簡(jiǎn)介:2024年4月4日,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),組合機(jī)床設(shè)計(jì),,,,,,一、多軸箱的功用,二、多軸箱的組成,三、多軸箱的設(shè)計(jì),第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,,本節(jié)講述內(nèi)容,,,一、多軸箱的功用,作用多軸箱將動(dòng)力箱的動(dòng)力傳遞給主軸,使主軸按加工所要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn),提供切削動(dòng)力。,多軸箱是按專用要求設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)、并由通用零件組成的專用部件。,應(yīng)用多軸箱借助動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲等加工工序。,分類鉆削類多軸箱,攻絲多軸箱,鉆、攻復(fù)合多軸箱。,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,,二、多軸箱的組成,1箱體,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,5潤(rùn)滑、防油元件,,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,各種傳動(dòng)軸,攻絲主軸,,,,,兩面鉆孔組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖,,,,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),三、多軸箱的設(shè)計(jì),多軸箱的設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容,,,,,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,1繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖,(1)各主軸的位置尺寸及工件與多軸箱的相關(guān)尺寸。,(2)標(biāo)注主軸旋向(順時(shí)針)。,(3)標(biāo)出多軸箱的輪廓尺寸、驅(qū)動(dòng)軸O1、定位銷孔坐標(biāo)軸。,(4)列表標(biāo)明工件材料、加工要求、主軸軸號(hào)、工序內(nèi)容、主軸外伸尺寸和切削用量。,(5)注明動(dòng)力箱型號(hào),功率,轉(zhuǎn)速。,,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,2確定主軸結(jié)構(gòu)型式及齒輪模數(shù),(1)主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇,主軸結(jié)構(gòu)型式由零件加工工藝決定,選擇時(shí)需考慮主軸的工作條件和受力情況。,①鉆削加工的主軸軸向切削力較大。選用推力球軸承承受軸向力,向心球軸承承受徑向力,且推力球軸承安排在主軸前端。,,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,②鏜削加工的主軸軸向切削力較小,有時(shí)工藝要求主軸進(jìn)退都要切削,兩方向都有切削力,一般選用前后支承均為圓錐滾子軸承的結(jié)構(gòu)。承受較大的徑向力和軸向力。,此主軸結(jié)構(gòu)的軸承個(gè)數(shù)少,裝配調(diào)整較方便,廣泛用于擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔、攻絲等加工。,③主軸孔間距較小,可采用滑動(dòng)軸承。,,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,⑦攻絲主軸因靠模桿在主軸孔內(nèi)作軸向移動(dòng),為獲得良好的導(dǎo)向,采用雙鍵結(jié)構(gòu),軸向不定位。,⑥鉆、擴(kuò)、鉸、鏜的主軸,軸頭用圓柱孔與刀具接桿連接,用單鍵傳遞轉(zhuǎn)矩。,⑤長(zhǎng)主軸與刀具剛性連接,其內(nèi)孔較長(zhǎng),可增大刀具尾部連接的接觸面,減少刀具前端下垂。選用單導(dǎo)向套,用于鉆、擴(kuò)、鉸、倒角或攻絲。,④短主軸采用浮動(dòng)卡頭與主軸連接,用于以長(zhǎng)導(dǎo)套和或雙導(dǎo)套導(dǎo)向的鏜、擴(kuò)、鉸等工序。,,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,(2)主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定,大型組合機(jī)床多軸箱常用的模數(shù)為2、25、3、35、4等。一般在同一個(gè)多軸箱中齒輪模數(shù)最好不多于兩種。