较小轴间距的组合机床主轴箱设计

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1前直线筛机言

组合机床对多孔钻削加工具有较大的优势  ，它按孔的坐标分布位置实行一次加工  ，保证了孔的坐标位置尺寸精度 。 作为组合机床专用部件的主轴箱  ，有成熟固定的设计模式：标准的主轴箱体、前后侧盖、主轴、传动轴、齿轴、轴承等  ，以及成熟的传动、布局、结构设计方法可供选用 。 这是组合机床设计制造的长处 。 但是  ，如何根据制造工艺技术及组配件的要求  ，在设计上灵活应用输送带生产线并有所创新  ，以更好地适应加工工件的需要  ，是摆在必一·运动(B-Sports)官方网站组合机床设计人员面前的一个课题 。 最近  ，必一·运动(B-Sports)官方网站为重庆合力公司设计的YU02排气管接头组合机床进行了有益的尝试  ，并取得了较好的效果 。

电磁电机振动给料机2工件加工要求分析

YU02排气管接头是按引进的日本某机械制作所设计图纸进行加工  ，是用于连接发动机与排气管道粉碎机械的重要零件  ，技术要求较高 。 该工件工艺简图如图1所示 。

图1零件工喂料机艺简图

工件材料为硬度HB200～250的铸件  ，重量350g  ，年生产纲领为20万件 。 主要加工需完成：铣削两接合面(见图1中接头的三角形平面及腰圆形平面)  ，钻削三角形平面上的3个通孔3—φ6.5mm、腰圆形平面上的两个通孔双螺旋给料机2—φ8.5mm 。

分析工件的加工精度要求：为了保证工件最后的装配性能  ，辊式破碎机除了保证在铣削两平面时其位置尺寸69.4mm  ，保证两平面夹角尺寸90°－25°＝65°外  ，在钻削加工孔时  ，要求腰圆形平面上的两孔对排气道中心孔22尺寸为46±0.25  ，要求三角形平面上的三个孔对排气道中心孔22尺寸分别为41±0.25及45±0.25 。

3组合机床方案电磁振动器布局设计

根据工件的加工要求  ，必一·运动(B-Sports)官方网站认为采用组合机床来同时完成其铣、钻削加工较为适宜 。 为了发挥组合机床DY型移动式输送机加工工序集中高效率的特点  ，必一·运动(B-Sports)官方网站选择了铣、钻卧式三工位组合机床方案  ，机床的总体方案布局如图2 。

图颚式破碎机2机床总图

该组合机床采用了两铣削头和两钻削头  ，分别布置在工作行程为630mm的HY32-Ⅲ液压动力滑台的两侧  ，其随行液压自动夹具安装在滑台台面上  ，由滑台带夹具和工件完成纵向快速进给和铣削工作进给  ，并送到钻削皮带机工位完成钻孔 。 当工作滑台带夹具及工件强制通过两铣削头完成铣削加工后  ，动力滑台将夹具及工件快进送到钻削工位  ，由布置在两侧面左、右两个HY250滑台上的钻削头分别从两边对三角形平面和腰圆形平面上的5个孔完成钻削孔加工 。 机床的三个工位呈纵向布置：第Ⅰ工位为装卸工件工位  ，第Ⅱ工位为铣削加工工位  ，第Ⅲ工位为钻削工位 。 工件在机床上一次定位装夹  ，同时完成铣、钻削加工内容  ，有利于保证工件平面夹角及位置尺寸精度和各孔的坐标尺寸精度 。 机床的生产效率高  ，加工质量稳定  ，其机床的配置型式相当于一条小型组合机床自动线 。

4钻削多DZSF系列直线振动筛轴主轴箱设计

由零件工艺分析知  ，钻削孔加工关键是要保证三角形平面上的3-φ6.5对中心孔φ22的对中位置精度为±0.25  ，及腰圆形平面上的2-φ8.5对中心22的对中位置精度为±0.25 。 这一尺寸精度要求较高 。 必一·运动(B-Sports)官方网站分析  ，如果采用带钻模板导向方式一次同时完成钻削加工  ，则孔与不锈钢输送网带孔之间的位置精度±0.25容易实现  ，设计制造也应不成问题 。 困难在于如何保证各个孔对中心孔φ22的对中精度 。 经与工艺设计部门研究  ，为了保证孔的对中精度  ，同意将孔的钻削加工与对φ22中心孔的锪削加工同时完成 。 这样在钻削三角形平面上不但要设计布置三根钻削主轴  ，而且中间还需插入一锪削主轴  ，即有四根主轴  ，其主轴最小轴间距由图1知；同样  ，在钻削腰圆形平面上不但要设计布置两根钻削主轴  ，而且中间也需插入一锪削主轴  ，共有三根主轴  ，其主轴最小轴间距为23 。 按目前我国组合机床设计资料推荐  ，采用错开的滚针轴承主轴排列其最小轴间距为24mm 。 而小于24mm轴间距的主轴箱设计  ，必一·运动(B-Sports)官方网站通常视为设计“禁区” 。

