【正文】 移動(dòng)工作臺(tái)相結(jié)合的方式組合機(jī)床，使一臺(tái)機(jī)床能對(duì)工件進(jìn)行多次加工；還可以采用將若干種加工工藝相近似的工件合并加工的成組加工組合機(jī)床，以增大中批量生產(chǎn)的加工能力。動(dòng)力頭有套筒式、滑臺(tái)式，橫向尺寸小，配置靈活性大，操作使用方便，抑郁調(diào)整和改裝。目前在生產(chǎn)中使用較多的是各種多工位小型機(jī)床，其中最常用的是回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式小型組合機(jī)床。在確定組合機(jī)床配置形式時(shí)，應(yīng)對(duì)幾個(gè)可行的方案進(jìn)行綜合分析，從機(jī)床負(fù)荷率、能達(dá)到的加工精度、使用和排屑的方便性、機(jī)床的可調(diào)節(jié)性、機(jī)床部件的通用化程度、占地面積等方面做比較，選擇合理的機(jī)床總體布局方案。因?yàn)楣ば蚣?，可多面、多工位? 3）加工精度穩(wěn)定。 4）研制周期短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)，成本低。 5）自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。因?yàn)闄C(jī)構(gòu)模塊化、組合化。2 雙面鉆孔組合機(jī)床的工作原理 機(jī)床的主要運(yùn)動(dòng) 機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)由液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供進(jìn)給動(dòng)力，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)主軸箱刀具主軸，提供切削主動(dòng)力，工件的定位及夾緊裝置由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。加工結(jié)束后，動(dòng)力滑臺(tái)退回到原位，夾緊裝置松開并拔出定位銷，一次加工的工作循環(huán)結(jié)束[7]。電磁閥4DT和5DT控制定位銷液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)方向以及控制夾緊液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)方向；YVYV4和YV7為左機(jī)滑臺(tái)油路中電磁閥換向線圈；1DT、2DT和3DT為右機(jī)滑臺(tái)油路中電磁閥換向線圈。液壓泵電動(dòng)機(jī)M1應(yīng)先啟動(dòng)，使系統(tǒng)正常供油后，其他電動(dòng)機(jī)的控制電路及液壓系統(tǒng)的控制電路才能通電工作。刀具電動(dòng)機(jī)應(yīng)在滑臺(tái)進(jìn)給循環(huán)開始時(shí)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，滑臺(tái)退回原位后停止運(yùn)轉(zhuǎn)。切削液泵電動(dòng)機(jī)可以手動(dòng)控制啟動(dòng)和停止，也可以在滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，在工進(jìn)結(jié)束后自動(dòng)停止。 動(dòng)力滑臺(tái)的特性動(dòng)力滑臺(tái)是由滑座、滑鞍和驅(qū)動(dòng)裝置組成，實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。此外，滑臺(tái)還可當(dāng)移動(dòng)工件臺(tái)使用，裝上檢測(cè)裝置也可完成自動(dòng)檢測(cè)等工序。根據(jù)驅(qū)動(dòng)和控制方式的不同，滑臺(tái)可以分為液壓滑臺(tái)、機(jī)械滑臺(tái)和數(shù)控滑臺(tái)三種類型?；_(tái)上裝有液壓缸。工作時(shí)，液壓傳動(dòng)裝置的壓力油通過活塞桿帶動(dòng)滑鞍沿滑座頂面的導(dǎo)軌移動(dòng)[5]。B．滑座體為箱型框架結(jié)構(gòu)，滑座底面中間增加了結(jié)合面，結(jié)構(gòu)剛度高。D．液壓缸活塞和后蓋上分別裝有雙向單向閥和緩沖裝置，可減輕滑臺(tái)轉(zhuǎn)向和退至終點(diǎn)時(shí)的沖擊。機(jī)械滑臺(tái)由滑座、滑鞍、絲杠螺母副及傳動(dòng)裝置等組成。機(jī)械滑臺(tái)有、三個(gè)系列。這兩個(gè)系列機(jī)械滑臺(tái)均采用雙矩形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)、單導(dǎo)軌兩側(cè)面導(dǎo)向形式；他們都有普通級(jí)、精密級(jí)兩個(gè)精度等級(jí)，其剛度強(qiáng)、熱變形小、進(jìn)給穩(wěn)定向高，通常于粗加工及半精加工；系列為高精度級(jí)機(jī)械滑臺(tái)，適用于精加工。