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1前言
组合机床对多孔钻削加工具有较大的优势，它按孔的坐标分布位置实行一次加工，保证了孔的坐标位置尺寸精度。作为组合机床专用部件的主轴箱，有成熟固定的设计模式：标准的主轴箱体、前后侧盖、主轴、传动轴、齿轴、轴承等，以及成熟的传动、布局、结构设计方法可供选用。这是组合机床设计制造的长处。但是，如何根据制造工艺技术及组配件的要求，在设计上灵活应用并有所创新，以更好地适应加工工件的需要，是摆在我们组合机床设计人员面前的一个课题。最近，我们为重庆合力公司设计的YU02排气管接头组合机床进行了有益的尝试，并取得了较好的效果。
2工件加工要求分析
YU02排气管接头是按引进的日本某机械制作所设计图纸进行加工，是用于连接发动机与排气管道的重要零件，技术要求较高。该工件工艺简图如图1所示。
图1零件工艺简图
工件材料为硬度HB200～250的铸件，重量350g，年生产纲领为20万件。主要加工需完成：铣削两接合面(见图1中接头的三角形平面及腰圆形平面)，钻削三角形平面上的3个通孔3—φ6.5mm、腰圆形平面上的两个通孔2—φ8.5mm。
分析工件的加工精度要求：为了保证工件最后的装配性能，除了保证在铣削两平面时其位置尺寸69.4mm，保证两平面夹角尺寸90°－25°＝65°外，在钻削加工孔时，要求腰圆形平面上的两孔对排气道中心孔22尺寸为46±0.25，要求三角形平面上的三个孔对排气道中心孔22尺寸分别为41±0.25及45±0.25。
3组合机床方案布局设计
根据工件的加工要求，我们认为采用组合机床来同时完成其铣、钻削加工较为适宜。为了发挥组合机床加工工序集中高效率的特点，我们选择了铣、钻卧式三工位组合机床方案，机床的总体方案布局如图2。
图2机床总图
该组合机床采用了两铣削头和两钻削头，分别布置在工作行程为630mm的HY32-Ⅲ液压动力滑台的两侧，其随行液压自动夹具安装在滑台台面上，由滑台带夹具和工件完成纵向快速进给和铣削工作进给，并送到钻削工位完成钻孔。当工作滑台带夹具及工件强制通过两铣削头完成铣削加工后，动力滑台将夹具及工件快进送到钻削工位，由布置在两侧面左、右两个HY250滑台上的钻削头分别从两边对三角形平面和腰圆形平面上的5个孔完成钻削孔加工。机床的三个工位呈纵向布置：第Ⅰ工位为装卸工件工位，第Ⅱ工位为铣削加工工位，第Ⅲ工位为钻削工位。工件在机床上一次定位装夹，同时完成铣、钻削加工内容，有利于保证工件平面夹角及位置尺寸精度和各孔的坐标尺寸精度。机床的生产效率高，加工质量稳定，其机床的配置型式相当于一条小型组合机床自动线。
4钻削多轴主轴箱设计
由零件工艺分析知，钻削孔加工关键是要保证三角形平面上的3-φ6.5对中心孔φ22的对中位置精度为±0.25，及腰圆形平面上的2-φ8.5对中心22的对中位置精度为±0.25。这一尺寸精度要求较高。我们分析，如果采用带钻模板导向方式一次同时完成钻削加工，则孔与孔之间的位置精度±0.25容易实现，设计制造也应不成问题。困难在于如何保证各个孔对中心孔φ22的对中精度。经与工艺设计部门研究，为了保证孔的对中精度，同意将孔的钻削加工与对φ22中心孔的锪削加工同时完成。这样在钻削三角形平面上不但要设计布置三根钻削主轴，而且中间还需插入一锪削主轴，即有四根主轴，其主轴最小轴间距由图1知 ；同样，在钻削腰圆形平面上不但要设计布置两根钻削主轴，而且中间也需插入一锪削主轴，共有三根主轴，其主轴最小轴间距为23。按目前我国组合机床设计资料推荐，采用错开的滚针轴承主轴排列其最小轴间距为24mm。而小于24mm轴间距的主轴箱设计，我们通常视为设计“禁区”。
为了保证主轴箱较小的轴间距布置，一般采用滚针轴承。根据对用户走访的反映，这种无保持架的滚针轴承，在使用过程中可靠性差，容易产生抱轴和发热，工作稳定性较差。从主轴箱设计制造角度考虑，将锪铰中心孔φ22从组合机床加工中撤下，在组合机床后续加工中专设一道锪铰工序。但是，撤下组合机床对中心气道孔口φ22的锪铰，则在钻孔后难于保证各钻削孔对中心孔φ22对中要求精度±0.25；并且要多增加一道工序和锪孔设备，不利于发挥组合机床工序集中、容易保证孔系加工位置精度的优越性。因此，使用部门坚持要求能在组合机床上同时完成钻、锪孔加工。考虑到使用部门的要求和切削加工效果，我们决定选择钻、锪孔同时进行。 | 