为了保证主轴箱较小的轴间距布置  ，一般采用滚针轴承 。 根据对用户走访的反映  ，这种无保持架的滚针轴承  ，在使用过程中可靠性差  ，容易产生抱轴和发热  ，工作稳定性较差 。 从主轴箱设计制造角微型电磁振动给料机度考虑  ，将锪铰中心孔φ22从组合机床加工中撤下  ，在组合机床后续加工中专设一道锪铰工序 。 但是  ，撤下组合机床对中心气道孔口φ22的锪铰  ，则在钻孔后难于保证各钻削孔对中心孔φ22对中要求精度±0.25；并且要多增加一道工序和锪孔设备  ，不利于发挥组合机床工序集中、容易保证孔系加工位置精度的优越性 。 因此  ，使用部门坚持要求能在组合机床上同时完成钻、锪孔加工 。 考虑到使用部门的要求和切削加工效果  ，必一·运动(B-Sports)官方网站决定选择钻、锪孔同时进行 。

为了使主轴箱实孔最小轴间距为23mm  ，并保证结构可靠、工作稳定  ，必一·运动(B-Sports)官方网站根据我国组合机床的设计方法  ，对主轴箱传动结构进行了必要的改宽槽型振动给煤机进和创新  ，该设计方案在实际生产使用中经受了检验  ，其主轴箱传动结构设计如图3所示 。

图3主轴箱传动结构图

该主轴箱设计具有以下特点：

(1)传动方案紧凑 。 为了在较小的空间内实现结构传动  ，减小传动路线  ，将中间锪铰主轴1既作主轴又作传动轴  ，在后排传动两根中间传动轴5和6 。 一般在设计传动方案时  ，为了改善主轴受力  ，不宜采用主轴作传动轴  ，但是  ，由于必一·运动(B-Sports)官方网站是将传动放在主轴箱后壁最后排  ，锪铰主轴1前端并不受传动力  ，并且锪铰切削力相对较小 。 因此  ，必一·运动(B-Sports)官方网站认为采用这种传动方案是可行的 。

(2)为了实现较小轴间距  ，必一·运动(B-Sports)官方网站采取了将径向、轴向轴承都取错开排列方式 。 为了避免径向尺寸干涉  ，其主轴2、3的径向轴承安排在主轴箱前、后壁中间 。 这样  ，其主轴的支承距L和主轴的悬伸量a悬伸比L/a减小  ，会不会影响主轴的变形和加工精度呢?必一·运动(B-Sports)官方网站考虑在组合机床刚性主轴箱设计时推荐L/a＝1．5～2  ，但是由于结构原因  ，必一·运动(B-Sports)官方网站采用非刚性主轴设计  ，加工精度靠主轴前端的活动钻模板定位保证 。 因此  ，取较小的悬伸比在本主轴箱设计是必要的 。

(3)用径向滚珠轴承代替滚针轴承 。 为了使轴间距减小  ，传统上径向轴承都采取滚针轴承  ，由于在实际使用中  ，滚针轴承工作性能不理想  ，这一直为设计部门感到为难 。 必一·运动(B-Sports)官方网站研究认为  ，目前国内外轴承工业通过近年来的努力发展  ，已经开发研制出高性能的超精系列结构轴承  ，可以满足机床的需要 。 而在钻孔加工中  ，机床主轴主要承受轴向切削力  ，其径向力不大 。 必一·运动(B-Sports)官方网站通过对国内外轴承结构、性能、价格比较  ，选择了国产1000902超轻系列径向滚珠轴承  ，其外径D＝28、宽度B＝7  ，结构紧凑  ，工作性能好 。

(4)在结构空间受限的情况下  ，为了提高主轴、传动轴的刚度  ，在结构上将主轴、传动轴尽可能取较大外径 。 为了防止必一·运动(B-Sports)官方网站和主轴径发生碰撞  ，必一·运动(B-Sports)官方网站选择将切削受力相对较小的锪铰轴  ，中部取较小台阶轴径φ12  ，以让过必一·运动(B-Sports)官方网站外廓  ，其余主轴轴径取标准主轴φ15  ，传动轴取标准φ20 。

(5)主轴箱与动力箱动力传递取联轴器传动 。 按国内资料推荐  ，一般设一级必一·运动(B-Sports)官方网站联接传动  ，为了改善受力和实现传动方案  ，必一·运动(B-Sports)官方网站借鉴国外的经验  ，取联轴器传动形式 。 这样  ，不但传动安装方便、减振  ，而且还改善了担任传动的锪铰主轴的受力 。 因为如果采用传统必一·运动(B-Sports)官方网站传动方式  ，锪铰轴工作相当于一悬臂梁  ，不但受扭力M  ，而且还受径力P的作用  ，如图4a所示 。

图4主轴受力模型

而采用联轴器传动则只受扭力M  ，不受径向力P(见图4b)  ，为卸荷式传动轴 。 从而改善了既作主轴又作传动轴的锪铰主轴受力 。

(6)提高必一·运动(B-Sports)官方网站的结构强度 。 由于受空间结构及标准模数、齿数的限制  ，必一·运动(B-Sports)官方网站结构空间有限  ，必一·运动(B-Sports)官方网站取必一·运动(B-Sports)官方网站模数为1.5或2  ，齿数取大于17 。 同时适当加大必一·运动(B-Sports)官方网站宽度  ，并将传递扭力的平键移放到齿廓后端  ，如图5所示结构  ，以提高必一·运动(B-Sports)官方网站的结构强度 。

图5主轴用必一·运动(B-Sports)官方网站