我厂的LJ465Q曲轴箱生产线原生产能力为3000件/月,为了把生产能力提高到6000件/月,需对影响生产效率的曲轴箱6个面的孔加工工艺进行改进,笔者负责改进钻左端面孔的工序,为此将C620车床改造成组合钻床。改造的基本方法是:设计一个多轴钻主轴箱安装在C620车床导轨上,由车床主轴带动主轴箱,夹具安装在进给箱上,进给箱带动夹具进给。以组合钻床取代摇臂钻床,达到了提高生产率的目的。
表1
孔径
轴向力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 机床受力分析
图1
2 设计要点
- 主轴箱体设计
- 图2、图3是所设计的主轴箱体与标准主轴箱体对比图,差异是一是增大了箱体刚性,二是将后盖连接方式改为底面连接,后盖结构改成与前盖结构相同。
- 图2、图3是所设计的主轴箱体与标准主轴箱体对比图,差异是一是增大了箱体刚性,二是将后盖连接方式改为底面连接,后盖结构改成与前盖结构相同。
1. 注油杯 2.分油器 3.上盖 4.侧盖
5.后盖 6.油盘 7.主轴箱体 8.前盖
图2 标准主轴箱
1. 主轴箱体 2.后盖 3.前盖
图3 改装后的主轴箱
2.主轴设计
图1中,3×f5孔与f12孔的中心距为25mm,该中心距要达到允许的最小极限值。受轴承外径的限制,主轴结构采用轴承错开安装式,以避免轴承发生干涉,如图4所示。根据表2选主轴轴径为f15,因所用轴承为无内圈滚针轴承,主轴直接与滚针接触,主轴材料选用机械性能较好的38CrMoAlA,表面镀铬处理,并用专门的防油罩和防油套防漏油。对于不受结构限制的主轴,可选用有内圈的滚针轴承,因主轴不与滚针接触,材料选用比较经济的40Cr或9CrSi,可用常规的防油套和毛毡防漏油。
3.齿轮设计
4.轴承选择
1. 主轴 2.前盖 3.防油套 4.防油罩
5.单向推力球轴承 6.轴套 7.滚针轴承 8.主轴箱体
图4 轴承错开的滚针轴承主轴
5. 机床改造
- 受车床尺寸及最大进给抗力限制,只限于选用小型主轴箱系列或400×400的主轴箱。根据机床允许最大进给抗力Ff=3600N,电机功率P=7kW,被加工孔数应在10个以下,孔径不超过10mm。当总切削力大于车床允许最大进给抗力二倍以上时,应考虑用液压进给机构。
- 工件上两个距离最远的被加工孔水平和垂直中心距均不能大于200mm,受轴承和齿轮限制,任意两孔中心距不小于25mm,孔径、孔深相差不能太大。
拆下中拖板、丝杠、尾架,主轴箱通过垫板装在导轨上,垫板底部开槽,以避开V形导轨和矩形导轨。机床主轴通过万向联轴器带动主轴箱,不需调整其同轴度,只要调整主轴箱与夹具的同轴度。夹具安装在进给箱上,带动工件进给,通过行程开关控制电磁阀,电磁阀控制纵向进给手柄,加工到位时进给停,而主轴不停,避免进给与主轴同时停。主轴停和快速退刀均为手动方式,车床尾部气缸为f100,当压缩空气压力为0.4MPa时,气缸活塞杆推力达到3100N,可满足要求。
3 改造时应注意的问题
表2 加工孔径与主轴直径对照表(mm)
加工孔径
<10
10~15
15~20
20~25
主轴直径
15
20
25
30
加工孔径
<8
8~15
15~20
模数
1.5~2
2~2.5
2.5~3