機械制造裝備設計ppt課件第四章組合機床設計（5）

1、2024年4月4日,機械制造裝備設計,組合機床設計,,,,,,一、多軸箱的功用,二、多軸箱的組成,三、多軸箱的設計,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,,,,本 節(jié) 講 述 內 容,,,一、多軸箱的功用,作用：多軸箱將動力箱的動力傳遞給主軸，使主軸按加工所要求的轉速和轉向旋轉，提供切削動力。,多軸箱是按專用要求設計的傳動系統(tǒng)、并由通用零件組成的專用部件。,應用：多軸箱借助動力箱、動力滑臺完成鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲等加工工序。,分類：鉆

2、削類多軸箱，攻絲多軸箱，鉆、攻復合多軸箱。,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,,,,二、多軸箱的組成,1.箱體,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,5.潤滑、防油元件,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,各種傳動軸,攻絲主軸,,,,,兩面鉆孔組合機床聯系尺寸圖,,,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,三、多軸箱的設計,多軸箱的設計步驟和內容,,,,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,1. 繪制多軸箱設計原始依據圖,（1）各主軸的位置尺寸及工件

3、與多軸箱的相關尺寸。,（2）標注主軸旋向（順時針）。,（3）標出多軸箱的輪廓尺寸、驅動軸O1、定位銷孔坐標軸。,（4）列表標明工件材料、加工要求、主軸軸號、工序內容、主軸外伸尺寸和切削用量。,（5）注明動力箱型號，功率，轉速。,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,2.確定主軸結構型式及齒輪模數,（1）主軸結構型式的選擇,主軸結構型式由零件加工工藝決定，選擇時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

4、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) 通用多軸箱設計,,,,② 鏜削加工的主軸 軸向切削力較小，有時工藝要求主軸進退都要切削，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構。承受較大的徑向力和軸向力。,此主軸結構的軸承個數少，裝配調整較方便，廣泛用于擴孔、鏜孔、鉸孔、攻絲等加工。,③ 主軸孔間距較小，可采用滑動軸承。,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,⑦ 攻絲主軸因靠模桿在

5、主軸孔內作軸向移動，為獲得良好的導向，采用雙鍵結構，軸向不定位。,⑥ 鉆、擴、鉸、鏜的主軸，軸頭用圓柱孔與刀具接桿連接，用單鍵傳遞轉矩。,⑤ 長主軸與刀具剛性連接，其內孔較長，可增大刀具尾部連接的接觸面，減少刀具前端下垂。選用單導向套，用于鉆、擴、鉸、倒角或攻絲。,④ 短主軸采用浮動卡頭與主軸連接，用于以長導套和或雙導套導向的鏜、擴、鉸等工序。,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,（2）主軸直徑和齒輪模數的初步確定,大型組合機床多軸箱

6、常用的模數為 2、2.5、3、3.5、4等。一般在同一個多軸箱中齒輪模數最好不多于兩種。,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,（3）多軸箱的動力設計,多軸箱的動力計算，包括計算多軸箱所需功率和進給力兩項。,① 多軸箱所需的功率為,② 多軸箱所需的進給力，就是動力滑臺所需的進給力F進，即,黑色金屬η=0.8~0.9 , 有色金屬 η=0.7~0.8。,,因動力滑臺的最大進給力F 進 還要克服滑臺移動所引起的摩擦阻力，則最終選擇：,,,

7、第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,3.多軸箱傳動系統(tǒng)設計,1）盡量用一根中間傳動軸帶動多根主軸。當齒輪嚙合中心距不符合標準時，可用變位齒輪或略變傳動比的方法解決。,2）盡量不用主軸帶動主軸的方案，否則增加主軸的負荷。,多軸箱傳動系統(tǒng)設計內容 通過一定的傳動鏈把動力箱輸出軸傳進來的動力和轉速按要求分配到各主軸，實現所需的轉向和轉速。 傳動系統(tǒng)的設計原則 以獲得所需的主軸轉速和旋向為原則。,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,4）驅動

8、軸轉速較高時，采用逐步降速傳動；驅動軸轉速較低時，可先使速度升高一點再降速。,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，以減小主軸的扭轉變形。,3）多軸箱內的齒輪傳動副的最佳傳動比為1~1.5，后蓋內的第Ⅳ排（或第Ⅴ排）齒輪，根據需要，傳動比可取大一些，但不能超過3~3.5。,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,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

9、齒輪與軸相碰，可放在后蓋內。,7）驅動軸直接帶動的傳動軸不超過2根，避免裝配困難。粗、精加工合一的多軸箱，粗、精傳動路線應分開。,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,（2）主軸分布及傳動系統(tǒng)設計,1） 主軸分布,同心圓分布 分別用一根中間傳動軸帶動。主軸可等分或不等分，齒輪可在同一排或不同排，轉速可相同或不相同。,直線分布 分別用一根中間傳動軸帶動兩根主軸。,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,任意分布 將靠近的主軸分別組成同心圓或