,,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,(3)多軸箱的動(dòng)力設(shè)計(jì),多軸箱的動(dòng)力計(jì)算,包括計(jì)算多軸箱所需功率和進(jìn)給力兩項(xiàng)。,①多軸箱所需的功率為,②多軸箱所需的進(jìn)給力,就是動(dòng)力滑臺(tái)所需的進(jìn)給力F進(jìn),即,黑色金屬Η0809,有色金屬Η0708。,,因動(dòng)力滑臺(tái)的最大進(jìn)給力F進(jìn)還要克服滑臺(tái)移動(dòng)所引起的摩擦阻力,則最終選擇,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,3多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),1)盡量用一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸。當(dāng)齒輪嚙合中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí),可用變位齒輪或略變傳動(dòng)比的方法解決。,2)盡量不用主軸帶動(dòng)主軸的方案,否則增加主軸的負(fù)荷。,多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容通過一定的傳動(dòng)鏈把動(dòng)力箱輸出軸傳進(jìn)來的動(dòng)力和轉(zhuǎn)速按要求分配到各主軸,實(shí)現(xiàn)所需的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則以獲得所需的主軸轉(zhuǎn)速和旋向?yàn)樵瓌t。,,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,4)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較高時(shí),采用逐步降速傳動(dòng);驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較低時(shí),可先使速度升高一點(diǎn)再降速。,5)粗加工切削力大,如鉆孔,其主軸上的齒輪盡量安排靠近前支承,以減小主軸的扭轉(zhuǎn)變形。,3)多軸箱內(nèi)的齒輪傳動(dòng)副的最佳傳動(dòng)比為115,后蓋內(nèi)的第Ⅳ排(或第Ⅴ排)齒輪,根據(jù)需要,傳動(dòng)比可取大一些,但不能超過335。,,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,6)齒輪安排①不同軸上齒輪不相碰,可放在同一排上;②不同軸上齒輪與軸或軸套不相碰,可放在不同排上;③齒輪與軸相碰,可放在后蓋內(nèi)。,7)驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的傳動(dòng)軸不超過2根,避免裝配困難。粗、精加工合一的多軸箱,粗、精傳動(dòng)路線應(yīng)分開。,,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,(2)主軸分布及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),1)主軸分布,同心圓分布分別用一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)。主軸可等分或不等分,齒輪可在同一排或不同排,轉(zhuǎn)速可相同或不相同。,直線分布分別用一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)兩根主軸。,,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,任意分布將靠近的主軸分別組成同心圓或直線分布。也稱混合分布。,,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,2)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)方式利用傳動(dòng)樹形圖來描述多軸箱的傳動(dòng)鏈。,◆驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速由動(dòng)力箱型號(hào)確定,其轉(zhuǎn)向可任意選擇。,◆驅(qū)動(dòng)軸的水平方向位置一般在多軸箱中心。垂直方向由動(dòng)力箱定。如果采用電機(jī)直接裝在多軸箱上,驅(qū)動(dòng)軸即電機(jī)軸的垂直方向位置,需考慮電機(jī)外輪廓不碰滑臺(tái),裝卸方便。,,①確定驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向及位置,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,②用最少齒輪和傳動(dòng)軸連接驅(qū)動(dòng)軸和各主軸,◆主軸數(shù)量不多,分布比較分散時(shí),可從驅(qū)動(dòng)軸開始,分幾路單獨(dú)和各主軸聯(lián)系。