【正文】 ...................................................... 53 1 1 組合概述及其機床發(fā)展 組合機床概述 組合機床是用按系列化標準設計的通用部件和按加工零件的形狀及加工工藝要求設計的專用部件組成的專用機床。因為在某一臺機床上總是加工一種工件，使萬能機床的很多部件和機構變得作用不大，工人整天忙于裝夾工件、起動機床、進刀退刀、停車及卸工件等，不僅工人勞動強度很 大，而且生產(chǎn)效率低，不利于保證產(chǎn)品加工精度。根據(jù)工件的需要，用這些通用部件配件以部分專用部件就可組成機床，這就是組合機床。因而可以按最合理的工藝過程進行加工。 。 。 2）組合機床的通用部件不是為某一種機床設計的 ，而是具有較廣的適應性 。由于通用部件已經(jīng)標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活的配置，能縮短設計和制造的周期。 從 1956 年開始自行設計、制造了組合機床并得到很大發(fā)展。目前，我國大多數(shù)省、市、自治區(qū)都能設計并制造組合機床及其自動線，產(chǎn)量 、質(zhì)量和技術水平都在不斷提高。但我國組合機床及其組合機床自動線總體技術水平比發(fā)達國家要相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機床幾乎都從國外進口。 縱觀世界四大博覽會的概況我國組合機床裝備的發(fā)展程度與先進技術還有相當大的差距，因此我國組合機床需要繼續(xù)發(fā)展和提高組合機床自動線水 平，這是我國當前機械加工行業(yè)的一項艱巨任務。 表 給定的數(shù)據(jù)： 輸送帶寬 B 1000mm 托輥直徑 d 108mm 133mm 159mm 托輥長度 L 380mm 600mm 1000mm 毛坯壁厚 5mm，加工 止口深度 8mm。 ① 加工的工序和加工精度的要求 被加工零件需要在組合機床上完成的工序及加工精度，是制定機床工藝的主要依據(jù)。 ② 被加工零件的特點 如工件材料及硬度、加工部位的結構形式、工件的剛性、工藝基面等，對于機床工藝方案是制定都有重要的影響。必須重視工件 在組合機床加工前已完成的工序以及毛坯孔的質(zhì)量。所以，在制定工藝方案時，必須認真分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場了解零件 6 的形狀、大小、材料、硬度、剛性、加工部位的結構特點、加工精度、表面粗糙度，以及現(xiàn)場所采用的定位、夾緊方法，工藝過程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場的環(huán)境和條件等。 ２． 粗、精加工要合理安排 一般情況下，在大批量生產(chǎn)或零件要求較高時，應將粗、精加工工序分開，以利于保證加工精度和保持精加工機床的工作精度；生產(chǎn)批量不大時，在能夠保證加工質(zhì)量的前提下，也可粗、精加工集中在同一機床上進行，以利于減少機床臺數(shù)，提高經(jīng)濟效益。如鉆孔、鏜孔、攻螺紋等，但要考慮孔距的限制，以免給多軸箱的設計帶來困難或無法進行；大量的鉆、鏜孔工序則不宜集中在同一主軸箱上完成，因為鉆孔和鏜孔的直徑及加工時所采用的轉速都相差很大，會導致主軸箱的設計困難，且鉆孔的軸向力會影響鏜孔的加工精度；鉸孔和鏜孔也不宜集中在同一主軸箱上完成，因為鉸孔用低轉速、大進給量切削，而鏜孔則用高轉速、小進給量切削，會使主 軸箱設計困難。 箱體類和法蘭類零件一般選擇“一面兩孔”為精定位基準；軸類零件一般選擇V 形塊定位，且在加工過程中應盡量使用統(tǒng)一的精基準。 如上圖 所示。 2 孔的位置精度 孔的位置精度即孔和孔與基面相互之間的位置尺寸精度。 ㎜。 ㎜，較好時可達177。 這次設計是從兩邊對同一軸線上的幾個孔進行加工來保證同軸度，采用固定式 8 夾具精鏜孔采用多軸 加工來保證孔的位置精度，用動力頭在死擋鐵上停留的方法來保證止口深度的精度。 1) 動力部件 動力部件是組合機床的主要部件，它為刀具提供主運動和進給運動 .