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摘 要
機械制造業(yè)是一個國家經濟發(fā)展的重要支柱。而制造業(yè)的生產能力主要取決于制造裝備——機床的先進程度。組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產中得到廣泛應用，并可用以組成自動生產線。本文對組合機床上的攻絲機構進行了分析，并依據攻絲的內容、要點和常用方法，選用合適的絲錐，結合現有技術設計了一種用于鉆攻組合機床左右攻絲的靠模機構，并繪制了組合機床聯系尺寸圖和兩種攻絲靠模機構及其關鍵結構部件。
關鍵詞：攻絲； 攻絲靠模； 組合機床
Abstract:
The machinery Manufacture is an important pillar of economic development in a country. While the capability of production in trade of manufacture mostly depends on the advanced producing equipment－machine tool .Modular machine tools have advantages of high efficiency and low cost. It is widely used in large batch production and can be consisted automatic production line. On the machine tool tapping institutions, and based on tapping the contents of the main points and commonly used method, the appropriate choice of the tap, with the existing technical design one for tapping left and right combination of drilling and tapping machine by model institutions, and draw the contact size combination machine diagram and two kinds of tapping by model agency and its key structural components.
Key words : Tapping,； Tapping mold,； Modular machine tool
目 錄
1緒論 3
1.1本課題的研究背景及意義 3
1.2本論文的主要工作 3
2攻絲加工的內容、要求和特點 4
2.1攻絲加工的內容和要求 4
2.2攻絲加工的要點 4
3攻絲裝置與活動攻絲模板 5
3.1攻絲靠模機構 5
3.2攻絲裝置 10
4多軸箱的傳動設計與動力計算 11
4.1傳動設計 11
4.2傳動軸與三軸定距驗算 13
4.3主軸箱的動力計算 14
結論與展望 15
參考文獻 16
致謝 16
中國地質大學長城學院2012屆畢業(yè)設計
1 緒 論
1.1本課題的研究背景及意義
現代社會中，人們?yōu)榱烁咝?、經濟地生產各種高質量產品，日益廣泛的使用各種機器、儀器和工具等技術設備與裝備。為制造這些技術設備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設備等。由于機械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來達到，特別是形狀復雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機床上經過幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機床是現代機械制造業(yè)中最重要的加工設備。在一般機械制造廠中，機床所擔負的加工工作量，約占機械制造總工作量的40%～60%，機床的技術性能直接影響機械產品的質量及其制造的經濟性，進而決定著國民經濟的發(fā)展水平?？梢赃@樣說，如果沒有機床的發(fā)展，如果不具備今天這樣品種繁多、結構完善和性能精良的各種機床，現代社會目前所達到的高度物質文明將是不可想象的。