,◆主軸數(shù)量較多且較分散時(shí),可先將比較接近的主軸分成幾組,然后從主軸開始布置,最后連到驅(qū)動(dòng)軸上。,,,,◆排列齒輪時(shí),先滿足轉(zhuǎn)速最低及主軸間距最小的那些主軸的要求。,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,③多軸箱的變速和操縱,變速方法可采用交換齒輪、滑移齒輪、電磁嚙合器等。,操縱方式根據(jù)需要可采用電、液、機(jī)械等型式。,調(diào)整手柄用于對(duì)刀,調(diào)整或裝配維修時(shí)檢查主軸精度。,為了扳動(dòng)省力,手柄軸的轉(zhuǎn)速盡量高一些,手柄軸位置應(yīng)便于工人操作,應(yīng)保證回轉(zhuǎn)時(shí)手柄不碰主軸。,,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,◆油泵個(gè)數(shù)和油泵軸的轉(zhuǎn)速根據(jù)工作條件而定,箱體寬,主軸多,采用2個(gè)油泵。油泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)在400800R/MIN之間選擇,泵軸的位置應(yīng)盡量靠近油池,離油面高度不大于400500MM。,④潤(rùn)滑油泵安排,◆為便于維修,油泵齒輪最好安排在第Ⅰ排,油泵安裝在前蓋內(nèi),前蓋與油泵相應(yīng)處開一窗口,以便于油泵清洗。如受結(jié)構(gòu)限制,也可安排在第Ⅳ排。,,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,◆油泵的安置要保證進(jìn)油口到排油口轉(zhuǎn)過2700??墒孪扔猛该骷埉嫵鲇捅猛廨喞獔D(包括進(jìn)出油管接頭),待傳動(dòng)系統(tǒng)排好后找個(gè)適當(dāng)位置布置。,,◆當(dāng)泵體或管接頭與傳動(dòng)軸端部相碰時(shí),傳動(dòng)軸用埋頭型式。,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,4多軸箱坐標(biāo)計(jì)算,坐標(biāo)計(jì)算根據(jù)已知的驅(qū)動(dòng)軸和主軸坐標(biāo)的位置及傳動(dòng)關(guān)系,計(jì)算出中間傳動(dòng)軸的坐標(biāo),以使各孔的坐標(biāo)尺寸完整地在零件圖中標(biāo)注;繪制出坐標(biāo)檢查圖,作為對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全面檢查。,(1)加工基準(zhǔn)坐標(biāo)架的選擇及確定各主軸坐標(biāo),,基準(zhǔn)坐標(biāo)系通常采用直角坐標(biāo)系,用XOY表示。,坐標(biāo)系的原點(diǎn)選在定位銷上,橫軸(X軸)、縱軸(Y軸)均通過定位銷孔。,將計(jì)算的各軸XOY坐標(biāo)值換算成基準(zhǔn)坐標(biāo)系XOY上的坐標(biāo)尺寸。,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,(4)坐標(biāo)換算,(3)驗(yàn)算兩軸坐標(biāo)中心距驗(yàn)算根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算確定的兩軸中心距A,是否符合兩軸間嚙合齒輪要求的中心距R。即ΔR–A驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)Δ≤00010009MM。,(2)選擇小坐標(biāo)系計(jì)算中間傳動(dòng)軸坐標(biāo),,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,5繪制坐標(biāo)檢查圖,(1)畫出選定的箱體外廓尺寸,根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算選定的基本坐標(biāo)架,畫出箱體的橫坐標(biāo)軸X和縱坐標(biāo)軸Y。,(2)按已知和計(jì)算出的坐標(biāo)值,標(biāo)出各主軸、驅(qū)動(dòng)軸及傳動(dòng)軸的位置,標(biāo)出軸號(hào)、動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸和油泵軸的轉(zhuǎn)向。,,多軸箱坐標(biāo)檢查圖,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,,(4)為便于檢查,可用各種不同顏色的線條畫出各軸、隔套外徑、軸承外徑、主軸防油套外徑、附加機(jī)構(gòu)的外廓及其相鄰各別軸的螺母外徑。,(3)畫出各軸齒輪的分度圓,標(biāo)明各齒輪排數(shù)、齒數(shù)及模數(shù)。