1939_立臥式33軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計,臥式,33,組合,鉆床,主軸,設(shè)計 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 1 頁回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床現(xiàn)代社會中，人們?yōu)榱烁咝?、?jīng)濟(jì)地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品，日益廣泛的使用各種機(jī)器、儀器和工具等技術(shù)設(shè)備與裝備。為制造這些技術(shù)設(shè)備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設(shè)備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設(shè)備等。由于機(jī)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(dá)到，特別是形狀復(fù)雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機(jī)床上經(jīng)過幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而決定著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。可以這樣說，如果沒有機(jī)床的發(fā)展，現(xiàn)代社會目前不可能達(dá)到現(xiàn)在物質(zhì)文明的高度。[1]一個國家要繁榮富強，必須實現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，這就需要一個強大的機(jī)械制造業(yè)為國民經(jīng)濟(jì)各部門提供現(xiàn)代化得先進(jìn)技術(shù)設(shè)備與裝備，即各種機(jī)器、儀器和工具等。所以說，機(jī)床工業(yè)是機(jī)械制造業(yè)的“裝備部” 、 “總工藝師” ，對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重大作用。因此，許多國家都十分重視本國機(jī)床工業(yè)的發(fā)展和機(jī)床技術(shù)水平的提高，使本國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展建立在堅實可靠的基礎(chǔ)上。[2]我國的機(jī)床工業(yè)是在 1949 年新中國成立以后才開始建立起來的。解放前，由于長期的封鎖統(tǒng)治和 19 世紀(jì)中葉以后帝國主義的侵略和掠奪，我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常落后，沒有獨立的機(jī)械制造業(yè)。至解放前夕，全國只有少數(shù)城市的一些規(guī)模很小的機(jī)械廠，制造少量簡單的皮帶車間、牛頭刨床和砂輪等；1949 年全國機(jī)床產(chǎn)量僅 1000 多臺，品種不到 10 個。解放后，黨和人民政府十分重視機(jī)床工業(yè)的發(fā)展。在解放初期的三年經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時期，就把一些原來的機(jī)械修配廠改建為專業(yè)廠；在隨后開始的幾個五年計劃期間，又陸續(xù)擴(kuò)建、新建了一系列機(jī)床廠。經(jīng)過 50 多年的建設(shè)，我國機(jī)床工業(yè)從無到有，從小到大，現(xiàn)在已經(jīng)種類比較齊全，具有一定實力的機(jī)床工業(yè)體系，能生產(chǎn) 5000 多種機(jī)床通用品種，數(shù)控機(jī)床 1500 多種；不僅裝備了國內(nèi)的工業(yè)，而且每年還有一定數(shù)量的機(jī)床出口。[3]黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 2 頁我國機(jī)床行業(yè)的發(fā)展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，與世界先進(jìn)水平相比，還有較大差距。為了適應(yīng)我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的需要，為了提高機(jī)床產(chǎn)品在國際市場上的競爭能力，必須深入開展機(jī)床基礎(chǔ)理論研究，加強工藝試驗研究，大力開發(fā)精密、重型和數(shù)控機(jī)床，使我國的機(jī)床工業(yè)盡早躋身于世界先進(jìn)行列。[4]世界上第一臺組合機(jī)床于 1908 年在美國問世，30 年代后組合機(jī)床在世界各國得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程的關(guān)鍵設(shè)備之一?，F(xiàn)代制造工程從各個角度對組合機(jī)床提出了愈來愈高的要求，而組合機(jī)床也在不斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展。