【文章內容簡介】 以罕見的精度鉆 大炮炮筒的新機器。有意思的是， 1808 年威爾金森去世以后，他就葬在自己設計的鑄鐵棺內。 1802 年，瓦特也在書中談到了威爾金森的這項發(fā)明，并在他的索霍鐵工廠里進行仿制。以后，瓦特在制造蒸汽機的汽缸和活塞時，也應用了威爾金森這架神奇的機器。原來，對活塞來說，可以在外面一邊量著尺寸，一邊進行切削，但對汽缸就不那么簡單了，非用鏜床不可。當時，瓦特就是利用水輪使金屬圓筒旋轉，讓中心固定的刀具向前推進，用以切削圓筒內部，結果，直徑 75 英寸的汽缸，誤差還不到一個硬幣的厚度，這在當對是很先進的了。 在以 后的幾十年間，人們對威爾金森的鏜床作了許多改進。 1885 年，英國的赫頓制造了工作臺升降式鏜床，這已成為了現(xiàn)代鏜床的雛型。 經過一百多年的發(fā)展， 鏜床發(fā)展的水平之高主要表現(xiàn)在產品設計理念的不斷更新，體現(xiàn)了產品 設計將裝飾藝術與精細加工的完美結合；產品結構的不斷創(chuàng)新，顯示了 鏜床 在向高速、高精、高效發(fā)展的同時，還向人性化、精細化制造的方向發(fā)展 。 鏜床主要是 用鏜刀在工件上鏜孔 的 機床，通常，鏜刀旋轉為主運動，鏜刀或工件 為進給運動。它的加工精度和表面質量要高于鉆床。鏜床是大型箱體零件加工的主要設備。鏜床的功能是十分強大的，它 是車床和銑床的綜合體，不但可以進行鏜孔加工還可以進行車削和銑削加工。 鏜削是把工件上的預制孔擴大至具有一定的孔徑、并提高孔形精度和表面光潔度的加工過程。鏜孔的質量是鏜床性能好壞的重要標志。鏜床的鏜孔精度一般可達 IT7， 對 第 4 頁 共 49 頁 于精度要求更高的孔，可用高精度的金剛鏜、坐標鏜或專用鏜床進行細精鏜，以獲得更高的孔形精度和孔距精度。 根據機床、刀具 和工件的相對位置以及成形原理，鏜削具有以下基本特點： 1）鏜削表面的運動軌跡是由鏜床主軸上的鏜刀作回轉運動來實現(xiàn)的。它與鉆削加工相似。 2）鏜削時，由于刀具裝在刀桿上伸入內孔進 行切削，因此， 鏜刀 是在半封閉狀態(tài)下工作的。 3） 鏜 削 加工時，把工件裝夾在工作臺上，有鏜桿作縱向、垂直移動或工作臺縱、橫向移動來實現(xiàn)對工件的進給運動。 4）鏜削時，由于刀具后刀面和 內孔表面摩擦較大和鏜桿懸臂外伸，因此鏜刀的切削條件較差，且 一起振動。 加工特點：加工過程中工件不動，讓刀具移動，將刀具中心對正孔中心，并使刀具轉動 (主運動 )。 1) 臥式鏜床是鏜床中應用最廣泛的一種。它主要是孔加工，鏜孔精度可達 IT7，表面粗糙度 Ra值為 主軸直徑。 2) 坐標鏜床是高精度機床的一種。它的結構特點是有坐標位置的精密測量裝置。坐標鏜床可分為單柱式坐標鏜床、雙柱式坐標鏜床和臥式坐標鏜床。 單柱式坐標鏜床：主軸帶動刀具作旋轉主運動，主軸套筒沿軸向作進給運動。特點：結構簡單，操作方便，特別適宜加工板狀零件的精密孔，但它的剛性較差，所以這種結構只適用于中小型坐標鏜床。 雙柱式坐標鏜床：主軸上安裝刀具作主運動，工件安裝在工作臺上隨工作臺沿床身導軌作縱向直線移動。它的剛性較好，目前大型坐標鏜床都采用這種結構。雙柱式坐標鏜床的主 參數為工作臺面寬度。 臥式坐標鏜床：工作臺能在水平面內做旋轉運動，進給運動可以由工作臺縱向移動或主軸軸向移動來實現(xiàn)。它的加工精度較高。 3）金剛鏜床：特點是以很小的進給量和很高的切削速度進行加工，因而加工的工件具有較高的尺寸精度（ IT6），表面粗糙度可達到 。 