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摘 要
組合機(jī)床要求完成對(duì)曲軸箱箱蓋缸孔端面螺紋底孔的鉆削，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容包含組合鉆床各組成部件的選擇設(shè)計(jì)以及夾具方案設(shè)計(jì)。在機(jī)床設(shè)計(jì)部分涉及選擇合適的切削用量、進(jìn)給參數(shù)及機(jī)床的配置,并完成此次設(shè)計(jì)最重要的一個(gè)環(huán)節(jié) “三圖一卡”的繪制。夾具設(shè)計(jì)部分主要涉及定位基準(zhǔn)的選擇以及夾緊方案的確定，計(jì)算并檢驗(yàn)夾緊力，最后繪制夾具裝配圖。
關(guān)鍵詞：組合鉆床; 夾具; 定位 ;主軸箱
I
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Abstract
This product is designed for the processing about core holes on crankcase cover The design is mainly focused on both the overall design and jig design. The overell design specifies choice of such factors as the positining datum of processing, grip program, preper cutting parameters, cutting tools, the coafiguration types of machine tools. Meanwhile the drawing of “Three Charts and One Card” are completed. To design fixture design, the first to identify the workpiece positioning programme, Finally, according to the results, draw fixture assembly and major parts of the map.
Keywords: Modular machine tool; Fixture Synchronizing; Location ; Spindle Box
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
1 緒 論 1
1.1 課題背景和研究目的 1
1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)及分析 1
1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 1
1.2.2 國(guó)內(nèi)研究概況 1
1.3 課題研究趨勢(shì)及前景 1
1.4 課題主要研究?jī)?nèi)容 1
2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 2
2.1主要方案設(shè)計(jì) 2
2.1.1被加工零件技術(shù)要求 2
2.1.2 機(jī)床配置型式的選擇 3
2.2 確定切削用量及選擇刀具 3
2.2.1 確定切削用量 3
2.2.2確定相關(guān)切削參數(shù) 3
2.2.3 選擇刀具結(jié)構(gòu) 4
2.3 鉆孔組合機(jī)床 “三圖一卡”的編制 4
2.3.1 被加工零件工序圖 5
2.3.2 加工示意圖 5
2.3.3 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖 9
2.3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 11
3 多軸箱的設(shè)計(jì) 14
3.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 14
3.2 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 14
3.2.1 多軸箱設(shè)計(jì)的一般要求 14
3.2.2 確定各軸位置及齒輪齒數(shù)。 15
3.3多軸箱的總圖繪制 16
3.4傳動(dòng)軸的校核 16
4 組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 17
4.1 機(jī)床夾具的作用及其分類 17
4.1.1 機(jī)床夾具的作用 17
4.1.2 機(jī)床夾具的分類 17
4.1.3 機(jī)床夾具的組成 18
4.2 鉆6-M8底孔夾具設(shè)計(jì) 18
4.2.1 研究原始資料 18
4.2.2 定位基準(zhǔn)的選擇 18
4.2.3 夾具方案的設(shè)計(jì)選擇 19
4.2.4 切削力及夾緊力的計(jì)算 19
4.2.5 誤差分析與計(jì)算 20
4.2.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 20
結(jié) 論 22
參考文獻(xiàn) 23
致 謝 24
IX
第三章 多軸箱的設(shè)計(jì)
1 緒 論
1.1 課題背景和研究目的
組合機(jī)床涉及對(duì)象從以往的重工業(yè)向高精密機(jī)械轉(zhuǎn)移，屬性也由過(guò)去剛性向柔性方向發(fā)展。另一方面，夾具在機(jī)械加工方面起了至關(guān)重要的作用，夾具技術(shù)未來(lái)可向高精度、高效率靠攏。
1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)及分析
1.2.1 國(guó)外研究狀況
組合機(jī)床最早發(fā)明于50年前，按外形分為立式組合機(jī)床、臥式組合機(jī)床、傾斜式組合機(jī)床、復(fù)合式組合機(jī)床。不久之后柔性組合機(jī)床問(wèn)世。柔性組合機(jī)床因其多任務(wù)操作性和人工智能化備受業(yè)內(nèi)人士青睞。如今超高速、超高精度加工技術(shù)裝備在國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)獨(dú)占鰲頭。
1.2.2 國(guó)內(nèi)研究概況
組合機(jī)床發(fā)展在我國(guó)才剛剛起步，但是勢(shì)頭很猛，已經(jīng)由不太成熟的局勢(shì)發(fā)展到與國(guó)際化接軌，加工對(duì)象也由普及的農(nóng)業(yè)大型重工業(yè)機(jī)械向高精度的航天、醫(yī)療等機(jī)械遷移。
1.3 課題研究趨勢(shì)及前景
在如今的國(guó)際全球化銷售市場(chǎng)中，我國(guó)組合機(jī)床并不占有多大的優(yōu)勢(shì)，一些企業(yè)生產(chǎn)更是不能滿足市場(chǎng)需求，有些技術(shù)還不是很成熟。所以創(chuàng)新才是打開市場(chǎng)的唯一途徑，現(xiàn)今科技發(fā)展日新月異，傳統(tǒng)企業(yè)的組合機(jī)床已經(jīng)根本不上時(shí)代，企業(yè)需要以創(chuàng)新為突破口。在航天、科研方面取得成果，讓中國(guó)的組合機(jī)床技術(shù)在世界大放光彩。
1.4 課題主要研究?jī)?nèi)容
