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1、* 机械制造装备设计机械制造装备设计 组合机床设计组合机床设计 一、多轴箱的功用一、多轴箱的功用 二、多轴箱的组成二、多轴箱的组成 三、多轴箱的设计三、多轴箱的设计 第三节第三节 通用多轴箱设计通用多轴箱设计 本本 节节 讲讲 述述 内内 容容 一、多轴箱的功用一、多轴箱的功用 作用作用：多轴箱多轴箱将动力箱的将动力箱的 动力传递给主轴，使主轴按加动力传递给主轴，使主轴按加 工所要求的转速和转向旋转，工所要求的转速和转向旋转， 提供切削动力。提供切削动力。 多轴箱是按专用要求设计多轴箱是按专用要求设计的传动系统的传动系统、并并由通用零件组成的专由通用零件组成的专 用部件。用部件。 应用：应用：
2、多轴箱多轴箱借助借助动力箱动力箱、 动力动力滑台完成钻孔、扩孔、铰孔滑台完成钻孔、扩孔、铰孔 、镗孔、镗孔、攻丝、攻丝等加工工序。等加工工序。 分类：分类：钻削类多轴箱，攻丝多轴箱，钻、攻复合多轴箱。钻削类多轴箱，攻丝多轴箱，钻、攻复合多轴箱。 第三节第三节 通用多轴箱设计通用多轴箱设计 二、多轴箱的组成二、多轴箱的组成 1.1.箱体箱体 2.2.主轴主轴 钻孔主轴，攻钻孔主轴，攻 丝主轴。丝主轴。 3.3.传动轴传动轴 动力传动轴，动力传动轴， 油泵轴，手柄轴油泵轴，手柄轴 第三节第三节 通用多轴箱设计通用多轴箱设计 4.4.齿轮齿轮 传动齿轮，传动齿轮， 驱动齿轮。驱动齿轮。 5.5.润滑
3、、防油润滑、防油 元件元件 第三节第三节 通用多轴箱设计通用多轴箱设计 各种传动轴各种传动轴 攻丝主轴攻丝主轴 两面钻孔组合机床联系尺寸图两面钻孔组合机床联系尺寸图 第三节第三节 通用多轴箱设计通用多轴箱设计 三、多轴箱三、多轴箱的的设计设计 多轴箱的设计步骤和内容多轴箱的设计步骤和内容 根据根据“ “三图一卡三图一卡” ”绘制多轴箱设计原始依据图绘制多轴箱设计原始依据图 确定主轴结构形式及齿轮模数确定主轴结构形式及齿轮模数 多轴箱传动系统设计多轴箱传动系统设计 计算主轴及传动轴坐标计算主轴及传动轴坐标 绘制多轴箱坐标检查图绘制多轴箱坐标检查图 绘制多轴箱总装配图绘制多轴箱总装配图 第三节第三
4、节 通用多轴箱设计通用多轴箱设计 1. 1. 绘制多轴箱设计原始依据图绘制多轴箱设计原始依据图 （1 1）各主轴的位置尺寸及工件各主轴的位置尺寸及工件 与多轴箱的相关尺寸。与多轴箱的相关尺寸。 （2 2）标注主轴旋向（顺时针）。标注主轴旋向（顺时针）。 （3 3）标出多轴箱的轮廓尺寸、标出多轴箱的轮廓尺寸、 驱动轴驱动轴O O 1 1 、定位销孔坐标轴。、定位销孔坐标轴。 （4 4）列表标明工件材料、加工列表标明工件材料、加工 要求、主轴轴号、工序内容、主轴要求、主轴轴号、工序内容、主轴 外伸尺寸和切削用量。外伸尺寸和切削用量。 （5 5）注明动力箱型号，功率，转速。注明动力箱型号，功率，转速
5、。 第三节第三节 通用多轴箱设计通用多轴箱设计 2.2.确定主轴结构型式及齿轮模数确定主轴结构型式及齿轮模数 （1 1）主轴结构型式的选择）主轴结构型式的选择 主轴结构型式由零件加工工艺主轴结构型式由零件加工工艺 决定，选择时需考虑主轴的工作条决定，选择时需考虑主轴的工作条 件和受力情况。件和受力情况。 钻削加工的主轴钻削加工的主轴 轴向切削轴向切削 力较大。力较大。选用推力球轴承承受轴向选用推力球轴承承受轴向 力，向心球轴承承受径向力，且推力，向心球轴承承受径向力，且推 力球轴承安排在主轴前端。力球轴承安排在主轴前端。 第三节第三节 通用多轴箱设计通用多轴箱设计 镗削加工的主轴镗削加工的主轴
