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摘 要
機(jī)械制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱。而制造業(yè)的生產(chǎn)能力主要取決于制造裝備——機(jī)床的先進(jìn)程度。組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。本文對(duì)組合機(jī)床上的攻絲機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析，并依據(jù)攻絲的內(nèi)容、要點(diǎn)和常用方法，選用合適的絲錐，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)了一種用于鉆攻組合機(jī)床左右攻絲的靠模機(jī)構(gòu)，并繪制了組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和兩種攻絲靠模機(jī)構(gòu)及其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件。
關(guān)鍵詞：攻絲； 攻絲靠模； 組合機(jī)床
Abstract:
The machinery Manufacture is an important pillar of economic development in a country. While the capability of production in trade of manufacture mostly depends on the advanced producing equipment－machine tool .Modular machine tools have advantages of high efficiency and low cost. It is widely used in large batch production and can be consisted automatic production line. On the machine tool tapping institutions, and based on tapping the contents of the main points and commonly used method, the appropriate choice of the tap, with the existing technical design one for tapping left and right combination of drilling and tapping machine by model institutions, and draw the contact size combination machine diagram and two kinds of tapping by model agency and its key structural components.
Key words : Tapping,； Tapping mold,； Modular machine tool
目 錄
1緒論 3
1.1本課題的研究背景及意義 3
1.2本論文的主要工作 3
2攻絲加工的內(nèi)容、要求和特點(diǎn) 4
2.1攻絲加工的內(nèi)容和要求 4
2.2攻絲加工的要點(diǎn) 4
3攻絲裝置與活動(dòng)攻絲模板 5
3.1攻絲靠模機(jī)構(gòu) 5
3.2攻絲裝置 10
4多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)與動(dòng)力計(jì)算 11
4.1傳動(dòng)設(shè)計(jì) 11
4.2傳動(dòng)軸與三軸定距驗(yàn)算 13
4.3主軸箱的動(dòng)力計(jì)算 14
結(jié)論與展望 15
參考文獻(xiàn) 16
致謝 16
中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
1 緒 論
1.1本課題的研究背景及意義
現(xiàn)代社會(huì)中，人們?yōu)榱烁咝А⒔?jīng)濟(jì)地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品，日益廣泛的使用各種機(jī)器、儀器和工具等技術(shù)設(shè)備與裝備。為制造這些技術(shù)設(shè)備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設(shè)備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設(shè)備等。由于機(jī)械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來達(dá)到，特別是形狀復(fù)雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機(jī)床上經(jīng)過幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。在一般機(jī)械制造廠中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量，約占機(jī)械制造總工作量的40%～60%，機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而決定著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。可以這樣說，如果沒有機(jī)床的發(fā)展，如果不具備今天這樣品種繁多、結(jié)構(gòu)完善和性能精良的各種機(jī)床，現(xiàn)代社會(huì)目前所達(dá)到的高度物質(zhì)文明將是不可想象的。