攻絲是內螺紋制作中廣為人知的一種方法。因為它可以借助刀具的幾何形狀確定內螺紋的成型，所以該方法無需專用機床。在普通機床、生產線或者現代加工中心上都可以采用這種加工方法?，F在，攻絲的適用范圍不斷擴大、功率不斷提高。例如盲孔螺紋加工的極限范圍現在已經達到3×d的切削長度；使用新研發(fā)的Sprint Plus絲錐可以切制高強度鋼的螺紋。刀具采用了HSS-E-PM刀具材料，兼具突出的韌性和較高的耐腐蝕、耐磨性能。切削刃材料的高耐熱性、配合特殊的切削刃幾何形狀和現代多層硬質合金鍍層，還使得對長切屑軟鋼進行切內螺紋加工，可以滿足某些特殊的切削要求，達到更高的切削速度，由此獲得更高的生產率；對軟鋼進行切內螺紋加工的時候，還可進行干式加工(有／無MMS)。
一個國家要繁榮富強，必須實現工業(yè)、農業(yè)、國防和科學技術的現代化，這就需要一個強大的機械制造業(yè)為國民經濟各部門提供現代化的先進技術設備與裝備，即各種機器、儀器和工具等。然而，一個現代化的機械制造業(yè)必須要有一個現代化的機床制造業(yè)做后盾。機床工業(yè)是機械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝師”，對國民經濟發(fā)展起著重大作用。因此，許多國家都十分重視本國機床工業(yè)的發(fā)展和機床技術水平的提高，使本國國民經濟的發(fā)展建立在堅實可靠的基礎上。
1.2本論文的主要工作
本次設計工作將設計一種應用于鉆攻組合機床的左右攻絲靠模機構。目的是使設計出的機構結構簡單、使用方便、效率高、質量好。能夠與現有組合機床合理配合，從而選擇最佳的工藝方案，合適地確定零件加工工序集中程度，合理地選擇組合機床的通用部件，恰當的組合機床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及選用高效率的絲錐，靠模心桿等就是本次設計主要內容。具體的工作就是要了解攻絲特點，掌握常用靠模機構的特征和設計原理，進行機構設計方案的分析和確定。并對主軸箱傳動進行了設計和校核驗算。
2 攻絲加工的內容、要求和特點
2.1攻絲加工的內容和要求
錐在工件孔中切削出內螺紋的加工方法稱為攻螺紋；攻絲屬于比較困難的加工工序，因為螺紋加工屬于封閉式切削加工，其每齒的加工負荷比其它刀具都要大，并且絲錐沿著螺紋與工件接觸而非常大，切削螺紋時它必須容納并排除切屑，因此，可以說絲錐是在很惡劣的條件下工作的。為了使攻絲順利進行，應事先考慮叫能出現的各種問題，如工件材料的性能、選擇什么樣的攻絲機構及機床、選用多高的切削速度、進給量等。
攻絲加工的螺紋多為三角螺紋，為零件間連接結構，常用的攻絲加工的螺紋有；牙型角為60°的公制螺紋，也叫普通螺紋；牙型角為55°的英制螺紋；用于管道連接的英制管螺紋和圓錐管螺紋。本節(jié)主要涉及的攻絲加工的是公制內螺紋，熟悉有關螺紋結構尺寸、技術要求的常識，是學習攻絲工藝的重要基礎。
普通螺紋的基本尺寸如下：
(1)螺紋大徑：d＝D (螺紋大徑的基本尺寸與公稱直徑相同)
(2)中徑： d2＝D2＝d－0.6495P
(3)牙型高度：H＝O.5413P
(4)螺紋小徑：d1＝D1＝d－1.0825P
如圖2-1中M10-7H的螺紋，為普通右旋內螺紋。查表得螺距P＝1.5，其基本尺寸：
螺紋大徑：D＝10；
螺紋中徑： D2＝D－0.6495P＝9.02
