普通鉆床改造為多軸鉆床

普通鉆床改造為多軸鉆床,普通,鉆床,改造 華南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 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(yīng) …………………………………………………………………………………4 1． 2多 軸 加 工 的 設(shè) 備 ……………………………………………………………………………4 1． 3多 軸 加 工 的 趨 勢(shì) ……………………………………………………………………………6 第 2 章 普 通 鉆 床 改 為 多 軸 鉆 床 ……………………………………………………………………7 2． 1生 產(chǎn) 任 務(wù) ……………………………………………………………………………………7 2．2 普通立式鉆的選型……………………………………………………………………………7 第 3 章 多 軸 齒 輪 傳 動(dòng) 箱 的 設(shè) 計(jì) ………………………………………………………………………9 3．1 設(shè) 計(jì) 前 的 準(zhǔn) 備 …………………………………………………………………………………9 3. 2傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算………………………………………………………………………10 第 4 章 多 軸 箱 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 與 零 部 件 圖 的 繪 制 ………………………………………16 4．1 箱 蓋 、 箱 體 和 中 間 板 結(jié) 構(gòu) ………………………………………………………………16 4．2 多 軸 箱 軸 的 設(shè) 計(jì) ...................... .......... .......... ....................................16 第 5 章 導(dǎo) 向 裝 置 的 設(shè) 計(jì) …………………………………………………………………………33 第 6 章 接 桿 刀 具 …………………………………………………………………………33 總 結(jié) ………………………………………………………………………………………34 參 考 文 獻(xiàn) ………………………………………………………………………………………………35 華南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 中文摘要 本設(shè)計(jì)是關(guān)于普通鉆床改造為多軸鉆床的設(shè)計(jì)。普通鉆床為單軸機(jī)床，但安裝上多 軸箱就會(huì)成為多軸的鉆床，改造成多軸鉆床后，能大大地縮短加工時(shí)間，提高生產(chǎn)效 率。因此本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是多軸箱的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括齒輪分布與選用、軸的設(shè)計(jì)、 多軸箱的選用、導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)等。 關(guān)鍵詞： 多軸鉆床；生產(chǎn)效率；多軸箱 華南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 第 1章 緒論 1.1多軸加工應(yīng)用 據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般在車(chē)間中普通機(jī)床的平均切削時(shí)間很少超過(guò)全部工作時(shí)間的 15%。其余時(shí)間是看圖、裝卸工件、調(diào)換刀具、操作機(jī)床、測(cè)量 以及清除鐵屑 等等。使用數(shù)控機(jī)床雖然能提高 85%，但購(gòu)置費(fèi)用大。某些情況下，即使生產(chǎn) 率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通機(jī)床低。故必須更多地縮短加 工時(shí)間。不同的加工方法有不同的特點(diǎn)，就鉆削加工而言，多軸加工是一種通 過(guò)少量投資來(lái)提高生產(chǎn)率的有效措施。 1.1.1多軸加工優(yōu)勢(shì) 雖然不可調(diào)式多軸頭在自動(dòng)線中早有應(yīng)用，但只局限于大批量生產(chǎn)。即使 采用可調(diào)式多軸頭擴(kuò)大了使用范圍，仍然遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足批量小、孔型復(fù)雜的要求。 尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，大型復(fù)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(gè) 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(shí)，另外還要?jiǎng)澗€工時(shí) 151.1 小時(shí)。但若以數(shù)控八軸落地 鉆床加工，鉆锪孔只要 171.6 小時(shí)，劃線也簡(jiǎn)單，只要 1.9 小時(shí)。