【正文】 能縮短設(shè)計和制造的周期。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，用 刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。 從 1956 年開始自行設(shè)計、制造了組合機床并得到很大發(fā)展。國家又重點安排了一批工廠，如大連機床廠、常州機床廠、大河機床廠、長沙機床廠、上海第十機床廠等 20 多個工廠生產(chǎn)組合機床通用部件， 3 為全國各地 機械加工部門用組合機床自己武裝自己創(chuàng)造了非常有利的條件。目前，我國大多數(shù)省、市、自治區(qū)都能設(shè)計并制造組合機床及其自動線，產(chǎn)量 、質(zhì)量和技術(shù)水平都在不斷提高。 我國傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制， 它的加工對象主要是生產(chǎn)批量較大的大中型箱體類和軸類零件，近 年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額，完成鉆孔、擴孔、絞孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。但我國組合機床及其組合機床自動線總體技術(shù)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。該屆博覽會上展出的加工中心中，主軸轉(zhuǎn)速1000020200r/min，最高進給速度可達 2060m/min；復(fù)合、多功能、多軸化控制裝備的前景亦被看好。 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(shù)還有相當(dāng)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(dāng)前機械加工行業(yè)的一項艱巨任務(wù)。這對我國加工制造業(yè)提高加工精度，加工效率，自動化程度和綜合制造技術(shù)水平都有著非常深遠 的意義 。 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。工藝方案制定的正確與否 ,將決定機床能否達到“重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、效率高、質(zhì)量好”的要求。 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)。當(dāng)孔間的位置精度要求很高時，工藝安排上應(yīng)使所有的精加工在 同一個工位上進行。 ② 被加工零件的特點 如工件材料及硬度、加工部位的結(jié)構(gòu)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。工件的剛性不足，加工時工序就不能太集中。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。對大批量生產(chǎn)的箱體零件，工序安排上，一般趨于分散。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(jié)構(gòu)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。制定工藝方案時，還要考慮下列幾點基本原則。 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(yīng)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。但是，工序集中程度過高會使機床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào) 整使用不便，可靠性下降，并有可能由于切削負荷過大而引起工件變形，降低加工精度，所以，應(yīng)合理地考慮工序集中。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(shè)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(zhuǎn)速都相差很大，會導(dǎo)致主軸箱的設(shè)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(zhuǎn)速、大進給量切削，而鏜孔則用高轉(zhuǎn)速、小進給量切削，會使主 軸箱設(shè)計困難。同時須考慮定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方 7 便。 箱體類和法蘭類零件一般選擇“一面兩孔”為精定位基準(zhǔn)；軸類零件一般選擇V 形塊定位，且在加工過程中應(yīng)盡量使用統(tǒng)一的精基準(zhǔn)。選擇定位基準(zhǔn)和夾緊部位時，應(yīng)使工件有較多的敞開面，以利于加工。 如上圖 所示。 加工部位表面粗糙度為 ，尺寸精度為 ， 要求較低 (相當(dāng)于9~10 級精度 )， 粗 鏜的表面粗糙度都能達到 ，一般粗鏜孔的尺寸精度能達到 6級左右， 固只需對其進行粗鏜工序。 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。 ㎜。 ㎜。 ㎜，若導(dǎo)向裝置精度高，距工件近時，可達到177。 ㎜，較好時可達177。 3 止口深度 采用多軸加工，動力頭在死擋鐵上停留的方法，能達到177。 這次設(shè)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。 一般來說 ,孔中心線與定位基面垂直且需由一面或幾面加工箱體件宜采用臥式組合機床 ， 故本加工工序采用 臥式組合 機床 .該組合機床式鏜直徑為 10 133 和 159的孔 ,一次裝夾四根軸 ,選用 V形塊定位 . 此工序的夾緊是兩個 V 形塊組合一起由機床壓緊 ,一次裝夾 ,比較簡單 .根據(jù)上述被加工零件的結(jié)構(gòu)特點 ,加工要求及工藝過程 ,故設(shè)計能同時加工四根托輥管體的臥式組合機床。 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 。 組合機床各種部件之間的相對精度、機床的剛度主要由支承部件保證 。 4) 控制部件 控制部件用于控制組合機床按預(yù)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 。 加工時，刀具由電動機通過動力箱、多軸箱驅(qū)動做旋轉(zhuǎn)主 運動，并通過各自的 9 滑臺帶動做直線進給運動 。 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(fù)合式四種類型 。按加工要求的不同，可配置成單面、雙面或多面的形式 。一般只有單面配置一種形式 ?？膳渲贸蓡蚊?、雙面或多面的形式，以加工工件上的傾斜表面 。但是還要考慮下列因素的影響。例如， 加工精度要求高時，應(yīng)采用固定夾具的單工位組合機床；加工精度要求 較 低時 ，可采用移動夾具 的多工位組合機床；工件各孔間的位置精度要求高時，應(yīng)采用在同一工位上對各孔同時精加工的方法；工件各孔間同軸度要求較高時，應(yīng)單獨進行精 加工等等。