攻絲是內(nèi)螺紋制作中廣為人知的一種方法。因?yàn)樗梢越柚毒叩膸缀涡螤畲_定內(nèi)螺紋的成型，所以該方法無需專用機(jī)床。在普通機(jī)床、生產(chǎn)線或者現(xiàn)代加工中心上都可以采用這種加工方法?，F(xiàn)在，攻絲的適用范圍不斷擴(kuò)大、功率不斷提高。例如盲孔螺紋加工的極限范圍現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到3×d的切削長(zhǎng)度；使用新研發(fā)的Sprint Plus絲錐可以切制高強(qiáng)度鋼的螺紋。刀具采用了HSS-E-PM刀具材料，兼具突出的韌性和較高的耐腐蝕、耐磨性能。切削刃材料的高耐熱性、配合特殊的切削刃幾何形狀和現(xiàn)代多層硬質(zhì)合金鍍層，還使得對(duì)長(zhǎng)切屑軟鋼進(jìn)行切內(nèi)螺紋加工，可以滿足某些特殊的切削要求，達(dá)到更高的切削速度，由此獲得更高的生產(chǎn)率；對(duì)軟鋼進(jìn)行切內(nèi)螺紋加工的時(shí)候，還可進(jìn)行干式加工(有／無MMS)。
一個(gè)國(guó)家要繁榮富強(qiáng)，必須實(shí)現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，這就需要一個(gè)強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門提供現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備與裝備，即各種機(jī)器、儀器和工具等。然而，一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)械制造業(yè)必須要有一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)床制造業(yè)做后盾。機(jī)床工業(yè)是機(jī)械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝師”，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重大作用。因此，許多國(guó)家都十分重視本國(guó)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展和機(jī)床技術(shù)水平的提高，使本國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展建立在堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)上。
1.2本論文的主要工作
本次設(shè)計(jì)工作將設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于鉆攻組合機(jī)床的左右攻絲靠模機(jī)構(gòu)。目的是使設(shè)計(jì)出的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、效率高、質(zhì)量好。能夠與現(xiàn)有組合機(jī)床合理配合，從而選擇最佳的工藝方案，合適地確定零件加工工序集中程度，合理地選擇組合機(jī)床的通用部件，恰當(dāng)?shù)慕M合機(jī)床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及選用高效率的絲錐，靠模心桿等就是本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容。具體的工作就是要了解攻絲特點(diǎn)，掌握常用靠模機(jī)構(gòu)的特征和設(shè)計(jì)原理，進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的分析和確定。并對(duì)主軸箱傳動(dòng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和校核驗(yàn)算。
2 攻絲加工的內(nèi)容、要求和特點(diǎn)
2.1攻絲加工的內(nèi)容和要求
錐在工件孔中切削出內(nèi)螺紋的加工方法稱為攻螺紋；攻絲屬于比較困難的加工工序，因?yàn)槁菁y加工屬于封閉式切削加工，其每齒的加工負(fù)荷比其它刀具都要大，并且絲錐沿著螺紋與工件接觸而非常大，切削螺紋時(shí)它必須容納并排除切屑，因此，可以說絲錐是在很惡劣的條件下工作的。為了使攻絲順利進(jìn)行，應(yīng)事先考慮叫能出現(xiàn)的各種問題，如工件材料的性能、選擇什么樣的攻絲機(jī)構(gòu)及機(jī)床、選用多高的切削速度、進(jìn)給量等。
攻絲加工的螺紋多為三角螺紋，為零件間連接結(jié)構(gòu)，常用的攻絲加工的螺紋有；牙型角為60°的公制螺紋，也叫普通螺紋；牙型角為55°的英制螺紋；用于管道連接的英制管螺紋和圓錐管螺紋。本節(jié)主要涉及的攻絲加工的是公制內(nèi)螺紋，熟悉有關(guān)螺紋結(jié)構(gòu)尺寸、技術(shù)要求的常識(shí)，是學(xué)習(xí)攻絲工藝的重要基礎(chǔ)。
普通螺紋的基本尺寸如下：
(1)螺紋大徑：d＝D (螺紋大徑的基本尺寸與公稱直徑相同)
(2)中徑： d2＝D2＝d－0.6495P
(3)牙型高度：H＝O.5413P
(4)螺紋小徑：d1＝D1＝d－1.0825P
如圖2-1中M10-7H的螺紋，為普通右旋內(nèi)螺紋。查表得螺距P＝1.5，其基本尺寸：
螺紋大徑：D＝10；
螺紋中徑： D2＝D－0.6495P＝9.02
圖2-1 絲錐的基本結(jié)構(gòu)
螺紋小徑：D1＝D－1.0825P＝8.36
中徑公差帶代號(hào)7H
小徑公差帶代號(hào)7H
牙型高度：H＝O.5413P＝0.82
螺紋有效長(zhǎng)度：L＝20.0
螺紋孔口倒角：C1.5
2.2攻絲加工的要點(diǎn)
(1)工件上螺紋底孔的孔口要倒角，通孔螺紋兩端都倒角。
