托辊镗削及其组合机床的设计.docx

摘 要组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率机床。其特点有：结构紧凑、工作质量可靠、设计和制造周期短、投资少、经济效果好、生产率高等，和一般的万能机床相比，具有设计制造周期短、成本低、自动化程度高、加工效率高、加工质量稳定、减轻工人劳动强度等优点。该组合机床采用卧式单工位两面加工的方案，加工和装配的工艺性好，零件装夹方便。采用机械滑台实现刀具进给，借助刚性主轴实现精度稳定的加工，刀具选用硬质合金镗刀，使得工序集中。本次设计的是双面镗削组合机床，需分两步进行，即总体设计和主轴箱设计。最后画出加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图，编制生产率计算卡，主轴箱的设计包含绘制原始依据图、主轴的结构形式，还有齿轮模数的确定和传动系统的拟定等。 关键词：组合机床；通用部件；硬质合金；主轴箱ABSTRACTCombination machine is composed by a large number of common parts and few private part concentrated efficiency in processes of machine tools. Features: Compact, reliable quality, design, and manufacturing cycle is short, low investment, the economic effect is good, high productivity, and compared to the universal machine tools in General, with design and manufacturing cycle is short, low cost, high degree of automation, high efficiency, process quality and reduce the labor intensity of workers and so on. The combination machine using horizontal single coin processing scenarios, processing and Assembly technology is good, easy clamping of parts. Using mechanical sliding platform to realize tool-feed, with rigidity spindles achieve stable machining precision, selection carbide cutter boring tool, makes the operation set. The design is two-sided boring combination machine, be conducted in two steps, the overall design and headstock design. Last draw machining parts operations, process diagram, machine tool contact size chart, preparation of productivity calculations, headstock design structure that contains drawing original based on diagram, spindle, gear module developed to identify and drive systems. Key words: combined machine; generic; carbide; spindle box目 录1 组合概述及其机床发展11.1 组合机床概述11.2 组合机床的特点11.3 组合机床的发展22 组合机床总体设计42.1 组合机床工艺方案的制定52.1.1 影响机床工艺制定的主要因素52.1.2 制定工艺方案的基本原则52.1.3 组合机床的组成、类型82.2 确定组合机床的配置形式和结构方案103 “三图一卡”的编制123.1被加工零件工序图123.1.1 被加工零件工序图上应标注的内容123.1.2 绘制被加工零件工序图的一些规定133.2加工示意图143.2.1 在加工示意图上应标注的内容143.2.2 绘制加工示意图之前的有关计算143.3 机床联系尺寸图223.3.1 选用动力部件223.3.2 确定装料高度263.3.3 确定夹具轮廓尺寸263.3.4 中间底座轮廓尺寸273.3.5 确定多轴箱轮廓尺寸293.4 生产率计算卡304 多轴箱设计334.1 绘制多轴箱设计原始依据图334.1.1 确定主轴结构形式及齿轮模数344.1.2 多轴箱的传动系统设计354.2 传动系统路线的拟定364.2.1 对多轴箱传动系统的一般要求364.2.2 拟订多轴箱传动系统的基本方法374.2.3 多轴箱传动系统的拟定374.3 轴的强度计算444.4 齿轮的较核46结束语51参考文献52致 谢53- 2 -1 组合概述及其机床发展1.1 组合机床概述组合机床是用按系列化标准设计的通用部件和按加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。