在組合機(jī)床(圖 1)這類專用機(jī)床中，回轉(zhuǎn)式(回轉(zhuǎn)工作臺式和鼓輪式)多工位合機(jī)床和自動線占有重要位置。因為這類組合機(jī)床是采用多工位、多軸、多面和多方向同時加工工件的，因而具有很高的生產(chǎn)率。同時，這樣的機(jī)床，工件經(jīng)加工出基準(zhǔn)后上機(jī)(線)或毛坯直接上機(jī)(線)，可實現(xiàn)工件的全部加工。并且，由于工件在加工過程中往往是只需一次裝夾，因而加工精度比較高。因此，這類機(jī)床是內(nèi)燃機(jī)行業(yè)或其它一些大批量生產(chǎn)部門使用的重要技術(shù)裝備。根據(jù)美國在 1978~1983 年這 5 年間對所生產(chǎn)的 4856 臺組合機(jī)床所作的統(tǒng)計分析表，黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 3 頁回轉(zhuǎn)工作臺組合機(jī)床占了]/3，自動線 41.5%(表 1)。應(yīng)用統(tǒng)計數(shù)字可以看出，回轉(zhuǎn)工作臺組合機(jī)床是僅次于自動線而為工業(yè)部門使用較多的高效加工設(shè)備。[5]回轉(zhuǎn)式務(wù)工位組合機(jī)床，特別適合于加工輪廓尺寸在 250mm 以內(nèi)的中小零件。這類機(jī)床的應(yīng)用主要集中于汽車、閥門、氣動、液壓、制鎖、輕工儀表和電氣等工業(yè)部門。市場銷量大，因此在國內(nèi)外有許多從事其設(shè)計和制造的廠家。如歐美的‘rons-hoffen、Diedeoheim、witzig&Frank、Riello、IMAS、AugustWenzler、wiest、Haaf、RinoBerard、K.P.Pfiffner、J.Worner、Mikro、EugenBader、Kin-gsbury、H 位11erHille、Etxe 一 TarSA 和 Posalux，日本的三協(xié)精機(jī)、巖田工機(jī)，前蘇聯(lián)的哈爾科夫小型組合機(jī)床廠(X3MAC)和我國的大連組合機(jī)床研究所、大連機(jī)床廠、常州機(jī)床廠和北方精密機(jī)械廠等。其中，北方精密機(jī)械廠是我國唯一專門從事回轉(zhuǎn)工作臺組合機(jī)床生產(chǎn)的專業(yè)廠，目前的生產(chǎn)能力為年產(chǎn)約 30 臺。[6]據(jù)估計目前我國回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床約占整個組合機(jī)床的 4%，與機(jī)床工業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比，無論在數(shù)量上還是在技術(shù)上均存在一定差距。因此，加速發(fā)展這類機(jī)床，以滿足四化建設(shè)的需要，是我國機(jī)床行業(yè)面臨的一項任務(wù)?；剞D(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床按其回轉(zhuǎn)輸送裝置的旋轉(zhuǎn)軸線所處位置，可分為回轉(zhuǎn)工作臺式(鉛垂軸線)和鼓輪式(水平軸線)兩種。而回轉(zhuǎn)工作臺又可分為傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)工作臺、懸掛回轉(zhuǎn)工作臺和環(huán)形工作臺三種結(jié)構(gòu)型式(圖 2)。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 4 頁所有回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床的共同特點是:工件沿回轉(zhuǎn)工作臺或鼓輪的圓周進(jìn)行輸送;在各加工工位上配置完成不同加工工藝的動力頭，加工時，工件固定不動，由刀具實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給。機(jī)床的第一個工位系上料(手動或自動)工位，接著是加工和測量工位。有的機(jī)床為實現(xiàn)工件的全部加工，在加工工位間設(shè)置工件的轉(zhuǎn)位或換夾工位。卸料可在第一個工位上、也可在最后一個工位上進(jìn)行，這樣可使上下料時間與機(jī)動時間重疊。從結(jié)構(gòu)配置上說，回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床實際上是一種特殊型式的小型自動線。[7]回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床具有下列優(yōu)點:1)生產(chǎn)效率高;2)機(jī)床結(jié)構(gòu)配置有利于操作和調(diào)整人員接近加工區(qū)，便于迅速調(diào)整機(jī)床；3)加工精度高（因加工過程中工件不需換夾） ；4)機(jī)床所占作業(yè)面積?。?)在加工時間內(nèi)，可采用單獨設(shè)置的裝卸工位進(jìn)行手動或自動上下料；6)在機(jī)床上幾乎可以實現(xiàn)所有的切削加工工藝，也可附加無屑加工工藝。如：鉆黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 5 頁削、深孔鉆削、銑削、車削、切槽、鉸削、拉削、插削、去毛刺以及簡單的裝配等。