曲轴是柴油机中造价相对较高的重要零部件之一,其使用寿命决定着柴油机整机的寿命。曲轴各轴颈是在很高的比压下作旋转运动故使轴颈和轴承受到强烈磨擦,为保证曲轴轴承工作可靠曲轴上必须开设可靠的润滑油道将润滑油送到轴承磨擦表面上去。
此油道属细长孔,且与轴线成一定的角度。
在曲轴加工中,有钻斜直油孔、铰斜直油孔、钻铰法兰连接孔等工步。为了提高生产效率设计了一台专用钻床该钻床具有主轴调速范围大、行程长、加工精度高等特点并能够在一次装夹中完成钻、铰斜直油孔及法兰连接孔多道工序。
1专用钻床的结构工作原理11专机总体结构工作原理本机床总体结构类似于摇臂钻床,结构工作原理如其床身为车床床身,立柱随大拖板沿着床身滑动,故可归属于一台三坐标滑座式摇臂钻床可实现钻、铰、攻丝切削功能。其工作原理为主轴箱随进给拖板实现钻削进给运动(Z向),工位的调整是通过大拖板横向运动(X向)、摇臂上下运动(Y向)、摇臂的转动(XOZ面)来实现的。
钻削运动由切削电机(29带变频器)通过弹性柱销联轴器(16)与主轴变速箱(23三档变速)相联可实现主轴切削运动的三档无级变速手动切削进给运动采用齿轮齿条机构实现,机动切削进给运动由进给电机减速器(26带变频器)通过传动齿轮(25)带动进给丝杠(18梯形)来实现,丝杆螺母设计成开口螺母并通过手柄(20)实现手动和机动的切换。摇臂上下运动由电机减速器(22)通过电磁离合器(1实现机动和手动的切换)与手柄轴相联,并经锥齿轮换向带动梯形丝杠转动实现摇臂的上下移动。大拖板横向机动(X向)是由X向驱动电机(3),通过齿轮传动、蜗杆传动、齿轮齿条传动来实现的,蜗杆轴上装有带简易牙嵌离合器的手柄,可实现手动微调运动。底柱上开有环形T型槽并用螺钉联接于大拖板上,立柱与底柱是通过T型螺栓联接在需摇臂转动时,松开T型螺拴搬动摇臂实现XOZ方向的转动立柱下法兰面外缘装有齿圈,通过齿轮(13)实现微调,加工时需拧紧T型螺栓。
在进给拖板与摇臂的导轨设计中,下轨采用燕尾形滑动导轨,上轨采用滚动导轨(为了改善摩擦性质),并通过调整块(27)上的螺钉调整导轨间隙。摇臂的上紧丝杠(24)实现锁紧。在钻铰曲轴法兰孔时利用数显进行定位立柱一侧开设磁栅槽磁头安装在摇臂相应位置实现Y方向的数显,X向磁栅装在床身上,磁头安装在大拖板上实现X方向数显1 2主轴变速箱结构工作原理为了增加专机的加工能力,要求主轴调速范围为1~8rmn在专机设计中采用机械变速(三档)和电气变频来实现无级变速。主轴变速箱的传动结构原理如所示。
出通过主轴上的三联齿轮实现三档变速,变速操纵机构米用齿轮齿条机构。图示传动路线为中速档无变频时传动比总=631在保证功率不失真前提下变频器可进行5倍变频,则总传动比*大可达3155中速档主轴无级变速范围为n主轴=31.69~1584r/mn当轴I上三联齿轮中的齿轮40X2拨至与轴VI上的齿轮50X2啮合时,轴VI上的齿轮40X3与轴V上的齿轮20X3退出啮合(因两拨叉作反向互动)可实现高速档传动无变频时传动比总=125加上5倍变频总传动比*大可达6 25高速档主轴无级变速范围为n主轴=160~800rmn当轴I上三联齿轮中的齿轮29X2拨至与轴U上的齿轮61X2啮合时轴VI上的齿轮40X3与轴V上的齿轮20X3仍处于啮合(因轴V上的齿轮20X3设计成宽齿轮)可实现低速档传动无变频时传动比总=20加上5倍变频总传动比*大可达100低速档主轴无级变速范围为n主轴=10 13专机主要技术参数Y向驱动电机减速器:RW42- Y方向行程:85cmm进给速度35Qnmmin Z方向行程:80Cmm进给速度45~12Qmmmin立柱旋转角度:360°加工孔径范围令7 2设计及使用中注意事项摇臂的上轨设计成滚动导轨而滚动导轨的比压大故摇臂在选材和工艺处理时建议采用HT350表面淬火硬度达HBS250-270进给拖板上用于调整间隙的调整螺钉在选型时为避免意外人为的松动,应采用内六角螺钉。
立柱的刚性,直接影响整个机床的刚性应设计成具有足够刚度以保证切削质量。
摇臂与立柱的导向键间形成滑动副,位置应设计在垂直于摇臂导轨面的平面上为了补偿磨损形成的间隙,摇臂在相应位置设计安装一用青铜制成的镶条调整块。
加工过程中因切削抗力产生较大的翻转力矩易抬起整个大拖板以上部件因此加工时,需通过压块机构锁紧大拖板,保证大拖板和床身导轨的接触。
两工作台在安装调试时,需保证水平度、和床身的平行度、以及相互之间的垂直度。加工时曲轴装卡需采用专用的夹具夹具和工作台之间采用T型螺栓联接。
床身和工作台调试采用专用的机床调整块,床身在调试时要保证床身轴线(导轨)的水平度。
专机在设计制造中,应达到的形位精度如表1表1专机检验的几何精度单位:mm项目精度项目精度床身导轨在垂直平面内的直线度摇臂水平导轨对床身平面的平行度床身导轨在水平面内的平行度摇臂竖立导轨平面对立柱轴线的平行度主轴锥孔径向跳动立柱在0°位置时摇臂竖立导轨平面对床身导轨平面的垂直度主轴轴线窜动主轴中心线对摇臂竖立导轨平面的平行度立柱对床身平面的垂直度主轴中心线对立柱的垂直度3结论加工曲轴润滑油孔及连接法兰孔的专用钻床,具有构思新颖,原理正确,使用方便,加工效率高,精度易于保证等特点。利用该专机加工曲轴,大大缩短了加工时间和制造成本。该专机亦可应用于其它大型结构件深孔的加工,具有较大的实用和推广应用价值。