1、10攻絲多軸箱的設(shè)計特點攻絲多軸箱的設(shè)計特點1.攻絲組合機床結(jié)構(gòu)方案的選擇 1.1組合機床上常用的攻絲方法 在組合機床上常用絲錐攻制螺紋，其特點是在一定的軸向壓力和扭矩作用下，當絲錐攻入螺紋底孔12扣后，則絲錐自行引進，主運動和進給運動之間的嚴格關(guān)系由絲錐自身保證，這就是所謂“自引法”攻絲。若絲錐每分鐘回轉(zhuǎn)n轉(zhuǎn)，則有： S絲n·t式中：S絲絲錐每分鐘自行引進量(毫米分)； n絲錐每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(轉(zhuǎn)分)； t絲錐的螺距，多頭螺紋為導(dǎo)程(毫米)。 為了保證絲錐穩(wěn)定可靠地攻入工件和不干擾絲錐的自行引進，要求攻絲主軸系統(tǒng)向前進給與絲錐的自行引進完全同步。 即： Vf主軸系統(tǒng)的進給量(毫米分)。

2、實際上，無論那一種攻絲主軸系統(tǒng)都難于達到完全同步這一點。因此，在組合機床上，絲錐和攻絲主軸系統(tǒng)絕大多數(shù)都不是剛性連接，而是在二者之間設(shè)有進給差的補償環(huán)節(jié)，補償越靈活則加工出的螺紋精度越高。 1.2常用攻絲組合機床的結(jié)構(gòu)方案 通用機床加工螺紋的特點是主運動和進給運動之間保持嚴格的傳動比關(guān)系，即內(nèi)聯(lián)系傳動。攻絲組合機床也不例外。根據(jù)實現(xiàn)內(nèi)聯(lián)系傳動系統(tǒng)所選用的機構(gòu)不同，攻絲組合機床可以分為下列兩大類： (1)采用攻絲動力頭的攻絲組合機床 當被加工零件的孔數(shù)量較多，深度不大，且全部為攻絲工序時，可采用攻絲動力頭。 攻絲動力頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動誤差大，攻絲卡頭不易完全補償，所以加工精度低，加工的螺孔精度一般

3、低于3級，因此未能得到廣泛的應(yīng)用。 (2)采用攻絲靠模裝置的攻絲組合機床 用攻絲靠模裝置加工內(nèi)螺紋的特點是，攻絲主軸系統(tǒng)的進給運動由攻絲靠模機構(gòu)得到。 靠模機構(gòu)由靠模螺桿和靠模螺母組成，其螺距應(yīng)等于被加工螺孔的螺距，當靠模螺桿每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，則帶動絲錐向前進給一個螺距，要求盡量接近。圖1 攻絲裝置原理圖1一電機；2一主軸箱；3主軸；4一靠模螺母； 5一靠模桿；6一攻絲接桿 攻絲靠模應(yīng)用于攻絲裝置中的情況如圖1所示。從圖中可見，電機驅(qū)動主軸通過靠模螺桿帶動絲錐回轉(zhuǎn)，靠模螺桿5通過攻絲接桿6與絲錐連接，攻絲接桿6是攻絲主軸靠模系統(tǒng)進給量與絲錐自行引進量的補償環(huán)節(jié)。當主軸及靠模螺桿5正轉(zhuǎn)時，由于靠模螺母

4、4的作用，使靠模螺桿按螺母的螺距帶動絲錐進給，攻絲結(jié)束后，主軸反轉(zhuǎn)，絲錐退回。由于攻絲過程中，只是靠模螺桿5帶動絲錐軸向移動，因此主軸與靠模螺桿連接處，軸向應(yīng)可以相對滑動，一般用滑鍵連接，滑動的最大距離即攻絲的最大行程。按標準設(shè)計，一般不超過60毫米。至于整個攻絲裝置，只要保留快速、調(diào)整等輔助運動即可。此種攻絲方法，靠模可以經(jīng)磨制得到較準確的螺距，由于靠模桿帶動絲錐進給比較輕巧，再加上又有攻絲接桿補償攻絲主軸靠模系統(tǒng)與絲錐自行引進的進給差，則攻絲時可得到較高的精度，一般可加工出2級精度螺孔。與攻絲動力頭比較，攻絲裝置除了具有結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低的特點外，還由于每根靠模桿都各自具有自己的螺距數(shù)