液壓滑臺(tái)與機(jī)械滑臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)液壓滑臺(tái)機(jī)械滑臺(tái)優(yōu)點(diǎn)，零件磨損小，使用壽命長(zhǎng)，通過液壓換向閥，很容易實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換精度高，工作可靠，慢速無爬行，高速無振動(dòng)，可降低加工工件的表面粗糙度，斷續(xù)銑削、鉆頭鉆通孔將要出口時(shí)，不會(huì)因沖擊而損壞刀具，易發(fā)現(xiàn)故障，調(diào)整維修方便、泄露、噪聲和液壓站占地問題缺點(diǎn)，變速比較麻煩，轉(zhuǎn)換位置精度低數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)是系列機(jī)械滑臺(tái)的派生產(chǎn)品，只是傳動(dòng)裝置采用了大連組合機(jī)床研究所研制的ZHSACO4D交流伺服數(shù)控系統(tǒng)，其他組成部分及主要聯(lián)系尺寸與系列機(jī)械滑臺(tái)相同。因此，用這類滑臺(tái)組成的組合機(jī)床或自動(dòng)線，適用于較多品種中小批量或中批量的柔性生產(chǎn)。液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)與性能要求如下：軸向切削力Ft=24000N；滑臺(tái)移動(dòng)部件總重力G=10000N；快進(jìn)行程l1=200mm；工進(jìn)行程l2=100mm，工進(jìn)速度30～50mm/min，快進(jìn)與快退速度均為4m/min；加減速時(shí)間?t=；靜摩擦系數(shù)fs=,動(dòng)摩擦系數(shù)fd=，該動(dòng)力滑臺(tái)采用水平放置的平導(dǎo)軌，工作臺(tái)要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，但可以隨時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，兩動(dòng)力滑臺(tái)完成各自循環(huán)時(shí)互不干擾，夾緊可調(diào)并能保證。工作時(shí)夾緊缸的夾緊力不得失壓且大小可調(diào)；動(dòng)力滑臺(tái)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)→快進(jìn)→工進(jìn)→死檔鐵停留→快退→原位停止的自動(dòng)工序循環(huán)，以提高機(jī)床生產(chǎn)率；滑臺(tái)工況轉(zhuǎn)換要平穩(wěn)，功率損失要小。因工作部件是臥式放置，重力的水平分力為零，這樣需要考慮的力有：切削力，導(dǎo)軌摩擦力和慣性力。表31 液壓缸各運(yùn)動(dòng)階段負(fù)載表運(yùn)動(dòng)階段計(jì)算公式總機(jī)械負(fù)載F/N起動(dòng)F=/2105加速F=(+)/1413快進(jìn)F=/1053工進(jìn)F=（+）/26316快退F=/1053根據(jù)負(fù)載計(jì)算結(jié)果和已知的個(gè)階段的速度，可繪制出工作循環(huán)圖，所設(shè)計(jì)組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的速度循環(huán)圖可根據(jù)已知的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行繪制，已知快進(jìn)和快退速度、快進(jìn)行程L1=200mm、工進(jìn)行程L2=100mm、快退行程L3=300mm，工進(jìn)速度?？爝M(jìn) 工進(jìn) 快退 根據(jù)負(fù)載計(jì)算結(jié)果和已知的各階段速度，可繪出負(fù)載圖（Fl）和速度圖（vl），如下圖31。1002003001053141326316F/Nl/mm44100200300210500l/mma）負(fù)載圖b）速度圖 圖31 速度負(fù)載圖 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 確定液壓泵類型及調(diào)速方式參考同類組合機(jī)床，選用雙作用葉片泵雙泵供油、調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的開式回路，溢流閥作定壓閥[1]。 快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回路根據(jù)本例的運(yùn)動(dòng)方式和要求，采用差動(dòng)連接與雙泵供油兩種快速運(yùn)動(dòng)回路來實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。 