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是曲軸箱箱蓋缸孔端面螺紋底孔組合鉆床及夾具設(shè)計(jì)，要求完成對(duì)曲軸箱箱蓋缸孔端面螺紋底孔的加工，該鉆床是臥式單面單工位6軸組合鉆床。對(duì)于這臺(tái)組合鉆床的設(shè)計(jì)包括總體設(shè)計(jì)和主軸箱的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要用到以前學(xué)過(guò)的知識(shí)，如：機(jī)床、刀具、夾具、CAD等方面的知識(shí)，還需要做到理論結(jié)合實(shí)際。
5
2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)
2.1 主要方案設(shè)計(jì)
2.1.1 加工工件的加工特點(diǎn)
1.被加工零件技術(shù)要求
該工件為曲軸箱箱蓋，材料型號(hào)為HT200，材料硬度（HB）為布氏硬度163~255HB，零件所用的材料是鑄鐵，工序內(nèi)容為鉆6個(gè)M8螺紋底孔，生產(chǎn)綱領(lǐng)為6萬(wàn)臺(tái)。
圖2-1曲軸箱蓋零件
2被加工零件的加工工序
我所設(shè)計(jì)的工序?yàn)殂@曲軸箱箱蓋缸孔端面φ100孔端孔6-M8孔，利用多軸箱上
第二章 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)
6個(gè)主軸一次性加工切削出直徑6.8mm的盲孔。
2.1.2 機(jī)床配置型式的選擇
加工部位是在曲軸箱蓋斜面上，結(jié)合具體情況確定設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的配置型式為單工位臥式單面組合機(jī)床。
2.1.3定位基準(zhǔn)的選擇
通過(guò)分析所給任務(wù)書上的零件特點(diǎn)，螺紋孔與曲軸箱箱蓋側(cè)面的位置是有特定的約束的，當(dāng)鉆削螺紋底孔時(shí)，以底面作為定位基準(zhǔn)，在工件底面采用一面兩銷定位，以滿足螺紋底孔與曲軸箱箱蓋斜端面的位置要求。
2.2 確定切削用量及選擇刀具
2.2.1 確定切削用量
切削用量必須與加工精度、生產(chǎn)效率相適應(yīng)。本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床上面的全部主軸是同時(shí)進(jìn)退的，所以理論上進(jìn)給量一樣，以上的概念即動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量(mm/min)。
即: ==……=
查閱《機(jī)械工人切削手冊(cè)》，得到布氏硬度為160~220時(shí)高速鋼鉆頭的切削用量：初選鉆頭直徑6.8mm，滑臺(tái)進(jìn)給量f=0.1mm/r，所用鉆頭切削速度v=10m/min。
2.2.2 確定相關(guān)切削參數(shù)
由刀具直徑和進(jìn)給量來(lái)計(jì)算切削力，以此確定動(dòng)力部件；計(jì)算切削功率，以此確定動(dòng)力箱功率；計(jì)算轉(zhuǎn)速，以確定滑臺(tái)進(jìn)給量以及后面生產(chǎn)效率計(jì)算卡的指定。
計(jì)算如下：
布氏硬度：HB=-1/3（-）
=255-(255-163) /3
=224.3
切削力：F=26D
=266.8
=721.1 N
切削扭矩：T=10
=10
=1556.9 Nmm
切削功率：P=Tv/9740D
=1556.910/(97403.146.8)
=0.075kw
轉(zhuǎn)速： n=v/πd
=10/(3.146.8)
=470 r/min
2.2.3 選擇刀具結(jié)構(gòu)
曲軸箱蓋的布氏硬度范從下限163到上限255，孔徑D 取6.8mm，在這種情況下選擇18Cr4V作為刀具材料，采取Φ6.8麻花鉆作為刀具。加工終了時(shí)麻花鉆應(yīng)與鉆模套保持一定的距離以留下足夠的前備量。
2.3 鉆孔組合機(jī)床 “三圖一卡”的編制
以上是解決組合機(jī)床工藝方案、結(jié)構(gòu)方案確定的問(wèn)題，下面要解決鉆加工曲軸箱蓋
第三章 多軸箱的設(shè)計(jì)
總體設(shè)計(jì)的另一個(gè)問(wèn)題，就是三張圖紙與一份卡片的設(shè)計(jì)，這部分是機(jī)床總體設(shè)計(jì)的重要組成部分，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中起到承上啟下的作用。
加工工序圖表示工件加工工藝內(nèi)容，定位的基準(zhǔn)的選擇與判斷、工件的定位于壓緊方案等。
繪制曲軸箱箱蓋工序圖的應(yīng)該明了的幾點(diǎn):
A.做到層次分明，重點(diǎn)突出，用粗實(shí)線表示加工部位
B.在需要定位的部位標(biāo)注定位符
C需要時(shí)注釋工件的技術(shù)要求
曲軸箱箱蓋缸孔端面螺紋底孔加工工序圖如圖
2.3.2 加工示意圖
1. 加工示意圖的作用和內(nèi)容
通過(guò)加工示意圖的繪制，我們可以看到工件是怎么樣被加工出來(lái)的，還可以看到刀具、工件以及夾具是怎樣的裝配關(guān)系，另外需要注意的是，繪制加工圖時(shí)應(yīng)該按照加工終了位置進(jìn)行繪制。
下圖為曲軸箱箱蓋上斜端面6孔單工位組合鉆床加工示意圖。
示意圖上應(yīng)包含：
（1）主軸單位時(shí)間旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，滑臺(tái)進(jìn)給量
（2）刀具、工件、夾具與鉆模套的位置關(guān)系
（3）主軸參數(shù)，外伸長(zhǎng)度
（4）刀具直徑大小，接桿的構(gòu)造，接桿與主軸的連接方式
（5）加工工作循環(huán)
2. 繪制圖紙前有關(guān)參數(shù)的計(jì)算選擇
（1）刀具的選擇
該方面以上已討論過(guò)，請(qǐng)參照前面。
（2）鉆模套的選擇
鉆模套選擇是由鉆模套的高度、外圓直徑、配合公差，鉆模套至工件端面距離等參數(shù)決定的。
1）鉆模套外圓直徑配合 鉆模套按類型可分為固定鉆模套、可換鉆模套、快換鉆模套，就可換鉆模套來(lái)說(shuō)，，其外圓直徑與襯套常的配合公差通常選用采用大徑F7小徑m6，而襯套與鉆模板配合公差通常選用大徑 H7小徑n6；
2）鉆模套高 一般情況下對(duì)于加工對(duì)象是材料強(qiáng)度高鉆頭剛度低或者是在斜面上鉆孔時(shí)，我們可以選擇使用長(zhǎng)鉆套。在鉆削一般尺寸的螺紋底孔時(shí)，去鉆模套高H=2d，這里約等于13毫米。
3)鉆模套與工件的相距長(zhǎng)度h h按照經(jīng)驗(yàn)公式可知，加工鑄鐵 h=(0.3~ 0.7)d，當(dāng)材料硬度大時(shí)，系數(shù)應(yīng)該取小，當(dāng)加工小孔，選取的系數(shù)必須取大值。這種情況下我們?nèi)=0.5d，h=3.4毫米。
4）鉆模套的結(jié)構(gòu)型式 因?yàn)楸敬萎厴I(yè)設(shè)計(jì)中，生產(chǎn)綱領(lǐng)為6萬(wàn)臺(tái)以上，屬于大批量加工，這里選取采用可換鉆模套，如1）所提及。
(3)主軸的選取 主軸的材料為40Cr，剪切彈性模量G=81.0GPa,因?yàn)?0Cr鋼強(qiáng)度硬度很高，所以為剛性主軸取ψ ＝1／4（）／m, B取7.3，
由以上條件計(jì)算主軸的直徑為：
d =B,計(jì)算得14.5mm
式中：d——軸直徑（mm）
T——軸所受的轉(zhuǎn)矩（N·m）
B——系數(shù)