5、值，因此可用一個攻絲裝置方便地加工出不同尺寸規(guī)格的螺紋，且可各自選用合理的切削用量。用靠模原理進行攻絲的機床可分為兩種型式：一種是把攻絲靠模直接裝在主軸箱內(nèi)，組成用于整臺機床或個工位全部是攻絲工序的攻絲裝置。它的特點是剛性好，結(jié)構(gòu)較簡單，但調(diào)整更換絲錐不方使。另一種是用攻絲模板，即將攻絲靠模系統(tǒng)裝在模板上，模板用固定在多軸箱上的導(dǎo)桿導(dǎo)向，攻絲模板對于被加工工件要有定位裝置，定位銷和孔一般分置在攻絲模板和夾具上。這種方法結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，剛度亦差些，但其調(diào)整更換絲錐方便，且使用時靈活性大，普通的多軸箱上加上攻絲靠模板就能進行攻絲。當攻絲工序和其他鉆孔工序需在一個多軸箱上同時進行，即鉆孔攻絲復(fù)合時，則用

6、此種形式最為方便。用鉆孔攻絲復(fù)合模板進行攻絲，其傳動原理如圖2。圖2 用攻絲模板攻絲傳動原理圖1一鉆孔用電機；2攻絲用電機；3鉆、攻復(fù)合主軸箱；4一彈簧；5一靠模螺母；6一靠模螺桿：7一絲錐；8一模板；9一鉆孔主軸；10動力滑臺；11一動力箱； 此種加工方法，攻絲主軸由單獨電機帶動。整個攻絲過程應(yīng)在鉆孔的工進中完成，即絲錐從孔中退出后稍停(通常為0.1分鐘)，動力滑臺繼續(xù)進給l1距離，然后動力滑臺才帶動整個主軸箱快退。綜合上述各例，可知攻絲的工作循環(huán)如下：一般攻絲： 鉆孔、攻絲同時進行： l為攻絲主軸啟動時，動力滑臺已工作進給的距離；l1為攻絲主軸停轉(zhuǎn)時，動力滑臺繼續(xù)工作進給的距離。 為了使多

7、軸箱完成上述的攻絲工作循環(huán)，一般是借助攻絲行程控制機構(gòu)來實現(xiàn)的。目前生產(chǎn)中使用的攻絲行程控制機構(gòu)種類甚多，后面將對最常用的作簡單介紹。2.攻絲卡頭及攻絲靠模裝置2.1攻絲卡頭(1)攻絲卡頭的作用攻絲卡頭用于連接絲錐和攻絲主軸，其主要作用是： 1)保證絲錐與被加工的螺紋底孔自動對中，并保證絲錐順利地引進。 2)補償絲錐每分鐘引進量與攻絲主軸每分鐘進給量之差值，保證絲錐引進與主軸進給同步。因此，要求攻絲卡頭有很好的定心性和補償靈活性，徑向尺寸應(yīng)較小，以適應(yīng)中心距小的螺孔加工。 (2)攻絲卡頭的主要型式 1)絲錐“超前”進給的單向補償攻絲卡頭絲錐“超前”進給，是指絲錐每分鐘引進量大于攻絲主軸每分鐘進

8、給量，其差值由攻絲卡頭中的拉力彈簧補償。這種攻絲卡頭常見的兩個結(jié)構(gòu)實例如圖3和圖4所示。圖3 “超前”進給的單向補償攻絲卡頭1-絲錐；2-緊定螺釘；3-絲錐方頭；4-鎖緊圓螺母；5-卡頭芯桿；6-扁銷；7-拉簧；8-卡頭體；9-半月鍵；10-軸向固定螺釘 圖3中，絲錐1安裝固定于卡頭芯桿5中，芯桿尾部圓柱裝配于卡頭體8孔內(nèi)，拉簧7一端固定于卡頭體8上，另一端則固定在芯桿5尾部，卡頭體8裝于攻絲主軸或靠模桿孔中，由兩螺母4調(diào)整軸向位置，螺釘10作軸向固定，半月鍵9把動力傳遞到卡頭體8，再通過扁銷6傳到卡頭芯桿5和絲錐。 在攻絲過程中，每當絲錐超前時，彈簧拉長，芯桿5在卡頭體8孔中滑動，又芯桿5與