(2)工件夾位置要正確，盡量使螺紋孔中心線置于水平或豎直位置，使攻絲容易判斷絲錐軸線是否垂直于工件的平面。
(3)在攻絲開始時(shí)，要盡量把絲錐放正，然后對(duì)絲錐加壓力并轉(zhuǎn)動(dòng)絞手，當(dāng)切入1-2圈時(shí)，仔細(xì)檢查和校正絲錐的位置。一般切入3-4圈螺紋時(shí)，絲錐位置應(yīng)正確無誤。以后，只須轉(zhuǎn)動(dòng)絞手，而不應(yīng)再對(duì)絲錐加壓力，否則螺紋牙形將被損壞。
(4)攻絲時(shí)，每扳轉(zhuǎn)絞手1/2-1圈，就應(yīng)倒轉(zhuǎn)約1/2圈，使切屑碎斷后容易排出，并可減少切削刃因粘屑而使絲錐軋住現(xiàn)象。
(5)攻不通的螺孔時(shí)，要經(jīng)常退出絲錐，排除孔中的切屑。
(6)攻塑性材料的螺孔時(shí)，要加潤(rùn)滑冷卻液。對(duì)于鋼料，一般用機(jī)油或濃度較大的乳化液要求較高的可用菜油或二硫化鉬等。對(duì)于不銹鋼，可用30號(hào)機(jī)油或硫化油。
(7)攻絲過程中換用后一支絲錐時(shí)，要用手先旋入已攻出和螺紋中，至不能再旋進(jìn)時(shí)，然后用絞手扳轉(zhuǎn)。在末錐攻完退出時(shí)，也要避免快速轉(zhuǎn)動(dòng)絞手，最好用手旋出，以保證已攻好的螺紋質(zhì)量不受影響。
(8)機(jī)攻時(shí)，絲錐與螺孔要保持同軸性。
(9)機(jī)攻時(shí)，絲錐的校準(zhǔn)部分不能全部出頭，否則在反車退出絲錐時(shí)會(huì)產(chǎn)生亂牙。
(10)機(jī)攻時(shí)的切削速度，一般鋼料為6-15米/分；調(diào)質(zhì)鋼或較硬的鋼料為5-10米/分；不銹鋼為2-7米/分；鑄鐵為8-10米/分。在同樣材料時(shí)，絲錐直徑小取較高值，絲錐直徑大取較低值。
3 攻絲裝置與活動(dòng)攻絲模板
3.1攻絲靠模機(jī)構(gòu)
圖3-1 第I類攻絲靠模
3.1.1第I類攻絲靠模
圖3-1所示為通用的第I類攻絲靠模機(jī)構(gòu)。這種攻絲靠模主要用于組成攻絲裝置，并由攻絲裝置組成在整臺(tái)機(jī)床或機(jī)床的某一面上全部完成攻絲工序的組合機(jī)床。
第I類攻絲靠模由靠模桿4,靠模螺母11及支承套筒8等主要元件組成。絲錐1通過心桿2和攻絲卡頭3裝在靠模桿4的前端，靠模桿的中部支承在銅套7上并與靠模螺母11相嚙合，靠模桿的尾部與攻絲主軸相連接。攻絲主軸借助雙鍵將主運(yùn)動(dòng)傳給靠模桿，靠模桿可在主軸孔內(nèi)移動(dòng)一段距離，這個(gè)距離就是攻絲靠模的工作行程。支承套筒8裝在靠模頭的殼體6上，并用兩個(gè)壓板5固定，兩個(gè)壓板之間的布置角度決定于主軸箱的主軸數(shù)和主軸的分布情況?？磕Ｂ菽?1借助接合子10與支承套筒8相連接并用螺母12固定，當(dāng)靠模桿回轉(zhuǎn)時(shí)，通過本身的靠模螺紋和固定的靠模螺母而產(chǎn)生進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)絲錐切削工件。
靠模桿與靠模螺母相配螺紋的螺距應(yīng)當(dāng)同本靠模桿前端所夾持的絲錐螺距的名義尺寸相同，這樣便保證了靠模桿在回轉(zhuǎn)過程中每轉(zhuǎn)的進(jìn)給量與絲錐螺距一致。但是靠模螺母的螺距同絲錐螺距之間不可能沒有誤差，因此在攻絲卡頭3內(nèi)和支承套筒8內(nèi)均裝有壓力彈簧，使心桿2和靠模桿4在需要的情況下能作微量的軸向竄動(dòng)，用于補(bǔ)償上述的螺距誤差。
在正常工作時(shí)，靠模螺母11連同支承套筒8一起是固定不動(dòng)的，這樣當(dāng)靠模桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，才能在靠模螺母的強(qiáng)迫下作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。但是如果在工作過程中由于發(fā)生故障而使靠模桿不能再繼續(xù)向前進(jìn)給時(shí)，應(yīng)有可能使靠模螺母隨同靠模桿作同步回轉(zhuǎn)而停止其進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，用于防止機(jī)構(gòu)的損壞，為此，在使用這種攻絲靠模機(jī)構(gòu)時(shí)，必須注意不要把兩個(gè)壓板5壓得太緊。
第I類攻絲靠模由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定，通常僅適用于單獨(dú)完成攻絲工序的攻絲裝置上。這是由于：一方面 當(dāng)采用這種攻絲靠模裝置時(shí)，絲錐至靠模頭端面的距離較大，同其它刀具配合使用時(shí)往往不相
3.1.2第II類攻絲靠模
（一）通用攻絲靠模機(jī)構(gòu)介紹
圖3-2所示為通用的第II類攻絲靠模機(jī)構(gòu)。這種攻絲靠模主要用于組成活動(dòng)攻絲模板，并同鉆一攻復(fù)合主軸箱配合使用，以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)動(dòng)力頭上同時(shí)完成攻絲工序和其它工序的加工。圖中所示為靠模桿完成攻絲工序后返回原位，而且動(dòng)力頭工作進(jìn)給行程終了時(shí)攻絲靠模機(jī)構(gòu)所處的位置。
圖3-2 第II類攻絲靠模
第II類攻絲靠模由靠模桿7靠模螺母5和彈簧鍵8等主要零件組成。靠模桿的前端裝有心桿2和絲錐1,靠模桿的中部具有靠模螺紋部分拜同靠模螺母相嚙合，靠模桿的尾部借助彈簧鍵與主軸相連接。此時(shí)主軸外伸部分的結(jié)構(gòu)形式與第I類攻絲靠模所用的攻絲主軸不同而和一般的通用鉆孔主軸相同。
