普通鉆床改造為多軸鉆床,普通,鉆床,改造 華南理工學院畢業(yè)設計說明書 1 目 錄 目錄………………………………………………………………………………………………………1 中文摘要…………………………………………………………………………………………………2 ABSTRACT…………………………………………………………………………………………………3 第 1 章 緒綸……………………………………………………………………………………………4 1． 1多 軸 加 工 應 …………………………………………………………………………………4 1． 2多 軸 加 工 的 設 備 ……………………………………………………………………………4 1． 3多 軸 加 工 的 趨 勢 ……………………………………………………………………………6 第 2 章 普 通 鉆 床 改 為 多 軸 鉆 床 ……………………………………………………………………7 2． 1生 產 任 務 ……………………………………………………………………………………7 2．2 普通立式鉆的選型……………………………………………………………………………7 第 3 章 多 軸 齒 輪 傳 動 箱 的 設 計 ………………………………………………………………………9 3．1 設 計 前 的 準 備 …………………………………………………………………………………9 3. 2傳動系統(tǒng)的設計與計算………………………………………………………………………10 第 4 章 多 軸 箱 的 結 構 設 計 與 零 部 件 圖 的 繪 制 ………………………………………16 4．1 箱 蓋 、 箱 體 和 中 間 板 結 構 ………………………………………………………………16 4．2 多 軸 箱 軸 的 設 計 ...................... .......... .......... ....................................16 第 5 章 導 向 裝 置 的 設 計 …………………………………………………………………………33 第 6 章 接 桿 刀 具 …………………………………………………………………………33 總 結 ………………………………………………………………………………………34 參 考 文 獻 ………………………………………………………………………………………………35 華南理工學院畢業(yè)設計說明書 2 中文摘要 本設計是關于普通鉆床改造為多軸鉆床的設計。普通鉆床為單軸機床，但安裝上多 軸箱就會成為多軸的鉆床，改造成多軸鉆床后，能大大地縮短加工時間，提高生產效 率。因此本設計的重點是多軸箱的設計，設計內容包括齒輪分布與選用、軸的設計、 多軸箱的選用、導向裝置設計等。 關鍵詞： 多軸鉆床；生產效率；多軸箱 華南理工學院畢業(yè)設計說明書 3 Abstract The design is about reconstructing the ordinary drill to a multiple drill. The ordinary drill is a single drill. It will improve its productive efficiency, shorten its processing time if assembled a multiple spindle case on. That so calls a multiple drill. Hereby, the keystone of this design paper is how to design a multiple spindle heads. The design subjects include the selection and distribution of gear wheel, the design of spindle, and the guiding equipment and selection of the multiple spindle heads, etc. Key words: multiple drill; productive efficiency; multiple spindle heads 華南理工學院畢業(yè)設計說明書 4 第 1章 緒論 1.1多軸加工應用 據統(tǒng)計，一般在車間中普通機床的平均切削時間很少超過全部工作時間的 15%。