,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,5多軸箱總圖設(shè)計(jì),(1)主視圖,主要用以表明多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)、齒輪排列位置,附加機(jī)構(gòu)及潤(rùn)滑油泵的位置,潤(rùn)滑點(diǎn)的配置,手柄軸的位置和各軸的編號(hào)。,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,(2)簡(jiǎn)化展開圖,1)展開圖主要表示多軸箱內(nèi)各軸裝配關(guān)系,主軸、傳動(dòng)軸、齒輪、隔套、防油套、軸承等的形狀和軸向位置。,,在展開圖中各零件的尺寸要按比例畫出;各軸徑向可不按傳動(dòng)關(guān)系和展開順序畫;圖中必須注明齒輪排數(shù),軸的編號(hào)、直徑和規(guī)格。,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,,2)對(duì)結(jié)構(gòu)相同的同類型主軸和傳動(dòng)軸,可只畫一根,并注明相同的軸號(hào)。,3)對(duì)于軸向裝配結(jié)構(gòu)基本相同,只是齒輪大小及排列位置不同的兩根軸,可以合畫在一起。即軸心線兩邊各表示一根軸。,4)展開圖上應(yīng)完整標(biāo)注多軸箱的厚度尺寸和與厚度有關(guān)的尺寸,主軸外伸部分長(zhǎng)度尺寸及內(nèi)外徑。,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,,用裝配表表示每根主軸和傳動(dòng)軸及其齒輪、隔套、鍵套、鍵、滾動(dòng)軸承、墊圈和螺母等零件的規(guī)格、尺寸和數(shù)量。使圖形表達(dá)清楚醒目,節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間,有利于組織生產(chǎn),裝配方便。,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,,(3)主軸和傳動(dòng)軸裝配表,多軸箱總圖上應(yīng)注明多軸箱部裝要求,包括,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,,(4)多軸箱技術(shù)條件,1)多軸箱制造的技術(shù)要求;,2)主軸精度等級(jí);,3)加入多軸箱的潤(rùn)滑種類、數(shù)量;,4)多軸箱的設(shè)計(jì)、裝配、檢驗(yàn)、調(diào)整和使用說明。,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,,(5)多軸箱總裝圖,主軸和傳動(dòng)軸裝配表,當(dāng)機(jī)床主軸上的絲錐每分鐘回轉(zhuǎn)N轉(zhuǎn)時(shí),則S絲NPH。S絲絲錐每分鐘自行引進(jìn)量(MM/MIN);N絲錐每分鐘轉(zhuǎn)速(R/MIN);PH絲錐的螺距,多頭螺紋為導(dǎo)程(MM)。,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,6攻絲多軸箱的設(shè)計(jì),(1)組合機(jī)床常用的攻絲法,組合機(jī)床用絲錐攻制螺紋的加工特點(diǎn)刀具的“自引法”,自引法是指當(dāng)絲錐攻入螺孔12扣之后,絲錐自行引進(jìn),主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間的嚴(yán)格關(guān)系由絲錐自身保證。,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,對(duì)攻絲主軸系統(tǒng)的要求,為保證絲錐穩(wěn)定可靠地攻入工件,不干擾絲錐的自行引進(jìn)量,要求攻絲主軸系統(tǒng)向前進(jìn)給與絲錐的自行引進(jìn)完全同步。即VFS絲,VF主軸系統(tǒng)的進(jìn)給量(MM/MIN)。,因此組合機(jī)床上,在絲錐和主軸系統(tǒng)之間大多不采用剛性連接,而是在二者之間設(shè)有進(jìn)給補(bǔ)償環(huán)節(jié)。補(bǔ)償越靈活,加工出的螺紋精度越高。,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,(2)常用攻絲組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案,1)攻絲動(dòng)力頭型攻絲組合機(jī)床當(dāng)被加工零件的孔數(shù)量較多,深度不大,且全部為攻絲工序時(shí),可采用此類攻絲組合機(jī)床。,組合機(jī)床與通用機(jī)床一樣加工螺紋時(shí),主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間保持嚴(yán)格的傳動(dòng)比關(guān)系,即內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)。