【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(zhuǎn)進(jìn)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(jié)構(gòu) 根據(jù)工藝要求及加工精度不同，組合機(jī)床采用的刀具有：一般簡(jiǎn)單刀具（標(biāo)準(zhǔn)刀具）、復(fù)合刀具及特種刀具。選擇刀具結(jié)構(gòu)應(yīng)注意一些問(wèn)題： （ 1）只要條件允許，為使工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具和簡(jiǎn)單刀具。采用此類刀具的特點(diǎn)是加工一個(gè)零件所需要的工位數(shù)或機(jī)床臺(tái)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(shí)加工兩個(gè)或兩 個(gè)以上表面的復(fù)合刀具。 (3) 選擇刀具結(jié)構(gòu)時(shí)，還必須認(rèn)真分析被加工零件材料特點(diǎn)。如加工硬度較高的鑄鐵或剛件時(shí)，為提高刀具耐用度，減少換刀時(shí)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(wèn)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(jī)床設(shè)計(jì) 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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刃磨簡(jiǎn)單，選擇標(biāo)準(zhǔn)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(jī)床設(shè)計(jì) 13 第 四 章 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“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(jī)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(tái)組合機(jī)床完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，是制造、使用、檢驗(yàn)和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文件。 圖上主要內(nèi)容： ①被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本機(jī)床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技術(shù)要求，以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求等 。 ②本工序所選定的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向。 ③加工時(shí)如需要中間向?qū)В瑧?yīng)表示出工件與中間向?qū)в嘘P(guān)部位結(jié)構(gòu)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(hào)、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(shí)，應(yīng)按一定的比例，選擇足夠的視圖。 箱體用 鉆孔組合機(jī)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(jī)床上吳一非 箱體類零件鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì) 14 的加工過(guò)程，刀具的布置 以及工件、夾具、刀具的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)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(shè)計(jì)選擇動(dòng)力部件的主要依據(jù)，是整臺(tái) 組合機(jī)床布局形式的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要文件 。 在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容： ①機(jī)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(jié)構(gòu)類型，尺寸及外伸長(zhǎng)度；刀具類型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)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(dǎo)向套的選擇 在組合機(jī)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(dǎo)向。因此正確選擇導(dǎo)向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要內(nèi)容。 Ⅰ選擇導(dǎo)向類型 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑 d=5mm 和刀具導(dǎo)向的線速度v=24m/min，選擇固定式導(dǎo)向。 Ⅱ?qū)蛱椎膮?shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置，如圖 4－ 2所示： 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表： 表 2－ 1 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)向類別 工藝方法 1D D 刀具導(dǎo)向部分外徑 固定導(dǎo)向 鉆孔 H7/h6 H7/h6 g6 吳一非 箱體類零件鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì) 15 圖 4－ 2固定導(dǎo)向裝置 ③初定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 因?yàn)檩S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(jì)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(zhuǎn)矩（ N mm） B—— 系數(shù) 本設(shè)計(jì)中所有主軸直徑皆取 d=32mm,主軸外伸長(zhǎng)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(zhǎng)度為一定值，而刀具的長(zhǎng)度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)，這個(gè)可調(diào)節(jié)在組合機(jī)床上是通過(guò)可調(diào)整的刀具接桿來(lái)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(jī)床設(shè)計(jì) 16 圖 4－ 3連接桿 連接桿上的尺寸 d與主軸外伸長(zhǎng)度的內(nèi)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(diào)接桿的尺寸 d(h6) D1(h6) d2 L4 l1 l2 l3 20 Tr20 莫氏 1 號(hào) 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(shí)主軸箱端面到工件端面間距離最小來(lái)確定全部聯(lián)系尺寸，加工示意圖聯(lián)系尺寸的標(biāo)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(zhǎng)度、螺母厚度 、主軸外伸長(zhǎng)度與接桿伸出長(zhǎng)度（可調(diào)）之和，再減去加工孔深度和切出值。 ⑥工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 如圖 26 工作進(jìn)給長(zhǎng)度 工L 應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度 L 與刀具切入長(zhǎng)度 1L 和切出長(zhǎng)度 2L 之和。切入長(zhǎng) 1L 應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在 5～ 10mm之間選擇，誤差大時(shí)取大值，因此取 1L =7mm，切出長(zhǎng)度 2L =1/3d+(3～8)=1/3*5 +8 ? 9mm,所以 工L =10+16+9=35mm. ⑦快進(jìn)長(zhǎng)度的確定 考慮實(shí)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(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為 155mm，快退長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長(zhǎng)度 155－ 35=120mm. 