组合机床是随着生产的发展，由万能机床和专用机床发展来的。大家知道多少年来机械产品加工中广泛地采用万能机床。但随着生产的发展，很多企业的产品量越来越大，精度越来越高，如汽车，拖拉机行业的汽缸体，汽缸盖，变速箱，后桥等零件，采用万能机床加工就不能很好地满足要求。因为在某一台机床上总是加工一种工件，使万能机床的很多部件和机构变得作用不大，工人整天忙于装夹工件、起动机床、进刀退刀、停车及卸工件等，不仅工人劳动强度很大，而且生产效率低，不利于保证产品加工精度。为此产生了专用机床。广大工人和技术人员，在总结生产实践的基础上，提出创造这样的高效机床：它既有专用机床效率高结构简单的特点，又有万能机床能够重新调整，以及适应新工件加工的特点。为此，将机床上带动刀具对工件产生切削运动的部分以及床身、立柱、工作台等设计制造成通用的独立部件，称“通用部件”。根据工件的需要，用这些通用部件配件以部分专用部件就可组成机床，这就是组合机床。1.2 组合机床的特点组合机床、万能机床及专用机床三者比较，有如下特点：1.由于组合机床是由7090%的通用零、部件组成，在需要的时候，它可以部分或者全部地进行改装，以组成适应新的加工要求的新设备。这就是说，组合机床有新改装的优越性，其通用零、部件可以多次重复利用。2.组合机床是按具体加工对象专门设计的。因而可以按最合理的工艺过程进行加工。这在万能机床上往往是不易实现的。3.在组合机床上可以同时从几个方向采用多把刀具对几个工件进行加工。它是实现集中工序的最好途径，是提高生产效率的有效设备。4.组合机床常常是用多轴对箱体零件一个面上的许多孔同时进行加工。这样就能比较好的保证各孔相互之间的精度要求，提高产品质量；减少了工件工序间的搬用，改善劳动条件，也减少了机床占地面积。5.由于组合机床大多数零、部件是同类的通用部件，这就简化了机床的维护和修理。必要时可以更换整个部件，以提高机床的维修速度。6.组合机床的通用部件可以组织专门工厂集中生产。这样可以采用专用高效设备进行加工，有利于提高通用部件的性能，降低制造成本。组合机床虽然有很多优点，但也有缺点。1）组合机床的可变性较万能机床低，重新改装时有1020%的零件不能重复利用，而且改装时劳动量比较大。2）组合机床的通用部件不是为某一种机床设计的，而是具有较广的适应性 。这样，就使组合机床的结构较专用机床稍为复杂些。1.3 组合机床的发展最早的组合机床于1911年在美国制成，并且随着机械工业的迅猛发展而逐步完善。它一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍甚至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活的配置，能缩短设计和制造的周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛的应用，并可用以组成自动生产线。加工时，工件一般不旋转，用刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可以实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。从1956年开始自行设计、制造了组合机床并得到很大发展。如北京、上海、辽宁、山东、江苏等发展很快，西北、西南地区也又新的发展。国家又重点安排了一批工厂，如大连机床厂、常州机床厂、大河机床厂、长沙机床厂、上海第十机床厂等20多个工厂生产组合机床通用部件，为全国各地机械加工部门用组合机床自己武装自己创造了非常有利的条件。许多工厂在大搞技术改造、设备更新、质量翻新的热潮中，制造了大量的组合机床及其自动线，成倍地提高了劳动生产率，保证了产量和质量，降低了成本。目前，我国大多数省、市、自治区都能设计并制造组合机床及其自动线，产量、质量和技术水平都在不断提高。他的特征是高效、高质、经济、实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量较大的大中型箱体类和轴类零件，近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额，完成钻孔、扩孔、绞孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合机床等。但我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，国内所需的一些高水平组合机床几乎都从国外进口。第21届日本国际机床博览会上来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进的机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。该届博览会上展出的加工中心中，主轴转速10000-20000r/min，最高进给速度可达20-60m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在工程机械快速发展的今天，由于组合机床所具有的一系列有优点，在产品规模上，品质提升上所遭遇的难题，运用组合机床来进行加工都可以得到解决，相信组合机床在工程机械领域有着更大的发展空间。 纵观世界四大博览会的概况我国组合机床装备的发展程度与先进技术还有相当大的差距，因此我国组合机床需要继续发展和提高组合机床自动线水平，这是我国当前机械加工行业的一项艰巨任务。在发展的同时还需进一步发展不同程度的低，中，高档机机电一体化类产品，这有助于满足不同生产规模，大中小不同技术水平的企业的要求。