圖2-1 絲錐的基本結構
螺紋小徑：D1＝D－1.0825P＝8.36
中徑公差帶代號7H
小徑公差帶代號7H
牙型高度：H＝O.5413P＝0.82
螺紋有效長度：L＝20.0
螺紋孔口倒角：C1.5
2.2攻絲加工的要點
(1)工件上螺紋底孔的孔口要倒角，通孔螺紋兩端都倒角。
(2)工件夾位置要正確，盡量使螺紋孔中心線置于水平或豎直位置，使攻絲容易判斷絲錐軸線是否垂直于工件的平面。
(3)在攻絲開始時，要盡量把絲錐放正，然后對絲錐加壓力并轉動絞手，當切入1-2圈時，仔細檢查和校正絲錐的位置。一般切入3-4圈螺紋時，絲錐位置應正確無誤。以后，只須轉動絞手，而不應再對絲錐加壓力，否則螺紋牙形將被損壞。
(4)攻絲時，每扳轉絞手1/2-1圈，就應倒轉約1/2圈，使切屑碎斷后容易排出，并可減少切削刃因粘屑而使絲錐軋住現象。
(5)攻不通的螺孔時，要經常退出絲錐，排除孔中的切屑。
(6)攻塑性材料的螺孔時，要加潤滑冷卻液。對于鋼料，一般用機油或濃度較大的乳化液要求較高的可用菜油或二硫化鉬等。對于不銹鋼，可用30號機油或硫化油。
(7)攻絲過程中換用后一支絲錐時，要用手先旋入已攻出和螺紋中，至不能再旋進時，然后用絞手扳轉。在末錐攻完退出時，也要避免快速轉動絞手，最好用手旋出，以保證已攻好的螺紋質量不受影響。
(8)機攻時，絲錐與螺孔要保持同軸性。
(9)機攻時，絲錐的校準部分不能全部出頭，否則在反車退出絲錐時會產生亂牙。
(10)機攻時的切削速度，一般鋼料為6-15米/分；調質鋼或較硬的鋼料為5-10米/分；不銹鋼為2-7米/分；鑄鐵為8-10米/分。在同樣材料時，絲錐直徑小取較高值，絲錐直徑大取較低值。
3 攻絲裝置與活動攻絲模板
3.1攻絲靠模機構
圖3-1 第I類攻絲靠模
3.1.1第I類攻絲靠模
圖3-1所示為通用的第I類攻絲靠模機構。這種攻絲靠模主要用于組成攻絲裝置，并由攻絲裝置組成在整臺機床或機床的某一面上全部完成攻絲工序的組合機床。
第I類攻絲靠模由靠模桿4,靠模螺母11及支承套筒8等主要元件組成。絲錐1通過心桿2和攻絲卡頭3裝在靠模桿4的前端，靠模桿的中部支承在銅套7上并與靠模螺母11相嚙合，靠模桿的尾部與攻絲主軸相連接。攻絲主軸借助雙鍵將主運動傳給靠模桿，靠模桿可在主軸孔內移動一段距離，這個距離就是攻絲靠模的工作行程。支承套筒8裝在靠模頭的殼體6上，并用兩個壓板5固定，兩個壓板之間的布置角度決定于主軸箱的主軸數和主軸的分布情況。靠模螺母11借助接合子10與支承套筒8相連接并用螺母12固定，當靠模桿回轉時，通過本身的靠模螺紋和固定的靠模螺母而產生進給運動，從而推動絲錐切削工件。
靠模桿與靠模螺母相配螺紋的螺距應當同本靠模桿前端所夾持的絲錐螺距的名義尺寸相同，這樣便保證了靠模桿在回轉過程中每轉的進給量與絲錐螺距一致。但是靠模螺母的螺距同絲錐螺距之間不可能沒有誤差，因此在攻絲卡頭3內和支承套筒8內均裝有壓力彈簧，使心桿2和靠模桿4在需要的情況下能作微量的軸向竄動，用于補償上述的螺距誤差。
在正常工作時，靠模螺母11連同支承套筒8一起是固定不動的，這樣當靠模桿旋轉時，才能在靠模螺母的強迫下作進給運動。但是如果在工作過程中由于發(fā)生故障而使靠模桿不能再繼續(xù)向前進給時，應有可能使靠模螺母隨同靠模桿作同步回轉而停止其進給運動，用于防止機構的損壞，為此，在使用這種攻絲靠模機構時，必須注意不要把兩個壓板5壓得太緊。
第I類攻絲靠模由于其結構特點所決定，通常僅適用于單獨完成攻絲工序的攻絲裝置上。這是由于：一方面 當采用這種攻絲靠模裝置時，絲錐至靠模頭端面的距離較大，同其它刀具配合使用時往往不相
3.1.2第II類攻絲靠模
（一）通用攻絲靠模機構介紹
圖3-2所示為通用的第II類攻絲靠模機構。這種攻絲靠模主要用于組成活動攻絲模板，并同鉆一攻復合主軸箱配合使用，以實現在一個動力頭上同時完成攻絲工序和其它工序的加工。圖中所示為靠模桿完成攻絲工序后返回原位，而且動力頭工作進給行程終了時攻絲靠模機構所處的位置。