由計(jì)算結(jié)果我們選取主軸直徑d=20mm,查閱相關(guān)參數(shù)表格得主軸外伸長(zhǎng)度L取115mm,主軸外徑D取32毫米，內(nèi)徑d1取20毫米。
(4)選擇刀具接桿 根據(jù)上面結(jié)果，主軸向外伸長(zhǎng)距離固定不變，麻花鉆長(zhǎng)度固定不變，確保全部鉆頭能夠同步進(jìn)給，需在之間設(shè)置一個(gè)專用部件，此零件就是接桿。
接桿裝置如圖所示
鉆頭接桿相關(guān)參數(shù)：
(5)多軸箱端面到工件端面的長(zhǎng)度 在整個(gè)加工示意圖的繪制中，這是最重要的聯(lián)系尺寸。要求這一距離越小越好，以便刀具懸伸和工作行程縮短。這一距離包含兩個(gè)因素，其一是主軸刀具、接桿，為最小軸向尺寸；其二，是機(jī)床總布局的聯(lián)系尺寸。兩者之間相互制約。
a)工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 工作進(jìn)給長(zhǎng)度= +，切入長(zhǎng)度在5~10mm間選擇，我們此處取7mm,又因?yàn)樗@孔為盲孔，所以沒(méi)有，故=7+18=25mm
b)快速進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 快速進(jìn)給表示動(dòng)力系統(tǒng)把鉆頭快速定位到工序開始的位置。本例中刀具懸伸長(zhǎng)度為119mm,因考慮刀具能從接桿錐柄孔內(nèi)取出，所以確定為140mm。
c)快速退回長(zhǎng)度的確定 由以上計(jì)算結(jié)果可得，= +=140+25=165mm
d)動(dòng)力部件總行程的確定 第一，動(dòng)力部件總行程必須滿足= +；第二，還要把前后備量納入考慮范圍之內(nèi)。前備量指因刀具磨損需要向前調(diào)節(jié)的距離，此距離不應(yīng)小于15~20mm，這里取20mm。后備量是考慮刀具從接桿中取出的距離，理想情況是確保刀具退離鉆模套外端面的距離大于接桿插入主軸孔距離，所以我們這里取后備量65mm，動(dòng)力部件總行程等于250mm。
2.3.3 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖
1. 聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容
組合機(jī)床的構(gòu)成部件有滑臺(tái)、側(cè)底座、刀具、夾具等，聯(lián)系尺寸圖展示機(jī)床各所有部件的裝配和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以校核所選部件是否發(fā)生干涉，并為進(jìn)一步開展多軸箱、夾具等的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
2.動(dòng)力部件的確定
動(dòng)力部件首先選擇動(dòng)力滑臺(tái)，其次選擇功率相適應(yīng)的動(dòng)力箱。
（1）滑臺(tái)的選用應(yīng)考慮滑臺(tái)進(jìn)給速度、滑臺(tái)橫向進(jìn)給所需的進(jìn)給力、滑臺(tái)移動(dòng)最大行程長(zhǎng)度等參數(shù)。
1）驅(qū)動(dòng)形式的確定 縱觀全局，本設(shè)計(jì)選擇HY 系列液壓滑臺(tái)。
2）確定軸向進(jìn)給力
滑臺(tái)所需的進(jìn)給力 = =6 721.1=4326.6 N
滑臺(tái)進(jìn)給力必須大于4400 N
3）確定進(jìn)給速度 本系統(tǒng)中進(jìn)給速度 = =47 mm/min。
選取25型液壓滑臺(tái)
4）確定滑臺(tái)行程 前備量應(yīng)留有足夠的預(yù)留量，本系統(tǒng)前備量選取20mm；為了是麻花鉆能夠順利取出，后備量應(yīng)該選取65mm，因?yàn)榛_(tái)總行程為工作行程、前備量后備量之和。 所以行程L取250mm。
（2）動(dòng)力箱的選用 動(dòng)力箱的選擇基于電機(jī)的功率，初定
＝ /
＝60.075/0.8
＝0.5625 KW
選取25型動(dòng)力箱
相關(guān)技術(shù)參數(shù)：
（3）中間底座輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸必須適應(yīng)軸臺(tái)聯(lián)接安裝，綜合多種因素中間底座采用側(cè)底座1CC251。
（4）確定多軸箱輪廓尺寸 臥式機(jī)床多軸箱總厚度為325mm，寬度和高度參照 [1] 謝家瀛. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) 多軸箱的寬度標(biāo)準(zhǔn)選取400毫米，高度確定為400毫米。
2.3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡
根據(jù)加工示意圖計(jì)算設(shè)計(jì)的工作循環(huán)，再結(jié)合參考的切削用量，計(jì)算出機(jī)床生產(chǎn)率，編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。生產(chǎn)率計(jì)算卡為生產(chǎn)提供了指導(dǎo)作用，展示了實(shí)際生產(chǎn)率和負(fù)荷率。
A. 理想生產(chǎn)率Q
Q為生產(chǎn)綱領(lǐng)，全年工時(shí)總數(shù)K有關(guān)，按經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，單班生產(chǎn)K取2350 h，
Q = 年產(chǎn)量/K
= 60000/2350
= 25.53 （件/h）
B.實(shí)際生產(chǎn)率
（件/h）
--------生產(chǎn)一個(gè)零件所需的時(shí)間，min,，計(jì)算公式如下
——滑臺(tái)直線移動(dòng)時(shí)間，一取0.1min;
——裝卸工作時(shí)間，通常取0.5～1.5min，取1.5 min
所以
60/2.175
27.59 件/h
C.機(jī)床負(fù)荷率
92.53%
D. 生產(chǎn)率計(jì)算卡
工件
品種
鑄件
名稱
曲軸箱箱蓋
毛坯重量
材質(zhì)
HT200
硬度
HB 163~255
工序名稱
鉆螺紋M8底孔
工序號(hào)
序號(hào)
工步
名稱
被加工零件數(shù)量
加工直徑/mm
加工長(zhǎng)度
/mm
工作行程
/mm
切削速度
(m
/?min)
每分鐘轉(zhuǎn)速
(r/
min)
進(jìn)給量
(mm/r)
進(jìn)給速度
(mm
/min)
工時(shí)(min)
機(jī)加工
時(shí)間
輔助
時(shí)間
共計(jì)
1
裝入工件
1
0.5
0.5
2
工件定位夾緊
20
0.25
0.25
3
右動(dòng)力部件快進(jìn)
140
12000
0.012
0.012
4
右動(dòng)力部件工進(jìn)
18（盲孔）
25
10
470
0.1
47
0.53
0.53
5
死擋鐵停留
0.02
0.02
6
右動(dòng)力部件快退
165
12000
0.0138
0.0138
7
松開工件
20
0.25
0.25
8
卸下工件
0.5
0.5
備注
1、 裝卸工件的時(shí)間取決于工人的熟練程度，取1.5min；
2、 直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間，取0.1min.