10、直線分布。也稱混合分布。,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,2） 傳動系統(tǒng)設計,設計方式: 利用傳動樹形圖來描述多軸箱的傳動鏈。,◆ 驅動軸轉速由動力箱型號確定，其轉向可任意選擇。,◆ 驅動軸的水平方向位置一般在多軸箱中心。垂直方向由動力箱定。如果采用電機直接裝在多軸箱上，驅動軸即電機軸的垂直方向位置，需考慮電機外輪廓不碰滑臺，裝卸方便。,,① 確定驅動軸轉速、轉向及位置,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,② 用最少齒輪和傳動軸連接驅

11、動軸和各主軸,◆ 主軸數量不多，分布比較分散時，可從驅動軸開始，分幾路單獨和各主軸聯系。,◆ 主軸數量較多且較分散時，可先將比較接近的主軸分成幾組，然后從主軸開始布置，最后連到驅動軸上。,,,,◆ 排列齒輪時，先滿足轉速最低及主軸間距最小的那些主軸的要求。,,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,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 根據需要可采用電、液、機械等型式。,調整手柄 用于

12、對刀，調整或裝配維修時檢查主軸精度。,為了扳動省力，手柄軸的轉速盡量高一些，手柄軸位置應便于工人操作，應保證回轉時手柄不碰主軸。,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,◆ 油泵個數和油泵軸的轉速根據工作條件而定，箱體寬，主軸多，采用2個油泵。油泵的轉速應在400~800 r/min之間選擇，泵軸的位置應盡量靠近油池，離油面高度不大于400~500mm。,④ 潤滑油泵安排,◆ 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，前蓋與

13、油泵相應處開一窗口，以便于油泵清洗。如受結構限制，也可安排在第Ⅳ排。,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,◆ 油泵的安置要保證進油口到排油口轉過2700?？墒孪扔猛该骷埉嫵鲇捅猛廨喞獔D（包括進出油管接頭），待傳動系統(tǒng)排好后找個適當位置布置。,,◆ 當泵體或管接頭與傳動軸端部相碰時，傳動軸用埋頭型式。,,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,4.多軸箱坐標計算,坐標計算 根據已知的驅動軸和主軸坐標的位置及傳動關系，計算出中間傳動軸的坐標，

14、以使各孔的坐標尺寸完整地在零件圖中標注；繪制出坐標檢查圖，作為對傳動系統(tǒng)設計的全面檢查。,（1）加工基準坐標架的選擇及確定各主軸坐標,,基準坐標系通常采用直角坐標系，用XOY表示。,坐標系的原點選在定位銷上，橫軸（X軸）、縱軸（Y軸）均通過定位銷孔。,將計算的各軸xoy坐標值換算成基準坐標系XOY上的坐標尺寸。,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,,,（4）坐標換算,（3）驗算兩軸坐標中心距 驗算根據坐標計算確定的兩軸中心距A，是

15、否符合兩軸間嚙合齒輪要求的中心距R。即δ=R – A 驗算標準：δ≤0.001~0.009mm。,（2）選擇小坐標系計算中間傳動軸坐標,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,,,5.繪制坐標檢查圖,（1）畫出選定的箱體外廓尺寸，根據坐標計算選定的基本坐標架，畫出箱體的橫坐標軸 X 和縱坐標軸Y。,（2）按已知和計算出的坐標值，標出各主軸、驅動軸及傳動軸的位置，標出軸號、動力箱驅動軸和油泵軸的轉向。,,多軸箱坐標檢查圖,第三節(jié)

16、 通用多軸箱設計,,,,,,,（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、附加機構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，標明各齒輪排數、齒數及模數。,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,,,5.多軸箱總圖設計,（1）主視圖,主要用以表明多軸箱的傳動系統(tǒng)、齒輪排列位置，附加機構及潤滑油泵的位置，潤滑點的配置，手柄軸的位置和各軸的編號。,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,,,（

17、2）簡化展開圖,1）展開圖主要表示多軸箱內各軸裝配關系，主軸、傳動軸、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關系和展開順序畫；圖中必須注明齒輪排數，軸的編號、直徑和規(guī)格。,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,,,,2）對結構相同的同類型主軸和傳動軸，可只畫一根，并注明相同的軸號。,3）對于軸向裝配結構基本相同，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

18、示一根軸。,4）展開圖上應完整標注多軸箱的厚度尺寸和與厚度有關的尺寸，主軸外伸部分長度尺寸及內外徑。,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,,,,用裝配表表示每根主軸和傳動軸及其齒輪、隔套、鍵套、鍵、滾動軸承、墊圈和螺母等零件的規(guī)格、尺寸和數量。使圖形表達清楚醒目，節(jié)省設計時間，有利于組織生產，裝配方便。,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,,,,（3）主軸和傳動軸裝配表,多軸箱總圖上應注明多軸箱部裝要求，包括：,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,