圖3-2 第II類攻絲靠模
第II類攻絲靠模由靠模桿7靠模螺母5和彈簧鍵8等主要零件組成。靠模桿的前端裝有心桿2和絲錐1,靠模桿的中部具有靠模螺紋部分拜同靠模螺母相嚙合，靠模桿的尾部借助彈簧鍵與主軸相連接。此時主軸外伸部分的結構形式與第I類攻絲靠模所用的攻絲主軸不同而和一般的通用鉆孔主軸相同。
主運動通過彈簧鍵8靠模桿7和銷子3傳給心桿2。在靠模桿回轉時，借助靠模螺紋使其作進給運動，此時靠模桿可在主軸孔內作相對移動。為了保證靠模桿的每轉進給量與絲錐的螺距一致，靠模螺紋的螺距應與絲錐的螺距相同并保持嚴格的制造公差。但實際上靠模螺紋的螺距同絲錐的螺距之間不可能沒有誤差，因此設有補償彈簧6，并使銷子3有可能在靠模桿的長槽中作軸向竄動，以補償上述螺距誤差。靠模螺母5以D/d配合裝在活動攻絲模板上，并用銷子10防轉，壓板4固定。壓板的安裝位置決定于主軸箱的主軸數和主軸的分布情況。正常工作時，靠模螺母是固定不動的，如果在工作過程中發(fā)生故障而使靠模桿不能再繼續(xù)向前進給時，靠模螺母便向后推開壓板4而作軸向移動并離開銷子10，這樣靠模桿的進給運動便停止了，從而起到了保護機構的作用。為此，壓板4的厚度應取得小些(通常為2.5~3.5毫米)，使其剛性較差，以便能起到保險作用。并且還要注意靠模螺母的安裝方向必須正確，使它在發(fā)生故障的情況下能作軸向移動。
采用第II類攻絲靠模時，絲錐至工件端面間的距離(即絲錐的軸向位置)可用如下兩種方法進行調整:在裝配時，可旋轉靠模螺母使靠模桿作軸向移動，調整完畢后再打入限位銷10；在使用過程中進行調整時，可用緊定螺釘旋入彈簧鍵8的螺孔a中，壓縮彈簧9并使鍵脫離主軸的鍵槽，然后旋轉靠模桿而使其作軸向移動。用后一種方法調整時，靠模桿的軸向調整行程只能為靠模螺紋螺距的整數倍，而且有時需要啟動攻絲全軸才能使彈簧鍵上的螺孔露出在主軸的外部。由此可見，絲錐軸向位置的調整方法顯然不如采用第I類攻絲靠模時方便，尤其是在多軸加工時更是如此。
（二）靠模桿在主軸孔內最大重合長度（L1）
采用第II類攻絲靠模機構時，由于在工作時靠模桿要在主軸孔內產生相對移動，因此需要根據機床的具體工作情況對靠模桿尾部伸入主軸孔內的最大重合長度L1進行計算。
圖3-3 活動攻絲模板的典型結構
為了了解由第II類攻絲靠模組成的活動攻絲模板的工作過程和L1值的計算方法，應首先了解活動攻絲模板的典型結構，圖3-3所示即為鼓輪式機床上使用的活動攻絲模板的典型結構實例。
攻絲模板的兩根導桿4借助夾緊套5緊固在主軸箱的前蓋上，模板可沿導桿移動。該攻絲模板裝有通用的第II類攻絲靠模，在模板體上鉆有油孔并連通各靠模螺母，由燈芯油杯1對靠模螺母進行潤滑。為了保證加工時的位置精度和穩(wěn)定性，工作時活動攻絲模板以定位套2（兩個）和支撐塊3與夾具相定位。
機床工作時，懸掛在主軸箱前面的活動攻絲模板隨著動力頭作快速引進，當動力頭轉為工作進給后，攻絲模板與夾具定位并停止不動，動力頭繼續(xù)工作進給對工件進行加工時，導桿上的彈簧便被壓縮。主軸箱上的攻絲主軸和用于其它工序加工的主軸是分別由兩個電動機驅動的，在動力頭轉為工作進給的同時(或滯后一段時間，視具體需要而定)，由動力頭電氣控制擋鐵發(fā)出信號起動攻絲電動機進行攻絲，達到要求深度后，由主軸箱上的攻絲行程控制機構發(fā)出信號使攻絲電動機反轉，當靠模桿退回原位后即自動切斷攻絲電動機，待動力頭繼續(xù)工作進給至行程終點后，動力頭便快速退回并在原位停止。
從工作過程來看，攻絲工序一定要比其它加工工序先結束，通常希望在動力頭工作進給的全部時間中，攻絲工序(包括正轉攻進和反轉退回)應至少提前0.1分鐘結束，即從動作循環(huán)時間上需保證:
T動—T攻>0.l(分)
式中，T動——起動攻絲電動機以后動力頭工作進給的時間(分);
T攻—— 攻絲工序（包括攻進和退回）所需時間（分）。