鏜床的發(fā)展趨勢 鏜床技術發(fā)展呈現(xiàn)新的特點，在提高進給速度和快速移動速度的同時，又出現(xiàn)了提高加速度這一新的概念，提高起動加速度，以提高速度挖掘 鏜床 的潛力。因此，鏜銑床采用電主軸也就成為新的追求。 并且有出現(xiàn) 立柱采用斜面概 念的設計，剛性極高，具有臥式主軸和電主軸可交換使用的功能，具有 “ 一機兩用 ” 之功效 的鏜床等等?？v觀鏜床 第 5 頁 共 49 頁 的發(fā)展過程，其發(fā)展趨勢大致為： 1) 高速高精高效的數字化鏜床 由提高主軸轉速后能夠降低工件對刀具的切削力的理論的提出， 出現(xiàn)了提高加速度這一新的概念， 這樣 電主軸就成為新的追求。 目前世界一流的 電主軸，功率達到 80kW，轉速高達 30000r/min。 其 X、 Y、 Z 軸的移動速度高達 50m/min，加速度 。為了滿足汽車發(fā)動機缸體缸蓋及航天航空、高新技 術、 儀器、儀表、電子信息和生物工程 、輕金屬材料零件和精密零件加 工需求 ，高精度鏜床的發(fā)展更是突飛猛進。 位置精度 達到～ ，重復定位精度 ～ 。 2) 重型、超重型 的大型鏜床 為了 滿足能源、航天航空、軍工、艦船主機制造、重型機械制造、大型模具加工、汽輪機缸體 、 大型發(fā)電、輸變電設備、大型石油化工和煤化工裝置、礦山采掘設備、成套軋鋼設備、大型海洋船舶、高速列車、大端面巖石掘進機為代表的工程機械、民用航空飛機及發(fā)動機等 零件加工 的需要。重型、超重型的鏜床加工能力顯得越來越重要。這類鏜床不但 在精度和剛度方面要求高，而且對床子的綜合性 能方面提出了更高的要求。我國的機床技術指標、加工精度 、 可靠性和 先進性 在國際競爭中處于下風是不爭的事實 。我國的西部大開發(fā)也正在進行之中，基礎設施建設十分重要，像一些大型的水力發(fā)電機組的建設等，這給重型鏜銑床的發(fā)展帶來了很大的鍥機。迎合這個發(fā)展機遇重型鏜銑床設備的發(fā)展將走出一條新的大道。 3) 主流產品和各類產品共存 傳統(tǒng)制造業(yè)的發(fā)揮依托先進制造業(yè)的發(fā)展而變化，同時勢必影響著數控機床行業(yè)的變化 。由于國內行業(yè)繁多，并且各類行業(yè)所需生產方式不同，對鏜床的加工要求也就存在不同的方式，所以各類床子的生產就必須同時進行。在我國 ， 從地域發(fā)展分析，由于近幾年中國經濟飛速發(fā)展，帶動了一系列相關事物的變化，尤其是我國東部產業(yè)的升級、東北等老工業(yè)基地的振興和中西部的開發(fā)加快步伐， 并且多數是重型制造行業(yè)要求大型的鏜床裝備。在我國中南，東南部，大都是一些輕工業(yè)和精工業(yè)的部門，相對與中小型裝備需求較多。 國內市場；經濟全球化，國際發(fā) 展期 資本和產業(yè)向中國的轉移、國際技術和人才的交流、中國國際貿易的強勁發(fā)展等，更為我國 鏜床 產業(yè)的 綜合 發(fā)展提供了外部環(huán)境，使我們處于難得的戰(zhàn)略 ，走一條依存互補、相輔相成、共同發(fā)展的道路。 第 6 頁 共 49 頁 本課題的研究目標，內容及意義 本課題的研究目標 結合國內 鏜床 夾具 的各方面的現(xiàn)狀和不足， 由于加工精度和加工效率的提高，目前的普通鏜床的夾具在 裝夾工件和夾緊工件十分麻煩 ，尤其在 工件的定位， 對刀方面，如果遇到體積大、噸位重的大型工件時， 定位，夾緊，對刀是十分困難的。