9、扁銷6配合是一個長槽，槽的長度和芯桿的起始位置決定了補償量的大小，因補償時扁銷6在槽中有滑動摩擦，限制了補償靈活性的提高。為克服這一缺點，出現(xiàn)了另一種攻絲卡頭結(jié)構(gòu)，如圖4，其結(jié)構(gòu)原理基本上和圖3相同，主要差別之處就是由補償時扁銷與長槽的滑動摩擦改為如圖4所示的四排鋼球6與卡頭體7的滾動摩擦，由銷子6改為鋼球6傳遞切削扭矩。上述的攻絲卡頭，經(jīng)常與攻絲靠模組成攻絲裝置，一般使攻絲靠模的螺距比絲錐螺距小12%。這種結(jié)構(gòu)開始攻絲時，絲錐是強制攻入螺孔的，可得到準確的攻絲深度。圖4 絲錐“超前”進給的單向補償攻絲卡頭1-絲錐；2-彈簧夾頭；3-鎖緊螺母；4-芯桿；5-螺釘；6-鋼珠；7-卡頭體；8-拉簧

10、；9-圓螺母；10-鍵 2)主軸“超前”進給的單向補償攻絲卡頭主軸“超前”進給，是指攻絲主軸每分鐘進給量大于絲錐每分鐘的引進量，其差值由攻絲卡頭中的壓力彈簧來補償。這種卡頭常見的結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖5 主軸“超前” 進給的單向補償攻絲卡頭1-卡頭芯桿；2-銷；3-罩套；4-卡頭體；5-壓力彈簧； 絲錐用彈簧卡頭裝于卡頭芯桿1中，芯桿尾部裝于卡頭體4孔中，其中有一小段用公差與孔配合，壓力彈簧5一端頂于卡頭體上，另一端則作用于芯桿的尾端。卡頭體4裝在靠模桿或主軸孔中，用螺母調(diào)整絲錐軸向位置，并用螺釘作軸向固定。平鍵把動力傳給卡頭體4，再通過銷子2傳給芯桿1和絲錐，罩套3用于防止銷子2脫落和雜物進入槽

11、中。攻絲開始前，銷子2緊靠長槽的前端，當主軸超前時可壓縮彈簧5補償。這種攻絲卡頭的結(jié)構(gòu)，絲錐在開始攻絲時遇到硬材料或絲錐鈍化時，軸向力增大，卡頭就有可能壓縮彈簧5向后位移。因此開始攻絲時，絲錐不是強制攻入螺孔的，所以不易準確地保證攻絲深度。補饋時，銷子2在槽中是滑動摩擦，由于卡頭芯桿只有一段圓柱凸緣與卡頭體孔按配合，尾柄與相配孔間有較大間隙，這樣芯桿可繞凸緣回轉(zhuǎn)，使絲錐與螺紋底孔對中，以補償絲錐與螺紋底孔的偏心。彈簧的預(yù)壓力，最好稍大于絲錐開始切入被加工螺紋底孔所需的軸向力，而小于絲錐的進給抗力。 上述攻絲卡頭，與攻絲動力頭配套，可攻出3級精度的螺孔。若與攻絲裝置配套，可攻出2級精度的螺孔。用

12、絲錐攻制更高精度的螺紋，可采用補償極為靈活的另一種主軸“超前”進給單向補償攻絲卡頭，在這種卡頭中，補償時，卡頭芯桿和卡頭體接觸表面的滑動摩擦被滾動摩擦所代替。此種卡頭與攻絲靠模組成攻絲靠模裝置，可加工出1級精度螺紋孔。 2.2攻絲靠摸裝置 在組合機床上攻制螺紋較多地采用攻絲靠模裝置。其原理仍然是“自引法”攻絲。這種攻絲裝置的進給運動，直接由靠模螺桿、螺母得到。 (1)通用的T0281型攻絲靠模裝置這種攻絲靠模裝置，通常由攻絲靠模和攻絲卡頭配合組成攻絲裝置，并由攻絲裝置配置成攻絲組合機床，如圖6所示。圖6 T0281型攻絲靠模裝置結(jié)構(gòu)圖1-靠模桿；2-套筒；3-壓板；4-襯套；5-彈簧；6-接合