因此，利用數(shù) 控控制的二個(gè)坐標(biāo)軸，使刀具正確地對(duì)準(zhǔn)加工位置，結(jié)合多軸加工不但可以擴(kuò) 大加工范圍，而且在提高精度的基礎(chǔ)上還能大大地提高工效，迅速地制造出原 來(lái)不易加工的零件。有人分析大型高速柴油機(jī) 30 種箱形與桿形零件的 2000 多 個(gè)鉆孔操作中，有 40%可以在自動(dòng)更換主軸箱機(jī)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(shí)間。1975 年法國(guó)巴黎機(jī)床展覽會(huì)也反映了多 軸加工的使用愈來(lái)愈多這一趨勢(shì)。 1.2 多軸加工的設(shè)備 多軸加工是在一次進(jìn)給中同時(shí)加工許多孔或同時(shí)在許多相同或不同工件上 各加工一個(gè)孔。這不僅縮短切削時(shí)間，提高精度，減少裝夾或定位時(shí)間，并且 在數(shù)控機(jī)床中不必計(jì)算坐標(biāo)，減少字塊數(shù)而簡(jiǎn)化編程。它可以采用以下一些設(shè) 備進(jìn)行加工：立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭、多軸鉆床、多軸組合機(jī)床心及自動(dòng)更 華南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 換主軸箱機(jī)床。甚至可以通過(guò)二個(gè)能自動(dòng)調(diào)節(jié)軸距的主軸或多軸箱，結(jié)合數(shù)控 工作臺(tái)縱橫二個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個(gè)或幾個(gè)工序。 現(xiàn)在就這方面的現(xiàn)狀作一簡(jiǎn)介。 1.2.1多軸頭 從傳動(dòng)方式來(lái)說(shuō)主要有齒輪傳動(dòng)與萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)二種。這是大家所熟悉 的。前者效率較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，后者易于調(diào)整軸距。從結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)有不可調(diào)式與 可調(diào)式二種。前者軸距 不能改變，多采用齒輪傳動(dòng)，僅適用于大批量生產(chǎn)。 為了擴(kuò)大其贊許適應(yīng)性，發(fā)展了可調(diào)式多軸頭，在一定范圍內(nèi)可調(diào)整軸距。它 主要裝在有萬(wàn)向.二種。 （1）萬(wàn)向軸式也有二種:具有對(duì)準(zhǔn)裝置的主軸。主軸裝 在可調(diào)支架中，而可調(diào)支架能在殼體的 T形槽中移動(dòng)，并能在對(duì)準(zhǔn)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(chǎn)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(jìn)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(guān)系，使用范圍有 限。 1.2.2 多軸箱 也象多軸頭那樣作為標(biāo)準(zhǔn)部件生產(chǎn)。美國(guó) Secto公司標(biāo)準(zhǔn)齒輪箱、多軸箱 等設(shè)計(jì)的不可調(diào)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(dá) 60 根，動(dòng)力達(dá) 22.5 千瓦。Romai 工廠生產(chǎn)的可調(diào)多 軸箱調(diào)整方便，只要先把齒輪調(diào)整到接近孔型的位置，然后把與它聯(lián)接的可調(diào) 軸移動(dòng)到正確的位置。因此，這種結(jié)構(gòu)只要改變模板，就能在一定范圍內(nèi)容易 地改變孔型，并且可以達(dá)到比普通多軸箱更小的孔距。 根據(jù)成組加工原理使用多軸箱或多軸頭的組合機(jī)床很適用于大中批量生產(chǎn)。 為了在加工中獲得良好的效果，必需考慮以下數(shù)點(diǎn)：（1）工件裝夾簡(jiǎn)單，有足 夠的冷卻液沖走鐵屑。 （2）夾具剛性好，加工時(shí)不形變，分度定位正確。 （3） 華南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 使用二組刀具的可能性，以便一組使用，另一組刃磨與調(diào)整，從而縮短換刀停 機(jī)時(shí)間。 （4）使用優(yōu)質(zhì)刀具，監(jiān)視刀具是否變鈍，鉆頭要機(jī)磨。 （5）尺寸超差 時(shí)能立即發(fā)現(xiàn)。 1.2.3多軸鉆床 這是一種能滿(mǎn)足多軸加工要求的鉆床。諸如導(dǎo)向、功率、進(jìn)給、轉(zhuǎn)速與加 工范圍等。巴黎展覽會(huì)中展出的多軸鉆床多具液壓進(jìn)給。其整個(gè)工作循壞如快 進(jìn)、工進(jìn)與清除鐵屑等都是自動(dòng)進(jìn)行。值得注意的是，多數(shù)具有單獨(dú)的變速機(jī) 構(gòu)，這樣可以適應(yīng)某一組孔中不同孔徑的加工需要。