普通钻床改造为多轴钻床

1、目录1 中文摘要2ABSTRACT2第 1 章 绪纶311 多轴加工应 312 多轴加工的设备 4 13 多轴加工的趋势 5第2章 普通钻床改为多轴钻床 62 1 生 产 任 务 622 普通立式钻的选型6第 3 章 多轴齿轮传动箱的设计731 设计前的准备7第4章 多轴箱的结构设计与零部件图的绘制 144. 1箱盖、箱体和中间板结构1442多轴箱轴的设计 144.3 轴坐标计算30第 5 章 导向装置的设计 31第 6 章 接杆刀具31外文文献3 136鸣 谢 37参考文献37中文摘要本设计是关于普通钻床改造为多轴钻床的设计。普通钻床为单轴机床，但安装上多轴箱就会成为多轴的钻床，改造成多轴钻床后，能大大地缩短加工时间，提高生产效率。因此本设计的重点是多轴箱的设计，设计内容包括齿轮分布与选用、轴的设计、多轴箱的选用、导向装置设计等。关键词： 多轴钻床；生产效率；多轴箱AbstractThe design is about reconstructing the ordinary drill to a multiple drill. The ordinary drill is a sing

2、le 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普通钻床该为多轴钻床第 1 章 绪

3、论1.1 多轴加工应用据统计，一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的15%。其余时间是 看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量 以及清除铁屑等等。使用数控机床虽然能提高 85%， 但购置费用大。某些情况下，即使生产率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通机床低。 故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特点，就钻削加工而言，多轴加工是一种 通过少量投资来提高生产率的有效措施。1.1.1 多轴加工优势虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大批量生产。即使采用可调式多轴 头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展，大型复杂 的多轴加工更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有15000个巾20孔，若以 摇臂钻床加工，单单钻孔与锪沉头孔就要 842.5 小时，另外还要划线工时 151.1 小时。但若以数 控八轴落地钻床加工，钻锪孔只要 171.6 小时，划线也简单，只要 1.9 小时。因此，利用数控控 制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置，结合多轴加工不但可以扩大加工范围，而且在提 高精度的基础上还能大大

4、地提高工效，迅速地制造出原来不易加工的零件。有人分析大型高速柴 油机30 种箱形与杆形零件的 2000 多个钻孔操作中，有 40%可以在自动更换主轴箱机床中用二轴、 三轴或四轴多轴头加工，平均可减少 20%的加工时间。1975 年法国巴黎机床展览会也反映了多轴 加工的使用愈来愈多这一趋势。1.2 多轴加工的设备多轴加工是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工一个孔。 这不仅缩短切削时间，提高精度，减少装夹或定位时间，并且在数控机床中不必计算坐标，减少 字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工：立钻或摇臂钻上装多轴头、多轴钻床、 多轴组合机床心及自动更换主轴箱机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，结 合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就这方 面的现状作一简介。1.2.1 多轴头从传动方式来说主要有齿轮传动与万向联轴节传动二种。这是大家所熟悉的。前者效率较高，结构简单，后者易于调整轴距。从结构来说有不可调式与可调式二种。前者轴距 不能改变， 多采用齿轮传动，仅适用于大批量生产。为了扩大其赞许适应性，发展

5、了可调式多轴头，在一定 范围内可调整轴距。它主要装在有万向.二种。（1）万向轴式也有二种:具有对准装置的主轴。主 轴装在可调支架中，而可调支架能在壳体的T形槽中移动，并能在对准的位置以螺栓固定。（2） 具有公差的圆柱形主轴套。主轴套固定在与式件孔型相同的模板中。前一种适用于批量小且孔组 是规则分布的工件（如孔组分布在不同直径的圆周上）。后一种适用于批量较大式中小批量的轮 番生产中，刚性较好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多轴头可以装在立钻式摇臂钻床上，按钻床本身所具有的各种功能进行工作。这种多轴加 工方法，由于钻孔效率、加工范围及精度的关系，使用范围有限。1.2.2 多轴箱也象多轴头那样作为标准部件生产。美国 Secto 公司标准齿轮箱、多轴箱等设计的不可调 式多轴箱。有32种规格，加工面积从300X300毫米到600X1050毫米，工作轴达60根，动力 达 22.5 千瓦。 Romai 工厂生产的可调多轴箱调整方便，只要先把齿轮调整到接近孔型的位置，然 后把与它联接的可调轴移动到正确的位置。因此，这种结构只要改变模板，就能在一定范围内容 易地改变孔型，并且可以达到比普通多轴