主運(yùn)動(dòng)通過彈簧鍵8靠模桿7和銷子3傳給心桿2。在靠模桿回轉(zhuǎn)時(shí)，借助靠模螺紋使其作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，此時(shí)靠模桿可在主軸孔內(nèi)作相對(duì)移動(dòng)。為了保證靠模桿的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量與絲錐的螺距一致，靠模螺紋的螺距應(yīng)與絲錐的螺距相同并保持嚴(yán)格的制造公差。但實(shí)際上靠模螺紋的螺距同絲錐的螺距之間不可能沒有誤差，因此設(shè)有補(bǔ)償彈簧6，并使銷子3有可能在靠模桿的長(zhǎng)槽中作軸向竄動(dòng)，以補(bǔ)償上述螺距誤差。靠模螺母5以D/d配合裝在活動(dòng)攻絲模板上，并用銷子10防轉(zhuǎn)，壓板4固定。壓板的安裝位置決定于主軸箱的主軸數(shù)和主軸的分布情況。正常工作時(shí)，靠模螺母是固定不動(dòng)的，如果在工作過程中發(fā)生故障而使靠模桿不能再繼續(xù)向前進(jìn)給時(shí)，靠模螺母便向后推開壓板4而作軸向移動(dòng)并離開銷子10，這樣靠模桿的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)便停止了，從而起到了保護(hù)機(jī)構(gòu)的作用。為此，壓板4的厚度應(yīng)取得小些(通常為2.5~3.5毫米)，使其剛性較差，以便能起到保險(xiǎn)作用。并且還要注意靠模螺母的安裝方向必須正確，使它在發(fā)生故障的情況下能作軸向移動(dòng)。
采用第II類攻絲靠模時(shí)，絲錐至工件端面間的距離(即絲錐的軸向位置)可用如下兩種方法進(jìn)行調(diào)整:在裝配時(shí)，可旋轉(zhuǎn)靠模螺母使靠模桿作軸向移動(dòng)，調(diào)整完畢后再打入限位銷10；在使用過程中進(jìn)行調(diào)整時(shí)，可用緊定螺釘旋入彈簧鍵8的螺孔a中，壓縮彈簧9并使鍵脫離主軸的鍵槽，然后旋轉(zhuǎn)靠模桿而使其作軸向移動(dòng)。用后一種方法調(diào)整時(shí)，靠模桿的軸向調(diào)整行程只能為靠模螺紋螺距的整數(shù)倍，而且有時(shí)需要啟動(dòng)攻絲全軸才能使彈簧鍵上的螺孔露出在主軸的外部。由此可見，絲錐軸向位置的調(diào)整方法顯然不如采用第I類攻絲靠模時(shí)方便，尤其是在多軸加工時(shí)更是如此。
（二）靠模桿在主軸孔內(nèi)最大重合長(zhǎng)度（L1）
采用第II類攻絲靠模機(jī)構(gòu)時(shí)，由于在工作時(shí)靠模桿要在主軸孔內(nèi)產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，因此需要根據(jù)機(jī)床的具體工作情況對(duì)靠模桿尾部伸入主軸孔內(nèi)的最大重合長(zhǎng)度L1進(jìn)行計(jì)算。
圖3-3 活動(dòng)攻絲模板的典型結(jié)構(gòu)
為了了解由第II類攻絲靠模組成的活動(dòng)攻絲模板的工作過程和L1值的計(jì)算方法，應(yīng)首先了解活動(dòng)攻絲模板的典型結(jié)構(gòu)，圖3-3所示即為鼓輪式機(jī)床上使用的活動(dòng)攻絲模板的典型結(jié)構(gòu)實(shí)例。
攻絲模板的兩根導(dǎo)桿4借助夾緊套5緊固在主軸箱的前蓋上，模板可沿導(dǎo)桿移動(dòng)。該攻絲模板裝有通用的第II類攻絲靠模，在模板體上鉆有油孔并連通各靠模螺母，由燈芯油杯1對(duì)靠模螺母進(jìn)行潤(rùn)滑。為了保證加工時(shí)的位置精度和穩(wěn)定性，工作時(shí)活動(dòng)攻絲模板以定位套2（兩個(gè)）和支撐塊3與夾具相定位。
機(jī)床工作時(shí)，懸掛在主軸箱前面的活動(dòng)攻絲模板隨著動(dòng)力頭作快速引進(jìn)，當(dāng)動(dòng)力頭轉(zhuǎn)為工作進(jìn)給后，攻絲模板與夾具定位并停止不動(dòng)，動(dòng)力頭繼續(xù)工作進(jìn)給對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，導(dǎo)桿上的彈簧便被壓縮。主軸箱上的攻絲主軸和用于其它工序加工的主軸是分別由兩個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，在動(dòng)力頭轉(zhuǎn)為工作進(jìn)給的同時(shí)(或滯后一段時(shí)間，視具體需要而定)，由動(dòng)力頭電氣控制擋鐵發(fā)出信號(hào)起動(dòng)攻絲電動(dòng)機(jī)進(jìn)行攻絲，達(dá)到要求深度后，由主軸箱上的攻絲行程控制機(jī)構(gòu)發(fā)出信號(hào)使攻絲電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)靠模桿退回原位后即自動(dòng)切斷攻絲電動(dòng)機(jī)，待動(dòng)力頭繼續(xù)工作進(jìn)給至行程終點(diǎn)后，動(dòng)力頭便快速退回并在原位停止。
從工作過程來看，攻絲工序一定要比其它加工工序先結(jié)束，通常希望在動(dòng)力頭工作進(jìn)給的全部時(shí)間中，攻絲工序(包括正轉(zhuǎn)攻進(jìn)和反轉(zhuǎn)退回)應(yīng)至少提前0.1分鐘結(jié)束，即從動(dòng)作循環(huán)時(shí)間上需保證:
T動(dòng)—T攻>0.l(分)
式中，T動(dòng)——起動(dòng)攻絲電動(dòng)機(jī)以后動(dòng)力頭工作進(jìn)給的時(shí)間(分);
T攻—— 攻絲工序（包括攻進(jìn)和退回）所需時(shí)間（分）。
因此，在動(dòng)力頭的工作進(jìn)給過程中，如何確定攻絲主軸起動(dòng)工作時(shí)間，就必須特別加以注意。如果時(shí)間安排不當(dāng)而使攻絲工序在動(dòng)力頭工作進(jìn)給完了后仍未結(jié)束其工作，這樣便延長(zhǎng)了機(jī)床的工作循環(huán)時(shí)間，降低了機(jī)床的生產(chǎn)率。若在電氣互鎖欠嚴(yán)密的情況下，甚至有可能造成絲錐未退離工件而動(dòng)力頭便快速退回的情況，就會(huì)損壞機(jī)構(gòu)。