吳一非 箱體類零件鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì) 17 圖 4－ 4 工作進(jìn) 給長(zhǎng)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(jī)床聯(lián)系尺寸圖 聯(lián)系尺寸圖用來(lái)表示機(jī)床各組成部件的相互裝配和運(yùn)動(dòng)關(guān) 系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件的相對(duì)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(jìn)一步開(kāi)展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可以看成是簡(jiǎn)化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容包括機(jī)床的布局形式，通用部件的型號(hào)、規(guī)格、動(dòng)力部件的運(yùn)動(dòng)尺寸和所用電動(dòng)機(jī)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(dòng)力部件 選用動(dòng)力部件主要選擇型號(hào)、規(guī)格合適的動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱。 ①滑臺(tái)的選用 通常根據(jù)滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方式、所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程長(zhǎng)度和加工精度等因素來(lái)選用合適的滑臺(tái)。 Ⅰ驅(qū)動(dòng)形式的確定 吳一非 箱體類零件鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì) 18 根據(jù)對(duì)液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的性能特點(diǎn)比較，并結(jié)合具體的加工要求，使用條件選擇 HY系列液壓滑臺(tái)。 Ⅱ確定軸向進(jìn)給力 滑臺(tái)所需的進(jìn)給力 進(jìn)F = ∑ iF =4 = 式中： iF —— 各主軸加工時(shí)所產(chǎn)生的軸向力 由于滑臺(tái)工作時(shí)，除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺(tái)移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺(tái)的最大進(jìn)給力應(yīng)大于 進(jìn)F ＝ Ⅲ確定進(jìn)給速度 液壓滑臺(tái)的工作進(jìn)給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速，對(duì)液壓滑臺(tái)確定切削用量時(shí)所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺(tái)最小工作進(jìn)給速度的 ～ 1 倍 。液壓進(jìn)給系統(tǒng)中采用應(yīng)力繼電器時(shí) ，實(shí)際進(jìn)給速度應(yīng)更大一些。本系統(tǒng)中進(jìn)給速度vf =n f=764 =。所以選擇 1HY25IA 液壓滑臺(tái)。 Ⅳ確定滑臺(tái)行程 滑臺(tái)的行程除保證足夠的工作行程外，還應(yīng)留有前備量和后備量。前后備量的作用是動(dòng)力部件有一定的向前后移動(dòng)的余地，以彌補(bǔ)機(jī)床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調(diào)整。本系統(tǒng)前備量為 20mm， 1HY25IA 液壓滑臺(tái)的工作行程由查表可取 250mm，工作行程 =快進(jìn)行程 +工進(jìn)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(dòng)力箱的選用 動(dòng)力箱主要依據(jù)多軸所需的電動(dòng)機(jī)功率來(lái)選用，在多軸箱沒(méi)有設(shè)計(jì)之前， 主P 可算 主P ＝ 切P ／η ＝ 4 ／ ＝ 式中：η —— 多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)η＝ ～ ；有色金屬時(shí)η＝ ～ ， 本系統(tǒng)加工 HT200，取η＝ ． 動(dòng)力箱的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率，并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此，選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y90S4的 1TD16 IB 型動(dòng)力箱 。 查表 538主要技術(shù)參數(shù) 如表 24 吳一非 箱體類零件鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì) 19 主電機(jī)傳動(dòng)型號(hào) 轉(zhuǎn)速范圍（ r/min） 主電機(jī)功率（ kw） 電機(jī)轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速 Y90S4 1400 920 綜上 數(shù)據(jù)選擇如圖 46所示數(shù)據(jù)關(guān)系及其標(biāo)準(zhǔn)件的選擇： 圖 46 動(dòng)力部件及其滑臺(tái) 滑臺(tái)側(cè)底座 1CC251 各 尺寸見(jiàn)圖 47 圖 47 滑臺(tái)側(cè)底座 吳一非 箱體類零件鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì) 20 裝料高度指工件安裝基面至機(jī)床底面的垂直距離，在現(xiàn)階段設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，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(guān)，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(biāo)準(zhǔn)尺寸中選取。計(jì)算時(shí)，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(jì)算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，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(jī)床設(shè)計(jì) 21 圖 49多軸箱 綜上圖 410為機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 圖 410 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 生產(chǎn)率計(jì)算卡 生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)機(jī)床的工作循 環(huán)過(guò)程、動(dòng)作時(shí)間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)文件，通過(guò)生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對(duì)生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。計(jì)算如下： 切削時(shí)間： T 切 = L/vf+t 停 = 35/＋ 15/764 = min 式中： T 切 —— 機(jī)加工時(shí)間（ min） L—— 工進(jìn)行程長(zhǎng)度（ mm） vf—— 刀具進(jìn)給量（ mm/min） 吳一非 箱體類零件鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì) 22 t 停 —— 死擋鐵停留時(shí)間。一般為在動(dòng)力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài) 下，刀具旋轉(zhuǎn) 5～ 15 r 所需要時(shí)間。這里取 15r 輔助時(shí)間 T 輔 = fkvLL 43? +t 裝 = （ 155+120） /12020+ = 式中： L L4 —— 分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長(zhǎng)度（ mm） vfk —— 快速移動(dòng)速度（ mm/min） t