單件總工時(shí)
0.53
1.645
2.175
機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率
25.53件/小時(shí)
機(jī)床理想生產(chǎn)率
27.59件/小時(shí)
機(jī)床負(fù)荷率
92.53%
3 多軸箱的設(shè)計(jì)
3.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖
（1）大致確定主軸在多軸箱中的位置
（2）主軸尺寸及切削用
（3）動(dòng)力部件
1TD25IA型動(dòng)力箱電機(jī)功率1.5KW，轉(zhuǎn)速940 r/min,驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速520 r/min，其他尺寸可查動(dòng)力箱裝配圖。
3.2 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
3.2.1 多軸箱設(shè)計(jì)的一般要求
（1）在不影響主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向的前提下，應(yīng)保證傳動(dòng)軸和齒輪數(shù)數(shù)量最小，所以在條件允許的情況下用一根傳動(dòng)軸去帶動(dòng)多個(gè)主軸。
（2）多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比應(yīng)該大于0.5以確保結(jié)構(gòu)緊湊。
（3）最好不要用軸帶動(dòng)主軸，避免增加主軸負(fù)荷。
3.2.2 確定各軸位置及齒輪齒數(shù)
（1）根據(jù)原始依據(jù)圖，計(jì)算驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)。
根據(jù)上圖計(jì)算各主軸以及驅(qū)動(dòng)軸的坐標(biāo)
坐標(biāo)
銷0
驅(qū)動(dòng)軸O1
主軸1
主軸2
主軸3
主軸4
主軸5
主軸6
X
0
175
175
121
121
175
229
229
Y
0
94.5
150
181.25
213.75
245
213.75
151.25
（2）各軸傳動(dòng)軸傳動(dòng)比
1）已知6個(gè)主軸轉(zhuǎn)速均為470 r/min，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為520 r/min,故總傳動(dòng)比為u=470/520=1/1.1
2)因?yàn)橹鬏S上所配齒輪要求不是很大，故最后一對(duì)齒輪為提速，即u0-1,2,…6=1.41
3)計(jì)算出驅(qū)動(dòng)軸和傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)比u0-7=1/1.56
其中7為傳動(dòng)軸
（3）計(jì)算各齒輪齒數(shù)
1）確定傳動(dòng)軸7——各主軸
A1=62.5，取m=2
A1=m(z1+z2)/2
z1+z2=62.5
z1/z2=1.41,所以z1=26 z2=37 所以主軸1到主軸6配合的齒輪齒數(shù)均為26，傳動(dòng)軸7配合的齒數(shù)為37。
2）確定驅(qū)動(dòng)軸o1——傳動(dòng)軸
A2=118，取m=4
A2=m(z3+z4)/2
z3+z4=59
z3/z4=1/1.56,計(jì)算得z3=23 z4=36，所以傳動(dòng)軸7的齒輪齒數(shù)為36，驅(qū)動(dòng)軸的齒輪齒數(shù)為23。
上式 ：m——齒輪模數(shù)
A1——主軸與傳動(dòng)軸的距離 mm
A2——驅(qū)動(dòng)軸與主軸的距離 mm
（4）分度圓直徑的計(jì)算
D1=mxz1=2x26=52 mm
D2=mxz2=2x37=74 mm
D3=mxz3=4x23=92 mm
D4=mxz4=4x36=144 mm
3.3多軸箱的總圖繪制
通過(guò)以上計(jì)算結(jié)果可以繪制多軸箱的總圖，如下圖
3.4
3.4中心距驗(yàn)算的誤差與傳動(dòng)軸的校核
（1）經(jīng)校驗(yàn)，各軸間齒輪中心距離誤差與實(shí)際中心距A相差不大，而且齒輪在實(shí)際裝配時(shí)能夠正常嚙合，滿足該設(shè)計(jì)的要求。
（2）經(jīng)過(guò)校核，傳動(dòng)軸7能夠承受最大扭矩，所以符合本設(shè)計(jì)要求。
22
第四章 組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)
4 組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)
機(jī)床夾對(duì)于組合機(jī)床的生產(chǎn)效率的提高起著重要的作用，通過(guò)夾具使工件達(dá)到定位、夾緊的作用，并且刀具能夠通過(guò)鉆模套達(dá)到加工預(yù)定位置，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速的工進(jìn)與快退，最后進(jìn)行工件的拆卸。我的設(shè)計(jì)任務(wù)是曲軸箱箱蓋缸孔端面螺紋底孔組合鉆床及夾具設(shè)計(jì)。
4.1 機(jī)床夾具的作用及其分類
4.1.1 機(jī)床夾具的作用
1）確保工件能夠準(zhǔn)確定位
工件裝被裝在夾具上，工件的六個(gè)自由度也就被夾具所約束，這樣刀具就能精確地進(jìn)給，快速前進(jìn)或后退，達(dá)到節(jié)約時(shí)間、減少成本的目的。
2）加快生產(chǎn)進(jìn)度
采用專用夾具可以省去劃線、找正這些繁瑣的工序，一定程度減少機(jī)床輔助時(shí)間，減少人工的工作量，使械加工更加自動(dòng)化，工序更加集中大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，同時(shí)也降低了工成本，節(jié)約了資源。
4.1.2 機(jī)床夾具的分類
夾具的分類方法比較多，主要為通用夾具和專用夾具。
1） 通用夾具
通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的、在生產(chǎn)加工中有固定尺寸的夾具。如三爪卡盤、機(jī)器虎鉗、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。
2）專用夾具
專用夾具是指特定為一個(gè)工件的加工所設(shè)計(jì)的夾具。
3組合夾具
組合夾具是指將很多通用的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組合而成的夾具，這種類型的夾具裝卸方便。
4.1.3 機(jī)床夾具的組成
夾具的種類很多，結(jié)構(gòu)功能各異，但是他們的工作原理基本一致，有如下幾個(gè)組成部分。
（1） 定位元件
用來(lái)定位工件在夾具中的相對(duì)位置，用來(lái)工件的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，確保工件在加工過(guò)程中完全約束。
（2） 夾緊裝置
這種裝置是將工件壓緊夾牢以保證工件在定位時(shí)不至于因加工受力而產(chǎn)生跳動(dòng)。
（3） 對(duì)刀導(dǎo)引元件
這類元件的作用是使得刀具能夠按照原先設(shè)計(jì)的路徑進(jìn)行切削，提高加工的精度。
（4）夾具體
夾具體是夾具設(shè)計(jì)的主要組成部分，除此之外，其他裝置都固定在夾具體上。
