孔加工組合機(jī)床中多軸箱的設(shè)計與實(shí)踐

第３１卷第０９期２０１０年０９月煤礦機(jī)械Ｖ０１．３１Ｎｏ．０９Ｓｅｐ．２０１０ＣｏａｌＭｉｎｅＭａｃｈｉｎｅｒｙ孔加工組合機(jī)床中多軸箱的設(shè)計與實(shí)踐韋衡冰（梧州學(xué)院．廣西梧州５４３０００）摘要：多軸箱是孔加工組合機(jī)床中非常重要的部件。在分析組合機(jī)床中的多軸箱的地位和作用，研究了多軸箱傳動系統(tǒng)的基本要求的基礎(chǔ)上，對該多軸箱的右軸箱的傳動系統(tǒng)中的主軸、齒輪進(jìn)行了設(shè)計計算，設(shè)計出的右軸箱的傳動系統(tǒng)能適用于孔加工，加工效率高，精度高，能夠保證加－Ｙ－：ｆＬ的位置精度。關(guān)鍵詞：專用機(jī)床；多軸箱；孔加工；設(shè)計中圖分類號：ＴＨｌ３６文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ｂ文章編號：１００３—０７９４（２０１０）０９—０１２１—０３ＢｏｘｉｎＨｏｌｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＤｅｓｉｇｎａｎｄＰｒａｃｔｉｃｅｏｆＭｕｌｔｉ－ｓｐｉｎｄｌｅＷＥＩＨｅｎｇ－ｂｉｎｇＣｏｍｂｉｎａｔｉｏｎＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌｓ（ＷｕｚｈｏｕＣｏｌｌｅｇｅ，Ｗｕｚｈｏｕ５４３０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｕｌｔｉ—ｓｐｉｎｄｌｅｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｉｎｈｏｌｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ．Ｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｒｏｌｅｓｏｆｔｈｅｍｕｌｔｉ－ｓｐｉｎｄｌｅｂｏｘｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓｉｓａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅｓｐｉｎｄｌｅａｎｄｇｅａｒｓｏｆｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｎｍｕｌｔｉ－ｓｐｉｎｄｌｅｂｏｘ’Ｓｒｉｇｈｔｓｐｉｎｄｌｅｂｏｘａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆａｎａｌｙｚｉｎｇｂａｓｉｃｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｍｕｌｔｉ－ｓｐｉｎｄｌｅ’Ｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｎｒｉｇｈｔｓｐｉｎｄｌｅｂｏｘｄｅｓｉｇｎｅｄｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｅｎｓｕｒｅｃａｌｌｂｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｐｒｏｄｕｃｅｈｏｌｅｓ，ｗｈｉｃｈｈａｓｂｏｔｈｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｈｉｇｈｐｏｓｉｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｆｏｒｍａｃｈｉｎｉｎｇｈｏｌｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｐｅｃｉａｌｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ；ｍｕｌｔｉ－ｓｐｉｎｄｌｅｂｏｘ；ｈｏｌｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｄｅｓｉｇｎ０引言床中重要的部件之一。