[8]黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 6 頁組成回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床的主要部件有回轉(zhuǎn)分度裝置、中間底座、 鼓輪支架、定位裝置和動力頭等。這些部件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能，在很大程度上決定了回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)型式及其技術(shù)水平?；剞D(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床的回轉(zhuǎn)分度驅(qū)動一般采用電氣機(jī)械、液壓和氣動等方式。應(yīng)用液壓和電氣機(jī)械驅(qū)動的較多(鼓輪的回轉(zhuǎn)分度一般為液壓驅(qū)動)而使甩氣動驅(qū)動的較少。液壓由于可采用較高的工作壓力，故其結(jié)構(gòu)空間比氣動的小。目前，由于電液比例閥的應(yīng)用，而大大提高了工作臺的分度轉(zhuǎn)位速度，縮短了分度轉(zhuǎn)位時間。同時，由于電液比例閥可改善機(jī)床的起動和緩沖性能，故也可改善工作臺定位時的工作條件。電氣機(jī)械驅(qū)動主要有馬氏槽盤和圓柱凸輪間歇運動機(jī)構(gòu)。圖所示是瑞士 Mirkron 公司回轉(zhuǎn)工作臺組合機(jī)床上所采用的圓柱凸輪間歇運動機(jī)構(gòu)。采用這種驅(qū)動裝置，工作臺轉(zhuǎn)位分度時平穩(wěn)無沖擊，故可采用一個高速電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，從而縮短了輔助時間?；剞D(zhuǎn)工作臺組合機(jī)床的中間底座和鼓輪式組合機(jī)床的鼓輪支架，從某種意義上說，是這類機(jī)床的核心部件，因為組成機(jī)床的所有其它部件均是環(huán)繞著這種部件配置的。因此，中間底座(或鼓輪支架)的穩(wěn)定性和剛性對機(jī)床的工作精度具有重要影響。中間底座和鼓輪支架雖然多數(shù)是采用鑄鐵結(jié)構(gòu)，但目前采用焊接結(jié)構(gòu)的也逐漸在增多。[9]黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 7 頁回轉(zhuǎn)工作臺組合機(jī)床的分散和集中傳動回轉(zhuǎn)工作臺組合機(jī)床的傳動結(jié)構(gòu)基本上有兩種:分散傳動和集中傳動。采用分散傳動時，回轉(zhuǎn)工作臺分度傳動和動力頭的進(jìn)給傳動互為獨立。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是，便于各部件的單獨調(diào)整。特別是在機(jī)床上有幾種工件輪番生產(chǎn)時，機(jī)床的調(diào)整較為方便。采用集中傳動時，回轉(zhuǎn)工作臺的分度傳動和各動力頭主軸的進(jìn)給是由一個機(jī)械驅(qū)動裝置集中驅(qū)動的，這種傳動可保證所有部件嚴(yán)格協(xié)調(diào)地工作，不會出現(xiàn)部件的誤動作，從而提高機(jī)床工作的可性。采用機(jī)械集中傳動還可減少熱源對機(jī)工作精度的影響，同時，機(jī)械進(jìn)給 l 十分定，也有利于提高工件的加工質(zhì)量。但這傳動不易改變切削參數(shù)，這樣的機(jī)床專用都很強，因此，只適合于加工單一品種且大批量生產(chǎn)的諸如電子元器件、噴油嘴等較小工件。[10]自 80 年代初以來，隨著世界經(jīng)濟(jì)的增長和競爭的加劇，產(chǎn)品市場的需求日益向滿足個性化方向發(fā)展。產(chǎn)品品種增多，投產(chǎn)批量相應(yīng)減少(由大批向中小批發(fā)展)，供貨期也越來越短。用于單一品種生產(chǎn)的傳統(tǒng)組合機(jī)床和自動線已難于滿足多品種生產(chǎn)的要求，組合機(jī)床制造業(yè)日益面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，提高組合機(jī)床的柔性就成為關(guān)系到組合機(jī)床制造業(yè)生存和發(fā)展的緊迫任務(wù)。十多年來，許多組合機(jī)床制造廠先后開發(fā)了各種NC 通用部件，如 NC 動力滑臺、CNC 三坐標(biāo)加工模塊和 NC 動力頭(加工模塊)等，并通過采用 CNC 控制和數(shù)據(jù)處理等技術(shù)來提高組合機(jī)床的柔性，以適應(yīng)變型多品種加工。[11]用戶的需求和相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步是推動組合機(jī)床技術(shù)不斷發(fā)展的主要動力。近幾年來，回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床技術(shù)發(fā)展主要有以下趨向:1）近十多年來，現(xiàn)有刀具材料和刀具性能的不斷改善以及新的刀具材料(涂層碳化鎢硬質(zhì)合全、碳(氮)化鈦硬質(zhì)合金、陶瓷刀具材料、立方氮化硼和聚晶金剛石等)的出現(xiàn)和推廣應(yīng)用，使機(jī)床的切削速度和進(jìn)給速度有了較大幅度的提高，從而使切削基本時間大大縮短。