因此，在動力頭的工作進給過程中，如何確定攻絲主軸起動工作時間，就必須特別加以注意。如果時間安排不當而使攻絲工序在動力頭工作進給完了后仍未結束其工作，這樣便延長了機床的工作循環(huán)時間，降低了機床的生產率。若在電氣互鎖欠嚴密的情況下，甚至有可能造成絲錐未退離工件而動力頭便快速退回的情況，就會損壞機構。
圖3-4 同時鉆孔與攻絲的動力頭工作循環(huán)
a
b
圖3-4所示為多工位機床同時完成攻絲工序和其它工序加工時一的動力頭工作循環(huán)示意圖。從圖中可見，在動力頭工作進給過程中確定攻絲主軸起動工作的時間不外乎有兩種情況:一種情況如圖3-4 a所示，當動力頭的工作進給行程較小時，攻絲主軸可以在動力頭由快速引進轉換為工作進給的同時起動工作。另一種情況如圖3-4 b所示，此時動力頭的工作進給行程較大，因此在動力頭轉為工作進給井滯后一段時一間之后，才起動攻絲主軸進行攻絲。無論屬于上述哪一種情況，都必須保證在動力頭工作進給至終點之前結束攻絲工作。
由于攻絲工序是在動力頭的工作進給過程中完成的，而攻絲時靠模桿的進給速度與動力頭的工作進給速度也不相等，此時靠模桿的尾部將在主軸孔內產生相對移動，因此必須保證靠模桿在主軸孔內的重合長度能滿足如下工作要求:在重合長度最大的情況下，靠模桿不致于同主軸孔的底部相碰;在重合長度最小的情況下，彈簧鍵的工作部分不致脫離主軸而影響其正常工作。
在靠模桿已經返回原位并且動力頭工作進給行程終了的情況下，靠模桿在主軸孔內的重合長度L1是最大的（見圖3-3和3-2），設計時應按下列公式確定L1的值，并應使主軸孔的深度大于L1。
L1=K+L2+（1–S分動/S分攻）L攻–L3
式中，
K——絲錐攻絲到前端時，靠模桿尾部在主軸孔內的最小重合長度。K值通常應大于靠模桿尾部的直徑，當采用通用的攻絲靠模時，按不同規(guī)格的靠模取K = 25~ 3 5(毫米);
L2——動力頭工作進給至行程終端時，活動攻絲模板對主軸箱的相對位移，即活動攻絲模板沿導桿移動的距離(毫米);
L攻——攻絲行程長度(毫米);
L3——當攻絲主軸是在活動攻絲模板與夾具定位并滯后一段時間之后才起動工作的情況下 (如圖3-4b)所示，攻絲主軸起動前攻絲模板對主軸箱已有的相對位移(毫米);
S分動——動力頭的工作進給速度(毫米/分);
S分攻——攻絲靠模桿的進給速度(毫米/分)；S分攻= tn；
t一一靠模螺紋的螺距，通常等于絲錐的螺距(毫米);
n—攻絲主軸的轉速(轉/分)。
（三）靠模桿在主軸孔內最大重合長度（L1）的計算
本設計的靠模機構應用于臥式組合鉆攻機床，鉆孔和攻絲同用一個活動鉆模版，動力頭的工作循環(huán)如圖（3-4b）所示。已知：
t=2毫米（攻制M10螺孔）
n=75轉/分
s分動=60毫米/分
s分攻= tn=150毫米/分
采用3號規(guī)格的通用攻絲靠模時，?。?
K=35毫米
由于鉆孔的深度較大，即動力頭工作進給的行程大，因此攻絲主軸是在動力頭工作進給了40毫米之后才起動工作的，但是，為了適應鉆孔工作的需要，活動鉆模版是在動力頭開始工作進給的時候便和夾具相定位，即在攻絲主軸起動之前，活動主軸模版和主軸箱之間實際上已存在相對位移L3，從圖（3-4b）所示的動力頭工作循環(huán)中可得到：
L2=85毫米
L3=40毫米
L攻=40毫米
首先看看在動力頭工作進給至終點之前攻絲工序是否已提前結束，以驗算攻絲主軸起動的時間是否合適：
攻絲主軸起動工作之后，動力頭工作進給至終點所需的時間為：
T動=（L2－L3）/ s分動=0.75分
攻絲工序（包括絲錐攻進和退回）所需的時間為：
T攻=2 L攻/s分攻=0.53分
T動－T攻=0.75－0.53=0.22分
即攻絲工序比動力頭工作進給至終點提前0.22分鐘結束工作，可滿足機床的正常工作要求。然后確定L1：
L1=K+ L2+(1－s分動/s分攻) L攻－L3
=35+85+(1－60/150)×40－40
=104毫米
將計算結果化整后取L1=105毫米。
