基于多轴加工的普通钻床改造设计

数控多工位钻床的设计，采用了普通车床设计的步骤和方法，综合考虑数控机床的特点。

从切削力入手确定主轴及电机，到整个机床的结构设计和机床的控制，最后到对机床初始化程序设计。

本设计是基于多轴加工的普通钻床改造。

为了实现复合工位的加工，现需要对普通钻床进行多轴头的设计。

普通钻床为单轴机床，但安装上多轴箱就会成为多轴的钻床，改造成多轴钻床后，能大大地缩短加工时间，提高生产效率。

因此本设计的重点是多轴箱的设计，设计内容包括齿轮分布与选用轴的设计多轴箱的选用导向装置设计等。

关键词复合工位多轴钻床生产效率多轴.本课题的研究内容和意义.国内外的发展概况多轴头多轴箱多轴钻床自动更换主轴箱机床多轴加工趋势.本课题应达到的要求单工位钻床改为多工位钻床.设计任务.普通立式钻床的选型计算所需电机功率立式钻床的确定主传动齿轮传动箱的设计.设计前的准备.传动系统的设计与计算多轴箱的结构与零部件的设计.箱盖箱体和中间板结构.多轴箱轴的设计导向装置的设计.导向装置组成.导向装置选择与设计接杆刀具结论与展望.结论.不足之处及未来展望致谢参考文献绪论.本课题的研究内容和意义毕业设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识技能有了进步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。

专用机床的结构设计和改进是实现产品设计，保证产品质量节约能源降低成本的重要手段，合理的专用机床是企业进行生产准备计划调度加工操作生产安全技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种上质量上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。

本课题为基于复合工位加工机床结构设计，由于零件的生产纲领为大批大量生产，故将涉及大批量加工的工艺规程设计专用机床和专用夹具设计等，尤其随着工业的发展，大型复杂的多轴多工位加工更是引人注目。

结合多轴多工位加工不但可以扩大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提高工效。

完成该课题是对我们大学期间所学知识进行次全面的专业训练，可以培养我们掌握如何运用过去所学知识去解决生产中实际问题的方法，增强从事本专业实际工作所必需的基本能力和开发研究能力，可以提高我们的专业素质，为今后走上工作岗位打下个良好的基础，因而，其对我们实践能力的提高和进行企业专用机床的技术改造均具有十分重要的意义。

组合机床上的通用部件和标准零件约点全部机床零部件总量的，因此设计和制造周期短，经济效益好。

由于组合机床目的通用部件和标准零件自动化程度高，因而比通用机床生产效率高，产品质量稳定劳动强度低。

组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门厂家成批生产，它与般专用机床比较，其结构稳定，工作可靠，使用和维修方便。

组合机床加工工件，由于采用专用夹具组合刀具和导向装置等，产品加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。

当机床被加工的产品更新时，专用机床的大部件要报废。

组合机床的通用部件是根据国家标准设计的，并等效于国际标准，因此，其通用部件可以重复使用。

不必加行设计和制造。

组合机床易于联成结合机床自动线，以适应大规模和自动化生产需要。

据统计，般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的。

其余时间是看图装卸工件调换刀具操作机床测量以及清除铁屑等等。

使用数控机床虽然能提高，但购置费用大。

些情况下，即使生产率高，但加工相同的零件，其成本不定比普通机床低。

故必须更多地缩短加工时间。

不同的加工方法有不同的特点，就钻削加工而言，多轴加工是种通过少量投资来提高生产率的有效措施。

专用机床总体设计三图卡“被加工零件工序图”它是组合机床的设计的主要依据，它是制造使用，检修和调整机床的重要技术条件绘制加工示意图它是刀具夹具，多轴箱，液压电器装置设计及通用部件选择主要原始资料，它是调整机床，刀具及试车依据。

绘制联系和运动关系及检验机床各部件相对位置及联系是满足加工要求进步开展主轴箱及夹具等专用部件和零件设计的主要依据。

相对生产率计算卡它用来反映机床的加工过程，完成这动作所需要的时间，切削用量，机床生产率及机床负荷率。

专用机床主轴箱设计，按专用要求进行设计，由通用零件组成，其主要作用是根据被加工零件的要求，安排各主轴位置并将动力和运动由电机或动力部件传给各主轴，使之得到要求的转速，机床主轴箱选用，中间传动轴带动主轴传动。

专用机床设计是按系列化标准化设计的由大量的通用部件和少量的专用部件组合的工序集中的高效率专用机床。

它能对工件进行多刀，多轴，多面，多工位，同时加工。

随着组合机床技术的发展，它以工艺范围日益扩大。

.国内外的发展概况虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大批量生产。

即使采用可调式多轴头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小孔型复杂的要求。

尤其随着工业的发展，大型复杂的多轴加工更是引人注目。

例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有个孔，若以摇臂钻床加工，单单钻孔与锪沉头孔就要.小时，另外还要划线工时.小时。

但若以数控八轴落地钻床加工，钻锪孔只要.小时，划线也简单，只要.小时。

因此，利用数控控制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置，结合多轴加工不但可以扩大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提高工效，迅速地制造出原来不易加工的零件。

有人分析大型高速柴油机种箱形与杆形零件的多个钻孔操作中，有可以在自动更换主轴箱机床中用二轴三轴或四轴多轴头加工，平均可减少的加工时间。

年法国巴黎机床展览会也反映了多轴加工的使用愈来愈多这趋势。

多工位加工是在次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工个孔。

这不仅缩短切削时间，提高零件加工精度，减少零件的装夹或定位时间，并且在数控机床加工程序的编制中不必计算坐标，减少了字块数而简化编程。

它可以采用以下些设备进行加工立式钻床或摇臂钻床上装多轴头多轴钻床多轴组合机床以及自动更换主轴箱机床等。

甚至可以通过二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，结合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种圆形或椭圆形孔组的个或几个工序。

