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组合机床的多轴箱设计

摘要：机械制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志
着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。而制造业的生产
能力主要取决于制造装备——机床的先进程度。而多轴箱是组合机床的重要专用
部件。它是根据加工示意图确定工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型
设计传递各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装
于进给滑台，可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工序。本课题主要设计多轴箱。多

轴箱如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成。

关键词：组合机床多轴箱齿轮

1组合机床多轴箱概述

1.1多轴箱的组成

通用多轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成。多

轴箱的箱体类零件箱体材料为HT200，前、后、侧盖等材料为HT150。多轴箱基
本尺寸系列标准规定，9种名义尺寸用相应滑台的滑鞍宽度表示，多轴箱宽度和
高度是根据配套滑台的规格按规定的系列尺寸选择。多轴箱的通用主轴包括通用
钻床类主轴和攻螺纹类主轴，其中通用钻床类主轴按支承型式可分为三种：滚锥
轴承主轴；滚珠轴承主轴；滚针轴承主轴。按与刀具的连接是浮动还是刚性连接，
又可分为短主轴和长主轴。攻螺纹类主轴按支承型式可分为两种：前后支承均为
圆锥滚子轴承主轴和前后支承均为推力球轴承和无内环滚针轴承的主轴。多轴箱
的通用传动轴按用途和支承型式分为六种。它们分别为：圆锥轴承传动轴；滚针
轴承传动轴；埋头传动轴；手柄轴；油泵传动轴；攻螺纹用蜗杆轴。多轴箱的通

用齿轮有：传动齿轮、动力箱齿轮和电动机齿轮三种。

1.2通用多轴箱的工作原理和用途
通用多轴箱是组合机床中的一个重要的部件，在多轴箱中通过传动轴和传动
齿轮的传动，将动力箱中的电动机轴的动能传递给主轴，主轴带动刀具加工工件。
通过对齿轮啮合的调整可得到不同的传动比，因此主轴就可以获得不同的转速。
多轴箱可安装多个不同的主轴，这样就可以用多个主轴对同一个工件进行不同的
加工。多轴箱与动力箱一起安装于进給滑台，可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工

艺。

2多轴箱的设计

2.1绘制多轴箱设计原始依据图

轴箱设计原始依据图是根据“三图一卡”绘制的。其主要内容和注意事项如
下：（1）根据机床联系尺寸图，绘制多轴箱外形图，并标注轮廓尺寸及动力
箱驱动轴的相对位置尺寸。（2）根据联系尺寸图和加工示意图，标注所有主
轴位置尺寸及工件与主轴、主轴与驱动轴的相关位置尺寸。在绘制主轴位置时，
要特别注意：主轴与被加工零件在机床上是面对面放置的，因此，多轴箱主视图
上的水平方向尺寸与零件工序图上的水平方向尺寸正好相反；其次，多轴箱上的
坐标尺寸基准和零件工序图上的基准经常不重合，应根据多轴箱与加工零件的相
对位置找出统一基准，并标注其相对位置关系尺寸，然后根据零件工序图各孔位
置尺寸算出多轴箱上各主轴坐标值。（3）根据加工示意图标注各主轴转速及转
向主轴逆时针（面对主轴看）可不标，只注顺时针转向。（4）列表标明各主轴
的工序内容、切削用量及主轴外伸尺寸等。（5）标明动力部件型号及其性能参

数等。

2.2主轴齿轮的确定及动力计算

主轴型式和直径、齿轮模数的确定，主轴的型式和直径，主要取决于工艺方
法、刀具主轴连接结构、刀具的进给抗力和切削转矩。主轴直径按加工示意图所
示主轴类型及外伸尺寸可初步确定。传动轴的直径也可以参考主轴直径大小初步
选定。待齿轮传动系统设计完后再验算某些关键轴颈。多轴箱的齿轮模数常用2，
2.5，3，3.5，4几种。由于为了便于生产，同一多轴箱中的模数规格最好不要多

于两种。本题统一选用齿轮的模数为2。
2.3多轴箱传动设计

多轴箱传动设计是根据动力箱驱动轴位置和转速，各主轴位置及其转速要求，
设计传动链，把驱动轴与各主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。对
多轴箱传动系统的一般要求有：在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下，
力求使传动轴和齿轮的规格、数量为最少。为此，应尽量用一根中间传动轴带动
多根主轴，并将齿轮布置在同一排上。当中心距不符合标准时，应采用变位齿轮
或略微改变改变传动比的方法解决。尽量不用主轴带动主轴的方案，以免增加主
轴负荷，影响加工质量。为使结构紧凑，多轴箱内齿轮副的传动比一般要大于
0.5，后盖内齿轮传动比允许取至1/3~1/3.5;尽量避免用升速传动。用于粗加工
主轴上的齿轮，应尽量设置在第Ⅰ排，以减少主轴的扭转变形；精加工主轴上的
齿轮，应设置在第Ⅲ，以减少主轴端的弯曲变形。多轴箱内具有粗精加工主轴时，
最好从动力箱驱动轴齿轮传动开始，就分两条传动路线，以免影响加工精度。刚
性镗孔主轴上的齿轮，其分度园直径要尽可能大于被加工孔的孔径，以减少振动，
提高运动平稳性。驱动轴直接带动的传动