機械制造裝備設(shè)計ppt課件第四章組合機床設(shè)計（5）

1、2024年4月4日,機械制造裝備設(shè)計,組合機床設(shè)計,,,,,,一、多軸箱的功用,二、多軸箱的組成,三、多軸箱的設(shè)計,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,,,,本 節(jié) 講 述 內(nèi) 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(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)，提供切削動力。,多軸箱是按專用要求設(shè)計的傳動系統(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(fù)合多軸箱。,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,,,,二、多軸箱的組成,1.箱體,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,5.潤滑、防油元件,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,各種傳動軸,攻絲主軸,,,,,兩面鉆孔組合機床聯(lián)系尺寸圖,,,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,三、多軸箱的設(shè)計,多軸箱的設(shè)計步驟和內(nèi)容,,,,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,1. 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖,（1）各主軸的位置尺寸及工件

3、與多軸箱的相關(guān)尺寸。,（2）標(biāo)注主軸旋向（順時針）。,（3）標(biāo)出多軸箱的輪廓尺寸、驅(qū)動軸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、工序內(nèi)容、主軸外伸尺寸和切削用量。,（5）注明動力箱型號，功率，轉(zhuǎn)速。,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,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(shè)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(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)的軸承個數(shù)少，裝配調(diào)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(shè)計,,,,⑦ 攻絲主軸因靠模桿在

5、主軸孔內(nèi)作軸向移動，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、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 長主軸與刀具剛性連接，其內(nèi)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(dǎo)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(dǎo)套和或雙導(dǎo)套導(dǎo)向的鏜、擴、鉸等工序。,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,（2）主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定,大型組合機床多軸箱

6、常用的模數(shù)為 2、2.5、3、3.5、4等。一般在同一個多軸箱中齒輪模數(shù)最好不多于兩種。,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,（3）多軸箱的動力設(shè)計,多軸箱的動力計算，包括計算多軸箱所需功率和進(jìn)給力兩項。,① 多軸箱所需的功率為,② 多軸箱所需的進(jìn)給力，就是動力滑臺所需的進(jìn)給力F進(jìn)，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(jìn)給力F 進(jìn) 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(shè)計,,,,3.多軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計,1）盡量用一根中間傳動軸帶動多根主軸。當(dāng)齒輪嚙合中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)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(fù)荷。,多軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容 通過一定的傳動鏈把動力箱輸出軸傳進(jìn)來的動力和轉(zhuǎn)速按要求分配到各主軸，實現(xiàn)所需的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。 傳動系統(tǒng)的設(shè)計原則 以獲得所需的主軸轉(zhuǎn)速和旋向為原則。,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,4）驅(qū)動

8、軸轉(zhuǎn)速較高時，采用逐步降速傳動；驅(qū)動軸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變形。,3）多軸箱內(nèi)的齒輪傳動副的最佳傳動比為1~1.5，后蓋內(nèi)的第Ⅳ排（或第Ⅴ排）齒輪，根據(jù)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(shè)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(nèi)。,7）驅(qū)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(yīng)分開。,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,（2）主軸分布及傳動系統(tǒng)設(shè)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(zhuǎn)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(shè)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(shè)計,,,,2） 傳動系統(tǒng)設(shè)計,設(shè)計方式: 利用傳動樹形圖來描述多軸箱的傳動鏈。,◆ 驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速由動力箱型號確定，其轉(zhuǎn)向可任意選擇。,◆ 驅(qū)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(qū)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(qū)動軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向及位置,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,② 用最少齒輪和傳動軸連接驅(qū)

11、動軸和各主軸,◆ 主軸數(shù)量不多，分布比較分散時，可從驅(qū)動軸開始，分幾路單獨和各主軸聯(lián)系。,◆ 主軸數(shù)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(qū)動軸上。,,,,◆ 排列齒輪時，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,,,,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、機械等型式。,調(diào)整手柄 用于

12、對刀，調(diào)整或裝配維修時檢查主軸精度。,為了扳動省力，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)時手柄不碰主軸。,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,◆ 油泵個數(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個油泵。油泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)在400~800 r/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(nèi)，前蓋與

13、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,,,,◆ 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），待傳動系統(tǒng)排好后找個適當(dāng)位置布置。,,◆ 當(dāng)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(shè)計,,,,4.多軸箱坐標(biāo)計算,坐標(biāo)計算 根據(jù)已知的驅(qū)動軸和主軸坐標(biāo)的位置及傳動關(guān)系，計算出中間傳動軸的坐標(biāo)，