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 。例如，從其它因素考慮 應(yīng)采用單工位組合機床，但由于 滿足 不了 生產(chǎn)率的要求，就不得不采用多工位組合機床，甚至 用自動線來進行加工。 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(jié)構(gòu)方案也有一定的影響。 5． 其他因素 11 被加工零件的大小加工部位形狀等在很大程度上決定了機床的配置型式。臥式組合機床床身由滑座、側(cè)底座及中間底座組合而成。其缺點是削弱了床身的剛性，占地面積大。 其優(yōu)點是占地面積小，自由度大，操作方便。 立式 機床適用于加工定位基準(zhǔn)是水平的，而加工的部位垂直于定位基準(zhǔn)的工件。 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(shè)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(cè)同時鏜削。 “三圖一卡”是組合機床總體方案的具體體現(xiàn)。它是設(shè)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)。根據(jù)機床的生產(chǎn)率及刀具的特點，合理地選擇切削用量，決定動力頭的工作循環(huán)。在軸數(shù)多時，必須在孔旁邊標(biāo)上號碼，以便于設(shè)計和調(diào)整機床。最后，選擇切削用量及附加必要的說明。它是組合機床設(shè)計的主要依據(jù)，也是制造、驗收和調(diào)整機床的重要技術(shù)條件。 ② 本工序所選定的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向。 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。定位基準(zhǔn) 、 夾緊部位 、 夾緊方向等需用符號表示； 工序保證的尺寸 、 角度等，均在尺寸下用橫縣標(biāo)出 。 但 有時也可 將工件某一主要孔的位置尺寸從定位基準(zhǔn)算起，其余各孔的位置尺寸再從該孔算起。位置尺寸的公差不對稱時，要換算成對稱公差尺寸 ，如尺寸 10。 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(yīng) 注明是否允許留有退刀痕跡 。 其余 圖 托輥零件的工序圖 14 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的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關(guān)系，機床的工作行程及工作循環(huán)等。 在加工示意圖上應(yīng)標(biāo)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。如工件端面至多軸箱端面間的距離，刀具刀尖至多軸箱端面之間的距離等。刀具應(yīng)按加工終了位置繪制。 （１） 刀具的選擇 [11] 選擇刀具 ， 應(yīng)考慮 工藝要求與加工尺寸精度、工件材質(zhì)、表面粗糙度及生產(chǎn)率的 要求。為 了 提高工序集中程度或滿足精度要求，可以采用復(fù)合刀具。在繪制加工示意圖應(yīng)注意，從刀具總長中減去刀具錐柄插入接桿孔內(nèi)的長度。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。 １） 足夠的硬度和耐磨性 硬度是刀具材料應(yīng)具備的基本性能。 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(yīng)具有足夠的強度和韌性。 ３） 較高的耐熱性和傳熱性 刀具材料的高溫硬度越高，耐熱性越好，允許的切削速度越高。 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。 應(yīng)當(dāng)指出，上述幾項性能之間可能相互矛盾。所以在選擇刀具材料時應(yīng)合理選用。對比二者可得在硬質(zhì)合金中還有大量金屬碳化物，這些碳化物都有高熔點、高硬度、化學(xué)穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好等特點，因此硬質(zhì)合金的硬度耐磨性、耐熱性都很高，優(yōu)于高速鋼材料。 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。、339。n = 1 4 5 r/m inv = 7 0m /m inf= 0 .4 m m /r主軸1 、1 39。主軸3 、3 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(dāng)于高速鋼的常溫硬度，在 760℃時仍能保持 77~85HRA。 所以刀具的材料選硬質(zhì)合金。 ~ 10176。 ~ 15176。 ~ 10176。 ~ 3176。 15176。 考慮到工藝要求、加工尺寸精度、工件材質(zhì)、表面粗糙度以及生產(chǎn)效率要求，選擇硬質(zhì)合金鏜刀，硬度為 100— 150HBS 取 主偏角 90176。； 徑向前角 5176。； 徑向后角 8176。 . （ 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(yīng)比一般萬能機床單刀加工低 30%左右 。 工作時 ,要求所有刀具每分鐘進給量相同 ,且等于動力滑臺的每分鐘進給量 。 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 。 生產(chǎn)率要求不高時 ,就沒有必要將切削用量選得過高 ,以免降低刀具耐用度 ,對于要求生產(chǎn)率叫高的大批大量生產(chǎn)用組合機床 ,要首先保證那些耐用度 低 ,刃磨困難 ,造價高的刀具的合理切削用量 ,但需注意不能影響加工精度 ,也不能影響加工精度 ,也不能使刀具的耐用度降低 。 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。 若能做到相鄰主軸轉(zhuǎn)速接近相等 ,則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度 。 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。 表 為組合機床上鏜孔時推薦的切削用量。 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=。 切削力的計算公式為 Fc = (60vc)nFcKFc(N) （ 31） 式中 CFc—— 工件材料和切削條件對切削力的影響系數(shù)，其值為 270； xFc、 yFc、 nFc—— 分別表示背吃刀量 ap、進給量 f 、和切削速度 v對切削力的影響指數(shù)，其值分別為 ， ， ； KFc—— 指實際加工條件和所求得經(jīng)