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1问题的提出及方案的制定
在机械加工中，组合钻孔与组合攻螺纹机床一般是分开设计的，用两台机床来完成这两道工序。在我公司ZH1110柴油机气缸盖和ZH1105W柴油机气缸盖共线改造中，遇到这样的问题：改型后的ZH1110气缸盖需要在进气法兰面上加工2-M10-6孔，要求钻深18mm，攻深12mm，(该进气法兰面和ZH1105W气缸盖进气法兰面相差90°)，而ZH1105W气缸盖自动线的节拍是1′48″自动加工一件气缸盖，除C15左面有两个工位是空位外，其它均为双面、双工位加工机床，没有更多位置设置两台机床。我们根据现状，只好将钻底孔和攻螺纹工序合并于一个500mm标准多轴箱中，用同一台电机驱动，即同箱钻孔、攻螺纹。这样，就可以利用现有自动线加工中的空位，仅设计一台专机及夹具，就可实现这两道工序的自动加工。
2机床结构及技术参数
机床由ITD40动力箱、HJ40-IA型滑台、500mm标准多轴箱、活动模板、压紧装置、中间底座、CC40侧床身等组成，见图1。 （图片）
图1机床结构
1.cc40侧床身2.HJ40A-I型滑台3.ITD40动力箱4.主轴箱5.随动模板6.刀具7.压紧装置8.中间底座9.工件机床主要参数：总功率为3kW，机床轮廓尺寸：长×宽×高＝2220×800×1510(mm)
机床切削用量如表1所示：表1
| 加工内容 | 转速n(r/mm) | 切削速度v(m/min) | 进给量s0(mm/r) | 进给速度sm(mm/min) | 工时t(min) | | 钻2-8.5底孔 | 554 | 15 | 0.15 | 83.1 | 0.3 | | 攻2-M10-6H螺纹孔 | 79.3 | 2.49 | 1.5 | 118.95 | 0.446 |
3钻孔、攻螺纹主轴的共箱设计
我们在这次钻孔、攻螺纹组合机床设计中，选用500mm标准多轴箱，将钻孔主轴、攻螺纹主轴及靠模机构设计其中，使结构紧凑，易于调整。图2为钻孔、攻螺纹共箱设计的传动系统图。（图片）
图2钻孔、攻螺纹共箱设计的传动系统图
0.输入轴1、2.攻螺纹主轴3、4.钻孔主轴5、6、7、8、10、11.中间轴9.手柄轴12.蜗杆轴在设计中，采用对称布置，并将钻孔主轴3、4和攻螺纹主轴1、2转向相反，ITD40动力箱电动机的转速为960r/min，输入轴即0轴的转速为480r/min；钻孔主轴3、4的转速计算为554r/min。根据T7942标准攻螺纹计算机构及切削速度要求，计算出攻螺纹主轴1、2的转速为79.3r/min，由于钻孔主轴和攻螺纹主轴转速相差悬殊，我们在8轴上装一变位的中间齿轮，不改变传动比，来实现这一要求；多轴箱上设置蜗轮蜗杆传动，将标准攻螺纹计算机构T7942置于多轴箱侧面，安装定位套及行程开关，控制攻丝行程。
图3为在进气法兰面上加工2-M10-6H螺孔的加工示意图，钻孔主轴15的设计与常用组合机床设计相似；所不同的是攻螺纹结构中将攻螺纹主轴4设计于后盖3和多轴箱体6之间，它的运动扭矩来源于后盖和多轴箱体之间的齿轮5，要求前盖8和多轴箱体、后盖的孔有一定同轴度要求，加工和安装时应当注意。攻螺纹主轴前端带轴肩，从多轴箱体前方装入，在后盖后方用锁紧螺母1锁紧，攻螺纹主轴上安装圆锥滚子轴承2使其灵活转动。靠模螺母装于套筒7中，靠模杆10与常用靠模装置中的靠模杆相似，靠模杆与套筒合好后，一体从合好的多轴箱体的前方装入攻螺纹主轴中，用螺钉和压板固定套筒，防止转动和窜动，在承受力矩大时，跟着转动，起到保护作用。若维修靠模装置时，松开螺钉及压板，将靠模杆与套筒一同拉出，十分方便。（图片）
图3钻孔、攻螺纹加工示意简图
1.锁紧螺母2.圆锥滚子轴承3.后盖4.攻螺纹主轴5.齿轮6.多轴箱体7.套筒8.前盖9.压板10.靠模杆11、16.锁紧螺母12.尾柄13.心杆14.丝锥15.钻孔主轴17.接杆18.钻头4机床工作循环及电气控制
设计中，选用ITD40动力箱、HJ40-IA型机械滑台、500mm标准多轴箱、T7942标准攻丝计算机构。钻孔的行程由滑台来控制，而攻螺纹的行程由攻螺纹行程控制机构来控制，见图4。（图片）
图4滑台及攻螺纹工作循环工作开始时，先让滑台快进100mm，启动钻孔主轴，滑台工进25mm，与此同时，攻螺纹主轴反转，攻螺纹靠模杆后退36mm(实际后退距离为36-25＝11mm)，接着滑台快退25mm，36＝｛(攻螺纹退36-滑台工进25)+滑台快退25｝的合成运动。然后启动攻螺纹主轴，攻螺纹主轴前进53mm，实际攻螺纹前进的距离为53-36＝17mm，在此过程中，钻孔主轴反转，攻螺纹完成后，攻螺纹退17mm，回到攻螺纹原位；然后滑台快退100mm，停到滑台原位，等待下一个循环开始。整个加工工时是：钻孔0.3′+快退0.004′+攻螺纹进0.446′+攻螺纹退0.143′＝0.893′，加上一些输送及定位夹紧工件的辅助时间，合计是1′40″，小于自动线的生产节拍1′48″，这正是设计所要求的。电气采用可编程序控制器及相应附件控制，要求攻螺纹原位控制撞块在第一次通过开关控制时，不能发生动作，在再一次到达并撞住该开关时停止即为攻螺纹原位，因而需要可编程序控制器对该动作顺序进行记忆、贮存、并且顺序完成动作。
5结论
钻孔、攻螺纹组合机床的共箱设计，将钻孔、攻螺纹工序合并同时加工，即同时加工两个工件。此种设计最大优点在于节省了一整套通用部件，节约了电力及人力资源。该机床连续使用半年，已生产气缸盖55000件，粗略估计，直接节省费用十几万元。按大批量生产计算，每年多创产值四十万元，取得了良好的经济效益。
5/31/2007
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