu)實現(xiàn)鉆桿的特殊運動軌跡運動。各部分介紹如下：方鉆桿：銑削坯料加工方孔，實際的鉆孔工作部位。轉(zhuǎn)軸中心控制部分：使方孔鉆桿能夠按預定軌跡和規(guī)律旋轉(zhuǎn)。配備動力裝置部分：能夠為圓孔鉆和方孔鉆桿提供動力。本設計采用的動力備。為迪馬特RDM-1301B臺式鉆床平臺（具體參數(shù)見第5頁第3部分：動力裝置部分）。 主要部分為轉(zhuǎn)軸中心控制部分和鉆桿部分。配備動力裝置部分屬于附加平臺采用已有設備，同時根據(jù)不同情況可選用不同設備。在需要鉆圓孔時安裝使用圓孔鉆頭，當需要鉆方孔時可拆下圓孔鉆頭安裝使用方孔鉆頭，達到兩用的目的。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 本設計旨在提高鉗工加工工藝?，F(xiàn)有的各種旋轉(zhuǎn)鉆頭，大多只能加工圓形孔，還不能加工方形孔。若要加工方孔，必須由銑削或鉗工手銼而成。另外，線切割機床加工方孔也僅限于金屬材料。本設計改進的方孔鉆頭最早由機械學家、數(shù)學家萊洛提出。根據(jù)萊洛三角形截面的鉆桿在鉆孔過程中所做平面運動的分解。分析自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)分運動的特點，巧妙利用行星輪機構(gòu)原理設計出行星輪轉(zhuǎn)軸使鉆頭轉(zhuǎn)動就可鉆出符合要求的方孔。較之現(xiàn)有十字滑塊機構(gòu)原理使工作更加快速、穩(wěn)定、方便。可減輕施工員的勞動強度，加快施工速度，降低施工成本，適合在機械加工、建筑施工、裝修、裝飾等行業(yè)使用。方孔鉆頭利用萊洛三角形截面的鉆桿做平面轉(zhuǎn)動切削出方孔。通過計算得出理論鉆桿中心軌跡曲線為四個橢圓包絡部分。分析得該軌跡可近似由一個圓來代替，并且在規(guī)定機械誤差內(nèi)。這樣，便可利用行星輪機構(gòu)設計鉆桿的驅(qū)動軸。
科學性、先進性
- 設計的行星輪鉆桿轉(zhuǎn)軸使鉆桿在鉆削加工過程中運轉(zhuǎn)快速、平穩(wěn)、高效并提高極限強度。與現(xiàn)有的十字滑塊機構(gòu)[1]相比克服了轉(zhuǎn)速慢、震動大、效率低、載荷底等確定。具有明顯優(yōu)勢。設計的行星輪轉(zhuǎn)軸對等寬曲線泵[2]的設計具有一定參考價值。設計中利用Solidworks三維設計軟件對方孔鉆頭進行虛擬設計。在真實實現(xiàn)了方孔鉆頭的幾何形狀的基礎上更加清晰地顯現(xiàn)各部分的空間位置，進而可檢查各部分的干涉與碰撞。 [1]專利：方孔鉆及方孔加工裝置，200620048785，譚耀炯 [2] 劉雅儒.等寬曲線泵.機械.1999(3)
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 模型、圖紙、圖片、視頻
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 設計的行星輪鉆桿轉(zhuǎn)軸使鉆桿在鉆削加工過程中運轉(zhuǎn)快速、平穩(wěn)、高效并提高極限強度。與現(xiàn)有的十字滑塊機構(gòu)相比克服了轉(zhuǎn)速慢、震動大、效率低、載荷底等確定。具有明顯優(yōu)勢。設計中利用Solidworks三維設計軟件對方孔鉆頭進行虛擬設計。在真實實現(xiàn)了方孔鉆頭的幾何形狀的基礎上更加清晰地顯現(xiàn)各部分的空間位置，進而可檢查各部分的干涉與碰撞。本設計旨在提高機鉗工加工工藝水品。實際機械加工時,很多時候需要加工方孔。在國內(nèi)加工方孔首先要加工出圓孔再銼成方孔或其他方式，孔的位置與規(guī)定要求易產(chǎn)生偏移或歪斜。本設計行星輪轉(zhuǎn)軸方孔鉆頭能夠方便、經(jīng)濟地加工所需類型孔。同時，設計的方孔鉆頭是基于普通鉆床尺寸，能夠安裝在普通鉆床平臺上，可使使用者不用另外購買動力設備。本設計方孔鉆頭突破以往鉆削加工零件一個旋轉(zhuǎn)自由度的工作特點，使其在工作過程中具有自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)兩個自由度。有些類似于銑床的特點。
同類課題研究水平概述
- 加工方孔一直是機械加工過程中頭疼問題。旋轉(zhuǎn)切削方式加工方孔在機械實現(xiàn)上尚無有效方法實現(xiàn)，也還沒有簡單的加工方法能夠加工方孔。所以往往采用如下3種方法：1.在加工過程先加工出圓孔再銼成方孔，但是這工作量大、且孔的位置與規(guī)定要求易產(chǎn)生偏移或歪斜；2.采用線切割機床，但是線切割機床只能加工通孔；3.采用電錘沖擊鉆，但是電錘沖擊鉆精度底、沖擊大。所以在如今的機械加工中難以一步到位加工方孔，而且加工方孔也往往比較困難，需要多步驟和比較大的工作量，沒有傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)切削方式可以直接切削出方孔。本設計利用行星輪機構(gòu)原理結(jié)合萊洛三角形在等寬曲線中的運動特點巧妙設計出行星輪轉(zhuǎn)軸有效實現(xiàn)使旋轉(zhuǎn)切削方式加工方孔。在數(shù)學分析的基礎上設計出行星齒輪機構(gòu)，實現(xiàn)鉆桿的運動軌跡要求，使下部的萊洛三角形截面工作部分將被加工件切削出方孔。在設計中，利用solidwords三維建模繪圖軟件繪制虛擬方孔鉆頭樣機，進行運動學分析。本設計行星輪轉(zhuǎn)軸方孔鉆頭能方便、經(jīng)濟地加工所需類型孔。同時，該設計是基于普通鉆孔的尺寸，能安裝在普通鉆床平臺上，可使使用者不必另外購買動力設備，只需直接換上此鉆頭就能進行加工。而且本設計的方孔鉆頭突破以往鉆削加工零件一個旋轉(zhuǎn)自由度的工作特點，使其在工作中有自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)兩個自由度，有些類似于銑床的特點，能增大旋轉(zhuǎn)切削面積，提高加工效率。通過本項目制成方孔鉆頭能夠方便、經(jīng)濟地加工所需類型孔。提高機械加工工藝、效率。