4.2 鉆6-M8底孔夾具設(shè)計(jì)
4.2.1 研究原始資料
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是曲軸箱箱蓋缸孔端面螺紋底孔組合鉆床及夾具設(shè)計(jì)，只要利用本夾具用來(lái)鉆6個(gè)6.8mm螺紋底孔，加工時(shí)螺紋孔與曲軸箱箱蓋側(cè)面的位置是有一定要求的，為了達(dá)到任務(wù)書里所提出的要求，最重要的是確定定位參考位置，另外還必須考慮如何減少預(yù)算，提升科技。
4.2.2 定位參考的確定
通過(guò)分析所給任務(wù)書上的零件特點(diǎn)，螺紋孔與曲軸箱箱蓋側(cè)面的位置是有特定的約束的，當(dāng)鉆削螺紋底孔時(shí)，以底面作為定位基準(zhǔn)，在工件底面采用一面兩銷定位，以滿足螺紋底孔與曲軸箱箱蓋斜端面的位置要求。
4.2.3 夾具方案的設(shè)計(jì)選擇
根據(jù)任務(wù)書要求，原本考慮使用傾斜式鉆床進(jìn)行斜向進(jìn)給鉆削，螺紋孔分布在工件斜端面圓端孔周圍，后來(lái)想到用墊板將工件墊起45度，再螺栓定位來(lái)使工件與夾具體固定，使得工件加工方向變?yōu)闄M向，也就是x軸方向，從而直接用臥式鉆床進(jìn)行鉆削而且其夾緊剛度比較低，夾緊力比較理想，夾緊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
4.2.4 切削力及夾緊力的計(jì)算
切削力
N
計(jì)算實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[8] 李名望.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)實(shí)例教程[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010. 得：
安全系數(shù)K參照經(jīng)驗(yàn)公式得到：
式中：所有情況下的安全系數(shù)，
所以 N
因?yàn)閷?shí)際夾緊力很小，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
取，，
計(jì)算夾緊力，有：
參考相關(guān)資料：
其中：
由參考文獻(xiàn)[3]表得：公式：
4.2.5 誤差分析與計(jì)算
該夾具采用一面兩銷進(jìn)行定位以限定孔的中心與工件斜端面之間的尺寸公差。
孔與斜側(cè)面為線性尺寸一般公差。參考相關(guān)資料可知：
取（中等級(jí)）即 ：尺寸偏差為、
由參考文獻(xiàn)[7] 孫麗媛.機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)可得：
（1）加工誤差：一般情況下限制在內(nèi)
（2）定位誤差：相關(guān)工件的加工部位定位尺寸公差
（3）夾具相對(duì)麻花鉆頭的相對(duì)位置誤差：鉆模套之間的相對(duì)長(zhǎng)度的誤差，一般取工件尺寸公差的五分之一。即
結(jié)合以上三點(diǎn)得出本次夾具的誤差總和：
綜上所述，計(jì)算結(jié)果符合本次設(shè)計(jì)的旨意。
4.2.6 夾具設(shè)計(jì)的附加說(shuō)明及簡(jiǎn)圖
本夾具用于在鉆床上加工斜端面的螺紋孔。工件采用一面兩銷進(jìn)行定位，以棱型銷和定位銷實(shí)現(xiàn)完工件的完全約束。
結(jié) 論
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使得我對(duì)組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)、組合機(jī)床多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)以及夾具、鉆模套等專用部件有了更深的認(rèn)識(shí)，由最初的計(jì)算，繪圖到最后的檢驗(yàn)校核，我發(fā)現(xiàn)機(jī)械制造并不是靠憑空想象，而是有著明確精密的數(shù)據(jù)，每一個(gè)型號(hào)都對(duì)應(yīng)著一套配套零件的尺寸參數(shù)的選擇，而這些數(shù)據(jù)參數(shù)都是由前人的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)得到的，而夾具的設(shè)計(jì)則鍛煉了我思維縝密的能力，必須從各方面去考慮工件的定位與夾緊，從而來(lái)限制工位的自由度，其實(shí)夾具的設(shè)計(jì)是一件很開放的程序，我們可以從很多種方案中選取最優(yōu)方案。到此遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有結(jié)束，確定了一系列設(shè)計(jì)方案后，還必須反復(fù)推敲，反復(fù)考慮實(shí)際加工的情況，這樣才算基本完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。同時(shí)多軸箱作為所有機(jī)床都有的一個(gè)重要組成部分，其實(shí)它內(nèi)部的實(shí)際零件的分布，傳動(dòng)鏈的構(gòu)造要比理論上的復(fù)雜的多，僅僅在紙上設(shè)計(jì)出來(lái)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須多看多學(xué)，在實(shí)踐中掌握理論上學(xué)到的知識(shí)。
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致 謝
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，由于經(jīng)驗(yàn)不足，有些方面并未考慮，多少會(huì)有不足。在這里第一要感謝我的指導(dǎo)老師趙海霞老師，她一直督促檢查我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)，特別是在多軸箱計(jì)算這塊手把手知道我們?cè)O(shè)計(jì)，還有通過(guò)QQ解決了我不少計(jì)算上的困惑，特別感謝她。其次，還要感謝我的同學(xué)王家林、姚晨帆，他們?cè)谠O(shè)計(jì)圖紙以及傳動(dòng)系統(tǒng)方面給我提供了很多的意見(jiàn)。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）外 文 參 考 資 料 及 譯 文
譯文題目： Combination machine and General transformation multi-axis drilling machine drilling machine
組合機(jī)床和多軸鉆床
學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：
專 業(yè)：
所在學(xué)院：
指導(dǎo)教師：
職 稱：
20xx年 2月 27日
1 Combination machine
Combination machine tool is based on general parts, according to the specific shape of workpiece and the special components and fixture design of machining process, semi-automatic or automatic special machine.