,,根據(jù)實(shí)現(xiàn)內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)系統(tǒng)所選用的機(jī)構(gòu)不同,攻絲組合機(jī)床可分為兩大類攻絲動(dòng)力頭型、攻絲靠模型,攻絲動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜,傳動(dòng)誤差大,攻絲卡頭不易完全補(bǔ)償,故加工精度低,加工的螺孔一般低于3級(jí)。,◆靠模機(jī)構(gòu)由靠模螺桿5、靠模螺母4組成,其螺距等于被加工螺孔的螺距。當(dāng)靠模螺桿每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí),可帶動(dòng)絲錐前進(jìn)一個(gè)螺距P桿,因此要求螺桿的P桿盡量接近工件的P工。,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,◆攻絲主軸系統(tǒng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由攻絲靠模機(jī)構(gòu)得到。,因?yàn)楣ソz靠模裝置能起到通用機(jī)床加工螺紋的內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)作用,其特點(diǎn)包括,,2)攻絲靠模型攻絲組合機(jī)床,攻絲靠模組合機(jī)床加工的螺孔精度較高,被廣泛應(yīng)用。,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,(3)攻絲靠模裝置的工作原理,如圖,電動(dòng)機(jī)1帶動(dòng)主軸3旋轉(zhuǎn),通過靠模螺桿帶動(dòng)絲錐回轉(zhuǎn)??磕B輻U5通過攻絲卡頭6與絲錐連接。攻絲卡頭6就是主軸靠模系統(tǒng)進(jìn)給量與絲錐自行引進(jìn)量的補(bǔ)償環(huán)節(jié)。,當(dāng)主軸3及靠模螺桿5正轉(zhuǎn)時(shí),因靠模螺母4的作用,使螺桿按螺母的螺距帶動(dòng)絲錐進(jìn)給,攻絲結(jié)束后,主軸反轉(zhuǎn),絲錐退回。,,由于攻絲加工中只是靠模螺桿帶動(dòng)絲錐軸向移動(dòng),所以主軸與螺桿連接處用滑鍵連接?;瑒?dòng)的最大距離為攻絲的最大行程。機(jī)床的動(dòng)力滑臺(tái)只提供快進(jìn)、快退運(yùn)動(dòng)。,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,如圖,T0281型攻絲靠模裝置,其結(jié)構(gòu)是由攻絲靠模和攻絲卡頭配合組成攻絲裝置。,,(4)攻絲靠模裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),該裝置易裝卸、調(diào)整,只要松開壓板,可方便取出攻絲靠模。但軸向尺寸較大,不能組成鉆攻復(fù)合的組合機(jī)床。,因攻絲靠模機(jī)構(gòu)的螺桿能磨制出較準(zhǔn)確的螺距,帶動(dòng)絲錐進(jìn)給比較輕巧,外加攻絲卡頭補(bǔ)償引進(jìn)量,因此,攻絲靠模裝置組合機(jī)床可加工出2級(jí)精度螺孔。,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,(5)攻絲靠模多軸箱的形式,◆攻絲靠模直接裝在多軸箱內(nèi),用于全攻絲工序機(jī)床,其剛性好,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但調(diào)整更換絲錐不方便。,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,◆攻絲靠模裝在模板上,模板用固定在多軸箱上的導(dǎo)桿導(dǎo)向,攻絲模板對(duì)于被加工工件需要有定位裝置,定位銷和孔分置在攻絲模板和夾具上。,這種配置常用于鉆攻復(fù)合加工機(jī)床,攻絲主軸由單獨(dú)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。調(diào)整更換絲錐方便,但總體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,剛性亦差。,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,,,(6)攻絲組合機(jī)床工作循環(huán),◆一般攻絲,,,停止,◆鉆孔、攻絲同時(shí)進(jìn)行,停止,,,第三節(jié)通用多軸箱設(shè)計(jì),,,,(7)攻絲行程控制機(jī)構(gòu),,,多軸箱完成攻絲工作循環(huán)是借助攻絲行程控制機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。,第四章組合機(jī)床設(shè)計(jì),結(jié)束,,,
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