其余時間是看圖、裝卸工件、調換刀具、操作機床、測量 以及清除鐵屑 等等。使用數控機床雖然能提高 85%，但購置費用大。某些情況下，即使生產 率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通機床低。故必須更多地縮短加 工時間。不同的加工方法有不同的特點，就鉆削加工而言，多軸加工是一種通 過少量投資來提高生產率的有效措施。 1.1.1多軸加工優(yōu)勢 雖然不可調式多軸頭在自動線中早有應用，但只局限于大批量生產。即使 采用可調式多軸頭擴大了使用范圍，仍然遠不能滿足批量小、孔型復雜的要求。 尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，大型復雜的多軸加工更是引人注目。例如原子能發(fā)電站 中大型冷凝器水冷壁管板有 15000 個 ψ20 孔，若以搖臂鉆床加工，單單鉆孔與 锪沉頭孔就要 842.5 小時，另外還要劃線工時 151.1 小時。但若以數控八軸落地 鉆床加工，鉆锪孔只要 171.6 小時，劃線也簡單，只要 1.9 小時。因此，利用數 控控制的二個坐標軸，使刀具正確地對準加工位置，結合多軸加工不但可以擴 大加工范圍，而且在提高精度的基礎上還能大大地提高工效，迅速地制造出原 來不易加工的零件。有人分析大型高速柴油機 30 種箱形與桿形零件的 2000 多 個鉆孔操作中，有 40%可以在自動更換主軸箱機床中用二軸、三軸或四軸多軸 頭加工，平均可減少 20%的加工時間。1975 年法國巴黎機床展覽會也反映了多 軸加工的使用愈來愈多這一趨勢。 1.2 多軸加工的設備 多軸加工是在一次進給中同時加工許多孔或同時在許多相同或不同工件上 各加工一個孔。這不僅縮短切削時間，提高精度，減少裝夾或定位時間，并且 在數控機床中不必計算坐標，減少字塊數而簡化編程。它可以采用以下一些設 備進行加工：立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭、多軸鉆床、多軸組合機床心及自動更 華南理工學院畢業(yè)設計說明書 5 換主軸箱機床。甚至可以通過二個能自動調節(jié)軸距的主軸或多軸箱，結合數控 工作臺縱橫二個方向的運動，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個或幾個工序。 現(xiàn)在就這方面的現(xiàn)狀作一簡介。 1.2.1多軸頭 從傳動方式來說主要有齒輪傳動與萬向聯(lián)軸節(jié)傳動二種。這是大家所熟悉 的。前者效率較高，結構簡單，后者易于調整軸距。從結構來說有不可調式與 可調式二種。前者軸距 不能改變，多采用齒輪傳動，僅適用于大批量生產。 為了擴大其贊許適應性，發(fā)展了可調式多軸頭，在一定范圍內可調整軸距。它 主要裝在有萬向.二種。 （1）萬向軸式也有二種:具有對準裝置的主軸。主軸裝 在可調支架中，而可調支架能在殼體的 T形槽中移動，并能在對準的位置以螺 栓固定。 （2）具有公差的圓柱形主軸套。主軸套固定在與式件孔型相同的模板 中。前一種適用于批量小且孔組是規(guī)則分布的工件（如孔組分布在不同直徑的 圓周上） 。后一種適用于批量較大式中小批量的輪番生產中，剛性較好，孔距精 度亦高，但不同孔型需要不同的模板。 多軸頭可以裝在立鉆式搖臂鉆床上，按鉆床本身所具有的各種功能進行工 作。這種多軸加工方法，由于鉆孔效率、加工范圍及精度的關系，使用范圍有 限。 1.2.2 多軸箱 也象多軸頭那樣作為標準部件生產。美國 Secto公司標準齒輪箱、多軸箱 等設計的不可調式多軸箱。有 32種規(guī)格，加工面積從 300Ｘ300 毫米到 600Ｘ1050 毫米，工作軸達 60 根，動力達 22.5 千瓦。