同時，隨著驅(qū)動技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)床輔助時間也顯著減少，目前，回轉(zhuǎn)工作臺的分度時間一般為 0.5~3.2 秒。這樣回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床的節(jié)拍時間也隨之縮短，目前，一般在 6——30 秒范圍內(nèi)。2）在機(jī)床上集成更多的加工工藝(包括各種切削工藝、成型工藝(滾壓)和簡一單的裝配工藝等)，進(jìn)一步擴(kuò)大了機(jī)床的工藝和應(yīng)用范圍。3)實現(xiàn)多面、多方向、多工位和多加工，進(jìn)一步提高生產(chǎn)率。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 8 頁4)采用高精度端面齒盤定位和發(fā)展銷定位，并采用滾珠預(yù)緊無間隙定位等，進(jìn)一步提高回轉(zhuǎn)分度工作臺和鼓輪的分度位精度。5)在加工流程中實現(xiàn)工件夾具的自轉(zhuǎn)位或工件自動換夾，從而在一臺機(jī)床上現(xiàn)工件五面加工或完成從工件毛坯到成品全部加工。6)采用自動上下料裝置，實現(xiàn)工件工的全部自動化。7)采用刀具尺寸測量控制和功能監(jiān)系統(tǒng)，進(jìn)一步提高機(jī)床的加工精度、自動水平和利用率。8)在機(jī)床上裝夾多個工件，以提高產(chǎn)率。9)設(shè)置 NC 加工工位和采用 CNC 制，在保持高生產(chǎn)率的條件下提高機(jī)床性，實現(xiàn)多品種加工。[12]回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床是一種高效自動化加工設(shè)備，是一種特殊型式的組合機(jī)床自動線。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，這種機(jī)床的應(yīng)用遍及許多工業(yè)部門，其比例約占整個組合機(jī)床的三分之一。設(shè)計制造這類機(jī)床的不僅有一般機(jī)床廠，而且還有不少專業(yè)廠。根據(jù)國外的發(fā)展經(jīng)驗和國內(nèi)汽車、閥門、電氣、氣動、液壓和制鎖等行業(yè)的發(fā)展需求，我們應(yīng)重視并大力發(fā)展這類高效自動化的加工設(shè)備。為此，在我國應(yīng)建立幾個生產(chǎn)回轉(zhuǎn)工作臺式組合機(jī)床和鼓輪式組合機(jī)床的專業(yè)廠，并不斷增強這些企業(yè)自身的研究開發(fā)能力，進(jìn)一步提高這類機(jī)床的技術(shù)水平，以便滿足國內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需求，并增強參與國際市場競爭的能力。[13]黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 9 頁參考文獻(xiàn)[1]趙紅美,李靜,耿亞楠.組合機(jī)床多軸箱 CAD 的應(yīng)用現(xiàn)狀 . 現(xiàn)代制造工程,2006 11 32-34[2]黃勤,閆建偉.多軸箱傳動設(shè)計的簡易方法 . 現(xiàn)代機(jī)械,2005 1 45-47[3]李如松.回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床的技術(shù)現(xiàn)狀 大連組合機(jī)床研究所 1993[4]劉國光.組合機(jī)床多軸箱計算機(jī)輔助設(shè)計 . 機(jī)械與電子,2000 5 18-20.[5]大連組合機(jī)床研究所.組合機(jī)床設(shè)計 （第二版） ［M］北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，1985[6]叢風(fēng)廷,遲建山.組合機(jī)床設(shè)計 （第二版） ［M］上海： 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1993[7]劉濤,劉偉.變速箱殼體銷孔加工組合機(jī)床設(shè)計 ［M］組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2001（7） ：24-25[8]謝家瀛.組合機(jī)床設(shè)計簡明手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002.[9]金振華主編。組合機(jī)床及其調(diào)整與使用.北京：北京工業(yè)出版社，1990[10] Menfred Weck. Handbook of Machine Tools [M],1984.[11]大連組合機(jī)床研究所編.組合機(jī)床設(shè)計第一冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1975[12] John. L. Feirer. Machine Tools Netalworking [M],1973.[13]沈陽工學(xué)院等編.組合機(jī)床設(shè)計.上海：上?？萍汲霭嫔?，1985