運動部件包括動力滑臺及其相配套使用的動力箱和各種單軸工藝頭，如銑削頭、鉆削頭、鏜孔車端面等，其他部件均以選定的動力部件為依據(jù)來配套選用 。 4) 控制部件 控制部件用于控制組合機床按預定的加工程序進行循環(huán)工作，它包括可編程序控制器（ PLC）、各種液壓元件、操縱版、控制檔鐵和按鈕臺等 。 按照組成部件的配置形式及動力部件的進給方向，單工位組合機床又可分為臥式、立式、傾斜式和復合式四種類型 。一般只有單面配置一種形式 。但是還要考慮下列因素的影響。例如，對于外形尺寸和質(zhì)量較大的工件，一般采用固定夾具的單工位組合機床；對多工序的中小型零件，則宜采用移動夾具的多工位組合機床；對于大直徑的深孔加工，宜采用 具 有剛性主軸的立式組合機床等 。 4． 現(xiàn)場條件的影響 使用 組合機床的現(xiàn)場條件對組合機床的結構方案也有一定的影響。臥式組合機床床身由滑座、側底座及中間底座組合而成。 其優(yōu)點是占地面積小，自由度大，操作方便。 考慮托輥管體加工精度要求 低，同時滿足不同的管體長度，設計機床時選擇有移動夾具的組合機床， 每個管體的同軸度要求也高，因此采用兩個多軸箱從管體兩側同時鏜削。它是設置刀具、夾具、主軸箱以及選擇動力部件的主要資料，同時也是調(diào)整機床和刀具的依據(jù)。在軸數(shù)多時，必須在孔旁邊標上號碼，以便于設計和調(diào)整機床。它是組合機床設計的主要依據(jù)，也是制造、驗收和調(diào)整機床的重要技術條件。 ④ 被加工零件的名稱、編號、材料、硬度及被加工部位的加工余量等。 但 有時也可 將工件某一主要孔的位置尺寸從定位基準算起，其余各孔的位置尺寸再從該孔算起。 ３）注明零件對機床加工提出的某些特殊要求，如對 精鏜孔機床 應 注明是否允許留有退刀痕跡 。 在加工示意圖上應標注的內(nèi)容 ① 機床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。刀具應按加工終了位置繪制。為 了 提高工序集中程度或滿足精度要求，可以采用復合刀具。并且切削中的各 種不 15 均勻、不穩(wěn)定因素，還將對刀具切削部分造成不同程度的沖擊和振動。 ２） 足夠的強度和韌性 切削時刀具要承受較大的切削力、沖擊和振動，為避免崩刀和折斷，刀具材料應具有足夠的強度和韌性。 ４） 較好的工藝性和經(jīng)濟性 為了便于刀具加工制造，刀具材料要有良好的工藝性能，如熱軋、鍛造、焊接、熱處理和機械加工等性能。所以在選擇刀具材料時應合理選用。 16 快進1 27工進23快退1 50右多軸箱端面左工作循環(huán)主軸1 、 4n = 1 4 5 r/m inv = 7 0m /m inf= 0 .4 m m /r左多軸箱端面主軸1 39。n = 1 4 5 r/m inv = 7 0m /m inf= 0 .4 m m /r主軸1 、1 39?？爝M1 27工進23快退1 50右工作循環(huán) 圖 托輥零件的加工示意圖 在 540℃ 時硬質(zhì) 合金的硬度為 78~82HRA，相當于高速鋼的常溫硬度，在 760℃時仍能保持 77~85HRA。 ~ 10176。 ~ 10176。 15176。； 徑向前角 5176。 . （ 2）初定切削用量 [3] 1) 組合機床切削用量的選擇特點 a) 在大多數(shù)情況下 ,組合機床為多軸、多刀、多面同時加工 .因此 ,所選切削用 18 量 ,根據(jù)經(jīng)驗應比一般萬能機床單刀加工低 30%左右 。 這樣 ,各類刀具都不是按最合理的切削用量而是按一個中間切削用量工作 。 組合機床通常要求切削用量的選擇使刀具耐用度不低于一個工作班 ,即 4h。 組合機床往往采用多軸、多刀、多面同時加工，且組合機床上的刀具要有足夠 19 的使用壽命，以減少頻繁換刀。 由零件圖可知加工部位工序余量為 ，查得粗鏜的加工余量一般為 2mm左右，故選擇切削深度 ap=。 將以上各值代入公式（ 32）得 Fc = 930 切削功率的計算： Pm = Fc v 10。 mm）； ［ τ］ —— 許用剪應力 (MPa) B —— 系數(shù)，當材料的剪切彈性摸量 G= 10 MPa? ，剛性主軸 [θ] = 176。