1.1 The function of combination machine
Combination machine tools usually adopts the ways of multi-axial, more knives, more processes, multi-faceted or multistage .At the same time its production efficiency is several times or more higher than general machine. Due to the standardization and serialization of general parts, we can make flexible configuration according to need to shorten the cycle of design and manufacture. Therefore, the combination machine has the advantages of low cost and high efficiency, in large, mass production is widely used, and the automatic production line can be used to composite.
Combination machine tool is usually for general box or special shape of parts. During processing, workpiece rotate, generally by the tool and workpiece rotate movement and tools for the relative motion, to realize in drilling, reaming, economic hole, reaming, boring, cutting and milling, and the processing thread and fiber-end surface etc. Some combination machine adopts clamping workpiece machining head to rotate, feeding movement by the tool for, also can achieve some axisymmettical parts (such as the flywheel, automobile rear half axle, etc.) of the circle and the process.
1.2 Combination machine parts classification
General parts according to the function can be divided into power components and parts, transmission parts, supporting the control and auxiliary parts. Power components are provided for combination machine tools in the movement and moving parts. It contains Main motivation, cutting head and dynamic slide. Supporting components are installed power to slide into to institutions, cutting head or fixture, have side base, base, support, adjustable bracket, column and column base, etc.
Transmission parts is used to transport or spindle box to the processing of the main parts, workstation dividing rotating table, the annular dividing rotating table, drum and to-and-fro moving workbench, etc
Control components are used to control the machine parts, automatic working cycle is hydraulic pressure station and electrical cabinets and control console, etc. Auxiliary parts are lubrication device and cooling device and scraps discharge device etc.
1.3 The development of modular machine tool
In order to make the combination machine tools in small batch production, often applied to the structure, the application of group technology and craft of similar parts in a centralized modular machine tool, in order to improve the machining efficiency. This machine has two kinds of common, spindle box combination machine tools and turn tower combination machine tools.
Combination machine tools of future development will be more adopts adjustable motor transmission of ball screw, etc, to simplify structure and shorten the production beat, Using digital control system and spindle box, jig automatic replacement system, in order to improve the process adjustability, Flexible manufacturing systems and into.
2 General transformation multi-axis drilling machine drilling machine
In present, China's small medium enterprises product quality production efficiency needs new increase. Processing means far from sufficient. Many small medium enterprises actual technical state equipment improvements, through strengthening its own development. Common drilling single-axis machine tools, multi-axis box drill, transformation multi-axis drilling, we could greatly shorten processing time, improve production efficiency.
2.1 Application multi-axis machining :
According general machine tools average cutting time rarely exceeds 15% total working hours. Remaining time plug-in, loading work piece, exchange tools, operation tools, measurements, iron filings so forth. Although CNC machine tools can improve 85%, some cases, even high productivity, same components, necessarily lower than average machine. Different processing methods have different characteristics, drilling process, multi-axis machining small investment increase productivity through effective measures.
2.2Advantage Multi-axis machining
Although automatic multi-axis adjustable long line applications, only limited high-volume production. Even adjustable multi-axis head expanded still far from being able small, hole complex requirements. Industrial development, large complex multi-axis machining even more compelling. For example, large-scale nuclear power plants water-wall tube plate condenser has 15000 ψ20 holes, radial drilling machine processing, simply drilling holes countersink countersunk head 842.5hours, while also crossed hours 151.1 hours. However, 8-axis CNC machining floor drilling, drilling countersink holes 171.6 hours, crossed also simple, 1.9 hours. Therefore, numerical control two axis, so proper alignment tool processing location, combined multi-axis machining can only expand accuracy can greatly enhance work efficiency, easy quickly create original processing parts. Some analysis large high-speed diesel engine 30 kinds box-shaped rod-shaped parts more than 2,000 drilling operations, 40% could automatic replacement machines using two-axis spindle box, three-axis four-axis machining head, average can reduced 20% processing time. Machine Tool Exhibition 1975 also reflected multi-axis machining using more trend.
2.3Multi-axis machining equipment
Multi-axis machining can process different holes at the same time. This not only can shorten cutting time, improve accuracy, reduce clamping positioning time, but also don’t need to calculate coordinates during CNC machine processing, reduce character blocks ,simplify programming. Processing uses following equipment: radial drilling vertical drilling, upload multi-axis head, multi-axis drilling machine, multi-axis modular machine tool spindle box heart and automatic replacement machines
Now put forward some profiles.It contains two kinds of drive ways gear drive and universal joint couplings. Our familiar, the former, more efficient, simple structure, the other can adjust wheelbase. It contains two kinds in the way of structure. The former can’t adjust wheelbase, often use gear driving, only applies high-volume production. Adaptability expands its approval multi-axis adjustable head, certain range adjustable wheelbase. Mainly mounted universal. Two kinds of universal axis: alignment device spindle. Spindle mounted adjustable bracket adjustable bracket can T-shaped slot shell move, cylindrical spindle units. They have the same type template. Former applies small batch and regular holes （pore groups hole groups different diameter circle). Latter applies larger batch-type production, small quantities turns, rigid better pitch accuracy also high, different hole requires different template. Multi-axis head can vertical drilling-type radial drilling machine, press drill itself various functions work. Multi-axis processing methods, due drilling efficiency, range relationship between limited scope.
2.3.1Multi-axle box first multi-axis standard component. U.S. Sect’s standard gear boxes, multi-axle box, etc. designed adjustable multi-axle box. 32 kinds specifications, process size from 300X300 mm 600X1050mm, working-axis up power up 22.5 kilowatts. Romani factory adjustable multi-axle box easy gear should first location near its adjustable-axis move correct location. Therefore, structure changes certain extent change can reach more than ordinary axle box smaller pitch. According group processing first multi-axle, multi-axis machine tool medium volume production. get good results, need following points :(1) work piece clamping simple, enough coolant away iron filings. (2)fixture rigidity, processing, without deformation, dividing right position.（3）Two group knives use, another set adjustment, thereby reducing tool change downtime.（4）Quality tools monitor whether blunt tool, drill grinding （5）Dimensions can detect immediately when ultra-poor.