Romai 工廠生產的可調多 軸箱調整方便，只要先把齒輪調整到接近孔型的位置，然后把與它聯(lián)接的可調 軸移動到正確的位置。因此，這種結構只要改變模板，就能在一定范圍內容易 地改變孔型，并且可以達到比普通多軸箱更小的孔距。 根據成組加工原理使用多軸箱或多軸頭的組合機床很適用于大中批量生產。 為了在加工中獲得良好的效果，必需考慮以下數點：（1）工件裝夾簡單，有足 夠的冷卻液沖走鐵屑。 （2）夾具剛性好，加工時不形變，分度定位正確。 （3） 華南理工學院畢業(yè)設計說明書 6 使用二組刀具的可能性，以便一組使用，另一組刃磨與調整，從而縮短換刀停 機時間。 （4）使用優(yōu)質刀具，監(jiān)視刀具是否變鈍，鉆頭要機磨。 （5）尺寸超差 時能立即發(fā)現(xiàn)。 1.2.3多軸鉆床 這是一種能滿足多軸加工要求的鉆床。諸如導向、功率、進給、轉速與加 工范圍等。巴黎展覽會中展出的多軸鉆床多具液壓進給。其整個工作循壞如快 進、工進與清除鐵屑等都是自動進行。值得注意的是，多數具有單獨的變速機 構，這樣可以適應某一組孔中不同孔徑的加工需要。1.2.4 自動更換主軸箱機 床 為了中小批量生產合理化的需要，最近幾年發(fā)展了自動更換主軸箱組合機 床。 (1) 自動更換主軸機床 自動更換主軸機床頂部是回轉式主軸箱庫，掛有多個不可調主軸箱?？v橫 配線盤予先編好工作程序，使相應的主軸箱進入加工工位，定位緊并與動力聯(lián) 接，然后裝有工件的工作臺轉動到主軸箱下面，向上移動進行加工。當變更加 工對象時，只要調換懸掛的主軸箱，就能適應不同孔型與不同工序的需要。 (2)多軸轉塔機床 轉塔上裝置多個不可調或萬向聯(lián)軸節(jié)主軸箱，轉塔能自動轉位，并對夾緊 在回轉工作臺的工件作進給運動。通過工作臺回轉，可以加工工件的多個面。 因為轉塔不宜過大，故它的工位數一般不超過 4—6個。且主軸箱也不宜過大。 當加工對象的工序較多、尺寸較大時，就不如自動更換主軸箱機床合適，但它 的結構簡單。 (3)自動更換主軸箱組合機床 它由自動線或組合機床中的標準部件組成。不可調多軸箱與動力箱按置在 水平底座上，主軸箱庫轉動時整個裝置緊固在進給系統(tǒng)的溜板上。主軸箱庫轉 動與進給動作都按標準子程序工作。換主軸箱時間為幾秒鐘。工件夾緊于液壓 華南理工學院畢業(yè)設計說明書 7 分度回轉工作臺，以便加工工件的各個面。好果回轉工作臺配以卸料裝置，就 能合流水生產自動化。在可變生產系統(tǒng)中采用這種裝置，并配以相應的控制器 可以獲得完整的加工系統(tǒng)。 (4) 數控八軸落地鉆床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達 15000個，它與支撐板聯(lián)接在一起加工。 孔徑為 20毫米，孔深 180毫米。采用具有內冷卻管道的麻花鉆，5－7 巴壓力 的冷卻液可直接進入切削區(qū)，有利于排屑。鉆尖磨成 90°供自動 定心。它比 普通麻花鉆耐用，且進給量大。為了縮短加工時間，以 8軸數控落地加工。 1． 3 多軸加工趨勢 多軸加工生產效率高，投資少，生產準備周期短，產品改型時設備損失少。 而且隨著我國數控技術的發(fā)展，多軸加工的范圍一定會愈來愈廣，加工效率也 會不斷提高。 第 2章 普通鉆床改為多軸鉆床 2.1生產任務 在一批鑄鐵連接件上有同一個面上有多個孔加工。在普通立式鉆床上進行 孔加工，通常是一個孔一個孔的鉆削，生產效率低，用非標設備，即組合機床 加工，生產效率高，但設備投資大。 但把一批普通立式普通單軸鉆床改造為立式多軸鉆床，改造后的多軸鉆床， 可以同時完成多個孔的鉆、擴、鉸、等工序。設計程序介紹如下： 2.2 普通立式鉆床的選型 2.2.1 計算所需電機功率 零件圖如圖 1所示： 華南理工學院畢業(yè)設計說明書 8 圖 1為工件零件圖，材料：鑄鐵 HT200；料厚：5mm；硬度：HBS170- 240HBS；年產量：1000 萬件；4- 6.7尺寸精度 IT13.? (1) 確定四個孔同時加工的軸向力，公式： ?FFFknVYZdC???0