多軸箱由動力箱提供動力，同時多根主軸對一列孔可以進(jìn)行加工。依據(jù)加工示削效果好．零件加工質(zhì)量得以提高。刀具耐用度可提高１．４倍以上．且不需要增加昂貴的專用設(shè)備，方法簡單易行。高速鋼鉆頭采用磁化鉆削．能使切削力下降。切削熱減少、功耗降低，并使深孔零件幾何精度和表面質(zhì)量得到改進(jìn)。此外，在磁化切削中比普通切削多了磁場強(qiáng)度等要素，而在一定切削速度下，存在著使加工精度明顯提高的磁場值．低于這一磁場值，加工精度提高不明顯，高于此值，加工精度提高又不是很大．因此需在不同切削條件下把握好合適的磁場強(qiáng)度。以獲得最佳效果。參考文獻(xiàn)：［１］胡鳳蘭．利用激光進(jìn)行微小深孔的特種加工［Ｊ］．煤礦機(jī)械．２００９，３０（２）：１０８－１０９．多軸箱是工序相對集中、高效的孔加工組合機(jī)普通切削力．及由此帶來的切削溫度等指標(biāo)的下降。使系統(tǒng)變形相對減小，剛度提高。而磁化切削的切削力低于普通切削，是由于磁化使磁疇激勵、轉(zhuǎn)動．相當(dāng)于在前刀面及切削區(qū)增加了微動。一定的磁場強(qiáng)度、一定的切削速度，使其產(chǎn)生一定頻率的微動．這種微動與刀具和工件之間在切削中固有的微動相迭加．使摩擦系數(shù)明顯下降．進(jìn)而使切削力減小。同時磁場又使切削振動減少，振幅下降。此外與徑向力相反的磁力減小了深孔加工零件的的幾何誤差．該力相當(dāng)于給工件添加了一個磁力跟刀架。從而使加工零件的幾何精度明顯提高。磁化切削使深孔零件加工表面質(zhì)量提高．是因?yàn)榇呕邢鞅绕胀ㄇ邢魉苄宰冃涡?，切削溫度低．切屑在前刀面停留時間少。黏結(jié)減弱。抑制了鱗刺的產(chǎn)生。３結(jié)語磁化切削是一種成本低廉、簡便易行的新工藝技術(shù)，不論對高速鋼刀具還是硬質(zhì)合金刀具．不論是鐵磁性材料還是非鐵磁性材料．磁化切削都能取得良好的切削效果。［２］王世清．深孔加工技術(shù)［Ｍ］．西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社．２００３．［３］張建華．精密與特種加工技術(shù)［Ｍ］．北京：機(jī)械Ｔ業(yè)出版社，２００３．［４］袁根福．精密與特種加工技術(shù)［Ｍ］．北京：北京大學(xué)出版社．２００７．［５］胡鳳蘭．用電鍍珩具進(jìn)行深孔精細(xì)加工［Ｊ］．制造技術(shù)與機(jī)床，２００７—Ｑ０２ｄ０６－１０７．一作者簡介：胡鳳蘭（１９５６一），女，湖北漢川人，中南工業(yè)大學(xué)畢業(yè)，現(xiàn)為湖南工程學(xué)院機(jī)械工程系副教授。主要從事機(jī)械學(xué)科教學(xué)丁作。主要研究機(jī)械產(chǎn)品加工精度及其檢測技術(shù)，電話：０７３１—５８６８８６７３．電子信箱：ｈｕｆｅｎｇｌａｎ＠ｔｏｍ．ＣＯＢ．一…一一一一實(shí)驗(yàn)證明：高速鋼鉆頭采用磁化鉆削比普通鉆—１２ｌ～責(zé)任編輯：于秀文收稿日期：２０１０－０４—１２萬方數(shù)據(jù)Ｖ０１．３１Ｎｏ．０９孔加Ｔ組合機(jī)床中多軸箱的設(shè)計與實(shí)踐——韋衡冰，／?！冢常炀淼冢埃蛊谝鈭D所確定的１ｊ件加１：孔的位置和數(shù)量、切削朋量和主軸類利而設(shè)計傳遞各主軸運(yùn)動的動力部件．