13、子；7-靠模螺母；8-攻絲卡頭 動力由攻絲主軸通過雙鍵傳到攻絲靠模桿1，再經(jīng)平鍵傳遞給攻絲卡頭8上的絲錐。靠模螺母7通過結(jié)合子6和彈簧5裝在套筒2內(nèi)，套筒由壓板3壓在靠模板上。攻絲時，靠模桿1邊轉(zhuǎn)動邊向前移動，其進給量與絲錐引進量相同。壓板3的壓力要適當，以保證絲錐遇到故障不能前進時，扭力增大，靠模桿與靠模螺母同時轉(zhuǎn)動，停止進給，避免破壞傳動件或扭損絲錐。這種裝置易于調(diào)整，只要松開壓板3，則可方便地將攻絲靠模取出，且在變動被加工螺孔規(guī)格時，易裝卸調(diào)換。但由于整個結(jié)構(gòu)軸向尺寸較大，因此不能組成鉆攻復(fù)合的組合機床。(2)通用的T0282型攻絲靠模裝置這種攻絲靠模裝置的特點，是不用單獨的攻絲卡頭，而

14、由靠模桿兼作卡頭體。此種結(jié)構(gòu)軸向尺寸較小，如圖7所示。圖7 T0282型攻絲靠模裝置結(jié)構(gòu)圖1-絲錐；2-芯桿；3-銷；4-壓板；5-靠模螺母；6-彈簧；7-靠模桿；8-彈簧鍵；9-彈簧；10-銷子；a-螺孔 這種裝置主要用于活動攻絲模板和鉆攻復(fù)合模板。活動攻絲模板可與普通多軸箱配合，組成攻絲組合機床。鉆攻復(fù)合模板亦可和多軸箱配套，但多軸箱內(nèi)攻絲系統(tǒng)要由單獨電機傳動，如圖2所示。 動力由主軸通過彈簧鍵8傳到靠模桿7，再通過銷子3傳給芯桿2和絲錐1。靠模螺母6通過定位銷10和壓板4固定在模板上；攻絲時靠模桿邊轉(zhuǎn)動邊向前進給，因靠模螺紋的螺距與絲錐螺距不可能絕對相等，進給差由彈簧6補償。如攻絲遇到故

15、障，靠模桿不能前進，則螺母5后退將壓板4頂開，直到螺母5脫離銷子10時，靠模螺母5與靠模桿7一起轉(zhuǎn)動，以避免絲錐和其他元件的損壞。 絲錐至工件端面距離的調(diào)整：在裝配時可轉(zhuǎn)動靠模螺母5，使靠模桿7移動到需要的位置，然后打上銷子10，用壓板4壓緊靠模螺母5。在使用過程中，則可用緊定螺釘旋入螺孔a中，壓縮彈簧9，使彈簧鍵8脫離主軸鍵槽，然后旋轉(zhuǎn)靠模桿7，使之作軸向移動。這種調(diào)整方法所獲軸向行程距離數(shù)值只能是靠模桿螺距的倍數(shù)。調(diào)整時要轉(zhuǎn)動攻絲主軸，才能使a孔外露。因而，對于主軸多的主軸箱，調(diào)整起來較麻煩。 3.活動攻絲模板及鉆攻復(fù)合模板 活動攻絲模板多用于多工位組合機床或自動線的單工位組合機床。其結(jié)構(gòu)

16、與活動鉆模板有很多相同之處，如導(dǎo)向、定位裝置等。不同之處在于鉆孔時模板上多安裝各種導(dǎo)向套，而攻絲則裝有攻絲靠模裝置。如只有攻絲工序，可用活動攻絲模板。若在鉆孔的同時進行攻絲，則用鉆攻復(fù)合模板。圖8 L1的計算參考圖 當采用單獨的活動攻絲模板而在模板定位的同時啟動攻絲時，為了能正常工作，必須保證兩個條件：其一，絲錐在動力部件工作進給過程中攻至最前端時，靠模桿尾部在主軸孔中要有足夠的(最小的)重合段長度K；其二，在動力部件工作進給至終點，絲錐已反轉(zhuǎn)退回原位時，靠模桿尾部在主軸孔中的最大重合長度(助應(yīng)保證靠模桿尾端不碰撞主軸孔底部。設(shè)計時，L1的計算可參考圖8。圖中，ll攻絲及退回時動力部件分別工作

17、進給距離，；l2攻絲完畢，絲錐退回停止后，動力部件繼續(xù)前進的距離；位置A活動攻絲模板定位并同時啟動攻絲時主軸端部位置；位置A1動力部件工作進給過程中，絲錐攻至終點時主軸端部位置；位置A2動力部件工作進給過程中，攻絲循環(huán)結(jié)束，絲錐退回原位時主軸端部位置；位置A3攻絲循環(huán)結(jié)束，絲維退回原位后，動力部件工作進給至終點時主軸端部位置。從圖8推得： 式中：K最小重合段長度，設(shè)計時由表查得； 動力部件工作進給至終點時，活動攻絲模板與動力部件主軸相對位移； 動力部件每分鐘進給量； 絲錐每分鐘進給量；攻絲行程長度。 公式使用條件是：計算L1時，無論用活動攻絲模板或鉆、攻復(fù)合模板，都應(yīng)在模板定位的同時啟動攻絲主

