【文章內容簡介】 見，設計了齒輪式 多軸頭架，以便于更高效的使用 Z535 立式鉆床。在完成一批生產任務后，三軸頭架可以從鉆床上拆下來，立式鉆床恢復原貌，不會影響鉆床原來的參 數。 有關 Z535 鉆床的動力參數將在以下內容進行詳盡的分析計算。 10 總體布局 圖 32多軸頭架總體布局 一般包括：分配運動、選擇傳動形式和支承形式的位置、擬定從布局上改善機床性能和技術經濟 指標的措施等。最后，繪制多軸頭架與機床的總聯系尺寸圖，以表達所 用的總體布局，規(guī)定聯系尺寸，并確定主要的技術參數。 查相關的機床手冊，得到 Z535 的相關聯系尺寸，列于下表（單位： mm） 11 表 21 Z535的相關聯系尺寸 最大鉆孔直徑 d 35 最大鉆孔深度 h 175 從主軸端面到工作臺端 面 H 0~750 從主軸中心到導軌距離 A 175 從工作臺 T型槽中心到凸肩距離 B 160 凸肩高度 h0 3 工作臺最大升高 325 主軸箱最大垂直移動量 200 主軸最大行程 225 主軸外徑尺寸 40d4 錐孔莫式號數 4號 在制定改裝方案時，除了以上各因素外，還要注意維護要方便、制造和裝陪要簡單、結構要緊湊、通用化程度要高、外型要平整協調等，同時也要考慮因地制宜的改裝問題。考慮到在鉆床上安裝了三軸頭架之后，再裝上鉆頭，鉆頭前端到 被加工工件之間必須留有一定的高度 用于進刀用，在加上工件孔的深度，鉆頭架的垂直尺寸必須滿足一定的范圍。根據鉆床外的聯系尺寸、鉆頭長度和一般被加工工件的尺寸，鉆頭架的垂直尺寸應在 400mm 左右。 12 第 4 章 齒輪 固定式 三軸頭架的 結構 設計 齒輪 固定式 三軸頭架的傳動原理及調整方法 固定 式三軸頭架的傳動原理如圖 1 所示。主軸 1 由鉆床主軸來帶動旋轉，經齒輪副 2與 3和 3與 5，使小軸 4（即鉆削主軸）得到動力旋轉，于是帶動鉆頭進行鉆削。 圖 41三軸頭架原理圖 13 圖 42 傳動原理簡圖 Z535鉆床動力所允許的工況條件 多軸頭架是根據加工工件的需要進行設計的，與之相配套的立鉆動力是否夠用，設計前必須驗證。常用的驗證方法有兩種 ：一是類比法，即加工同類零件機床動力進行比較，以此決定所選用的動力是否能滿足要求，另一種是計算法，將計算所得的切削功率與配套機床的動力進行比較，以此決定配套機床的動力 是否夠用。 應用公式計算切削速度、切削力和切削功率，根據設計 說明書的要求，最大孔徑為 φ 20mm，此時在各種工況條件下的 V、 F、 P?？紤]到齒輪傳動有功率損失，單根鉆削軸能承受的最大功率（ Z535 的額定功率圍 ） ? ? 664 .5 / 3 0 .9 83PP ?? ? ? ?= (1) 用高速鉆頭鉆孔時 查《機械加工工藝師手冊》（以下簡稱《工藝師》）表 2814 高速鋼鉆頭鉆削結構鋼（ 650b Mpa? ? ），當 d=10mm 時，最大進給速度為 f=，對應的 切削速度 V=15m/min 軸向力 F=3010N 轉矩 T= m 14 功率 P=??P = 查《工藝師》表 2815 高速鋼鉆頭鉆削灰鑄鐵（ 190HBS），當 d=10mm 時，最大的進給速度為 f=，對應的 切削速度 V=12m/min 軸向力 F=3765N 轉矩 T= m 功率 P=??P = 由于 Z535 鉆床沒有 ，采用與之相近的 f=，再用公式重新對所選公式進行核算 相關公式查《工藝師》表 282鉆、擴、鉸孔時切削速度的計算公式 0vxym vvpzvvT a fcd K? ? （注： T 為刀具的壽命） 表 284鉆孔時軸向力、轉 矩、功率的計算公式 ?? 0TTzyTTT C d f K? 030TvP d? 式中的 v F TK K K、 、 為修正參數，在這里的計算采用的材料為其實驗用的，故都按 1 1 1FTKv K K? ? ?、 、計算。 （ 1） 鉆削結構碳鋼（ 650b Mpa? ? ）時的切削速度 V、軸向力 F、轉矩T、功率 P 查 表得 ?? ? ? 0vX? ? ? 600FC ? ? ? ? ? ? 有 15 ? ? 1 2 0 101 / m i n25 600 10 1 227 10 1 . 30 30 10vmFNT N mTvP k w P k wd?? ? ??? ? ? ? ?? ? ? ? ??? ? ? ? ?? 滿足功率要求。 （ 2） 鉆削灰鑄鐵（ 190HBS）時的切削速度 V、軸向力 F、轉矩 T、功率 P 查表得 ?? ? ? 0vX? ? ? 420FC ? ? ? ? ? ? 有 ? ? 1 2 0 101 / m i n35 420 10 1 267 10 1 . 30 30 10vmFNT N mTvP k w P k wd?? ? ??? ? ? ? ?? ? ? ? ??? ? ? ? ?? 