其中最重要的聯(lián)系尺寸是工件端面到多軸箱端面之間的距離。 2）工件的非加工部位用細實線繪制，其余部分一律按機械制圖標準繪制。但對一些專用結構如導向、專用接桿等則應繪出剖視圖，并標注尺寸、精度及配合。 選用動力部件 （１） 滑臺的選用 通常，根據(jù)滑臺的驅動方式、所需進給力、進給速度、最大行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺。 ② 確定軸向進給力。 查得 1HJT32 滑臺的快速移動速度為 8(m/min)，工作進給速度為 40(mm/min)。此次前備量取 20mm，后備量的作用是使動力部件有 25 一定的向后移動的余地，以便裝卸刀具。多軸箱傳動系統(tǒng) 設計之前， P 主可由下式估算： P主 = P切η (310) η 為多軸箱傳動效率。電動機功率為 ，驅動軸轉速為 480r/min。 夾具體底座高度應該根據(jù)裝料高度，夾具大小和中間底座高度確定，并充分考慮中間底座剛度，以便于布置只周定位元件和設置 27 夾緊機構，便于排屑為原則。 同時 應 考慮多軸箱 處于終了位置時，多軸箱 與夾具 體之間應有適當距離，以便于機床調(diào)整、維修。 l3—— 滑座前端面與底座端面的距離，在本設計中 取 110mm。按照標準參考滑臺側底座的高度選擇為 560mm。又不至于從主軸襯套中泄露出去，一般推薦 h1 = 85~140mm。繪圖時，應按照加工終了時的位置繪圖，并表明動力部件退回到最遠處的位置，當工件上加工部位與工件中心線不對稱時，應標明動力部件中心線到夾具中心線間的偏移量。機床的生產(chǎn)率 Q1(件 h? )按下式計算： Q1 = 60 T單? = 60 (T切? +T輔 ) （ 315） 式中 T單 —— 單件工時 (min)； T切 —— 機加工時間 (min)，包括動力部件工作進給和死擋鐵停留時間 t停 ，即 T切 = L1 vf1? +L2 vf2? + t停 L L2—— 刀具的工作進給行程長度 其值為 23mm； vf vf2—— 刀具的工作進給量 50mm/min； t停 —— 固定擋鐵停留時間，一般為在動力部件進給停止狀態(tài)下，刀具旋轉 5~10轉所需的時間 ，其值為 ； T輔 —— 輔助時間（ min），包括快進時間、快退時間、工作臺移動或轉位時間 t移 ，裝卸工件時間 t移 ；即 T輔 = L3:L4vfk+t移 +t裝 （ 316） 式中 L L4—— 分別為動力部件快進行程長度快退行程長度 (mm)； vfk—— 動力部件的快速移動速度 t移 —— 工作 臺移動，其值為 。單班制工作時 tk=1950h；兩班制 tk=3900h； 負荷率一般以 65%~75%為宜，機床復雜時取小值，反之取大值。 2 根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖，畫出工件與多軸箱的對應位置尺寸，標注所有主軸的坐標值及工件輪廓尺寸。絕大部分主軸為逆時針旋轉，故逆時針轉向不標，只標注順時針轉向主軸。鉆削加工主軸，需 承受較大的單向軸向力，故最好選用 深溝 球軸承和推力球軸承組合的支承結構，且推力球軸承 配置在主軸前端。 35 圖 主軸的結構型式 齒輪模數(shù) 可 用 下式 估算 ： m ≥ (30~32)√Pzn3 (41)式中 m—— 所估算的齒輪模數(shù) (mm)； P—— 齒輪所傳遞的功率 (kw)； z—— 一 對嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)； n—— 小齒輪的轉數(shù) (r/min)。多軸箱的特點是：針對某零件的特定 工序恒速加工，傳動鏈短；多 主 軸同時加工，傳動鏈分支多。因此，應盡可能用一根傳動軸同時帶動多根主軸，并將齒輪布置在同一排位置上。 ４） 多軸箱內(nèi)齒輪傳動副的最大傳動比 imax = 2， 最小傳動比 imin = 2。 ５） 用于粗加工 主軸上的齒輪，應盡可能設置在前端第一 排，以減少主軸 的扭轉變形；精加工主軸上的齒輪，應設置在第三 排 ， 以減少主軸的