用普通車床改成組合鑽床

tags:    時間:2014-03-11 14:20:21
用普通車床改成組合鑽床簡介
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用普通車床改成組合鑽床正文
    

用普通車床改成組合鑽床

我廠的LJ465Q曲軸箱生產線原生產能力為3000件/月,為了把生產能力提高到6000件/月,需對影響生產效率的曲軸箱6個面的孔加工工藝進行改進,筆者負責改進鑽左端面孔的工序,為此將C620車床改造成組合鑽床。改造的基本方法是:設計一個多軸鑽主軸箱安裝在C620車床導軌上,由車床主軸帶動主軸箱,夾具安裝在進給箱上,進給箱帶動夾具進給。以組合鑽床取代搖臂鑽床,達到了提高生產率的目的。

表1

孔徑

軸向力F
(N)

功率P
kW

f5

378

0.14

f6.7

449

0.15

f8.5

724

0.23

f12

1245

0.41

1 機床受力分析

為曲軸箱左端面孔的分佈情況,表1為當鑽削進給量f=0.08mm/r時,各孔徑用高速鋼鑽頭鑽灰口鑄鐵(HB190)時的受力情況。

從表1中得總切削軸向力=3×378+2×449+724+1245=4001(N);總功率=3×0.14+2×0.15+0.23+0.41=1.36(kW)

機床主要參數:C620車床允許最大進給抗力Ff=3600N,電機額定功率P=7kW。

可見總切削軸向力大於車床允許最大進給抗力,一般來說是不允許的。如果在機床尾部加一氣缸作為輔助推力,一方面可作為進給動力,以減輕進給機構負荷,另一方面可作為平衡力,抵消因車床進給動力與切削軸向力不共線而產生的力矩,軸向力問題即可解決。

2 設計要點

1.  主軸箱體設計

圖2、圖3是所設計的主軸箱體與標準主軸箱體對比圖,差異是一是增大了箱體剛性,二是將后蓋連接方式改為底面連接,后蓋結構改成與前蓋結構相同。

1. 注油杯 2.分油器 3.上蓋 4.側蓋
5.后蓋 6.油盤 7.主軸箱體 8.前蓋
  標準主軸箱

1. 主軸箱體 2.后蓋 3.前蓋
  改裝后的主軸箱

       2.主軸設計

            3×f5孔與f12孔的中心距為25mm,該中心距要達到允許的最小極限值。受軸承外徑的限制,主軸結構採用軸承錯開安裝式,以避免軸承發生干涉,如圖4所示。根據表2選主軸軸徑為f15,因所用軸承為無內圈滾針軸承,主軸直接與滾針接觸,主軸材料選用機械性能較好的38CrMoAlA,表面鍍鉻處理,並用專門的防油罩和防油套防漏油。對於不受結構限制的主軸,可選用有內圈的滾針軸承,因主軸不與滾針接觸,材料選用比較經濟的40Cr或9CrSi,可用常規的防油套和毛氈防漏油。

          3.齒輪設計

主軸箱齒輪傳動的排列方式有一層、二層和三層3種,本主軸箱為三層排列方式,採用直齒圓柱齒輪,齒輪模數選1.5,材料為40Cr。

          4.軸承選擇

主軸上的軸承因承受較大軸向力,所以用滾針軸承和單向推力球軸承來組合。對於採用軸承錯開安裝的主軸結構(如圖4所示,中心距小於28mm,必須用這種結構),只能分別選用滾針軸承(84000型)和單向推力球軸承(8000型);對於不受結構限制的主軸,可選用組合軸承(GB/T 16643-1996,NKXR型為無內圈,NKXR…Z型為有內圈),這種軸承集滾針軸承(84000型)和單向推力球軸承(8000型)於一體,一般情況下,應優先選擇這種軸承。

1. 主軸 2.前蓋 3.防油套 4.防油罩
5.單向推力球軸承 6.軸套 7.滾針軸承 8.主軸箱體
圖4 軸承錯開的滾針軸承主軸

   5.   機床改造

  拆下中拖板、絲杠、尾架,主軸箱通過墊板裝在導軌上,墊板底部開槽,以避開V形導軌和矩形導軌。機床主軸通過萬向聯軸器帶動主軸箱,不需調整其同軸度,只要調整主軸箱與夾具的同軸度。夾具安裝在進給箱上,帶動工件進給,通過行程開關控制電磁閥,電磁閥控制縱向進給手柄,加工到位時進給停,而主軸不停,避免進給與主軸同時停。主軸停和快速退刀均為手動方式,車床尾部氣缸為f100,當壓縮空氣壓力為0.4MPa時,氣缸活塞桿推力達到3100N,可滿足要求。

3 改造時應注意的問題

o  受車床尺寸及最大進給抗力限制,只限於選用小型主軸箱系列或400×400的主軸箱。根據機床允許最大進給抗力Ff=3600N,電機功率P=7kW,被加工孔數應在10個以下,孔徑不超過10mm。當總切削力大於車床允許最大進給抗力二倍以上時,應考慮用液壓進給機構。

o  工件上兩個距離最遠的被加工孔水平和垂直中心距均不能大於200mm,受軸承和齒輪限制,任意兩孔中心距不小於25mm,孔徑、孔深相差不能太大。

表2 加工孔徑與主軸直徑對照表(mm)

加工孔徑

<10

10~15

15~20

20~25

主軸直徑

15

20

25

30

 

表3 加工孔徑與齒輪模數對照表(mm)

加工孔徑

<8

8~15

15~20

模數

1.5~2

2~2.5

2.5~3

 

·  車床導軌要足夠長,使導軌有足夠的進、退刀空間;行程開關控制時,不要使主軸和進給機構同時停,以免鑽頭折斷。

·  有些車床在主軸反轉狀態下,進給箱不能進給(如C6140),當對這類車床進行改造時,所設計的主軸箱傳動鏈必須使得機床主軸正轉,否則無法使用機床進給箱。

·  因切削軸向力大於機床允許最大進給抗力而產生的後果是:帶動進給箱進給的蝸輪容易磨損,一般來說,在蝸輪蝸桿傳動機構中,蝸輪硬度較低,材料為鑄鐵或青銅,而蝸桿硬度較高,材料為鋼件,淬火,而蝸輪比蝸桿容易磨損是在設計機床時有意設計的。如果切削軸向力不是很大,也可不用氣缸作為輔助推力,只需定期更換蝸輪即可。

4 使用效果

改造前,該工序用搖臂鑽床加工,完成該工序需4min,經改造后,完成該工序只需約1.7min,生產率大大提高。

 

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