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工的最大、 最小直径( 即刀具直径) 为: 铣Φ0.8—3.175mm, 钻Φ0.3—0.6mm。
将以上数据代入1.1式和1.2式中, 得:
铣削: 15038—79577r/min; 钻削: 26525—79577r/min。
又由文献[3]式7.1—9知主轴变速范围计算公式为:
将钻削和铣削的最大最小转速分别代入上式得: 铣削: Rn=5.3; 钻削: Rn=3 b) 进给量和快移速度:
由设计要求知, 机床采用伺服电机和高速电主轴系统, 实行无级变速, 故将进给率定为0—15m/min; 快移时速度为15—20m/min。
c) 主轴计算转速:
由公式nj?nmaxnmin………………………………(1.4)
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将nmax和nmin代入上式得:
铣: nj=34641r/min: 钻: nj=44721r/min。 d) 主运动转速级数和公比
由前文所述知, 本机床采用高速电主轴, 其级数为1, 能够实现无级变速。 2) 动力参数的计算 动力参数主要包括: ⑴ 主轴功率计算; ⑵ 进给运动功率计算; ⑶ 快速运动功率计算; 由于这些计算要甬道切削参数的相关数据, 此处简略, 在后文有详细计算。 1.1.3 切削数据的计算
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1) 钻削力的分析和计算 a) 钻削力的分析
本数控机床采用专用钻铣刀具, 起材料为高速钢。由文献[3]式( 7.37) 得:
F?CFvfdvdfffF…………………………(1.5)
其中:
d ——钻孔直径( mm) , 现取d=0.5mm;
CF——轴向扭转系数, 标准值可查; 图
1-1 钻削力的分析
v——钻削速度( r/min) , 由前计算知: v=44721r/min; f——进给量( mm/r) , f=0.01mm; b) CF参数的拟合
CF是与加工材料有关的钻削力系数。由于当前对于印刷电
路板的加工还没有标准参数, 但CF值与材料的硬度有一定的关系, 故可经过立方插值在MATLAB工程软件上拟合CF曲线, 以求得其值。
由文献[3]表( 7.1-31) , 及文献[8]查得不同材料的CF值, 如
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表( 1-1) 。
表1-1 不同材料的CF值
材料 硬度 CF值 碳钢 211 108.4 灰铸铁 170 67.4 青铜 140 40 镁铝合金 95 14 玻纤 14.5 ?
由文献[8]查得印刷电路板一般为玻纤填充材料, 硬度大约在14.5左右, 密度大约是1.9g/mm3.利用立方插值法在MATLAB工程软件上拟合CF曲线, 如图1-2所示。
图1-2 不同材料强度( 硬度) 的钻削力拟合曲线 由上图可知, CF值约为2.1368。
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c) 计算数据及其结果
以上各数据及切削力计算结果如下表所示:
表1-2 钻削力的计算
各参 CF v d f vF 钻 2.144721 0.5 0.01 0.40数 4 1 削力 F 2N
dF 0.827 fF 1.176 可见, 本机床的切削力很小。
2) 铣削力的分析和计算
a) 铣削力的分析 ⑴ 如图1.3所示: 数控机床在对印刷电路板进行铣削时, 其加工
能力设计为每次3块, 每块板厚度为1.6mm。其铣削力可分解为FH、 Fc、 Fa和Fv四个分力( 如图) , 其中:
15 2020年4月19日 图1-3 铣削力的分析
PBC数控四轴钻铣床的设计本科毕业设计