6、 轴向切削力较小，有时工艺要求主轴进退轴向切削力较小，有时工艺要求主轴进退 都要切削，两方向都有切削力，都要切削，两方向都有切削力，一般一般选用前后支承均为圆锥滚子轴选用前后支承均为圆锥滚子轴 承的结构。承受较大的径向力和轴向力。承的结构。承受较大的径向力和轴向力。 此主轴结构的轴承个此主轴结构的轴承个 数少，装配调整较方便，数少，装配调整较方便， 广泛用于扩孔、镗孔、铰广泛用于扩孔、镗孔、铰 孔、攻丝等加工。孔、攻丝等加工。 主轴孔间距较小，主轴孔间距较小，可采用滑动轴承。可采用滑动轴承。 第三节第三节 通用多轴箱设计通用多轴箱设计 攻丝主轴因靠模杆在主轴孔内攻丝主轴因靠模杆在主轴孔内 作轴
7、向移动，为获得良好的导向，作轴向移动，为获得良好的导向，采采 用双键结构，轴向不定位。用双键结构，轴向不定位。 钻、扩、铰、镗的主轴，钻、扩、铰、镗的主轴，轴轴 头用圆柱孔与刀具头用圆柱孔与刀具接杆接杆连接，用单键连接，用单键 传递转矩。传递转矩。 长主轴长主轴与刀具刚性连接，其与刀具刚性连接，其内内 孔较长，可增大刀具尾部连接的接触孔较长，可增大刀具尾部连接的接触 面，减少刀具前端下垂。选用面，减少刀具前端下垂。选用单单导向导向 套，套，用于钻、扩、铰用于钻、扩、铰、倒角或攻丝、倒角或攻丝。 短主轴采用浮动卡头与主轴连接，短主轴采用浮动卡头与主轴连接，用于用于以长导套和或双导以长导套和或双导
8、 套导向套导向的的镗镗、扩、铰等工序、扩、铰等工序。 第三节第三节 通用多轴箱设计通用多轴箱设计 （2 2）主轴直径和齿轮模数的初步确定）主轴直径和齿轮模数的初步确定 大型组合机床多轴箱常用大型组合机床多轴箱常用的的模数为模数为 2 2、2.52.5、3 3、3.53.5、4 4等。等。一一 般般在同一在同一个个多轴箱中齿轮模数最好不多于两种。多轴箱中齿轮模数最好不多于两种。 初定主轴直径在初定主轴直径在“ “三图一卡三图一卡” ”时进行。初选模数由下式估算，再时进行。初选模数由下式估算，再 通过类比确定，即：通过类比确定，即： P P 齿轮传动功率（齿轮传动功率（kWkW）；）； z z 一
9、对齿轮中小齿轮的齿数；一对齿轮中小齿轮的齿数； n n 小齿轮的小齿轮的转转数。数。 第三节第三节 通用多轴箱设计通用多轴箱设计 （3 3）多轴箱的动力设计多轴箱的动力设计 多轴箱的动力计算，包括计算多轴箱所需功率和进给力两项。多轴箱的动力计算，包括计算多轴箱所需功率和进给力两项。 多轴箱所需的功率为多轴箱所需的功率为 多轴箱所需的进给力，就是动力滑台所需的进给力多轴箱所需的进给力，就是动力滑台所需的进给力F F进 进，即 ，即 黑色金属黑色金属 =0.80.9=0.80.9 , , 有色金属有色金属 =0.70.8=0.70.8。 因因动力滑台的最大进给力动力滑台的最大进给力F F 进 进
10、还要克服滑台移动所引起的摩擦 还要克服滑台移动所引起的摩擦 阻力，则最终选择：阻力，则最终选择： 第三节第三节 通用多轴箱设计通用多轴箱设计 3.3.多轴箱传动系统设计多轴箱传动系统设计 （1 1）传动系统的基本要求）传动系统的基本要求 在保证主轴强度、刚度、转数和转向的前提下，力求使主轴、在保证主轴强度、刚度、转数和转向的前提下，力求使主轴、 传动轴、齿轮等的规格少，数量少，体积小。传动轴、齿轮等的规格少，数量少，体积小。 1 1）尽量用一根中间传动轴带动多根主轴。当齿轮啮合中心距尽量用一根中间传动轴带动多根主轴。当齿轮啮合中心距 不符合标准时，可用变位齿轮或略变传动比的方法解决。不符合标准
11、时，可用变位齿轮或略变传动比的方法解决。 2 2）尽量不用主轴带动主轴的方案，否则增加主轴的负荷。尽量不用主轴带动主轴的方案，否则增加主轴的负荷。 多轴箱传动系统设计多轴箱传动系统设计内容内容 通过一定的传动链把动力箱输出轴传通过一定的传动链把动力箱输出轴传 进来的动力和转速按要求分配到各主轴，实现所需的转向和转速。进来的动力和转速按要求分配到各主轴，实现所需的转向和转速。 传动系统的设计原则传动系统的设计原则 以获得所需的主轴转速和旋向为原则。以获得所需的主轴转速和旋向为原则。 第三节第三节 通用多轴箱设计通用多轴箱设计 4 4）驱动轴转速较高时，采用驱动轴转速较高时，采用逐步逐步降速传动；