多軸箱通常與動力箱一起安裝在進(jìn)給滑臺上．能夠完成鉆孑Ｌ、鉸孑Ｌ、鏜孔和擴(kuò)孔等加ｒＩＪ．作。多軸箱按結(jié)蘆２‘》ｍ。．，．？＋、留７、、、，ｒ。構(gòu)特點(diǎn)可以分成通用多軸箱和專用多軸箱兩大類。通用多軸箱的結(jié)構(gòu)比較典型．能夠利用通用的箱體和傳動件；專用多軸箱的結(jié)構(gòu)較特殊．一般對主軸系統(tǒng)剛性的要求較高．對主軸及某些傳動件必須進(jìn)行特殊設(shè)計囚此．專Ｊ｛Ｊ多軸箱一般是指剛性主軸箱．其用精密滑臺導(dǎo)軌來保證擬加Ｔ孑Ｌ的位置精度，多軸箱的通川ｔ箱體材料為ＨＴ２００，前、后和側(cè)蓋等材料通常為Ｈ’Ｆ１５０。因此．孑Ｌ加１＝專用機(jī)床的多軸箱傳動系統(tǒng)的優(yōu)劣和箱體加Ｔ方式、方法對機(jī)床的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、耐川性、準(zhǔn)確性等將產(chǎn)生直接的影響。１圖１、－、ｏ．，７’主軸分布示意圖圖２傳動聯(lián)系方粟圖２傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算２．１主軸的確定及動力計算（１）主軸形式和直徑丁藝方法、刀具主軸聯(lián)接機(jī)構(gòu)、刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩決定了主軸的形式和直徑。在鉆孔時一般選用滾珠軸承主軸；擴(kuò)、鏜、鉸孔等丁序通常選朋滾錐軸承主軸：主軸間距較小時一般選用滾針軸承主軸。由于滾針軸承精度低、結(jié)構(gòu)剛度及裝配Ｔ藝性較差．制造和維修難度大．因此，設(shè)計時一般盡可能不選用１５ｍｍ直徑的主軸和滾針主軸。據(jù)切削用多軸箱傳動系統(tǒng)總體設(shè)計多軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計主要是依據(jù)動力箱，驅(qū)動量．查機(jī)床夾具手冊?？傻茫停剑希玻保模玻担逼遥耍?，＝９００Ｎｍ軸的位置和轉(zhuǎn)速、各豐軸的ｆ寺黃及其轉(zhuǎn)速要求來設(shè)計傳動鏈．把主軸和驅(qū)動軸連接起來．從而使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。本文設(shè)計對象為多軸箱的右軸箱的傳動系統(tǒng)．（１）多軸箱傳動系統(tǒng)的基本要求在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求傳動軸和齒輪規(guī)格、數(shù)量為最少。為此，應(yīng)盡量用一根中間傳動軸帶動多根主軸．并將齒輪布置在同一排上。盡量不用主軸帶動主軸的方案．以免增加主軸負(fù)荷。遇到主軸較密時．布置齒輪的空間受到限制或主軸負(fù)荷較小、加工精度要求不高，也可用一根強(qiáng)度較高的主軸帶動１～２根主軸的傳動方案。為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動比一般要大于ｌ／２．后蓋內(nèi)齒輪齒輪傳動比允許至ｌ，３，盡量避免用升速傳動。當(dāng)驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速較低時．允許先升速然后再降一些．驅(qū)動軸直接帶動的轉(zhuǎn)動軸數(shù)不能超過２根。以免給裝配帶來闌難。（２）多軸箱傳動系統(tǒng)的擬定基本方法首先把全部主軸中心盡可能分布在幾個同心圓上．在各個同心圓的圓心上分別設(shè)置中心傳動軸：非同心圓分布的一些軸，也宜設(shè)置中間傳動軸；然后根據(jù)選定的各中心傳動軸再取同心圓．