在這個實例中，由于L3≠0，因此還需要對動力頭處于原位時靠模桿尾部在主軸孔內的重合長度進行驗算，此時其重合長度為：
L1－L2=105－85=20毫米
此重合長度保證了靠模桿上的彈簧鍵不致脫離主軸孔，因此不影響機構的正常工作。
為了了解攻絲主軸起動工作的時間究竟安排在動力頭整個工作進給行程的哪一個部位上比較合適，我們對上述實例進行分析：
若攻絲主軸是在動力頭轉為工作進給的同時起動工作的（即L3=0），可得L1=144毫米，即要求主軸的深度大于144毫米，這樣便不能采用通用主軸（使用于2、3、4號規(guī)格靠模桿的通用主軸的孔深為115毫米）而需要采用專用主軸才能滿足這個要求?，F在我們是在動力頭轉為工作進給之后40毫米時才起動攻絲主軸進行攻絲的，由此求得L1=105毫米，即在這種情況下，可選用通用主軸。
3.2攻絲裝置
攻絲裝置由第I類攻絲靠模組成，它用于在整臺機床或機床的某一面上全部完成攻絲工序的加工。在所有具有攻絲工序的組合機床中，由攻絲裝置組成的組合攻絲機床應用最為廣泛。
圖3-5 所示為攻絲裝置的結構示意圖。攻絲裝置由攻絲主軸箱7和攻絲靠模頭5組成。攻絲靠模頭上裝有第I類攻絲靠模，主運動由攻絲主軸6傳給靠模桿4，在靠模桿4的前端裝有攻絲卡頭3心桿2和絲錐1，實際上靠模頭就是加厚了的主軸箱前蓋。攻絲靠模機構保證了絲錐的主運動同進給運動之間嚴格的運動聯系。由于每根靠模桿都各自具有單.獨的靠模機構，因此在攻絲裝置上可以很方便地實現不同規(guī)格螺紋的加工。
圖3-5 攻絲裝置結構示意圖
攻絲主軸箱是用于按工件的具體加工要求來布置攻絲主軸及其傳動元件的，它通過按一定速此排列的傳動齒輪把動力從電動機傳遞給各攻絲主軸，從而使攻絲主軸獲得所要求的座標位置、轉速和轉向等。攻絲主軸箱上還裝有攻絲行程控制機構，用于控制攻絲行程從而保證獲得所要求的螺孔深度。
由于通用的第I類攻絲靠模的工作行程僅為60毫米，因此只適用于加工不很深的螺孔當上述工作行程能滿足工件的加工要求時，可將攻絲裝置安裝在固定床身上而組成“固定式”攻絲裝置；如果上述工作行程不能滿足工件的加工要求時，則可根據其工作條件的不同可有兩種形式：如果攻絲靠模的工作行程能夠滿足裝卸工件的要求，而只是在更換絲錐時形成不夠，則可以將攻絲裝置安裝在手動的移動滑板上；如果在正常工作時公司靠模的工作行程不能滿足裝卸工件的需要時，則應將攻絲裝置安裝在能使其實現快速引進和快速退回的動力滑臺上，機床工作時，滑臺先快速引進至前端并在死擋鐵上停留，然后起動攻絲裝置進行攻絲，待攻絲工作循環(huán)完畢后，滑臺再將攻絲裝置撤回原位。
綜上所述，攻絲裝置在攻絲機床上的安裝方式有三種: 固定式的、裝在手動滑板上的和裝在動力滑臺上的，設計時應根據被加工零件的螺孔位置，考慮工件裝卸和絲錐更換的方便性來確定所采用的形式。
當采用固定式攻絲裝置進行立式攻絲時可不必采用立式床身，而只是采用四根支桿將攻絲裝置支承在機床夾具的上方，這樣做可以簡化機床的結構。
4 多軸箱的傳動設計與動力計算
4.1傳動設計
（1）根據設計任務書畫出驅動軸、主軸坐標位置。以攻絲右主軸箱主軸為例六軸攻絲多軸箱各主軸主軸、驅動軸坐標如下表：
表4-1 驅動軸、主軸坐標值
坐標
主軸1
主軸2
主軸3
主軸4
主軸5
主軸6
X
Y
276.000
196.500
276.000
144.500
217.000
146.500
217.000
189.500
181.000
193.000
181.000
143.000
（2）確定傳動軸位置及齒輪齒數
圖4-1 齒輪的最小壁厚
（一）最小齒數的確定
為保證齒輪齒根強度，應使齒根到孔壁或鍵槽的厚度a2m,驅動軸的直徑為d=30mm,有《機械零件設計手冊》知，如圖4-1所示齒輪t=33.3mm,當m1=3時。驅動軸上最小齒輪齒數為：
≥2（t/m1+2+1.25）－d0/m1
=2×(33.3/3+2+1.25)－30/3
=18.9
所以驅動軸齒數要大于等于19。
為減小傳動軸的種類，所有傳動軸的直徑取30mm.