2.3.2Multi-axis drilling machine multi-axis machining orientation, power, feed, speed processing range. Displayed Paris Exhibition multi-axis drilling machine hydraulic multi-feed. Throughout its work, fast-forward through bad, workers enter iron filings all automatically. separate variable speed, so one group can adapt different pore size hole processing needs.
2.3.3Automatic replacement machine tool spindle box medium volume production recent years automatic replacement modular machine tool spindle box. automatic replacement spindle machine Automatic replacement rotary spindle machine tool spindle box several on-adjustable hanging spindle box. Vertical horizontal patch panel first series good working procedures, so corresponding spindle box processing station, location power connection tight, work piece spindle box below, upward mobility processing. When change processing object, exchange suspension spindle box, you can pass different processes different needs. Multi-axis machine tool turret Turret install more non-adjustable universal coupling spindle box, turret can automatically switch rotary table feed motion. Through rotary table can work piece surface. Because too big, so workers4-6. spindle box too large. When machining process more objects, size larger, should automatically replace machine tool spindle box fit, its simple structure.
2.3.4Automatic replacement modular machine tool spindle box contains automatic line and standard machine parts. Non-adjustable multi-axle box and power box are fixed at horizon base .When spindle rotates, entire case fix at fastening device board. Headstock rotation and feed movement work by the standard procedure. Headstock needs few seconds. Workpiece is clamped at hydraulic sub-degree rotary table so each surface will be processed. If rotary table is equipped with discharging device, we can conduct production automation. In Variable production system, using device and corresponding controller can obtain complete processing system.
8-axis CNC drill floor Large condenser water wall tube plate holes 15,000,which linked together support plate processing. Diameter 20mm, hole depth 180 mm. Using inside cooling pipe with twist drill ,5-7 bar pressure of coolant can directly reach cutting area. Durabler than regular twist drill, large quantity. 8-axis CNC machining floor can shorten processing time
2.3.5Trends of multi-axis machining: Multi-axis machining has high production efficiency, low investment production, short preparation cycle. With the development of China's CNC technology, multi-axis machining will increase, processing efficiency will improve.
1 組合機(jī)床
組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ),配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具,組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。
1.1組合機(jī)床的作用
組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式,生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化,可根據(jù)需要靈活配置,能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此,組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn),在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用,并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。
組合機(jī)床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件，工作時(shí)工件一般不旋轉(zhuǎn),由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng),來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn),由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng),也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。
1.2組合機(jī)床部件分類
通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。
支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件,有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。
輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件,主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等。
控制部件是用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件,有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等.輔助部件有潤(rùn)滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。
1.3組合機(jī)床的發(fā)展
為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用,往往需要應(yīng)用成組技術(shù),把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺(tái)組合機(jī)床上加工,以提高機(jī)床的利用率.這類機(jī)床常見(jiàn)的有兩種,可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。
組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng),以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng),以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。
2多軸鉆床
目前，我國(guó)中、小型企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率都需要有一個(gè)新的提高。但是加工手段卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。許多中小型企業(yè)都結(jié)合自己的實(shí)際對(duì)設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)強(qiáng)化自身。以求自我發(fā)展。普通鉆床為單軸機(jī)床，但安裝上多軸箱就會(huì)成為多軸的鉆床，改造成多軸鉆床后，能大大地縮短加工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
2.1多軸加工應(yīng)用