圖3-4 同時(shí)鉆孔與攻絲的動(dòng)力頭工作循環(huán)
a
b
圖3-4所示為多工位機(jī)床同時(shí)完成攻絲工序和其它工序加工時(shí)一的動(dòng)力頭工作循環(huán)示意圖。從圖中可見，在動(dòng)力頭工作進(jìn)給過程中確定攻絲主軸起動(dòng)工作的時(shí)間不外乎有兩種情況:一種情況如圖3-4 a所示，當(dāng)動(dòng)力頭的工作進(jìn)給行程較小時(shí)，攻絲主軸可以在動(dòng)力頭由快速引進(jìn)轉(zhuǎn)換為工作進(jìn)給的同時(shí)起動(dòng)工作。另一種情況如圖3-4 b所示，此時(shí)動(dòng)力頭的工作進(jìn)給行程較大，因此在動(dòng)力頭轉(zhuǎn)為工作進(jìn)給井滯后一段時(shí)一間之后，才起動(dòng)攻絲主軸進(jìn)行攻絲。無論屬于上述哪一種情況，都必須保證在動(dòng)力頭工作進(jìn)給至終點(diǎn)之前結(jié)束攻絲工作。
由于攻絲工序是在動(dòng)力頭的工作進(jìn)給過程中完成的，而攻絲時(shí)靠模桿的進(jìn)給速度與動(dòng)力頭的工作進(jìn)給速度也不相等，此時(shí)靠模桿的尾部將在主軸孔內(nèi)產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，因此必須保證靠模桿在主軸孔內(nèi)的重合長(zhǎng)度能滿足如下工作要求:在重合長(zhǎng)度最大的情況下，靠模桿不致于同主軸孔的底部相碰;在重合長(zhǎng)度最小的情況下，彈簧鍵的工作部分不致脫離主軸而影響其正常工作。
在靠模桿已經(jīng)返回原位并且動(dòng)力頭工作進(jìn)給行程終了的情況下，靠模桿在主軸孔內(nèi)的重合長(zhǎng)度L1是最大的（見圖3-3和3-2），設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按下列公式確定L1的值，并應(yīng)使主軸孔的深度大于L1。
L1=K+L2+（1–S分動(dòng)/S分攻）L攻–L3
式中，
K——絲錐攻絲到前端時(shí)，靠模桿尾部在主軸孔內(nèi)的最小重合長(zhǎng)度。K值通常應(yīng)大于靠模桿尾部的直徑，當(dāng)采用通用的攻絲靠模時(shí)，按不同規(guī)格的靠模取K = 25~ 3 5(毫米);
L2——?jiǎng)恿︻^工作進(jìn)給至行程終端時(shí)，活動(dòng)攻絲模板對(duì)主軸箱的相對(duì)位移，即活動(dòng)攻絲模板沿導(dǎo)桿移動(dòng)的距離(毫米);
L攻——攻絲行程長(zhǎng)度(毫米);
L3——當(dāng)攻絲主軸是在活動(dòng)攻絲模板與夾具定位并滯后一段時(shí)間之后才起動(dòng)工作的情況下 (如圖3-4b)所示，攻絲主軸起動(dòng)前攻絲模板對(duì)主軸箱已有的相對(duì)位移(毫米);
S分動(dòng)——?jiǎng)恿︻^的工作進(jìn)給速度(毫米/分);
S分攻——攻絲靠模桿的進(jìn)給速度(毫米/分)；S分攻= tn；
t一一靠模螺紋的螺距，通常等于絲錐的螺距(毫米);
n—攻絲主軸的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)。
（三）靠模桿在主軸孔內(nèi)最大重合長(zhǎng)度（L1）的計(jì)算
本設(shè)計(jì)的靠模機(jī)構(gòu)應(yīng)用于臥式組合鉆攻機(jī)床，鉆孔和攻絲同用一個(gè)活動(dòng)鉆模版，動(dòng)力頭的工作循環(huán)如圖（3-4b）所示。已知：
t=2毫米（攻制M10螺孔）
n=75轉(zhuǎn)/分
s分動(dòng)=60毫米/分
s分攻= tn=150毫米/分
采用3號(hào)規(guī)格的通用攻絲靠模時(shí)，?。?
K=35毫米
由于鉆孔的深度較大，即動(dòng)力頭工作進(jìn)給的行程大，因此攻絲主軸是在動(dòng)力頭工作進(jìn)給了40毫米之后才起動(dòng)工作的，但是，為了適應(yīng)鉆孔工作的需要，活動(dòng)鉆模版是在動(dòng)力頭開始工作進(jìn)給的時(shí)候便和夾具相定位，即在攻絲主軸起動(dòng)之前，活動(dòng)主軸模版和主軸箱之間實(shí)際上已存在相對(duì)位移L3，從圖（3-4b）所示的動(dòng)力頭工作循環(huán)中可得到：
L2=85毫米
L3=40毫米
L攻=40毫米
首先看看在動(dòng)力頭工作進(jìn)給至終點(diǎn)之前攻絲工序是否已提前結(jié)束，以驗(yàn)算攻絲主軸起動(dòng)的時(shí)間是否合適：
攻絲主軸起動(dòng)工作之后，動(dòng)力頭工作進(jìn)給至終點(diǎn)所需的時(shí)間為：
T動(dòng)=（L2－L3）/ s分動(dòng)=0.75分
攻絲工序（包括絲錐攻進(jìn)和退回）所需的時(shí)間為：
T攻=2 L攻/s分攻=0.53分
T動(dòng)－T攻=0.75－0.53=0.22分
即攻絲工序比動(dòng)力頭工作進(jìn)給至終點(diǎn)提前0.22分鐘結(jié)束工作，可滿足機(jī)床的正常工作要求。然后確定L1：
L1=K+ L2+(1－s分動(dòng)/s分攻) L攻－L3
=35+85+(1－60/150)×40－40
=104毫米
將計(jì)算結(jié)果化整后取L1=105毫米。
在這個(gè)實(shí)例中，由于L3≠0，因此還需要對(duì)動(dòng)力頭處于原位時(shí)靠模桿尾部在主軸孔內(nèi)的重合長(zhǎng)度進(jìn)行驗(yàn)算，此時(shí)其重合長(zhǎng)度為：
L1－L2=105－85=20毫米
此重合長(zhǎng)度保證了靠模桿上的彈簧鍵不致脫離主軸孔，因此不影響機(jī)構(gòu)的正常工作。