當m2=2，d=20時，齒輪t=23.3mm。主軸上最小齒輪齒數為：
≥2（t/m2+2+1.25）－d0/m2
=2×（23.3/2+2+1.25）－20/2
=19.8
所以主軸齒數要大于等于20。
（二）多軸箱的齒輪模數按驅動軸出輪估算
多軸箱輸入出輪模數取m1=3，其余齒輪模數取m2=2。主軸1，2，3要求的轉速一致且較高，所以采用升速傳動。主軸齒數選取Z=45，傳動齒輪采用z=45齒的齒輪，變位系數x=0.181。傳動軸的轉速為:
n=1000/1.41r/min=706r/min
由于前面選取了主軸直徑為30，顯然傳動軸直徑都選取20，這樣為了減少傳動軸種類和設計題目需要由于傳動軸轉速是706r/min，則驅動軸至傳動軸的傳動比為:
所以選擇兩級傳動，且傳動比分配為：一級為1.2×1.2;二級為1.4×1.0。
驅動軸的直徑為30mm，由《機械零件設計手冊》查得知：t=33.3mm,當m=3時，驅動軸上的齒數為：
Zmin≥
去驅動齒輪齒數Z=45。
通用的齒輪有三種，即傳動齒輪、動力箱齒輪和電機齒輪。材料均為45鋼，熱處理為齒部高頻淬火G54。本機床齒輪的選用按照下表選用
齒輪種類
寬度（mm）
齒 數
模數（mm）
孔徑（mm）
驅動軸齒輪
24
32
16～50連續(xù)
16～70
2、2.5、3
2、2.5、3、4
15、20、30、35、40
25、30、35、40、50
傳動軸齒輪
44（B型）
45
2
25、30、40、50
輸出軸齒輪
32
37
3
18、22、28、32、36
計算各主軸轉速使各主軸轉速的相對轉速損失在5%以內。由公式：V= 知：
4.2傳動軸與三軸定距驗算
多軸箱體上的孔系是按照計算的坐標加工的，而裝配要求兩軸間齒輪能正常嚙合。因此，必須驗算根據坐標計算確定的實際中心距A，是否符合兩軸間齒輪嚙合要求的標準中心距R，R與A的差值δ為δ=R-A。
驗算標準：中心距允差[δ]≤（0.001～0.009）mm
傳動軸4坐標計算
=x1-x3=276.000-217.000=59.000
=y1-y3=196.500-146.500=50.000
=x1-x2=276.00-276.000=0
=y1-y2=196.500-144.500=52.000
=5981
=2704
=-25.822
=26.000
=276.000-25.822=250.178
=196.500+26.000=222.500
傳動軸與三軸定距驗公式：δ=
傳動軸4與軸1、2、3的中心距誤差
δ=R-A =
傳動軸4與軸1、2、3之間的標準中心距分別為、、
=36.6 mm ==82mm
傳動軸4與軸1、2、3之間的實際中心距分別為、、
==
=36.644mm
==
=82.063mm
==
=82.026mm
中心距誤差分別為
δ4-1==36.6-36.644≈-0.044mm
δ4-2==82-82.063≈-0.063mm
δ4-3==82-82.026≈-0.026mm
δ4-1、δ4-2、δ4-3都大于0.009，因此軸4與軸1、軸4與軸2、軸4與軸3之間的齒輪需要采用變位齒輪，變位量為Δ=0.044mm，Δ=0.063mm，Δ=0.026mm。
4.3主軸箱的動力計算
主軸箱的動力計算，應包括計算主軸箱所需功率和進給力兩項。
主軸箱所需要的功率，應等于切削功率、空載消耗功率及與負載成正比的功率損失之和，即：=++
式中：——主軸箱總功率；
——各主軸切削功率的總和；
——各軸空載消耗功率的總和；
——各軸損失功率的總和。
式中根據各主軸的切削用量查《組合機床切削力及功率計算圖》得到，的確定可查表。與負載成正比的功率損失，取所傳遞功率的1%。和的計算在傳動結構確定以后才進行。
傳動系統(tǒng)確定前按照下式初步估算主軸箱所需功率。
=
式中：——各主軸切削功率總和；
——組合機床主軸箱傳遞效率。
由于在加工黑色金屬時取=0.8~0.9；加工有色金屬時，取=0.7~0.8。
所以取=0.8。
所以 ==0.768/0.8=0.96kw