19、,,,（4）多軸箱技術條件,1）多軸箱制造的技術要求；,2）主軸精度等級；,3）加入多軸箱的潤滑種類、數量；,4）多軸箱的設計、裝配、檢驗、調整和使用說明。,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,,,,（5）多軸箱總裝圖,主軸和傳動軸裝配表,當機床主軸上的絲錐每分鐘回轉 n 轉時，則 S絲 = n · Ph。 S絲 — 絲錐每分鐘自行引進量（mm/min）； n — 絲錐每分鐘轉速（r/min）；

20、 Ph — 絲錐的螺距，多頭螺紋為導程（mm）。,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,,,6.攻絲多軸箱的設計,（1）組合機床常用的攻絲法,組合機床用絲錐攻制螺紋的加工特點：刀具的“自引法”,自引法 是指當絲錐攻入螺孔1~2扣之后，絲錐自行引進，主運動和進給運動之間的嚴格關系由絲錐自身保證。,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,,,對攻絲主軸系統(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量，要求攻絲主軸系統(tǒng)向前進給與

21、絲錐的自行引進完全同步。 即：vf = S絲， vf —— 主軸系統(tǒng)的進給量（mm/min）。,因此組合機床上，在絲錐和主軸系統(tǒng)之間大多不采用剛性連接，而是在二者之間設有進給補償環(huán)節(jié)。補償越靈活，加工出的螺紋精度越高。,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,,,（2）常用攻絲組合機床的結構方案,1）攻絲動力頭型攻絲組合機床 當被加工零件的孔數量較多，深度不大，且全部為攻絲工序時，可采用此類攻絲組合機床。,組合機

22、床與通用機床一樣：加工螺紋時，主運動和進給運動之間保持嚴格的傳動比關系，即內聯系傳動。,,根據實現內聯系傳動系統(tǒng)所選用的機構不同，攻絲組合機床可分為兩大類：攻絲動力頭型、攻絲靠模型,攻絲動力頭 結構復雜，傳動誤差大，攻絲卡頭不易完全補償，故加工精度低，加工的螺孔一般低于3級。,◆ 靠模機構由靠模螺桿5、靠模螺母4組成，其螺距等于被加工螺孔的螺距。當靠模螺桿每轉一轉時，可帶動絲錐前進一個螺距P桿，因此要求螺桿的P桿 盡量接近工件的P工。,

23、第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,,,◆ 攻絲主軸系統(tǒng)的進給運動由攻絲靠模機構得到。,因為攻絲靠模裝置能起到通用機床加工螺紋的內聯系傳動作用，其特點包括：,,2）攻絲靠模型攻絲組合機床,攻絲靠模組合機床加工的螺孔精度較高，被廣泛應用。,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,,,（3）攻絲靠模裝置的工作原理,如圖，電動機1帶動主軸3旋轉，通過靠模螺桿帶動絲錐回轉。靠模螺桿5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)進給量與絲錐自行引進量

24、的補償環(huán)節(jié)。,當主軸3及靠模螺桿5正轉時，因靠模螺母4的作用，使螺桿按螺母的螺距帶動絲錐進給，攻絲結束后，主軸反轉，絲錐退回。,,由于攻絲加工中只是靠模螺桿帶動絲錐軸向移動，所以主軸與螺桿連接處用滑鍵連接?；瑒拥淖畲缶嚯x為攻絲的最大行程。機床的動力滑臺只提供快進、快退運動。,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,,,如圖，T0281型攻絲靠模裝置，其結構是由攻絲靠模和攻絲卡頭配合組成攻絲裝置。,,（4）攻絲靠模裝置的結構特點,該裝置易裝卸、調

25、整，只要松開壓板，可方便取出攻絲靠模。但軸向尺寸較大，不能組成鉆攻復合的組合機床。,因攻絲靠模機構的螺桿能磨制出較準確的螺距，帶動絲錐進給比較輕巧，外加攻絲卡頭補償引進量，因此，攻絲靠模裝置組合機床可加工出2級精度螺孔。,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,,,（5） 攻絲靠模多軸箱的形式,◆ 攻絲靠模直接裝在多軸箱內，用于全攻絲工序機床，其剛性好，結構簡單。但調整更換絲錐不方便。,,第三節(jié) 通用多軸

26、箱設計,,,,,,◆ 攻絲靠模裝在模板上，模板用固定在多軸箱上的導桿導向，攻絲模板對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-攻復合加工機床，攻絲主軸由單獨電動機帶動。調整更換絲錐方便，但總體結構比較復雜，剛性亦差。,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,,,（6）攻絲組合機床工作循環(huán),◆ 一般攻絲,,,停止,◆ 鉆孔、攻絲同時進行,停止,,,第三節(jié) 通用多軸箱設計,,,,（7）攻絲行程控制機構,,