為了了解攻絲主軸起動(dòng)工作的時(shí)間究竟安排在動(dòng)力頭整個(gè)工作進(jìn)給行程的哪一個(gè)部位上比較合適，我們對(duì)上述實(shí)例進(jìn)行分析：
若攻絲主軸是在動(dòng)力頭轉(zhuǎn)為工作進(jìn)給的同時(shí)起動(dòng)工作的（即L3=0），可得L1=144毫米，即要求主軸的深度大于144毫米，這樣便不能采用通用主軸（使用于2、3、4號(hào)規(guī)格靠模桿的通用主軸的孔深為115毫米）而需要采用專用主軸才能滿足這個(gè)要求?，F(xiàn)在我們是在動(dòng)力頭轉(zhuǎn)為工作進(jìn)給之后40毫米時(shí)才起動(dòng)攻絲主軸進(jìn)行攻絲的，由此求得L1=105毫米，即在這種情況下，可選用通用主軸。
3.2攻絲裝置
攻絲裝置由第I類攻絲靠模組成，它用于在整臺(tái)機(jī)床或機(jī)床的某一面上全部完成攻絲工序的加工。在所有具有攻絲工序的組合機(jī)床中，由攻絲裝置組成的組合攻絲機(jī)床應(yīng)用最為廣泛。
圖3-5 所示為攻絲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。攻絲裝置由攻絲主軸箱7和攻絲靠模頭5組成。攻絲靠模頭上裝有第I類攻絲靠模，主運(yùn)動(dòng)由攻絲主軸6傳給靠模桿4，在靠模桿4的前端裝有攻絲卡頭3心桿2和絲錐1，實(shí)際上靠模頭就是加厚了的主軸箱前蓋。攻絲靠模機(jī)構(gòu)保證了絲錐的主運(yùn)動(dòng)同進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系。由于每根靠模桿都各自具有單.獨(dú)的靠模機(jī)構(gòu)，因此在攻絲裝置上可以很方便地實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格螺紋的加工。
圖3-5 攻絲裝置結(jié)構(gòu)示意圖
攻絲主軸箱是用于按工件的具體加工要求來布置攻絲主軸及其傳動(dòng)元件的，它通過按一定速此排列的傳動(dòng)齒輪把動(dòng)力從電動(dòng)機(jī)傳遞給各攻絲主軸，從而使攻絲主軸獲得所要求的座標(biāo)位置、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向等。攻絲主軸箱上還裝有攻絲行程控制機(jī)構(gòu)，用于控制攻絲行程從而保證獲得所要求的螺孔深度。
由于通用的第I類攻絲靠模的工作行程僅為60毫米，因此只適用于加工不很深的螺孔當(dāng)上述工作行程能滿足工件的加工要求時(shí)，可將攻絲裝置安裝在固定床身上而組成“固定式”攻絲裝置；如果上述工作行程不能滿足工件的加工要求時(shí)，則可根據(jù)其工作條件的不同可有兩種形式：如果攻絲靠模的工作行程能夠滿足裝卸工件的要求，而只是在更換絲錐時(shí)形成不夠，則可以將攻絲裝置安裝在手動(dòng)的移動(dòng)滑板上；如果在正常工作時(shí)公司靠模的工作行程不能滿足裝卸工件的需要時(shí)，則應(yīng)將攻絲裝置安裝在能使其實(shí)現(xiàn)快速引進(jìn)和快速退回的動(dòng)力滑臺(tái)上，機(jī)床工作時(shí)，滑臺(tái)先快速引進(jìn)至前端并在死擋鐵上停留，然后起動(dòng)攻絲裝置進(jìn)行攻絲，待攻絲工作循環(huán)完畢后，滑臺(tái)再將攻絲裝置撤回原位。
綜上所述，攻絲裝置在攻絲機(jī)床上的安裝方式有三種: 固定式的、裝在手動(dòng)滑板上的和裝在動(dòng)力滑臺(tái)上的，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)被加工零件的螺孔位置，考慮工件裝卸和絲錐更換的方便性來確定所采用的形式。
當(dāng)采用固定式攻絲裝置進(jìn)行立式攻絲時(shí)可不必采用立式床身，而只是采用四根支桿將攻絲裝置支承在機(jī)床夾具的上方，這樣做可以簡(jiǎn)化機(jī)床的結(jié)構(gòu)。
4 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)與動(dòng)力計(jì)算
4.1傳動(dòng)設(shè)計(jì)
（1）根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書畫出驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)位置。以攻絲右主軸箱主軸為例六軸攻絲多軸箱各主軸主軸、驅(qū)動(dòng)軸坐標(biāo)如下表：
表4-1 驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值
坐標(biāo)
主軸1
主軸2
主軸3
主軸4
主軸5
主軸6
X
Y
276.000
196.500
276.000
144.500
217.000
146.500
217.000
189.500
181.000
193.000
181.000
143.000
（2）確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù)
圖4-1 齒輪的最小壁厚
（一）最小齒數(shù)的確定
為保證齒輪齒根強(qiáng)度，應(yīng)使齒根到孔壁或鍵槽的厚度a2m,驅(qū)動(dòng)軸的直徑為d=30mm,有《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，如圖4-1所示齒輪t=33.3mm,當(dāng)m1=3時(shí)。驅(qū)動(dòng)軸上最小齒輪齒數(shù)為：
≥2（t/m1+2+1.25）－d0/m1
=2×(33.3/3+2+1.25)－30/3
=18.9
所以驅(qū)動(dòng)軸齒數(shù)要大于等于19。
為減小傳動(dòng)軸的種類，所有傳動(dòng)軸的直徑取30mm.