1.2.4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī) 床 為了中小批量生產(chǎn)合理化的需要，最近幾年發(fā)展了自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī) 床。 (1) 自動(dòng)更換主軸機(jī)床 自動(dòng)更換主軸機(jī)床頂部是回轉(zhuǎn)式主軸箱庫(kù)，掛有多個(gè)不可調(diào)主軸箱?？v橫 配線盤(pán)予先編好工作程序，使相應(yīng)的主軸箱進(jìn)入加工工位，定位緊并與動(dòng)力聯(lián) 接，然后裝有工件的工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到主軸箱下面，向上移動(dòng)進(jìn)行加工。當(dāng)變更加 工對(duì)象時(shí)，只要調(diào)換懸掛的主軸箱，就能適應(yīng)不同孔型與不同工序的需要。 (2)多軸轉(zhuǎn)塔機(jī)床 轉(zhuǎn)塔上裝置多個(gè)不可調(diào)或萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)主軸箱，轉(zhuǎn)塔能自動(dòng)轉(zhuǎn)位，并對(duì)夾緊 在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。通過(guò)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)，可以加工工件的多個(gè)面。 因?yàn)檗D(zhuǎn)塔不宜過(guò)大，故它的工位數(shù)一般不超過(guò) 4—6個(gè)。且主軸箱也不宜過(guò)大。 當(dāng)加工對(duì)象的工序較多、尺寸較大時(shí)，就不如自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床合適，但它 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 (3)自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床 它由自動(dòng)線或組合機(jī)床中的標(biāo)準(zhǔn)部件組成。不可調(diào)多軸箱與動(dòng)力箱按置在 水平底座上，主軸箱庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)整個(gè)裝置緊固在進(jìn)給系統(tǒng)的溜板上。主軸箱庫(kù)轉(zhuǎn) 動(dòng)與進(jìn)給動(dòng)作都按標(biāo)準(zhǔn)子程序工作。換主軸箱時(shí)間為幾秒鐘。工件夾緊于液壓 華南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以便加工工件的各個(gè)面。好果回轉(zhuǎn)工作臺(tái)配以卸料裝置，就 能合流水生產(chǎn)自動(dòng)化。在可變生產(chǎn)系統(tǒng)中采用這種裝置，并配以相應(yīng)的控制器 可以獲得完整的加工系統(tǒng)。 (4) 數(shù)控八軸落地鉆床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達(dá) 15000個(gè)，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(nèi)冷卻管道的麻花鉆，5－7 巴壓力 的冷卻液可直接進(jìn)入切削區(qū)，有利于排屑。鉆尖磨成 90°供自動(dòng) 定心。它比 普通麻花鉆耐用，且進(jìn)給量大。為了縮短加工時(shí)間，以 8軸數(shù)控落地加工。 1． 3 多軸加工趨勢(shì) 多軸加工生產(chǎn)效率高，投資少，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，產(chǎn)品改型時(shí)設(shè)備損失少。 而且隨著我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，多軸加工的范圍一定會(huì)愈來(lái)愈廣，加工效率也 會(huì)不斷提高。 第 2章 普通鉆床改為多軸鉆床 2.1生產(chǎn)任務(wù) 在一批鑄鐵連接件上有同一個(gè)面上有多個(gè)孔加工。在普通立式鉆床上進(jìn)行 孔加工，通常是一個(gè)孔一個(gè)孔的鉆削，生產(chǎn)效率低，用非標(biāo)設(shè)備，即組合機(jī)床 加工，生產(chǎn)效率高，但設(shè)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(shí)完成多個(gè)孔的鉆、擴(kuò)、鉸、等工序。設(shè)計(jì)程序介紹如下： 2.2 普通立式鉆床的選型 2.2.1 計(jì)算所需電機(jī)功率 零件圖如圖 1所示： 華南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 圖 1為工件零件圖，材料：鑄鐵 HT200；料厚：5mm；硬度：HBS170- 240HBS；年產(chǎn)量：1000 萬(wàn)件；4- 6.7尺寸精度 IT13.? (1) 確定四個(gè)孔同時(shí)加工的軸向力，公式： ?FFFknVYZdC???0