14、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，作為對傳動系統(tǒng)設(shè)計的全面檢查。,（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(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,,,,,,（4）坐標(biāo)換算,（3）驗算兩軸坐標(biāo)中心距 驗算根據(jù)坐標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)：δ≤0.001~0.009mm。,（2）選擇小坐標(biāo)系計算中間傳動軸坐標(biāo),,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,,,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）按已知和計算出的坐標(biāo)值，標(biāo)出各主軸、驅(qū)動軸及傳動軸的位置，標(biāo)出軸號、動力箱驅(qū)動軸和油泵軸的轉(zhuǎn)向。,,多軸箱坐標(biāo)檢查圖,第三節(jié)

16、 通用多軸箱設(shè)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(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,,,,,,5.多軸箱總圖設(shè)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(gòu)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(shè)計,,,,,,（

17、2）簡化展開圖,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(guān)系和展開順序畫；圖中必須注明齒輪排數(shù)，軸的編號、直徑和規(guī)格。,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,,,,2）對結(jié)構(gòu)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(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

18、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，主軸外伸部分長度尺寸及內(nèi)外徑。,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)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(shù)量。使圖形表達(dá)清楚醒目，節(jié)省設(shè)計時間，有利于組織生產(chǎn)，裝配方便。,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,,,,（3）主軸和傳動軸裝配表,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,,,,

19、,,,（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；,3）加入多軸箱的潤滑種類、數(shù)量；,4）多軸箱的設(shè)計、裝配、檢驗、調(diào)整和使用說明。,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,,,,（5）多軸箱總裝圖,主軸和傳動軸裝配表,當(dāng)機床主軸上的絲錐每分鐘回轉(zhuǎn) n 轉(zhuǎn)時，則 S絲 = n · Ph。 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）；

20、 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,,,,,,6.攻絲多軸箱的設(shè)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(dāng)絲錐攻入螺孔1~2扣之后，絲錐自行引進(jìn)，主運動和進(jìn)給運動之間的嚴(yán)格關(guān)系由絲錐自身保證。,,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,,,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(jìn)量，要求攻絲主軸系統(tǒng)向前進(jìn)給與

21、絲錐的自行引進(jìn)完全同步。 即：vf = S絲， vf —— 主軸系統(tǒng)的進(jìn)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(shè)有進(jìn)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(shè)計,,,,,,（2）常用攻絲組合機床的結(jié)構(gòu)方案,1）攻絲動力頭型攻絲組合機床 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，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(jìn)給運動之間保持嚴(yán)格的傳動比關(guān)系，即內(nèi)聯(lián)系傳動。,,根據(jù)實現(xiàn)內(nèi)聯(lián)系傳動系統(tǒng)所選用的機構(gòu)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(jié)構(gòu)復(fù)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(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，可帶動絲錐前進(jìn)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(shè)計,,,,,,◆ 攻絲主軸系統(tǒng)的進(jìn)給運動由攻絲靠模機構(gòu)得到。,因為攻絲靠模裝置能起到通用機床加工螺紋的內(nèi)聯(lián)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(yīng)用。,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)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(zhuǎn)，通過靠模螺桿帶動絲錐回轉(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

24、的補償環(huán)節(jié)。,當(dāng)主軸3及靠模螺桿5正轉(zhuǎn)時，因靠模螺母4的作用，使螺桿按螺母的螺距帶動絲錐進(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(jìn)、快退運動。,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,,,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,該裝置易裝卸、調(diào)

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(fù)合的組合機床。,因攻絲靠模機構(gòu)的螺桿能磨制出較準(zhǔn)確的螺距，帶動絲錐進(jìn)給比較輕巧，外加攻絲卡頭補償引進(jìn)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(shè)計,,,,,,,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,,,（5） 攻絲靠模多軸箱的形式,◆ 攻絲靠模直接裝在多軸箱內(nèi)，用于全攻絲工序機床，其剛性好，結(jié)構(gòu)簡單。但調(diào)整更換絲錐不方便。,,第三節(jié) 通用多軸

26、箱設(shè)計,,,,,,◆ 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)合加工機床，攻絲主軸由單獨電動機帶動。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,,,,,,（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(jìn)行,停止,,,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計,,,,（7）攻絲行程控制機構(gòu),,