12、驱动轴转速较低降速传动；驱动轴转速较低 时，可先使速度升高一点再降速。时，可先使速度升高一点再降速。 多轴箱的传动链较短，常常是一根中间传动轴带动多根主轴。多轴箱的传动链较短，常常是一根中间传动轴带动多根主轴。 因此，设计的重点是合理安排各传动件。因此，设计的重点是合理安排各传动件。 为为避免避免主轴齿轮过大，最后一级常采用升速传动。主轴齿轮过大，最后一级常采用升速传动。 5 5）粗加工切削力大，如钻孔，其主轴上的齿轮尽量安排靠近粗加工切削力大，如钻孔，其主轴上的齿轮尽量安排靠近 前支承，以减小主轴的扭转变形。前支承，以减小主轴的扭转变形。 3 3）多轴箱内的齿轮传动副的最佳传动比为多轴箱内的
13、齿轮传动副的最佳传动比为11.511.5，后盖内的第，后盖内的第 排（或第排（或第排）齿轮，根据需要，传动比可取大一些，但不能超排）齿轮，根据需要，传动比可取大一些，但不能超 过过33.533.5。 第三节第三节 通用多轴箱设计通用多轴箱设计 6 6）齿轮安排齿轮安排 不同轴上齿轮不相碰，可放在同一排上；不同轴上齿轮不相碰，可放在同一排上； 不同轴上齿轮与轴或轴套不相碰，可放在不同排上；不同轴上齿轮与轴或轴套不相碰，可放在不同排上；齿轮与轴相齿轮与轴相 碰，可放在后盖内。碰，可放在后盖内。 7 7）驱动轴直接带动的传动轴不超过驱动轴直接带动的传动轴不超过2 2根，避免装配困难。粗、根，避免装配
14、困难。粗、 精加工合一的多轴箱，粗、精传动路线应分开。精加工合一的多轴箱，粗、精传动路线应分开。 第三节第三节 通用多轴箱设计通用多轴箱设计 （2 2）主轴分布及传动系统设计主轴分布及传动系统设计 1 1） 主轴分布主轴分布 同心圆分布同心圆分布 分别用一根中分别用一根中 间传动轴带动。主轴可等分或间传动轴带动。主轴可等分或 不等分，齿轮可在同一排或不不等分，齿轮可在同一排或不 同排，转速可相同或不相同。同排，转速可相同或不相同。 直线分布直线分布 分别用一分别用一 根中间传动轴带动两根根中间传动轴带动两根 主轴。主轴。 第三节第三节 通用多轴箱设计通用多轴箱设计 任意分布任意分布 将靠近的主
15、将靠近的主 轴分别组成同心圆或直线轴分别组成同心圆或直线 分布。也称混合分布。分布。也称混合分布。 第三节第三节 通用多轴箱设计通用多轴箱设计 2 2） 传动系统设计传动系统设计 设计方式设计方式: : 利用传动树形图来描述多轴箱的传动链。利用传动树形图来描述多轴箱的传动链。 驱动轴转速由动力箱型号驱动轴转速由动力箱型号 确定，其转向可任意选择。确定，其转向可任意选择。 驱动轴的水平方向位置一驱动轴的水平方向位置一 般在多轴箱中心。垂直方向由动般在多轴箱中心。垂直方向由动 力箱定。如果采用电机直接装在力箱定。如果采用电机直接装在 多轴箱上，驱动轴即电机轴多轴箱上，驱动轴即电机轴的的垂垂 直方向
16、位置，直方向位置，需需考虑电机外轮廓考虑电机外轮廓 不碰滑台，装卸方便。不碰滑台，装卸方便。 确定驱动轴转速、转向及位置确定驱动轴转速、转向及位置 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 0 01 1 第三节第三节 通用多轴箱设计通用多轴箱设计 用最少齿轮和传动轴连接驱动轴和各主轴用最少齿轮和传动轴连接驱动轴和各主轴 主轴数量不多，分布比较主轴数量不多，分布比较 分散时，可从驱动轴开始，分几分散时，可从驱动轴开始，分几 路单独和各主轴联系。路单独和各主轴联系。 主轴数量较多且较分散时主轴数量较多且较分散时 ，可先将比较接近的主轴分成几，可先将比较接近的主轴分成几 组，然后从主轴开始布置，最后组，然后从主轴开始