這樣不但裝夾 、對刀時間長，而且 加工精度不能夠保證。為了解決這個問題，我們 設計 了主要針對于加工大型或超大型工件的重型鏜床 和普通臥式鏜床 的夾具 裝置 ，主要為了縮短 定位，夾緊，對刀時間，提高加工 精度和大型鏜床的加工效率，減少加工成本，最終使達到資源的優(yōu)化利用。 本課題 的 研究內容 鏜銑床 適用于 機 械加工 車間對單件或小批量生產的零件進行平面銑削和孔系加工，能精確鏜削尺寸較大的孔和平面。此外還可進行鉆、鉸孔及 螺紋 加工。 本課題研究的內容 ：鏜床工作臺的工作原理的了解 、鏜床夾具的設計、鏜床結構的分析、了解鏜床傳動機構、同軸度的調整、對刀調刀 等問題。 1) 了解工作臺的運動原理，確定 定為基準以及對刀基準。 2) 鏜床夾具方面，主要研究定位元件，夾緊裝置，對刀，引導元件，安裝 裝置和夾具體等。 選擇合適的零件設計一夾具來完成對刀裝置的設計。 3) 鏜床種類較多，但主要功能是加工各種孔。通過各種途徑了解它的結構，傳動方式，加工原理和加工能力等。 最終選擇一個合適的鏜床為例來完成課題。 4) 同軸度保證了對刀也就容易了。利用一種機械裝置來完成對孔和主軸同軸這一要求。此裝置可以通過在工作臺上設計一個特殊的夾具或鏜模來完成。 5) 對于對刀裝置的設計可以依據先擺正工件的裝夾位置，然后對刀位利用 對刀塊和 其它的輔助裝置 進行調整，最終完成鏜床的對刀。從而保證工件的加工精度。 6) 定位誤差的分析計算，對刀誤差的分析計算 ，液壓夾緊裝置的設計等等各種夾緊力的計算。 7) 總裝圖的繪制。 第 7 頁 共 49 頁 本課題的研究意義 由于目前國內的鏜床加工要求的不斷提高，對加工效率的要求越來越高， 在航空航天，軍工，船舶，煤炭，汽輪機缸體，大型發(fā)電機組，裝備制造等行業(yè)對重型鏜床 的使用越來越多，這使 的 鏜床的 發(fā)展加速， 對鏜床的加工效率提出挑戰(zhàn)， 本 裝置的設計 正是 迎合了這種要求，在設計中對夾具的定位精度，夾緊速度以及夾具上的對刀裝置作了很大的改進 ， 使夾具的加工精度更高。因此本課題 的 研究有很重要的現(xiàn)實意義， 并且有一定的市場前景。再加之這些年來精密機械和精密測量 的快速發(fā)展對 本課題的研究 也提供了相當多的參考資料 。 第 8 頁 共 49 頁 2 夾具 設計 及其概論 概論 在機械制造過程中，用來固定加工對象，使之保持正確的位置，以便接受施工或檢測的裝置，都可以稱為夾具。在機械加工中，為了保證工件的加工精度要求，工件在機床中需要有準確的定位和可靠的夾緊。使工件相對于刀具和機床占有準確的加工位置稱為工件的定位 。把工件定位后壓緊夾牢，以保證這個準確的位置在加工過程中不會發(fā)生改變稱為工件的夾緊。工件的定位和夾緊是夾具的兩個主要功能。 夾具是 工藝裝備的主要組成 部分，在機 械制造中占有重要地位。對保證工件的加工精度和加工質量，提高生產率，降低制造成本，減輕勞動強度，擴大機床使用范圍，縮短產品試制周期等都具有重要意義。 夾具一般可分為專用夾具和組合夾具兩種。隨著市場對產品的需求不斷增加，產品的更新?lián)Q代速度不斷加快。由于機械產品的品種繁多，要求機械產品的開發(fā)周期不斷縮短，傳統(tǒng)的大批量生產模式逐步被中小批量生產模式所取