二轴钻孔机床及主轴箱设计-文献综述
2013届本科生毕业论文 学 号：090201050159 成 绩： 二轴钻孔机床及主轴箱设计 （文献综述） 院 部：_机 电 工 程 学 院_ 专 业： 机械设计制造及其自动化 _ 姓 名： 边 卫 锋_ _ 指导教师： 欧 阳 可 春_ 一、前言随着社会的不断进步，机械加工技术的不断发展，古老的生产方式已不能完全适应新形势的要求。比如，我们传统的通用机床，由于它为了适应各种零件的通用加工，强调了加工范围的广泛性，使其万能性增大，随之带来的便是机床结构复杂，并且在加工某一零件的某些加工表面时，使机床不能完全发挥出全部效能。为了克服通用机床的弊端，工程技术人员便相应地推出了专用机床。但由于专用机床是根据某一工艺要求专门设计制造的，且它的组成部件均是专门设计制造的，因此，相对于通用机床而言，专用机床的造价昂贵，设计、制造周期长，特别是在飞速发展的变化之中，一旦产品更新换代，产品变型，原有的专用机床将不能满足新产品加工工艺的要求，更有甚者是原专用机床完全不能加工新产品而变成一堆废铁，失去了机床应有的作用。为了使产品在市场中立于不败之地，工程技术人员不得不重新花费时间，设计、制造新的专用机床。由此可见，专用机床在一定程度上阻碍着产品的更新换代。为了解决以上通用机床与专用机床之间的矛盾，同时尽可能地兼顾通用机床与专用机床的优越性，于是，组合机床便在通用机床与专用机床的夹缝中悄然兴起，并得到了越来越广泛的应用。经过本次对资料的查阅和研读，可以得出结论，随着现代化工业技术的快速发展，特别是随着它在自动化领域内的快速发展，组合机床这种专用机床的研究已经成为当今机器制造界的一个重要方向。6组合机床2.1.组合机床发展历史 组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍甚至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床广泛应用于大批量生产的行业，如；汽车、拖拉机、电动机、内燃机、阀门、缝纫机等制造业。1908年，美国福持汽车公司率先制造出第一台组合机床，用于汽车零件的加工。1928年，前苏联开始生产组合机床。我国的组合机床制造技术是从“一五”计划期间，“汽”、“洛拖”引进组合机床开始的。1956年3月，当时的第一机械工业部第二机器管理局批准成立了第一专业设计处(即现大连组合机床研究所的前身)，全面引进了前苏联的组合机床通用部件和设计指导资料，开始了我国组合机床的创业阶段。并于同年在大连机床厂制造出我国的第一台组合机床、1961年，又制造出我国第一条组合机床自动线。组合机床设计制造从“一所一厂”起步已发展到如今个独立的配套齐全的行业。6我国组合机床制造技术的发展大体经历有以下四个阶段:(1)引进消化，开创我国组合机床技术标准体系(2)普及组合机床技术，发展形成行业(3)组织科技攻关，努力提高组合机床技术水平(4)柔性制造技术的发展，推动了组合机床传统制造技术的转变2. 2组合机床的发展现状和发展趋势近十多年来，组合机床及其自动线在高效、高生产率， 柔性化以及采用并行(同步)工程制订更为合理、更为节省的方案方面取得了不小的进展。尤其是汽车工业，为了提高汽车的性能，对零件的加工精度提出了一些新的要求，因此对机床性能的要求也更高了。4近年来随着数控技术、电子技术、计算机技术等的发展，组合机床的机械结构和控制系统也发生了巨大变化。8组合机床有了以下的发展：1、数控化：数控组合机床的出现，不仅完全改变了过去那种由继电器电路组成的组合机床的控制系统，而且也使组合机床机械结构乃至通用部件标准发生了或正在发生着巨大的变化。2、模块化：数控加工模块化极大地丰富了组合机床的通用件，它必将引起组合机床通用件发生根本性变化。3、高速化：由于高速加工可大大降低零件表面粗糙度及切削力，大大减小切削温度，提高生产效率，故机床的高速化研究方兴未艾，特别是数控机床的主运动和进给运动速度已达到了惊人高速。如美国生产的加工中心，主轴转速可达1500060000rmin，工作台快进速度高达90120mmin 。顺应机床高速化的潮流，组合机床的速度也越来越高。例如德国大众汽车厂在加工铝金缸盖燃烧室侧面时，采用PCD铣刀，铣削速度高达3075mmin，进给速度达3600mmmin，而采用安装有CBN刀片的新颖镗刀加工灰铸铁时， 切削速度达800mmin，进给速度达1500 mmmin。