取 =1
主軸箱所需的進給力，就是動力滑臺所需的進給力，按下式計算：
==++……+（N）
式中： 、…——各主軸切削時產生的軸向力，實際上動力滑臺的進給力應大于各主軸切削產生的軸向力的總和，這是因為還要克服滑臺移動引起的摩擦阻力的緣故。
結論與展望
隨著現代化工業(yè)技術的快速發(fā)展，特別是隨著它在自動化領域內的快速發(fā)展，鉆攻組合機床的研究已經成為機器制造界的一個重要方向，在現代工業(yè)運用中，大多數機器和機構的設計和制造都是用機床大批量完成的，通常由機械軟件CAD設計畫圖而成并且用機床來實現?，F代大型工業(yè)技術的飛速發(fā)展，降低了組合機床的實現成本，軟件功能的不斷強大也使得機構實現變得更為簡單，因此，攻絲靠模機構的設計在鉆攻組合機床的發(fā)展中具有十分重要的理論意義和現實意義。
本課題基于使設計出的機構結構簡單、使用方便、效率高、質量好提出的要求，著重選擇最佳的工藝方案，合適地確定鉆攻工序集中程度，合理地選擇與組合機床配合的通用部件，恰當的組合機床的配置型式，以及設計高效率的鉆攻方法是本次設計主要內容。
雖然鉆攻組合機床和攻絲靠模機構的應用越來越廣泛，隨之，各種各樣靠模機構的設計也經常見于報道，經過本次畢業(yè)設計，對資料的查閱和研讀，我學到了很多更加專業(yè)性的知識，了解了當今鉆攻機構的發(fā)展動態(tài)和發(fā)展方向。
近幾十年來攻絲靠模機構和鉆攻組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、機械、航空及軍工等部門已獲得了廣泛的使用，一些中小批量生產的部門也開始推廣使用。其突出的優(yōu)點在于：
1、 提高生產率
2、 擴大工藝范圍
3、 提高加工精度
4、 提高自動化程度
在機構的設計過程中發(fā)現相關機構的機械設計及其自動化方面仍值得進一步探討，這也是今后努力的一個方向，欣喜的是越來越多的人開始關注這個問題并為之做出不懈的努力，相信不久的將來它們一定能得到較好的解決!
參考文獻
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致 謝
首先感謝教導我的老師，這篇論文是在他們的悉心指導和親切關懷下完成的。在我完成畢業(yè)設計的這段時間，老師們給予了親切的關懷和諄諄的教導，使我能正確對待學習中遇到的困難和挫折。老師們嚴謹認真的治學態(tài)度、求實的工作作風、豐富的科研經驗、科學的思維方式和正直的人格都令我非常敬佩，并將多我產生深遠的影響。在此論文完成之際，謹向曾經教導過我的老師們表示誠摯的謝意和深深的敬意!
其次，感謝中國地質大學長城學院的對我的教育和栽培!感謝所有一直關心和幫助我的同學們，沒有他們的幫助我就不回有今天的進步。
最后，再次向所有關心和幫助我的老師、同學、家人和朋友表示深深的謝意！
附：攻絲的安全操作規(guī)程
一、開始操作前，檢查主要鎖緊螺栓是否堅固，電源開關及線路是否良好。按規(guī)定穿著勞保用品。
二、操作前必須在規(guī)定加油部位注入潤滑油、劑、脂等。待該機運轉正常、靈活、可靠后期方能操作。
三、攻絲前，必須將所需攻絲的工件、工具等擺放整齊、順手。
四、調試攻絲機所攻絲的絲錐大小與深度符合要求的尺寸后再開始作業(yè)。防止滑牙和不夠牙
五、攻絲時排出的雜物（鐵渣粉沫等），應留有空位或槽穴以方便雜物排出。隨時清理。
六、經常自檢工件作業(yè)質量。不準弄虛作假，“一攻到底”。
七、攻絲時，根據攻絲粗細，選擇機床的速度，以保證攻絲質量。有針對性地調節(jié)適度快慢。
八、操作中，如出現異常現象，應立即停止。禁止帶病運行。
九、排除故障或修理時應切斷電源，待機床完全停止運動，掛好檢修牌才能進行修理。禁止機器在運動中進行修理。
十、工作完畢，必須清理工作臺面作業(yè)現場，整理所做工件。材料定置堆放整齊，做好標識，留有通道。
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