6、箱更小的孔距。根据成组加工原理使用多轴箱或多轴头的组合机床很适用于大中批量生产。为了在加工中 获得良好的效果，必需考虑以下数点：（1）工件装夹简单，有足够的冷却液冲走铁屑。（2）夹具 刚性好，加工时不形变，分度定位正确。（3）使用二组刀具的可能性，以便一组使用，另一组刃 磨与调整，从而缩短换刀停机时间。（4）使用优质刀具，监视刀具是否变钝，钻头要机磨。（5） 尺寸超差时能立即发现。1.2.3 多轴钻床这是一种能满足多轴加工要求的钻床。诸如导向、功率、进给、转速与加工范围等。巴黎 展览会中展出的多轴钻床多具液压进给。其整个工作循坏如快进、工进与清除铁屑等都是自动进 行。值得注意的是，多数具有单独的变速机构，这样可以适应某一组孔中不同孔径的加工需要。1.2.4 自动更换主轴箱机床为了中小批量生产合理化的需要，最近几年发展了自动更换主轴箱组合机床。（1）自动更换主轴机床自动更换主轴机床顶部是回转式主轴箱库，挂有多个不可调主轴箱。纵横配线盘予先编好 工作程序，使相应的主轴箱进入加工工位，定位紧并与动力联接，然后装有工件的工作台转动到 主轴箱下面，向上移动进行加工。当变更加工对象时，只要调换悬挂

7、的主轴箱，就能适应不同孔 型与不同工序的需要。(2) 多轴转塔机床转塔上装置多个不可调或万向联轴节主轴箱，转塔能自动转位，并对夹紧在回转工作台的 工件作进给运动。通过工作台回转，可以加工工件的多个面。因为转塔不宜过大，故它的工位数 一般不超过 46 个。且主轴箱也不宜过大。当加工对象的工序较多、尺寸较大时，就不如自动 更换主轴箱机床合适，但它的结构简单。(3) 自动更换主轴箱组合机床它由自动线或组合机床中的标准部件组成。不可调多轴箱与动力箱按置在水平底座上，主 轴箱库转动时整个装置紧固在进给系统的溜板上。主轴箱库转动与进给动作都按标准子程序工 作。换主轴箱时间为几秒钟。工件夹紧于液压分度回转工作台，以便加工工件的各个面。好果回 转工作台配以卸料装置，就能合流水生产自动化。在可变生产系统中采用这种装置，并配以相应 的控制器可以获得完整的加工系统。(4) 数控八轴落地钻床大型冷凝器的水冷壁管板的孔多达 15000 个，它与支撑板联接在一起加工。孔径为 20 毫米， 孔深 180 毫米。采用具有内冷却管道的麻花钻，57 巴压力的冷却液可直接进入切削区，有利于 排屑。钻尖磨成 90供自动 定心

8、。它比普通麻花钻耐用，且进给量大。为了缩短加工时间，以 8 轴数控落地加工。13 多轴加工趋势多轴加工生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失少。而且随着我国 数控技术的发展，多轴加工的范围一定会愈来愈广，加工效率也会不断提高。第2章普通钻床改为多轴钻床2.1 生产任务在一批铸铁连接件上有同一个面上有多个孔加工。在普通立式钻床上进行孔加工，通常是 个孔一个孔的钻削，生产效率低，用非标设备，即组合机床加工，生产效率高，但设备投资大。但把一批普通立式普通单轴钻床改造为立式多轴钻床，改造后的多轴钻床，可以同时完成多 个孔的钻、扩、铰、等工序。设计程序介绍如下：2.2普通立式钻床的选型2.2.1计算所需电机功率零件图如图1所示：4-G140S1香件閨图1为工件零件图，材料：铸铁HT200；料厚：5mm；硬度：HBS170-240HBS；年产量：1000万轴承安全1)8102推力球轴承校核106(1050060 x 96014.091 丿P=Fa (表 3.8-54)jj P=4.091N3 L =30000h(表 13-3) 文献6 h轴承安全4.3 轴坐标计算为方便在多轴箱上镗孔,因此进行轴坐标计算是十分重要的。建立如图14坐标系，多轴箱里尺寸如图示为220x180mm，在多轴箱中心安装主动轴，则主动轴坐标可知（110, 90），则根据零件图，可算出其他各轴坐标，分别如图所示。48.5441.5)(171.5441.5543.5.5,39)(171.5,39)图14轴坐标图第5章导向装置的设计5.1导向装置组成导向装置主要由导柱、导套、弹簧组成。导柱的上端与多轴箱中间板上的导套滑动配合，下端安 装在夹具的钻模板上。（1）

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