并用最少的傳動軸帶動這些中心傳動軸：最后通過合攏傳動軸與動力箱驅(qū)動軸連接起來。主軸分布見圖ｌ。擬設(shè)計的傳動方案圖如圖２。傳動軸無論軸還是齒輪規(guī)格均相同。此種結(jié)構(gòu)緊湊．相對位置關(guān)系容易確立．其優(yōu)點(diǎn)是減少了軸和齒輪的數(shù)量和規(guī)格。。（１）式中肛一鉆頭直徑：Ｋ。－一修正系數(shù)；Ｓ——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。由式（１）結(jié)果確定軸徑ｄ＝１２ｍｍ，由《組合機(jī)床設(shè)計簡明手冊》選取主軸直徑ｄ＝２０（２）多軸箱所需動力計算多軸箱的動力計算主要包括２項內(nèi)容．即多軸箱所需要的功率和進(jìn)給力。在確定傳動系統(tǒng)后，多軸箱所需要的功率ｍｍ。｜Ｐ：。＝心＋凡＋民＝∑Ｐｑ＋∑Ｐｋ＋∑＾式中Ｐ廣一切削功率，ｋＷ；Ｐｋ——空轉(zhuǎn)功率，ｋＷ；（２）只ｒ功率損失，ｋＷ。每根主軸的切削功率可以由選定的切削用量按公式計算或查圖表獲得。根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》得主軸切削功率心＝盎＝—９０ｘ—２１＝０３‘２頁ｉ石而２——２?１式中移——切削速度．耐ｓ由于主軸直徑為２０１１＂１１１１、２５１６０６０ｘ５．２．１１８ｋｗ（３）Ｋｗ‘ｊ，Ｐｑ＝３Ｐｑ＝３ｘＯ．１１８＝０．３５６ｋＷｍｉｌｌ，根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計簡明手冊》，ｎ＝６３０ｄｍｉｎ，軸徑為２０ｍｍ時，Ｐｋ＝０．０４６ｋＷ；軸徑為２５ｍｍ時，Ｐｋ＝０．０７３ｋＷ。幾＝ｌ０００ｒ／ｍｉｎ，軸徑為２０ｍｍ時，Ｐｋ＝０．０７４ｋＷ；軸徑為２５ｌｎｍ時．Ｐｋ＝０．１１６ｋＷ。一１２２—萬方數(shù)據(jù)第３ｌ卷第０９期‘孔加工組合機(jī)床中多軸箱的設(shè)計與實(shí)踐——韋衡冰表ｌ為各軸軸徑及齒輪參數(shù)。ｋＷ裹１各軸軸徑及齒輪參數(shù)Ｖ０１．３１Ｎｏ．０９而主軸轉(zhuǎn)速凡：７３２ｒ／ｍｉｎ．由插值法可得Ｐｋ＝１：：；呂；：??；呈｝×（ｏ．０７４一ｏ．０４６）＋ｏ．０４６＝ｏ．０５７Ｐｋ＝＿ｉ：：；：苦ｉｉ！；；呈｝×（ｏ．１１６一ｏ．０７３）＋ｏ．０７３＝ｏ．０８９ｋＷ則Ｒ＝０．０５７ｘ２＋０．０８９－－０．２０３ｋＷ每根軸上的功率損失一般可取所傳遞功率的主軸傳動軸乮過乯ｌ％．則有傳動軸乮小乯＾＝（０．２０３＋０．３５６）Ｘ１％－－０．００６ｋＷＰ。＝只。＋Ｒ＋如＝∑只＋∑Ｐｋ＋∑心＝０．２０３＋０．３５６＋０．００６＝０．５６５ｋＷ多軸箱所需的進(jìn)給力Ｆｈ＝∑Ｅ＝３ｘ３４５．３＝１０３６Ｎ（４）ｉ＝ｌ式中砰一各主軸所需軸向切削力。Ｆｍ４１９ＤＳｏＳＫ，產(chǎn)圖３右軸箱結(jié)構(gòu)圖４１９×５．２×０．１衄×１＝３４５．３Ｎ３結(jié)語２．２齒輪設(shè)計計算多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件．其根據(jù)加動力箱型號ＩＴＤ２５，電動機(jī)轉(zhuǎn)速１４２０ｒ／ｍｉｎ，驅(qū)工示意圖來確定工件擬加工的孔數(shù)和位置．可以完動軸轉(zhuǎn)速７８５ｒ／ｍｉｎ。主軸轉(zhuǎn)速凡＝７３２ｒ／ｍｉｎ．主軸直成鉆、鉸、擴(kuò)、鏜孔等加工Ｔ序，能夠較好地保證加徑ｄ＝２０ｒａｉｎ，主軸齒輪模數(shù)，，ｌ＝２。設(shè)主軸齒輪齒數(shù)工孔的位置精度。參考文獻(xiàn)：ｚ＝２５，即ｚｌ≈２≈３＝２５；傳動軸小齒輪齒數(shù)ｚ６＝４０，ｍ＝２；［１］趙紅美，李靜，耿亞楠．