據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般在車間中普通機(jī)床的平均切削時(shí)間很少超過(guò)全部工作時(shí)間的15%。其余時(shí)間是看圖、裝卸工件、調(diào)換刀具、操作機(jī)床、測(cè)量 以及清除鐵屑等等。使用 數(shù)控機(jī)床雖然能提高85%，但購(gòu)置費(fèi)用大。某些情況下，即使生產(chǎn)率高，但加工相同的零件， 其成本不一定比普通機(jī)床低。故必須更多地縮短加工時(shí)間。不同的加工方法有不同的特點(diǎn)， 就鉆削加工而言，多軸加工是一種通過(guò)少量投資來(lái)提高生產(chǎn)率的有效措施。
2.2多軸加工優(yōu)勢(shì)
雖然不可調(diào)式多軸頭在自動(dòng)線中早有應(yīng)用，但只局限于大批量生產(chǎn)。即使采用可調(diào)式多軸頭擴(kuò)大了使用范圍，仍然遠(yuǎn)不能滿足批量小、孔型復(fù)雜的要求。尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，大型復(fù)雜的多軸加工更是引人注目。例如原子能發(fā)電站中大型冷凝器水冷壁管板 有15000 個(gè)ψ20 孔，若以搖臂鉆床加工，單單鉆孔與锪沉頭孔就要842.5 小時(shí)，另外還要 劃線工時(shí)151.1 小時(shí)。但若以數(shù)控八軸落地鉆床加工，鉆锪孔只要171.6 小時(shí)，劃線也簡(jiǎn)單,只要1.9 小時(shí),因此，利用數(shù)控控制的二個(gè)坐標(biāo)軸，使刀具正確地對(duì)準(zhǔn)加工位置，結(jié)合多軸 加工不但可以擴(kuò)大加工范圍，而且在提高精度的基礎(chǔ)上還能大大地提高工效，迅速地制造出 原來(lái)不易加工的零件。有人分析大型高速柴油機(jī)30 多個(gè)鉆孔操作中，有40%可以在自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床中用二軸、三軸或四軸多軸頭加工，平均可減少20% 的加工時(shí)間。1975 年法國(guó)巴黎機(jī)床展覽會(huì)也反映了多軸加工的使用愈來(lái)愈多這一趨勢(shì)。
2.3多軸加工的設(shè)備
多軸加工是在一次進(jìn)給中同時(shí)加工許多孔個(gè)孔。這不僅縮短切削時(shí)間，提高精度，減少裝夾或定位時(shí)間，并且在數(shù)控機(jī)床中不必計(jì)算坐標(biāo)，減少字塊數(shù)而簡(jiǎn)化編程。它可以采用以下一些設(shè)備進(jìn)行加工:立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭、多軸鉆床、多軸組合機(jī)床心及自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床。
現(xiàn)在就這方面的現(xiàn)狀作一簡(jiǎn)介:從傳動(dòng)方式來(lái)說(shuō)主要有齒輪傳動(dòng)與萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)二種。這是大家所熟悉的。前者效率較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，后者易于調(diào)整軸距。從結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)有不可調(diào)式與可調(diào)式二種。前者軸不能改變，多采用齒輪傳動(dòng)，僅適用于大批量生產(chǎn)。為了擴(kuò)大其適應(yīng)性，發(fā)展了可調(diào)式多軸頭，在一定范圍內(nèi)可調(diào)整軸距。它主要裝在有二種萬(wàn)向。(1)萬(wàn)向軸式也有二種: 具有對(duì)準(zhǔn)裝置的主軸。主軸裝在可調(diào)支架中，而可調(diào)支架能在殼體的T 形槽中移動(dòng)，并能在對(duì)準(zhǔn)的位置以螺栓固定。(2)具有公差的圓柱形主軸套。主軸套固定在與式件孔型相同的模板中。前一種適用于批量小且孔組是規(guī)則分布的工件(如孔組分布在不同直徑的圓周上)。后一種適用于批量較大式中小批量的輪番生產(chǎn)中，剛性較好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多軸頭可以裝在立鉆式搖臂鉆床上，按鉆床本身所具有的各種功能進(jìn)行工作。這種多軸加工方法,由于鉆孔效率、加工范圍及精度的關(guān)系，使用范圍有限。
2.3.1多軸箱:也像多軸頭那樣作為標(biāo)準(zhǔn)部件生產(chǎn)。美國(guó)Secto公司標(biāo)準(zhǔn)齒輪箱、多軸箱等設(shè)計(jì)的不可調(diào)式多軸箱。有32 種規(guī)格，加工面積從300X300 毫米到600X1050 毫米，工作軸達(dá) 60 根，動(dòng)力達(dá)22.5 千瓦。Romai 工廠生產(chǎn)的可調(diào)多軸箱調(diào)整方便，只要先把齒輪調(diào)整到接近孔型的位置，然后把與它聯(lián)接的可調(diào)軸移動(dòng)到正確的位置。因此，這種結(jié)構(gòu)只要改變模板，就能在一定范圍內(nèi)容易地改變孔型，并且可以達(dá)到比普通多軸箱更小的孔距。 根據(jù)成組加工原理使用多軸箱或多軸頭的組合機(jī)床很適用于大中批量生產(chǎn)。為了在加工中獲 得良好的效果，必需考慮以下數(shù)點(diǎn):(1)工件裝夾簡(jiǎn)單，有足夠的冷卻液沖走鐵屑。(2)?夾具剛性好，加工時(shí)不形變，分度定位正確。(3)使用二組刀具的可能性，以便一組使用，另一組刃磨與調(diào)整，從而縮短換刀停機(jī)時(shí)間。(4)使用優(yōu)質(zhì)刀具，監(jiān)視刀具是否變鈍，鉆頭要機(jī)磨。(5)尺寸超差時(shí)能立即發(fā)現(xiàn)。
2.3.2多軸鉆床:這是一種能滿足多軸加工要求的鉆床。諸如導(dǎo)向、功率、進(jìn)給、轉(zhuǎn)速與加工范圍等。巴黎展覽會(huì)中展出的多軸鉆床多具液壓進(jìn)給。其整個(gè)工作循壞如快進(jìn)、工進(jìn)與清除鐵屑 等都是自動(dòng)進(jìn)行。值得注意的是，多數(shù)具有單獨(dú)的變速機(jī)構(gòu)，這樣可以適應(yīng)某一組孔中不同孔徑的加工需要。
2.3.3自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床: 為了中小批量生產(chǎn)合理化的需要，最近幾年發(fā)展了自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床。 自動(dòng)更換主軸機(jī)床自動(dòng)更換主軸機(jī)床頂部是回轉(zhuǎn)式主軸箱庫(kù)，掛有多個(gè)不可調(diào)主軸箱?？v橫配線盤予先編好工作程序，使相應(yīng)的主軸箱進(jìn)入加工工位，定位緊并與動(dòng)力聯(lián)接，然后裝有工件的工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到主軸箱下面，向上移動(dòng)進(jìn)行加工。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)，只要調(diào)換懸掛的主軸箱，就能適應(yīng) 不同孔型與不同工序的需要。 多軸轉(zhuǎn)塔機(jī)床轉(zhuǎn)塔上裝置多個(gè)不可調(diào)或萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)主軸箱，轉(zhuǎn)塔能自動(dòng)轉(zhuǎn)位，并對(duì)夾緊在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。通過(guò)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)，可以加工工件的多個(gè)面。因?yàn)檗D(zhuǎn)塔不宜過(guò)大，故它的工位 數(shù)一般不超過(guò)4-6 個(gè),且主軸箱也不宜過(guò)大。當(dāng)加工對(duì)象的工序較多、尺寸較大時(shí)，就不 如自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床合適，但它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
2.3.4輪輻六軸專用鉆床: 自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床由自動(dòng)線或組合機(jī)床中的標(biāo)準(zhǔn)部件組成。不可調(diào)多軸箱與動(dòng)力箱按置在水平底座上，主軸箱庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)整個(gè)裝置緊固在進(jìn)給系統(tǒng)的溜板上。主軸箱庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給動(dòng)作都按標(biāo)準(zhǔn)子程序工作。主軸箱時(shí)間為幾秒鐘。工件夾緊于液壓分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以便加工工件的各個(gè)面。如果回轉(zhuǎn)工作臺(tái)配以卸料裝置，就能夠流水生產(chǎn)自動(dòng)化。在可變生產(chǎn)系統(tǒng)中采用這種裝置，并配以相應(yīng)的控制器可以獲得完整的加工系統(tǒng)。 數(shù)控八軸落地鉆床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達(dá)15000 個(gè)，它與支撐板聯(lián)接在一起加工。孔徑為20 毫米，孔深180 毫米。采用具有內(nèi)冷卻管道的麻花鉆，5-7 巴壓力的冷卻液可直接進(jìn)入切削區(qū)。它比普通麻花鉆耐用，且進(jìn)給量大。為了縮短加工時(shí)間，以8 軸數(shù)控落地加工。
2.3.5多軸加工趨勢(shì):多軸加工生產(chǎn)效率高，投資少，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，產(chǎn)品改型時(shí)設(shè)備損失少。而且隨著我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，多軸加工的范圍一定會(huì)愈來(lái)愈廣，加工效率也會(huì)不斷提高。