當(dāng)m2=2，d=20時(shí)，齒輪t=23.3mm。主軸上最小齒輪齒數(shù)為：
≥2（t/m2+2+1.25）－d0/m2
=2×（23.3/2+2+1.25）－20/2
=19.8
所以主軸齒數(shù)要大于等于20。
（二）多軸箱的齒輪模數(shù)按驅(qū)動(dòng)軸出輪估算
多軸箱輸入出輪模數(shù)取m1=3，其余齒輪模數(shù)取m2=2。主軸1，2，3要求的轉(zhuǎn)速一致且較高，所以采用升速傳動(dòng)。主軸齒數(shù)選取Z=45，傳動(dòng)齒輪采用z=45齒的齒輪，變位系數(shù)x=0.181。傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為:
n=1000/1.41r/min=706r/min
由于前面選取了主軸直徑為30，顯然傳動(dòng)軸直徑都選取20，這樣為了減少傳動(dòng)軸種類和設(shè)計(jì)題目需要由于傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速是706r/min，則驅(qū)動(dòng)軸至傳動(dòng)軸的傳動(dòng)比為:
所以選擇兩級(jí)傳動(dòng)，且傳動(dòng)比分配為：一級(jí)為1.2×1.2;二級(jí)為1.4×1.0。
驅(qū)動(dòng)軸的直徑為30mm，由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得知：t=33.3mm,當(dāng)m=3時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸上的齒數(shù)為：
Zmin≥
去驅(qū)動(dòng)齒輪齒數(shù)Z=45。
通用的齒輪有三種，即傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪和電機(jī)齒輪。材料均為45鋼，熱處理為齒部高頻淬火G54。本機(jī)床齒輪的選用按照下表選用
齒輪種類
寬度（mm）
齒 數(shù)
模數(shù)（mm）
孔徑（mm）
驅(qū)動(dòng)軸齒輪
24
32
16～50連續(xù)
16～70
2、2.5、3
2、2.5、3、4
15、20、30、35、40
25、30、35、40、50
傳動(dòng)軸齒輪
44（B型）
45
2
25、30、40、50
輸出軸齒輪
32
37
3
18、22、28、32、36
計(jì)算各主軸轉(zhuǎn)速使各主軸轉(zhuǎn)速的相對(duì)轉(zhuǎn)速損失在5%以內(nèi)。由公式：V= 知：
4.2傳動(dòng)軸與三軸定距驗(yàn)算
多軸箱體上的孔系是按照計(jì)算的坐標(biāo)加工的，而裝配要求兩軸間齒輪能正常嚙合。因此，必須驗(yàn)算根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算確定的實(shí)際中心距A，是否符合兩軸間齒輪嚙合要求的標(biāo)準(zhǔn)中心距R，R與A的差值δ為δ=R-A。
驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)：中心距允差[δ]≤（0.001～0.009）mm
傳動(dòng)軸4坐標(biāo)計(jì)算
=x1-x3=276.000-217.000=59.000
=y1-y3=196.500-146.500=50.000
=x1-x2=276.00-276.000=0
=y1-y2=196.500-144.500=52.000
=5981
=2704
=-25.822
=26.000
=276.000-25.822=250.178
=196.500+26.000=222.500
傳動(dòng)軸與三軸定距驗(yàn)公式：δ=
傳動(dòng)軸4與軸1、2、3的中心距誤差
δ=R-A =
傳動(dòng)軸4與軸1、2、3之間的標(biāo)準(zhǔn)中心距分別為、、
=36.6 mm ==82mm
傳動(dòng)軸4與軸1、2、3之間的實(shí)際中心距分別為、、
==
=36.644mm
==
=82.063mm
==
=82.026mm
中心距誤差分別為
δ4-1==36.6-36.644≈-0.044mm
δ4-2==82-82.063≈-0.063mm
δ4-3==82-82.026≈-0.026mm
δ4-1、δ4-2、δ4-3都大于0.009，因此軸4與軸1、軸4與軸2、軸4與軸3之間的齒輪需要采用變位齒輪，變位量為Δ=0.044mm，Δ=0.063mm，Δ=0.026mm。
4.3主軸箱的動(dòng)力計(jì)算
主軸箱的動(dòng)力計(jì)算，應(yīng)包括計(jì)算主軸箱所需功率和進(jìn)給力兩項(xiàng)。
主軸箱所需要的功率，應(yīng)等于切削功率、空載消耗功率及與負(fù)載成正比的功率損失之和，即：=++
式中：——主軸箱總功率；
——各主軸切削功率的總和；
——各軸空載消耗功率的總和；
——各軸損失功率的總和。
式中根據(jù)各主軸的切削用量查《組合機(jī)床切削力及功率計(jì)算圖》得到，的確定可查表。與負(fù)載成正比的功率損失，取所傳遞功率的1%。和的計(jì)算在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)確定以后才進(jìn)行。
傳動(dòng)系統(tǒng)確定前按照下式初步估算主軸箱所需功率。
=
式中：——各主軸切削功率總和；
——組合機(jī)床主軸箱傳遞效率。
由于在加工黑色金屬時(shí)取=0.8~0.9；加工有色金屬時(shí)，取=0.7~0.8。
所以取=0.8。
所以 ==0.768/0.8=0.96kw
取 =1
主軸箱所需的進(jìn)給力，就是動(dòng)力滑臺(tái)所需的進(jìn)給力，按下式計(jì)算：
==++……+（N）
式中： 、…——各主軸切削時(shí)產(chǎn)生的軸向力，實(shí)際上動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給力應(yīng)大于各主軸切削產(chǎn)生的軸向力的總和，這是因?yàn)檫€要克服滑臺(tái)移動(dòng)引起的摩擦阻力的緣故。
結(jié)論與展望
