【文章內容簡介】 = 24/(9740 5) = kw 式中： HB—— 布氏硬度 F—— 切削力（ N） D—— 鉆頭直徑（ mm） f—— 每轉進給量（ mm/r） T—— 切削扭矩 (N mm) V—— 切削速度（ m/min） P—— 切削功率 (kw) 選擇刀具結構 根據(jù)工藝要求及加工精度不同，組合機床采用的刀具有：一般簡單刀具（標準刀具）、復合刀具及特種刀具。選擇刀具結構應注意一些問題： （ 1）只要條件允許，為使工作可靠，結構簡單、應盡量選擇標準刀具和簡單刀具。采用此類刀具的特點是加工一個零件所需要的工位數(shù)或機床臺數(shù)多。 （ 2）為提高工序集中程度或保證加工精度，采用先后加工或同時加工兩個或兩 個以上表面的復合刀具。 (3) 選擇刀具結構時，還必須認真分析被加工零件材料特點。如加工硬度較高的鑄鐵或剛件時，為提高刀具耐用度，減少換刀時間，宜采用多刃鉸刀或多刃鏜刀頭加工，以解決斷屑及排屑問題。 根據(jù)上述要求選取鉆孔刀具。 吳一非 箱體類零件鉆削組合機床設計 12 箱體的布氏硬度在 HB170～ 241，孔徑 D 為 5mm，刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（ W18Cr4V），為了使工作可靠、結構簡單、刃磨簡單，選擇標準Φ 5 的麻花鉆。 如圖 31 圖 31 麻花 鉆 吳一非 箱體類零件鉆削組合機床設計 13 第 四 章 鉆孔組合機床總設計“三圖一卡”的編制 “三圖一 卡”是指被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率卡。 被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺組合機床完成的工藝內容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，是制造、使用、檢驗和調整機床的重要技術文件。 圖上主要內容： ①被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本機床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技術要求，以及對上道工序的技術要求等 。 ②本工序所選定的定位基準、夾緊部位及夾緊方向。 ③加工時如需要中間向導，應表示出工件與中間向導有關部位結構和尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。 ④被加工零件的名稱、編號、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。 為了使被加工零件工序圖清晰明了，繪制時，應按一定的比例，選擇足夠的視圖。 箱體用 鉆孔組合機床 的被加工零件工序圖如 2－ 2 所示。 圖 4－ 1工序圖 加工示意圖 加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映，表示被加工零件在機床上吳一非 箱體類零件鉆削組合機床設計 14 的加工過程，刀具的布置 以及工件、夾具、刀具的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設計選擇動力部件的主要依據(jù)，是整臺 組合機床布局形式的原始要求，也是調整機床和刀具所必需的重要文件 。 在圖上應標注的內容： ①機床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。 ②工件、夾具、刀具及多軸箱端面之間的距離等。 ③主軸的結構類型，尺寸及外伸長度；刀具類型，數(shù)量和結構尺寸、接桿、導向裝置的結構尺寸。 ①刀具的選擇 刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除 及生產(chǎn)率要求等因素。選擇錐柄麻花鉆頭。 ②導向套的選擇 在組合機床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導向。因此正確選擇導向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設計組合機床的重要內容。 Ⅰ選擇導向類型 根據(jù)刀具導向部分直徑 d=5mm 和刀具導向的線速度v=24m/min，選擇固定式導向。 Ⅱ導向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導向裝置，如圖 4－ 2所示： 固定導向裝置的標準尺寸如下表： 表 2－ 1 固定導向裝置的標準尺 D D D1 D2 L l1 D3 l 5 10 15 18 20 3 M6 8 固定裝置的配合如下表： 表 2－ 2 固定裝置的配合 導向類別 工藝方法 1D D 刀具導向部分外徑 固定導向 鉆孔 H7/h6 H7/h6 g6 吳一非 箱體類零件鉆削組合機床設計 15 圖 4－ 2固定導向裝置 ③初定主軸類型、尺寸、外伸長度 因為軸的材料為 40Cr，剪切彈性模量 G=,剛性主軸取ψ＝ 1／ 4,所以B取 ， 根據(jù)剛性條件計算主軸的直徑為： T= N mm d? B4T == 式中： d—— 軸直徑（ mm） T—— 軸所承受的轉矩（ N mm） B—— 系數(shù) 本設計中所有主軸直徑皆取 d=32mm,主軸外伸長度為： L=115mm， D/1d 為32/20 ④選擇刀具接桿 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長度為一定值，而刀具的長度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時到達加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設置可調環(huán)節(jié)，這個可調節(jié)在組合機床上是通過可調整的刀具接桿來解決的 ,連接桿如圖 4－ 3 所示， 吳一非 箱體類零件鉆削組合機床設計 16 圖 4－ 3連接桿 連接桿上的尺寸 d與主軸外伸長度的內孔 D 配合，因此，根據(jù)接桿直徑 d 選擇刀具接桿參數(shù)如表 2－ 3所示： 表 2－ 3 可調接桿的尺寸 d(h6) D1(h6) d2 L4 l1 l2 l3 20 Tr20 莫氏 1 號 188 40 46 75 ⑤確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 從保證加工終了時主軸箱端面到工件端面間距離最小來確定全部聯(lián)系尺寸，加工示意圖聯(lián)系尺寸的標注如圖 2－ 3 所示。其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離 ,它等于刀具懸伸長度、螺母厚度 、主軸外伸長度與接桿伸出長度（可調）之和，再減去加工孔深度和切出值。 ⑥工作進給長度的確定 如圖 26 工作進給長度 工L 應等于工件加工部位長度 L 與刀具切入長度 1L 和切出長度 2L 之和。切入長 1L 應根據(jù)工件端面誤差情況在 5～ 10mm之間選擇，誤差大時取大值，因此取 1L =7mm，切出長度 2L =1/3d+(3～8)=1/3*5 +8 ? 9mm,所以 工L =10+16+9=35mm. ⑦快進長度的確定 考慮實際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導套內而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為 155mm，快退長度等于快速引進與工作工進之和，因此快進長度 155－ 35=120mm. 吳一非 箱體類零件鉆削組合機床設計 17 圖 4－ 4 工作進 給長度 綜上圖 4－ 5為箱體上 8 孔臥式鉆床加工示意圖 圖 4－ 5加工示意圖 機床聯(lián)系尺寸圖 聯(lián)系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配和運動關 系，以檢驗機床各部件的相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足要求，通用部件的選擇是否合適，并為進一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設計提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可以看成是簡化的機床總圖，它表示機床的配置型式及總體布局。 機床聯(lián)系尺寸圖的內容包括機床的布局形式，通用部件的型號、規(guī)格、動力部件的運動尺寸和所用電動機的主要參數(shù)、工件與各部件間的 主要聯(lián)系尺寸，專用部件的輪廓尺寸等。 選用動力部件 選用動力部件主要選擇型號、規(guī)格合適的動力滑臺、動力箱。 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。 Ⅰ驅動形式的確定 吳一非 箱體類零件鉆削組合機床設計 18 根據(jù)對液壓滑臺和機械滑臺的性能特點比較，并結合具體的加工要求，使用條件選擇 HY系列液壓滑臺。 Ⅱ確定軸向進給力 滑臺所需的進給力 進F = ∑ iF =4 = 式中： iF —— 各主軸加工時所產(chǎn)生的軸向力 由于滑臺工作時，除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺移動時所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺的最大進給力應大于 進F ＝ Ⅲ確定進給速度 液壓滑臺的工作進給速度規(guī)定一定范圍內無級調速，對液壓滑臺確定切削用量時所規(guī)定的工作進給速度應大于滑臺最小工作進給速度的 ～ 1 倍 。液壓進給系統(tǒng)中采用應力繼電器時 ，實際進給速度應更大一些。本系統(tǒng)中進給速度vf =n f=764 =。所以選擇 1HY25IA 液壓滑臺。 Ⅳ確定滑臺行程 滑臺的行程除保證足夠的工作行程外，還應留有前備量和后備量。前后備量的作用是動力部件有一定的向前后移動的余地，以彌補機床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調整。本系統(tǒng)前備量為 20mm， 1HY25IA 液壓滑臺的工作行程由查表可取 250mm，工作行程 =快進行程 +工進行程 +前備量 +后備量，即250=120+35+20+后備量 ，所以后備量取 75mm。 ②由下式估動力箱的選用 動力箱主要依據(jù)多軸所需的電動機功率來選用，在多軸箱沒有設計之前， 主P 可算 主P ＝ 切P ／η ＝ 4 ／ ＝ 式中：η —— 多軸箱傳動效率，加工黑色金屬時η＝ ～ ；有色金屬時η＝ ～ ， 本系統(tǒng)加工 HT200，取η＝ ． 動力箱的電動機功率應大于計算功率，并結合主軸要求的轉速大小選擇。因此，選用電動機型號為 Y90S4的 1TD16 IB 型動力箱 。 查表 538主要技術參數(shù) 如表 24 吳一非 箱體類零件鉆削組合機床設計 19 主電機傳動型號 轉速范圍（ r/min） 主電機功率（ kw） 電機轉速 輸出轉速 Y90S4 1400 920 綜上 數(shù)據(jù)選擇如圖 46所示數(shù)據(jù)關系及其標準件的選擇： 圖 46 動力部件及其滑臺 滑臺側底座 1CC251 各 尺寸見圖 47 圖 47 滑臺側底座 吳一非 箱體類零件鉆削組合機床設計 20 裝料高度指工件安裝基面至機床底面的垂直距離，在現(xiàn)階段設計組合機床時，裝料高度可視具體情況在 H＝ 580～ 1060mm 之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為810mm。如圖 48 圖 48裝料高度 多軸箱寬度 B、高度 H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關，可按下式確定： B=b+2b1=40+2*100=240mm h1=h2+H(+h3+h4)=11+810(+250+560)= H=h+h1+b1=50++100= 多軸箱 寬度和高度按標準尺寸中選取。計算時，多軸箱的寬度 B 和高度 H可確定為： B=320mm H=320mm 根據(jù)上述計算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標準，最后確定主軸箱輪廓尺寸 B H=320 mm 320 mm。 如圖 49 吳一非 箱體類零件鉆削組合機床設計 21 圖 49多軸箱 綜上圖 410為機床聯(lián)系尺寸圖 圖 410 機床聯(lián)系尺寸圖 生產(chǎn)率計算卡 生產(chǎn)率計算卡是反映所設計機床的工作循 環(huán)過程、動作時間、切削用量、生產(chǎn)率、負荷率等技術文件，通過生產(chǎn)率計算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對生產(chǎn)率及負荷率的要求。計算如下： 切削時間： T 切 = L/vf+t 停 = 35/＋ 15/764 = min 式中： T 切 —— 機加工時間（ min） L—— 工進行程長度（ mm） vf—— 刀具進給量（ mm/min） 吳一非 箱體類零件鉆削組合機床設計 22 t 停 —— 死擋鐵停留時間。一般為在動力部件進給停止狀態(tài) 下，刀具旋轉 5～ 15 r 所需要時間。這里取 15r 輔助時間 T 輔 = fkvLL 43? +t 裝 = （ 155+120） /12020+ = 式中： L L4 —— 分別為動力部件快進、快退長度（ mm） vfk —— 快速移動速度（ mm/min） t