組合機(jī)床多軸箱ＣＡＤ的應(yīng)用現(xiàn)狀［Ｊ］．現(xiàn)代動力頭齒輪ｚｏ＝２１，ｍ＝３；對于傳動軸齒輪Ｚ３，ｇ。，由于制造Ｔ－程．２００６（１１）：３２—３４．它們是作為過渡齒輪存在．只要其尺寸結(jié)構(gòu)不影響［２］黃勤，閆建偉．多軸箱傳動設(shè)計的簡易方法［Ｊ］．現(xiàn)代機(jī)械，２００５（１）：４５—４７．其他軸及齒輪，其齒輪可以任意選?。涸O(shè)Ｚ３：Ｚ。＝３０，［３］唐來明，林松，魏吳成．Ｎ４８５齒輪室單面多孔鉆床設(shè)計［Ｊ］．現(xiàn)代機(jī)ｍ＝２。得械．２００９（２）：２３—２５．艫ｒｔ４－－２孚＝６１０［４］劉國光．組合機(jī)床多軸箱計算機(jī)輔助設(shè)計［Ｊ］．機(jī)械與電子，２０００ｒ／ｍｉｎ（５）：１８－２０．ｎ６＝ｒ／，７＝２孚：４５８“ｎ［５］朱朝寬．基于Ｐｒｏ／Ｅ的多軸箱參數(shù)化設(shè)計［Ｊ］．組合機(jī)床與自動化加Ｔ技術(shù)．２００２（Ｉｏ）：６３—６５．作者簡介：韋衡冰（１９６８一）．女。廣西容縣人，研究生，研究方向艫２１蘭２墨墨：３６為機(jī)械設(shè)計制造．ｍ：３責(zé)任編輯：于秀文收稿１３期：２０１０—０４－２０?！?●－●－●?●?！簟瘛瘛?ｍｒ－－◆?！簟瘛！簦?。◆－◆－◆－．－．－．－．－．－．－．－．．．－－ｏ－．．－＋．．?中德合資生產(chǎn)煤礦井下運(yùn)輸設(shè)備日前，記者從山東立業(yè)裝備公司獲悉，該公司與德國沙爾夫公司共同出資組建的中德合資企業(yè)一新沙公司正式掛牌成立。該公司總投資１５００萬元，雙方各出資５０％。公司將重點(diǎn)研發(fā)生產(chǎn)國內(nèi)極具市場潛力的大功率柴油機(jī)單軌機(jī)車。實(shí)現(xiàn)具有高端技術(shù)柴油機(jī)單軌機(jī)車的國產(chǎn)化制造。合資公司將為我國煤炭企業(yè)提供更安全、更高效、更可靠的順槽運(yùn)輸產(chǎn)品，在我國煤炭井下運(yùn)輸技術(shù)發(fā)展史上具有里程碑式的意義。預(yù)計今年下半年銷售收入達(dá)到３６００萬元．２０１１年將達(dá)到年產(chǎn)３０臺大功率柴油機(jī)單軌機(jī)車的規(guī)模．德國沙爾夫公司是德國一家生產(chǎn)柴油機(jī)單軌機(jī)車運(yùn)輸系統(tǒng)、卡軌車等井下輔助運(yùn)輸設(shè)備的公司．該公司成立于１９５１年，生產(chǎn)的運(yùn)輸系統(tǒng)和液壓裝置聞名于世界工業(yè)界和采礦業(yè)。在煤礦業(yè)、隧道工程等工業(yè)中享有極高的聲譽(yù)。立業(yè)公司自２００６年以來率先致力于井下單軌運(yùn)輸機(jī)車的研發(fā)，并于當(dāng)年研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的防爆蓄電池單軌運(yùn)輸機(jī)車．目前該系列產(chǎn)品已經(jīng)更新到第四代。今年立業(yè)公司又通過引入、轉(zhuǎn)化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)。自行設(shè)計、研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的防爆柴油機(jī)單軌機(jī)車。目前已經(jīng)通過了國家檢測中心的現(xiàn)場評審。雙方自２００７年開始接觸談判進(jìn)行合作事宜．并于２００８年８月簽訂合作生產(chǎn)大功率防爆柴油機(jī)單軌機(jī)車的協(xié)議，此次雙方合作立業(yè)公司將提供生產(chǎn)技術(shù)人員、機(jī)加工生產(chǎn)、組裝基地，德國沙爾夫公司提供相