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钻孔、攻螺纹主轴的共箱设计
作者:郑州金牛集团 李运保 郭动针 冯云峰
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1问题的提出及方案的制定

在机械加工中,组合钻孔与组合攻螺纹机床一般是分开设计的,用两台机床来完成这两道工序。在我公司ZH1110柴油机气缸盖和ZH1105W柴油机气缸盖共线改造中,遇到这样的问题:改型后的ZH1110气缸盖需要在进气法兰面上加工2-M10-6孔,要求钻深18mm,攻深12mm,(该进气法兰面和ZH1105W气缸盖进气法兰面相差90°),而ZH1105W气缸盖自动线的节拍是1′48″自动加工一件气缸盖,除C15左面有两个工位是空位外,其它均为双面、双工位加工机床,没有更多位置设置两台机床。我们根据现状,只好将钻底孔和攻螺纹工序合并于一个500mm标准多轴箱中,用同一台电机驱动,即同箱钻孔、攻螺纹。这样,就可以利用现有自动线加工中的空位,仅设计一台专机及夹具,就可实现这两道工序的自动加工。

2机床结构及技术参数

机床由ITD40动力箱、HJ40-IA型滑台、500mm标准多轴箱、活动模板、压紧装置、中间底座、CC40侧床身等组成,见图1。

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图1机床结构
1.cc40侧床身2.HJ40A-I型滑台3.ITD40动力箱4.主轴箱5.随动模板6.刀具7.压紧装置8.中间底座9.工件

机床主要参数:总功率为3kW,机床轮廓尺寸:长×宽×高=2220×800×1510(mm)

机床切削用量如表1所示:

表1

加工内容转速n(r/mm)切削速度v(m/min)进给量s0(mm/r)进给速度sm(mm/min)工时t(min)
钻2-8.5底孔554150.1583.10.3
攻2-M10-6H螺纹孔79.32.491.5118.950.446

3钻孔、攻螺纹主轴的共箱设计

我们在这次钻孔、攻螺纹组合机床设计中,选用500mm标准多轴箱,将钻孔主轴、攻螺纹主轴及靠模机构设计其中,使结构紧凑,易于调整。图2为钻孔、攻螺纹共箱设计的传动系统图。

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图2钻孔、攻螺纹共箱设计的传动系统图
0.输入轴1、2.攻螺纹主轴3、4.钻孔主轴5、6、7、8、10、11.中间轴9.手柄轴12.蜗杆轴

在设计中,采用对称布置,并将钻孔主轴3、4和攻螺纹主轴1、2转向相反,ITD40动力箱电动机的转速为960r/min,输入轴即0轴的转速为480r/min;钻孔主轴3、4的转速计算为554r/min。根据T7942标准攻螺纹计算机构及切削速度要求,计算出攻螺纹主轴1、2的转速为79.3r/min,由于钻孔主轴和攻螺纹主轴转速相差悬殊,我们在8轴上装一变位的中间齿轮,不改变传动比,来实现这一要求;多轴箱上设置蜗轮蜗杆传动,将标准攻螺纹计算机构T7942置于多轴箱侧面,安装定位套及行程开关,控制攻丝行程。

图3为在进气法兰面上加工2-M10-6H螺孔的加工示意图,钻孔主轴15的设计与常用组合机床设计相似;所不同的是攻螺纹结构中将攻螺纹主轴4设计于后盖3和多轴箱体6之间,它的运动扭矩来源于后盖和多轴箱体之间的齿轮5,要求前盖8和多轴箱体、后盖的孔有一定同轴度要求,加工和安装时应当注意。攻螺纹主轴前端带轴肩,从多轴箱体前方装入,在后盖后方用锁紧螺母1锁紧,攻螺纹主轴上安装圆锥滚子轴承2使其灵活转动。靠模螺母装于套筒7中,靠模杆10与常用靠模装置中的靠模杆相似,靠模杆与套筒合好后,一体从合好的多轴箱体的前方装入攻螺纹主轴中,用螺钉和压板固定套筒,防止转动和窜动,在承受力矩大时,跟着转动,起到保护作用。若维修靠模装置时,松开螺钉及压板,将靠模杆与套筒一同拉出,十分方便。

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图3钻孔、攻螺纹加工示意简图
1.锁紧螺母2.圆锥滚子轴承3.后盖4.攻螺纹主轴5.齿轮6.多轴箱体7.套筒8.前盖9.压板10.靠模杆11、16.锁紧螺母12.尾柄13.心杆14.丝锥15.钻孔主轴17.接杆18.钻头

4机床工作循环及电气控制

设计中,选用ITD40动力箱、HJ40-IA型机械滑台、500mm标准多轴箱、T7942标准攻丝计算机构。钻孔的行程由滑台来控制,而攻螺纹的行程由攻螺纹行程控制机构来控制,见图4。

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图4滑台及攻螺纹工作循环

工作开始时,先让滑台快进100mm,启动钻孔主轴,滑台工进25mm,与此同时,攻螺纹主轴反转,攻螺纹靠模杆后退36mm(实际后退距离为36-25=11mm),接着滑台快退25mm,36={(攻螺纹退36-滑台工进25)+滑台快退25}的合成运动。然后启动攻螺纹主轴,攻螺纹主轴前进53mm,实际攻螺纹前进的距离为53-36=17mm,在此过程中,钻孔主轴反转,攻螺纹完成后,攻螺纹退17mm,回到攻螺纹原位;然后滑台快退100mm,停到滑台原位,等待下一个循环开始。整个加工工时是:钻孔0.3′+快退0.004′+攻螺纹进0.446′+攻螺纹退0.143′=0.893′,加上一些输送及定位夹紧工件的辅助时间,合计是1′40″,小于自动线的生产节拍1′48″,这正是设计所要求的。电气采用可编程序控制器及相应附件控制,要求攻螺纹原位控制撞块在第一次通过开关控制时,不能发生动作,在再一次到达并撞住该开关时停止即为攻螺纹原位,因而需要可编程序控制器对该动作顺序进行记忆、贮存、并且顺序完成动作。

5结论

钻孔、攻螺纹组合机床的共箱设计,将钻孔、攻螺纹工序合并同时加工,即同时加工两个工件。此种设计最大优点在于节省了一整套通用部件,节约了电力及人力资源。该机床连续使用半年,已生产气缸盖55000件,粗略估计,直接节省费用十几万元。按大批量生产计算,每年多创产值四十万元,取得了良好的经济效益。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (5/31/2007)
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