滿足功率要求。 綜上所述，高速鋼鉆頭加工碳素鋼（ 650b Mpa? ? ）時， max /f mm r? 高速鋼鉆頭加工灰鑄鐵（ 190HBS）時， max /f mm r? （ 3） 用硬質合金鉆頭（ YG8）鉆孔時 一般，用硬質合金 鉆頭用于加工灰鑄鐵，這里按 HBS=190HBS 計算 據表 2811硬質合金鉆頭加工灰鑄鐵的進給量（ HBS170HBS） ,這里按f=查表得 ? ? 0vX? ? ? 16 410FC ? ? ? ? ? ? 有 ? ? 0 101 / m i n35 410 10 1 227 10 1 . 30 30 10vmFNT N mTvP k w P k wd?? ? ??? ? ? ? ?? ? ? ? ??? ? ? ? ?? 滿足功率要求。 則用硬質合金鉆頭 YG8 鉆削時， max /f mm r? 確定用于鉆削計算的極限值 由于以上所計算的進給量是在機床功率允許的最大值，此時轉速為最小值，而在多軸頭架中從主軸到鉆削主軸 是升速運動 ，可以充分發(fā)揮 Z535 的各級轉速對比各種工況下的鉆削速度，小軸鉆削速度為： （ 1） 高速鋼鉆頭鉆削加工碳素結構鋼（ 650b Mpa? ? ）時 v=n=v/? D=? =(2) 高速鋼鉆頭加工灰鑄鐵（ 190HBS）時 v=n=v/? D=? =(3) 用硬質合金鉆頭 YG8 加工灰鑄鐵（ 190HBS）時 v=n=v/? D=? =對比可以看出在鉆床所允許的功率下，工作最低轉速為 r/min，根據有關手冊查得 Z535 鉆床的各級轉速為： 6 100、 1 190、 27 400、 5750、 1100r/min 為了減小軸頭架的尺寸，防止頭架過重，應盡量縮小頭架的傳動比，取主軸最低轉速為 140r/min 進行升速，此時鉆削軸轉速為 則總的傳動比為： 4 2 6 .8 3 .0 4 9140ni n? ? ?鉆主 考慮鉆頭都有一定的轉向，一般為右旋，為了使鉆削主軸與機床主軸的轉動方 17 向一致（都為右旋），采用兩級齒輪傳動。如果把傳動比分配的合理，傳動系統結構緊湊、重量輕、對機床的作用力就小，潤滑條件也好。若分配不合理，可能會造成種種不便，因此分配傳動比時要考慮以下原則： （ 1） 各 級傳動比應在每一級傳動的范圍內，各類傳動比允許的推薦值可參見《實用機械設計手冊》（以下簡稱《實用手冊》）表 13： （ 2） 各級傳動尺寸要協調合理。 取 ? 總傳動比 221 2 i i i i? ? ? 1 ?? 2 ?? 為保證頭架總體尺寸不至于過大，取小齒輪的齒數取 Z3=20，根據有關資料的設計經驗，取模數 m=2 則個齒輪的尺寸為： 小齒輪 Z3=20 33 20 2 40d Z m? ? ? ? ?mm 介輪 2220 3030 2 60Zd ? ? ?? ? ? mm 中心輪 123 0 2 6 06 0 2 1 2 0Zd mm? ? ?? ? ? 齒輪齒數確定后， 算得傳動比誤差，總齒數比為： 239。 1236 0 3 0 33 0 2 0ZZu ZZ? ? ? 傳動比誤差為： 39。 3 . 0 4 9 3 1 . 6 %3 . 0 4 9u u uuu? ? ?? ? ? 誤差在 5%? 內，滿足誤差要求。 18 圖 43 三軸頭架的俯視圖 則軸頭架的工藝尺寸（見圖 3） （ 1） 進行正式的三孔加工時 312m i n 1 2 0 6 0 4 02 ( ) 2 ( ) 2 02 2 2 2 2 2dddd m m? ? ? ? ? ? ? ? ? 3 1m a x 2 4 0 1 2 02 ( ) 2 ( 6 0 ) 2 8 02 2 2 2d dd d m m? ? ? ? ? ? ? ? ? 但由于支架的尺寸影響，不可能達到理論最小均布直徑，根據支架的外型尺寸，頭架能夠加工的最小均布直徑為 50mm. (20) 作雙軸頭架使用，鉆削雙孔時 0m ax m ax001 2 2 3m i nc o s 3 0 2 4 2 .51 2 0 6 0 6 0 4 02 c o s 3 0 2 c o s 3 0 3 9 .62 2 2 2 2 2 2 2L d mmd d d dL mm??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 但是，作用軸頭架使用時算的 minL 是達不到的，因為鉆削主軸支架的厚度限制，具體尺寸在裝配圖完全確定后才能確定。 （約為 50mm） 齒輪的設計演算 （參考《機械設計工程學 I》） 19 （！）選擇齒輪的材料 查表 8— 17 小齒輪選用 40Cr 調制處理 介輪選用 45調質處理