換向回路的選擇本系統(tǒng)對(duì)換向的平穩(wěn)性沒有嚴(yán)格的要求，所以選用電磁換向器的換向回路。為提高換向的位置精度，采用死檔板和壓力繼電器的行程終點(diǎn)返程控制。為便于觀察調(diào)整壓力，在液壓泵的進(jìn)口處、背壓閥和液壓缸無桿腔進(jìn)口處設(shè)置測(cè)壓點(diǎn)，并設(shè)置多點(diǎn)壓力表[7]。該系統(tǒng)由定位夾緊和滑臺(tái)加工兩部分構(gòu)成，可完成定位夾緊快進(jìn)工進(jìn)死擋鐵停留快退松夾、拔銷原位停留的自動(dòng)工序循環(huán)，其元件動(dòng)作順序如表32所示。 定位結(jié)束后，回路壓力升高。快進(jìn) 工件被夾緊后，油路壓力進(jìn)一步升高，當(dāng)壓力達(dá)到壓力繼電器1YJ的調(diào)定壓力時(shí)，壓力繼電器1YJ發(fā)出信號(hào)，使1DT和3DT得電，換向閥15左位和換向閥14右位同時(shí)接入系統(tǒng)，進(jìn)給缸實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，其油路為：進(jìn)油路 液壓泵3和液壓泵4→單向閥6和單向閥7→換向閥15（左位）→進(jìn)給腔左腔；回油路 進(jìn)給腔右腔→三位五通換向閥15（1DT得電左位）→換向閥14（右位）進(jìn)給腔左腔，進(jìn)給腔構(gòu)成差動(dòng)連接回路，實(shí)現(xiàn)快進(jìn)刀具趨近快速工作?；赜吐? 進(jìn)給缸右腔→三位五通換向閥15→調(diào)速閥17→單向閥18→油箱。顯然，該停留時(shí)間不能太長(zhǎng)，否則能量損失過大，并導(dǎo)致系統(tǒng)過熱。松夾拔銷 當(dāng)進(jìn)給缸快退到終點(diǎn)時(shí)，壓下行程開關(guān)3XK，使電磁鐵2DT和5DT失電，4DT得電，換向閥15恢復(fù)到中位，換向閥11接入系統(tǒng)（圖示位置），兩個(gè)液壓泵同時(shí)給夾緊缸和定位缸供油，同時(shí)完成松夾、拔銷動(dòng)作，其油路為：進(jìn)油路 大流量泵3和小流量泵4 → 單向閥6和單向閥7→減壓閥9→單向閥10→換向閥11（右位）→定位缸和兩夾緊缸上腔； 回油路 定位缸和兩夾緊缸下腔→單項(xiàng)順序閥13（夾緊缸二）和單向順序閥12（夾緊缸一和二）→換向閥11（右位，兩夾緊缸和定位缸）→油箱。 液壓系統(tǒng)可靠性分析該系統(tǒng)采用雙聯(lián)葉片泵供油系統(tǒng)及進(jìn)給液壓缸差動(dòng)連接的增速回路，滿足了進(jìn)給缸快進(jìn)和工進(jìn)的需求。系統(tǒng)油源部分的單向閥6和7用于防止油液倒流[7]。定位夾緊油路通過減壓閥9和單向閥10來控制壓力，既能限制夾緊力過大并可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，又有保持其夾緊力不受進(jìn)給缸油路壓力變化影響的保壓作用，這樣可以確保在進(jìn)給缸快進(jìn)系統(tǒng)，系統(tǒng)壓力降低時(shí)工件不會(huì)松開，這對(duì)機(jī)床的安全工作十分重要。該系統(tǒng)的調(diào)速回路采用調(diào)速閥出口節(jié)流調(diào)速，使工進(jìn)時(shí)的回油路具有一定的背壓，該背壓隨負(fù)載成反比變化，負(fù)載增大時(shí)背壓減小，負(fù)載減小時(shí)背壓增大。這種背壓變化的性能，適應(yīng)了銑鉆過程中負(fù)載變化大，甚至由正值負(fù)載變到負(fù)值負(fù)載的工況，提高了系統(tǒng)的剛性，速度穩(wěn)定性較好。系統(tǒng)中的速度換接通過電磁換向閥14實(shí)現(xiàn)，其控制靈活，但可靠性稍差，換向時(shí)具有較大的液壓沖擊。換向閥15的中位機(jī)能為O型，一般在進(jìn)給缸原位停留時(shí)，雙泵向定位夾緊缸供油。設(shè)計(jì)液壓缸缸筒時(shí)，應(yīng)該正確確定各部分的尺寸，保證液壓缸有足夠的輸出力、運(yùn)動(dòng)速度和有效行程，同時(shí)還必須具有一定的強(qiáng)度，能足以承受也壓力、負(fù)載力和意外的沖擊力。液壓缸材料取Q235鋼的無縫鋼管?？爝M(jìn)時(shí)采用差動(dòng)聯(lián)接，并取無桿腔有效面積等于有桿腔有效面積的兩倍，即=2。按表31可知最大負(fù)載為工進(jìn)階段的負(fù)載F=26316N, 按此計(jì)算則 （41）液壓缸直徑按GB/T2348—1993將所計(jì)算的D值圓整到標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封裝置。則根據(jù)時(shí)； （42）可算出缸體壁厚為：12mm 則液壓缸的外徑式中 ————許用應(yīng)力；（Q235鋼的抗拉強(qiáng)度為375500MPa，取400MPa，為位安全系數(shù)取5，即缸體的強(qiáng)度適中） P————缸筒試驗(yàn)壓力。