54、精密化：由于机床实现了数控化，因而机床的加工精度越来越高，使一些过去看来难以达到的加工精度今天也已经实现了。5、全防护化：全封闭是现在机床的一大特点，不论是单机还是机床生产线，均采用全封闭的外罩，电器、液压全部采用空中走线。全封闭防护，不但使机床及其生产线外形美观，而且也提高了安全性、可靠性和维修的便利性。三、组合机床主轴箱3.1 主轴箱主轴箱是组合机床的重要组成部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。7其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工序。主轴箱按其组成和用途可分为大型标准主轴箱、小型标准主轴箱和专用主轴箱三大类。1大型标准主轴箱按其加工性质可分为三种：大型标准钻削类主轴箱，一般用于完成镗孔、钻孔、扩孔、铰孔、倒角、锪孔等单一的或混合工序。 大型标准攻螺纹主轴箱 大型标准钻攻复合主轴箱。 小型标准主轴箱，按其用途的不同，可分为钻孔类和攻螺纹类两种主轴箱。主轴箱主要由箱体、主轴、传动轴、齿轮、轴套等零件和通用（专用）附加机构组成。 3.2 主轴箱传动系统主轴箱传动设计是根据动力箱驱动轴位置和转速、各主轴位置及其转速要求，设计传动链，把驱动轴与各主轴连接起来，使个主轴获得预定的转速和转向。对多轴箱传动系统的一般要求：3 尽量用一根中间传动轴带动多根主轴，使传动轴和齿轮最少。当齿轮啮合中心距不符合标准时，可用变位齿轮或略变传动比的方法解决。 尽量避免主轴带动主轴的方案，因为这会增加主动主轴的负荷。如遇到主轴分布密集而切削负荷不大时，为了减少中间轴也可用一根主轴带1-2根主轴的传动方案。 为使结构紧凑，多轴箱体内的齿轮传动副最佳传动比为1-1/1.5.，在主轴箱后盖内的第IV排或者第V排齿轮，根据需要，其传动比可以取大些，但一般不超过1/3-1/3.5。 尽可能避免升速传动，必要的升速最好放在传动链的最末一、二级，且传动比一般不大于2，以减少功率损失。 粗加工切削力大，主轴上的齿轮应尽量安排靠近前支承，以减少主轴的扭转变形。 驱动轴直接带动的传动轴不超过两根，否则会使装配困难。 齿轮排数可按下面方法安排： A: 不同轴上齿轮不相碰，可放在箱体内同一排上。 B：不同轴上齿轮与轴或轴套不相碰，可放在箱体内不同排上。 C：齿轮与轴或轴套相碰，可放在后盖内。 粗、精加工和一的主轴箱，其粗、精加工传动路线最好分开。1四、结语组合机床装备的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面，加强数控技术的应用，提高组合机床产品数控化率；另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多坐标部件，使其模块化、柔性化，适应可调可变、多品种加工的市场需求。主轴箱是组合机床的重要组成部件。是本毕业设计的主要内容。主轴箱传动系统设计是主轴箱设计中最关键工作最大的环节。传动系统设计的好坏，将直接影响主轴箱的质量、通用化程度、设计和制造工作量的大小以及成本的高低。通过对文献资料仔细研读使我对本课题的研究有了一定的技术准备，对设计方法、设计过程，设计步骤以及设计过程中可能会遇到问题的解决有了很好的认识。增添了我完成好毕业设计的信心。 参 考 文 献1大连组合机床研究所编.组合机床（第1册）.北京：机械工业出版社，19752大连组合机床研究所编. 组合机床设计参考图册.机械工业出版社，19763谢家瀛.组合机床设计简明手册M.北京机械工业出版社.19944裘愉. 从几个侧面看组合机床的发展动向. 组合机床与自动化加工技术 1994年第11期.5 李如松组合机床和自线的技术发展组合机床与自动化加工技术，19996佟璞玮. 中国组合机床市场.中国机电产品市场展望.1999.第3期7陈日耀主编. 金属切削原理2版 北京出版社.2002.18李明、王合增、张应午 . 组合机床的发展趋势及企业的对策 机械产品与科技 2002年第1期.9王先逵主编. 机械设计工艺学2版 北京机械工业出版社.2006.1.10罗中先、周利平、程应端金属切削机床. 重庆大学出版社.2006311魏康民.南欢机械制造工艺装备 .重庆大学出版社.2007812 李庆余、孟广耀.机械制造装备设计2版M.北京 ：机械工业出版社，2008.7. 5