隨著現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是隨著它在自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)的快速發(fā)展，鉆攻組合機(jī)床的研究已經(jīng)成為機(jī)器制造界的一個(gè)重要方向，在現(xiàn)代工業(yè)運(yùn)用中，大多數(shù)機(jī)器和機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造都是用機(jī)床大批量完成的，通常由機(jī)械軟件CAD設(shè)計(jì)畫圖而成并且用機(jī)床來實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)代大型工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，降低了組合機(jī)床的實(shí)現(xiàn)成本，軟件功能的不斷強(qiáng)大也使得機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變得更為簡(jiǎn)單，因此，攻絲靠模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在鉆攻組合機(jī)床的發(fā)展中具有十分重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。
本課題基于使設(shè)計(jì)出的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、效率高、質(zhì)量好提出的要求，著重選擇最佳的工藝方案，合適地確定鉆攻工序集中程度，合理地選擇與組合機(jī)床配合的通用部件，恰當(dāng)?shù)慕M合機(jī)床的配置型式，以及設(shè)計(jì)高效率的鉆攻方法是本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容。
雖然鉆攻組合機(jī)床和攻絲靠模機(jī)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛，隨之，各種各樣靠模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)也經(jīng)常見于報(bào)道，經(jīng)過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)資料的查閱和研讀，我學(xué)到了很多更加專業(yè)性的知識(shí)，了解了當(dāng)今鉆攻機(jī)構(gòu)的發(fā)展動(dòng)態(tài)和發(fā)展方向。
近幾十年來攻絲靠模機(jī)構(gòu)和鉆攻組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、機(jī)械、航空及軍工等部門已獲得了廣泛的使用，一些中小批量生產(chǎn)的部門也開始推廣使用。其突出的優(yōu)點(diǎn)在于：
1、 提高生產(chǎn)率
2、 擴(kuò)大工藝范圍
3、 提高加工精度
4、 提高自動(dòng)化程度
在機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)相關(guān)機(jī)構(gòu)的機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化方面仍值得進(jìn)一步探討，這也是今后努力的一個(gè)方向，欣喜的是越來越多的人開始關(guān)注這個(gè)問題并為之做出不懈的努力，相信不久的將來它們一定能得到較好的解決!
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[16] 東方人華主編. AutoCAD 2002 機(jī)械設(shè)計(jì)范例入門與提高.2003.
[17] 馮濤.AutoCAD 2002 機(jī)械設(shè)計(jì)繪圖實(shí)例教程.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.
致 謝
首先感謝教導(dǎo)我的老師，這篇論文是在他們的悉心指導(dǎo)和親切關(guān)懷下完成的。在我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間，老師們給予了親切的關(guān)懷和諄諄的教導(dǎo)，使我能正確對(duì)待學(xué)習(xí)中遇到的困難和挫折。老師們嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)、豐富的科研經(jīng)驗(yàn)、科學(xué)的思維方式和正直的人格都令我非常敬佩，并將多我產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。在此論文完成之際，謹(jǐn)向曾經(jīng)教導(dǎo)過我的老師們表示誠(chéng)摯的謝意和深深的敬意!
其次，感謝中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院的對(duì)我的教育和栽培!感謝所有一直關(guān)心和幫助我的同學(xué)們，沒有他們的幫助我就不回有今天的進(jìn)步。
最后，再次向所有關(guān)心和幫助我的老師、同學(xué)、家人和朋友表示深深的謝意！
附：攻絲的安全操作規(guī)程
一、開始操作前，檢查主要鎖緊螺栓是否堅(jiān)固，電源開關(guān)及線路是否良好。按規(guī)定穿著勞保用品。
二、操作前必須在規(guī)定加油部位注入潤(rùn)滑油、劑、脂等。待該機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常、靈活、可靠后期方能操作。
三、攻絲前，必須將所需攻絲的工件、工具等擺放整齊、順手。
四、調(diào)試攻絲機(jī)所攻絲的絲錐大小與深度符合要求的尺寸后再開始作業(yè)。防止滑牙和不夠牙
五、攻絲時(shí)排出的雜物（鐵渣粉沫等），應(yīng)留有空位或槽穴以方便雜物排出。隨時(shí)清理。
六、經(jīng)常自檢工件作業(yè)質(zhì)量。不準(zhǔn)弄虛作假，“一攻到底”。
七、攻絲時(shí)，根據(jù)攻絲粗細(xì)，選擇機(jī)床的速度，以保證攻絲質(zhì)量。有針對(duì)性地調(diào)節(jié)適度快慢。
八、操作中，如出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即停止。禁止帶病運(yùn)行。
九、排除故障或修理時(shí)應(yīng)切斷電源，待機(jī)床完全停止運(yùn)動(dòng)，掛好檢修牌才能進(jìn)行修理。禁止機(jī)器在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行修理。
十、工作完畢，必須清理工作臺(tái)面作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，整理所做工件。材料定置堆放整齊，做好標(biāo)識(shí)，留有通道。
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