因此，在設(shè)計(jì)缸筒結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選用結(jié)構(gòu)便于裝配、拆卸和維修的鏈接形式，缸筒內(nèi)外徑應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。其材料取Q235鋼。圓整后得：d=8cm=80mm按標(biāo)準(zhǔn)直徑算出：按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸尺寸，查產(chǎn)品樣本，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量，因工進(jìn)速度v=，則由式 （43）本例=，滿足最低速度的要求?；钊麠U的密封形式有Y形密封圈、U形夾織物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等[6]。為方便設(shè)計(jì)和維護(hù)，本方案選擇O型密封圈。液壓缸活塞行程參數(shù)優(yōu)先次序按表44中的a、b、c選用。根據(jù)表38，可選取液壓缸的工作行程為320mm。配合過緊，不僅使最低啟動(dòng)壓力增大，降低機(jī)械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的配合表面；間隙過大，會(huì)引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使液壓缸達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)性能。其中密封圈密封又包括O形密封圈（密封性能好，摩擦因數(shù)小，安裝空間小）、Y形密封圈（用在20Mpa壓力下、往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度較高的液壓缸密封）、形密封圈（耐高壓，耐磨性好，低溫性能好，逐漸取代Y形密封圈）、V形密封圈（可用于50Mpa壓力下，耐久性好，但摩擦阻力大）。 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算 當(dāng)活塞桿全部伸出時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度[1]。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證液壓缸有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度?；钊麑挾菳取B=(~)D。隔套K的寬度。 1）普通導(dǎo)向套 這種導(dǎo)向套安裝在支承座或端蓋上，油槽內(nèi)的壓力油起潤(rùn)滑作用和張開密封圈唇邊而起密封作用[6]。當(dāng)導(dǎo)向套和密封圈磨損而需要更換時(shí)，不必拆卸端蓋和活塞桿就能進(jìn)行，維修十分方便。 3）球面導(dǎo)向套 這種導(dǎo)向套的外球面與端蓋接觸，當(dāng)活塞桿受一偏心負(fù)載而引起方向傾斜時(shí)，導(dǎo)向套可以自動(dòng)調(diào)位，使導(dǎo)向套軸線始終與運(yùn)動(dòng)方向一致，不產(chǎn)生“憋勁“現(xiàn)象。 4）靜壓導(dǎo)向套 活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率高、速度快、振動(dòng)大的液壓缸，可以采用靜壓導(dǎo)向套。 端蓋和缸底的設(shè)計(jì)與計(jì)算 在單活塞液壓缸中，有活塞桿通過的端蓋叫端蓋，無活塞桿通過的缸蓋叫缸頭或缸底。端蓋上有活塞桿導(dǎo)向孔（或裝導(dǎo)向套的孔）及防塵圈、密封圈槽，還有連接螺釘孔，受力情況比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)的不好容易損壞。 缸底分平底缸，橢圓缸底，半球形缸底。缸體端部的連接形式有以下幾種： A．焊接 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，質(zhì)量小，使用廣泛。主要用于柱塞式液壓缸。缸體外徑需加工，且應(yīng)與內(nèi)徑同軸；裝卸徐專用工具；安裝時(shí)應(yīng)防止密封圈扭曲。徑向尺寸較大，質(zhì)量比螺紋連接的大。 D．拉桿連接 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)通用性好。外形尺寸大，質(zhì)量大。 E．半球連接，它又分為外半環(huán)和內(nèi)半環(huán)兩種。半環(huán)槽消弱了缸體，為此缸體壁厚應(yīng)加厚。安裝時(shí)端部進(jìn)入缸體較深，密封圈有可能被進(jìn)油口邊緣擦傷。 缸體長(zhǎng)度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。一般液壓缸缸