现在就这方面的现状作简介。

多轴头从传动方式来说主要有齿轮传动与万向联轴节传动二种。

这是大家所熟悉的。

前者效率较高，结构简单，后者易于调整轴距。

从结构来说有不可调式与可调式二种。

前者主从动轴间轴距不能改变，多采用齿轮传动，仅适用于大批量生产。

为了扩大其加工适应性，发展了可调式多轴头，其在定范围内可调整轴距。

它主要结构形式有两种具有对准装置的主轴。

主轴装在可调支架中，而可调支架能在壳体的形槽中移动，并能在对准的位置以螺栓固定。

具有较小公差的圆柱形主轴。

主轴通过衬套固定在与零件孔型相同的模板中。

前种适用于批量较小且孔系是规则分布的工件如孔系分布在不同直径的圆周上。

后种适用于批量较大的机械加工中，其刚性较好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。

多轴头可以装在立式钻床或摇臂钻床上，按钻床本身所具有的各种功能进行工作。

这种多轴加工方法，由于钻孔效率加工范围及精度的关系，使用范围有限。

多轴箱也像多轴头那样作为标准部件生产。

美国公司标准齿轮箱多轴箱等设计的不可调式多轴箱。

有种规格，加工面积从毫米到毫米，工作轴达根，动力达.千瓦。

工厂生产的可调多轴箱调整方便，只要先把齿轮调整到接近孔型的位置，然后把与它联接的可调轴移动到正确的位置。

因此，这种结构只要改变模板，就能在定范围内容易地改变孔型，并且可以达到比普通多轴箱更小的孔距。

根据成组加工原理使用多轴箱或多轴头的组合机床很适用于大中批量生产。

为了在加工中获得良好的效果，必需考虑以下数点工件装夹简单，有足够的冷却液冲走铁屑。

夹具刚性好，加工时不形变，分度定位正确。

使用二组刀具的可能性，以便组使用，另组刃磨与调整，从而缩短换刀停机时间。

使用优质刀具，监视刀具是否变钝，钻头要机磨。

尺寸超差时能立即发现。

多轴钻床这是种能满足多轴加工要求的钻床。

诸如导向功率进给转速与加工范围等。

巴黎展览会中展出的多轴钻床多具液压进给。

其整个工作循环如快进工进与清除铁屑等都是自动进行。

值得注意的是，多数具有单独的变速机构，这样可以适应组孔中不同孔径的加工需要。

自动更换主轴箱机床为了中小批量生产合理化的需要，最近几年发展了自动更换主轴箱组合机床。

自动更换主轴机床自动更换主轴机床顶部是回转式主轴箱库，挂有多个不可调主轴箱。

纵横配线盘予先编好工作程序，使相应的主轴箱进入加工工位，定位紧并与动力联接，然后装有工件的工作台转动到主轴箱下面，向上移动进行加工。

当变更加工对象时，只要调换悬挂的主轴箱，就能适应不同孔型与不同工序的需要。

多轴转塔机床转塔上装置多个不可调或万向联轴节主轴箱，转塔能自动转位，并对夹紧在回转工作台的工件作进给运动。

通过工作台回转，可以加工工件的多个面。

因为转塔不宜过大，故它的工位数般不超过个。

且主轴箱也不宜过大。

当加工对象的工序较多尺寸较大时，就不如自动更换主轴箱机床合适，但它的结构简单。

自动更换主轴箱组合机床它由自动线或组合机床中的标准部件组成。

不可调多轴箱与动力箱按置在水平底座上，主轴箱库转动时整个装置紧固在进给系统的溜板上。

主轴箱库转动与进给动作都按标准子程序工作。

换主轴箱时间为几秒钟。

工件夹紧于液压分度回转工作台，以便加工工件的各个面。

好果回转工作台配以卸料装置，就能合流水生产自动化。

在可变生产系统中采用这种装置，并配以相应的控制器可以获得完整的加工系统。

数控八轴落地钻床大型冷凝器的水冷壁管板的孔多达个，它与支撑板联接在起加工。

孔径为毫米，孔深毫米。

采用具有内冷却管道的麻花钻，压力的冷却液可直接进入切削区，有利于排屑。

钻尖磨成供自动定心。

它比普通麻花钻耐用，且进给量大。

为了缩短加工时间，以轴数控落地加工。

多轴加工趋势多轴加工生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失少。

而且随着我国数控技术的发展，多轴加工的范围定会愈来愈广，加工效率也会不断提高。

.本课题应达到的要求通过实际调研和采集相应的设计数据阅读相关资料相结合，在对金属切削加工金属切削机床机械设计与理论及液压与气动传动等相关知识充分掌握后，分析钻削加工的特点，设计多工位加工的多轴钻床，经反复对各方案对比分析，采用以专用机床与专用夹具为主组成生产流水线，提高机械加工效率以节省劳动时间。

通过实验分析多轴加工的特点，改进专用机床的结构设计，并采用动作迅速并安全可靠的机构。

金属切削加工过程中的机床工作台驱动工件夹紧等方面的相关数据，结合液压与气动传动的相关理论知识，完成液压传动方案分析及液压原理图的拟定，设计液压专用夹具的驱动夹紧装置，并进行主要液压元件的设计与选择及传动系统的验算校核等，来达到产品的最优化设计。

针对实际使用过程中