18、軸。如在模板定位后，動力部件進給一段距離才啟動攻絲主鈾，則需用另外公式計算，讀者可自己推導(dǎo)。4.攻絲行程控制機構(gòu) 攻絲行程控制機構(gòu)用來控制攻絲工作循環(huán)，常見的形式有兩種。 4.1回轉(zhuǎn)式攻絲行程控制機構(gòu)圖9 T7942型攻絲行程控制機構(gòu)1-互鎖擋鐵；2-反向擋鐵；3-原位擋鐵；4-蝸桿；5-蝸輪；6-擋鐵盤；7-原位觸點；8-互鎖觸點；9-反向觸點這種型式在大型主軸箱中應(yīng)用很廣，已列入標準的有T7941型、T7942型，兩種型號工作原理相同。后者采用了組合行程開關(guān)。根據(jù)要求，它可以安裝在多軸箱的左、右側(cè)面或頂面上，T7942型結(jié)構(gòu)如圖9。 攻絲主軸正向切削回轉(zhuǎn)時通過齒輪(往往在主軸與蝸桿之間不止

19、一對齒輪，圖中未示出)蝸桿4、蝸輪5，帶動擋鐵盤6回轉(zhuǎn)，當攻絲到全深，盤6相應(yīng)地轉(zhuǎn)過一定角度，盤上的反向擋鐵2壓下組合開關(guān)中的反向觸點9，攻絲電機反轉(zhuǎn)帶動絲錐反轉(zhuǎn)退回，盤6亦隨之反轉(zhuǎn)，待絲錐退到原位，盤上原位擋鐵3重新壓下原位觸點7，切斷電機電源，主軸停止轉(zhuǎn)動，至此一個攻絲循環(huán)結(jié)束。若原位或反向觸點失靈，互鎖擋鐵1隨即壓下互鎖觸點8(或稱越限保護開關(guān))，使攻絲電機斷電起保護作用。在設(shè)計攻絲主軸箱時，要安排攻絲主軸與擋鐵盤6之間的傳動環(huán)節(jié)，其傳動比計算如下： 絲錐每前進一個螺距t時(多頭螺紋為一個導(dǎo)程)，攻絲主軸要轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，故攻絲全深為L時(L應(yīng)包括切入長度和切出長度)，則主軸應(yīng)轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)。 根據(jù)T7

20、942攻絲行程控制機構(gòu)組合開關(guān)和擋鐵的布置關(guān)系，在完成一個攻絲行程時，擋鐵盤的回轉(zhuǎn)角度須在120°300°范圍內(nèi)，約為0.330.83圈。 因此，攻絲主軸到擋鐵盤的傳動，應(yīng)滿足下式要求： 式中：； Z1、Z2、Z3、Z4、為中間傳動齒輪。由此可以得出攻絲主軸至蝸桿軸的傳動比 設(shè)計攻絲主軸箱時，應(yīng)先定主軸傳動系統(tǒng)，再計算攻絲行程控制傳動系統(tǒng)。如可能，盡量使中間傳動齒輪Z1、Z2、Z3、縮減到最少。因T7942為通用部件，其結(jié)構(gòu)尺寸已定，在結(jié)構(gòu)安排時應(yīng)使蝸桿軸的軸心線與主軸箱體外壁相平行，且距離箱壁外表面為80mm的位置上，這樣才能與控制機構(gòu)的蝸輪相嚙合。如小于80mm，則應(yīng)設(shè)法在箱外壁上加凸臺或墊板解決。蝸桿在蝸輪上方或下方均可，只影響擋鐵盤的轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向不同則選用的控制機構(gòu)型號不同。圖10直線式攻絲行程控制機構(gòu)示意圖1主軸；2、6-擋鐵；3-擋鐵架；4-反向開關(guān)；5原位開關(guān)；7導(dǎo)向桿；8攻絲靠模桿 上述的回轉(zhuǎn)式攻絲行程控制機構(gòu)主要缺點是體積較大，機構(gòu)也顯得復(fù)雜。如在較小的多軸箱上安裝有困難時，可采用直線式的攻絲行程控制機構(gòu)。 2直線式攻絲行程控制機構(gòu)