EQU265組合鉆床改造

摘要：某車橋部件廠主要產品是輪轂和制動鼓，產品特點是孔加工多，專用組合機應用很廣。但所用組合機都年限較長、機床老化報廢相對嚴重，并且加工對象單一、占用廠房空間大，對新產品的投產造成影響?，F對EQU265五工位回轉立式組合機進行改造設計，使其能同時滿足兩種產品31J-03015、31F58-03015螺栓孔及螺紋底孔的加工，改造包括主軸箱的設計，傳動鏈的分析，夾具的設計，刀具功率的計算以及鉆模板的設計。

關鍵詞：EQU265組合機改造

1 組合機床的總體改造設計

本工序為第4序，第3序為臥式數控車加工A、B兩軸承孔。

本工序組合機加工31J-03015輪胎螺栓孔8-φ200+0.025 及螺紋底孔6-φ6.7，加工31F58-03015輪胎螺栓孔10-φ220+0.025 及螺紋底孔6-φ6.7。

2 組合機改造方案的確定

2.1 改造前組合機存在的問題

2.1.1 基準不重和

第三序在數控臥車上加工A、B軸承孔， EQU265組合機排在第四序。B基準孔為設計基準。本工序中采用A軸承孔為定位基準孔，存在工序基準與設計基準不重和問題。

2.1.2 回轉工作臺的局限性

①工作臺回轉精度不高，維修花費較高。

②由于要保證能滿足加工兩種產品，如果還是采用回轉工作臺，則會出現因為工位多，每次更換產品時需要拆卸五套心軸、等高塊、鉆模套、刀具及調整延伸軸，加上夾具找正精度，占用輔助時間較長，影響了現場生產。

③回轉工作臺結構緊湊，富裕空間小，造成零件上料和下料都不方便。

2.2組合機改造方案的粗步確定

2.2.1 定位基準與設計基準重合

改變原組合機定位基準與設計基準不重合這一問題。從鉆模板上伸出心軸，與零件的設計基準B軸承孔配合。

2.2.2 工作臺固定，單工位

夾具固定在工作臺上，鉆模板在零件放入夾具后，在油缸的推動下與夾具定位。

2.2.3 零件在夾具上是浮動的

鉆模板與夾具定位的同時，鉆模板與零件定位，零件在夾具上是浮動的。待零件定位后，夾具再壓夾緊零件。

2.3 刀具的初步選擇

2.3.1 加工螺栓孔刀具的選擇

根據零件工序圖，可知螺栓孔加工尺寸為φ200+0.025、φ220+0.025，表面粗糙度達到3.2，組合機為單工位，采用復合鉆鉸刀。

2.3.2 加工螺紋底孔刀具選擇

根據零件工序圖，可知螺紋底孔加工尺寸為φ6.7，粗糙度為12.5，故可以選用麻花鉆。

2.4 加工示意圖

2.4.1 刀具轉速初步選擇:

對于加工輪胎螺栓孔，工藝上要求Ф22及Ф20達到H7級精度。選用鉆鉸復合刀加工。故轉速不能過高，參考《組合機設計》轉速初定位N=250r/min，對于M8螺紋底孔Ф6.7，要基本與鉆鉸復合刀進給量相同。

2.4.2 切削參數的選擇

由于機床改造后為單工位，復合刀和φ6.7麻花鉆的每分鐘進給量應該一樣。

加工φ22及φ20的復合刀的鉆頭:進給量

f=0.30～0.45mm/r

復合刀每分鐘進給量:

Vf=0.03*60=18mm/min

加工φ6.7的麻花鉆，初選轉速420r/min，

f=18/420=0.17mm/r

滿足φ6.7麻花鉆進給量范圍:0.2～0.35mm/r

3 組合機床動力箱的設計

3.1 動力箱和電機的選擇

為降低成本，選用設備庫房庫存的電機，型號為 Y160M-6B5 970r/min；動力箱選用ITD63-Ⅰ，減速比 2:1；故動力箱輸出轉速N=475r/m。

3.2 電機功率的審核

加工10-Ф20鉆鉸復合刀需要功率

根據公式:M=10*D1.9 *f0.8*HB0.6

P=(M*4)/(9740*π*D)

經核算，電機功率滿足加工需要。

4 組合機床多軸箱的設計

4.1 主軸箱結構的選擇

4.1.1 主軸結構形式的選擇

由于加工的螺栓孔相對軸承孔右位置度要求，而且孔較大。決定采用推力球軸承承受軸向力，向心球軸承承受向心力。因為鉆削軸向力為單向的，將推力球軸承安裝在主軸前端。

4.1.2 主軸直徑和齒輪模數的初步選定

選用主軸直徑為Ф50及Ф38(見加工示意圖)

齒輪模數選用2.5、3、4

4.2 傳動系統的設計和計算

上圖中A、B代表兩條傳動鏈。

對傳動鏈A分析計算得：

11軸轉速：475*0.527=250r/min，即為加工螺栓孔主軸轉速。

對傳動鏈B分析計算得：

38軸轉速：475*1.115=433r/min，即為加工螺紋底孔主軸轉速。

該傳動方案結構緊湊、占用空間尺寸小、齒輪尺寸較小，并且相鄰齒輪傳動比i<2，傳動平穩。

坐標原點選擇多軸箱的定位銷，這樣多軸箱的上箱體、中間箱體、下箱體的合箱的坐標一致，對主軸的安裝誤差影響最小。

5 組合機主軸強度計算

5.1 主軸強度審校

4軸和26軸即是工作軸，又是傳動軸，其將動力3.721kw和3.45kw分別傳到兩組多軸頭。

故需對4、26軸進行強度審核。4和26軸主要參數為：軸徑D=35mm，材料為45鋼，淬火處理。軸內剪應力不得超過70(MN/m2)，傳遞功率取最大3.721KW，轉速n=250r/min

根據公式T=9550*N/n=9550*3.41/250=130.260(N.M)

根據公式τmax=(T*R)/IP=15.48(MN/m2)<70(MN/m2)

故主軸強度滿足要求。

5.2 對4和26軸上平鍵強度審校

半圓鍵許用壓應力σP為150MPa。

根據公式σP=[2T*103]/[k*L*D]=132MPa<150MPa

故鍵可以滿足使用要求。

6 成本分析

EQU265組合機改造是在原設備上重新設計主軸箱和夾具，液壓和電器部分。刀具、量具及水箱同時設計，僅保留原有的機床床身。EQU265組合機改造除箱體、鉆模板、夾具本體毛坯是在外訂購外，其余零件機加工全在廠內，零件設計盡量采用通用件和標準件。材料、人工、加工成本費合計3萬余元，同類型組合機市場價24萬元，直接節約資金21余萬。同時加工的效率至少提高了2倍，組合機的通用性大大提高，維護也非常方便，極大的減少了因更換產品而增加的輔助時間。

參考文獻：

[1]從鳳山，遲建山主編.《組合機床設計》.上海科學技術出版社.1994.10.

[2]戴雄.多軸鉆床改造及經濟性分析.金屬加工2010.9.

[3]孟俊煥.基于特定零件的組合鉆床改造設計.德州學院學報.2005.4.

作者簡介：

趙習瑋（1983-）男，湖北省十堰市，十堰職業技術學院機電工程系，助教，湖北工業大學在職研究生，研究方向：機械裝備制造。