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转塔式组合机床中的主轴箱设计方法分析

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李国栋 王田 杨波

(中北大学)

  摘 要:众所周知,转塔式组合机床中的主轴箱是机床中的重要组成部分。本文主要就是对转塔式机床的主轴箱设计部分进行详细的阐述,并且对其结构组成进行了简要说明。重点探讨了转塔式组合机床主轴箱设计的要领,明确了设计工作的程序,更加详细的研究和分析了转塔式组合机床的结构特点和制造工艺最后总结了主轴箱设计工作中的创新性。

  关键词:转塔式组合机床;主轴箱;设计方法

  就目前而言,我国很多机械类企业中都有一些转塔式组合机床,最初我国机床制造企业在上世纪就是年代从日本公司进口了一批转塔式组合机床,这些组合机床的使用效率是非常高的,而且加工精度也非常高,使得我国很多机械类企业的发展速度得到了很大的提升,对产品生产的效率也得到了极大的提高。但是随着社会经济的发展,人们生活水平的提高,人们对相关零部件的精密度要求也越来越高,这种情况下,就需要我国制造类企业根据我国的实际发展情况以及现有的科学技术对转塔式机床进行设计,争取能够设计出一些性能和可靠性都比较好的机床。其中主轴箱设计是转塔式机床设计中最重要的部分,本文主要就是对转塔式机床的主轴箱设计方法进行详细的探讨。

  一、转塔式组合机床简介

  转塔式组合机床是适用于大批量产品生产的机械设备,转塔式组合机床的效率以及精度都是比较高的,而且其加工出来的产品的整体性能也都比较稳定。与此同时,转塔式组合机床具有一定的柔性,可以灵活的对相关的夹具和刀具进行更换,从而来适应不同产品的加工。转塔式组合机床主要是由机身、滑台、主轴箱、夹具以及控制装置等零部件组成,每一个零部件都有其特地功能。其中主轴箱是转塔式组合机床中的关键组成部分,通过主轴箱的作用可以帶动整个转塔式机床高效的运行,而且也可以对加工速度和稳定性进行灵活的控制。另外,转塔式机床中的夹具是可以移动的,可以灵活性的对产品进行高精度的加工。由此可见,转塔式组合机床内部结构相对还是比较复杂的,组成其零部件数量和种类也非常多,但是这就决定了转塔式组合机床的使用性能比较可靠。

  二、主轴箱结构设计方法分析

  转塔式组合机床主轴箱的结构设计工作是一项非常复杂的系统工程,其设计难度以及设计工作量都是比较大的。下面就对其设计方法中的四点设计内容进行详细的阐述。

  2.1前期准备工作

  首先就是要对主轴箱中的接杆进行设计,在对接杆进行设计的过程中需要按照其加工工艺以及其运动流程对其进行高精度设计,之后就需要对整个主轴箱的主轴进行设计,另外还要对相关的连接部件进行设计,比如对轴承以及垫圈和螺母进行设计,将主轴部分零部件设计好之后就相当于做好了主轴箱设计的前期准备工作,这样可以方便下一步设计工作的高效进行。

  2.2主轴箱的程序设计

  主轴箱的程序设计方法相对是比较复杂的,其主要设计流程就是对刀具进行设计,对接杆部件进行设计,对主轴进行设计,对主轴单元进行设计,对前面板进行设计,对中间箱体进行设计,对传动箱体进行设计,从而使得整个设计流程进行的更加彻底可靠。另外,在设计的过程中需要根据相关的工艺文件要求进行设计,而且还要确定好每一个刀具规格和切削工艺参数,这样就可以使得设计出来的每一个零部件精度更高,有利于主轴箱整体可靠性的设计。

  2.3主轴及其单元设计

  主轴中的镗主轴设计部分要求相对比较严格,而且很多主轴相中的主轴都会用到镗主轴。在对镗主轴进行设计的过程中需要控制刀具切削力大小,而且也不能采用偏心传动的方式。当将主轴设计完成后,需要对主轴单元进行设计,每一个主轴单元的设计结构都是类似的,不同的是由于钻主轴的结构比较细长,所以需要采用三支承的设计方法,即在钻主轴的全段增加了一个无内圈的滚针轴承。

  2.4传动箱体设计

  传动箱的箱体部件主要有中间箱体、传动箱箱体、小盖板等零部件,将这三个零部件组装在一起就可以装配成一个转动箱体。在对传动箱体进行设计的过程中,需要设计挡铁部件,因为挡铁部件可以对主轴箱的运动过程进行控制,能够保护主轴箱体不被破坏,使得其具有更强的主轴箱保护以及设备保护的功能。因此,在对主轴箱进行设计的过程中需要保证设计精度和设计工艺都符合要求,确保其强度来更好的保护内部零部件的安全使用。

  三、主轴箱设计方法中的创新

  3.1大量采用标准化零部件

  想要更好的创新主轴箱的设计方法,在实际设计过程中可以规范每一个主轴已经零部件的精度,确保这些零部件是标准零部件,而不是随意制造出来的粗制滥造零部件,这样就可以使得整个主轴箱的设计难度降低很多,同时也可以使得主轴箱的维修成本下降。如果采用非标准件,那么就会使得维护工作以及设计工作的难度增大很多。因此,大量采用标准化零部件可以对主轴箱设计方法进行改进和创新。

  3.2快速更换刀具

  在主轴箱的接杆尾部设计一个大螺距的螺旋槽,并且在主轴箱体上设计有倾斜角度的定位销,由此形成一对螺旋副,这种情况下,工人就可以非常快速的通过接杆运动来更换刀具,同时也可以快速的将刀具置换出来,使用其他刀具进行高精度的加工。由此可见,快速更换刀具以及调试刀具能够在极大程度上使得主轴箱的设计方法得到创新。

  四、结语

  综上所述,选择标准的转塔式组合机床主轴设计方法是非常重要的,制造类企业需要采取新型的设计方法对主轴箱进行设计,并且对每一个零部件的精度进行检测,确保产品的质量和性能都达到要求,从而提升主轴箱的设计效率和质量。

  参考文献:

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  [3]张小文,周来水.新型数控转塔冲床系统开发研究[J].长沙航空职业技术学院学报,2015,(03):59-63.
来源:《神州》2017年26期