这对我国加工制造业提高加工精度，加工效率，自动化程度和综合制造技术水平都有着非常深远的意义。2 组合机床总体设计组合机床总体设计的内容和步骤与普通机床相同，但由于组合机床只加工一种或数种工件的特定工序，工艺范围窄，主要技术参数已知，且工艺方案一旦确定，也就确定了结构布局；因而总体设计的侧重点不同，主要是通过工件分析等掌握机床设计的依据，画出机床尺寸联系图。 表2.1 给定的数据：输送带宽B1000mm托辊直径 d108mm133mm159mm托辊长度 L380mm600mm1000mm毛坯壁厚5mm，加工止口深度8mm。 图2.1 托辊零件图2.1 组合机床工艺方案的制定机床工艺方案是设计机床最重要的步骤之一。工艺方案制定的正确与否,将决定机床能否达到“重量轻、体积小、结构简单、使用方便、效率高、质量好”的要求。2.1.1 影响机床工艺制定的主要因素加工零件的加工情况和影响机床方案制定的因素。加工的工序和加工精度的要求 被加工零件需要在组合机床上完成的工序及加工精度，是制定机床工艺的主要依据。制定工艺方案时，首先需要全面分析工件的加工精度及技术要求，了解现场加工工艺及保证精度的有效措施。当孔间的位置精度要求很高时，工艺安排上应使所有的精加工在同一个工位上进行。如果同一轴线上的几个孔同心度要求较高，则应尽可能考虑从一面进行加工。被加工零件的特点 如工件材料及硬度、加工部位的结构形式、工件的刚性、工艺基面等，对于机床工艺方案是制定都有重要的影响。加工同样精度孔，加工钢件比加工铸铁件的工步就多一些。工件的刚性不足，加工时工序就不能太集中。有时为了减少机床台数，必须采取高度集中工序时，从安排上，也必须把一些工序从时间上错开加工，以免同时加工因工件受力变形，发热变形以及振动而影响加工精度。必须重视工件在组合机床加工前已完成的工序以及毛坯孔的质量。 工件的生产方式 被加工零件的生产批量的大小，对机床工艺方案的制定也有影响。对大批量生产的箱体零件，工序安排上，一般趋于分散。2.1.2 制定工艺方案的基本原则零件加工工艺方案将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所以，在制定工艺方案时，必须认真分析被加工零件图，并深入现场了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚性、加工部位的结构特点、加工精度、表面粗糙度，以及现场所采用的定位、夹紧方法，工艺过程，所采用的刀具及切削用量，生产率要求，现场的环境和条件等。如条件允许，还应广泛收集国内外有关技术资料，制定合理的工艺方案。制定工艺方案时，还要考虑下列几点基本原则。 选择合适、可靠的工艺方法根据被加工零件的材料，加工部位的尺寸、形状、结构特点、加工精度、表面粗糙度以及生产率要求等等，结合组合机床的工艺范围及所能达到的加工精度，选择合适、可靠的工艺方法，以保证机床有稳定的加工质量和高效的生产率。 粗、精加工要合理安排一般情况下，在大批量生产或零件要求较高时，应将粗、精加工工序分开，以利于保证加工精度和保持精加工机床的工作精度；生产批量不大时，在能够保证加工质量的前提下，也可粗、精加工集中在同一机床上进行，以利于减少机床台数，提高经济效益。 工序集中的原则为了提高机床生产率，减少机床台数，要求尽量贯彻工序集中的原则。但是，工序集中程度过高会使机床结构复杂，调整使用不便，可靠性下降，并有可能由于切削负荷过大而引起工件变形，降低加工精度，所以，应合理地考虑工序集中。例如，单一工序可以相对集中在一台机床或同一工位上完成。如钻孔、镗孔、攻螺纹等，但要考虑孔距的限制，以免给多轴箱的设计带来困难或无法进行；大量的钻、镗孔工序则不宜集中在同一主轴箱上完成，因为钻孔和镗孔的直径及加工时所采用的转速都相差很大，会导致主轴箱的设计困难，且钻孔的轴向力会影响镗孔的加工精度；铰孔和镗孔也不宜集中在同一主轴箱上完成，因为铰孔用低转速、大进给量切削，而镗孔则用高转速、小进给量切削，会使主轴箱设计困难。 定位基准及夹紧点的选择原则粗基准的选用要求是：保证能迅速可靠地加工出精基准；保证各加工表面有足够的加工余量，并尽量使主要加工表面加工余量均匀；保证各加工表面与不加工表面之间的相互位置精度。同时须考虑定位准确、夹紧可靠、夹具结构简单、操作方便。因此，应选择毛坯上平整、光洁、尺寸较大、没有浇口、冒口的不加工表面或加工余量小的表面作粗基准。箱体类和法兰类零件一般选择“一面两孔”为精定位基准；轴类零件一般选择V形块定位，且在加工过程中应尽量使用统一的精基准。同时应注意组合机床多刀、多面、多工位加工的特性。选择定位基准和夹紧部位时，应使工件有较多的敞开面，以利于加工。另外，还应注意组合机床加工时切削力大、工件受力方向经常改变的特点，结合工件、夹紧刚度的因素，慎重地选择夹紧点。如上图2.1所示。这次的加工工件毛坯为Q235无缝钢管，选择外圆柱表面为工艺基面，采用双短V形块定位，既能满足粗精基准的不同定位，也可满足不同管体长度的调节。加工部位表面粗糙度为3.2m，尺寸精度为0.1mm，要求较低(相当于910级精度)，粗镗的表面粗糙度都能达到3.2m，一般粗镗孔的尺寸精度能达到6级左右，固只需对其进行粗镗工序。下面介绍一下组合机床所能达到的加工精度1 孔的同轴度当用一把刀杆从一边进行精加工时，在1000毫米以内长度上的几个孔的不同轴度可以保证在0.0150.04毫米以内；当从两边对同一轴线上的几个孔进行加工时，其不同轴度可以保证在0.050.08毫米以内，个别情况下有达到0.03毫米的。2 孔的位置精度孔的位置精度即孔和孔与基面相互之间的位置尺寸精度。采用固定式夹具精镗孔时可以达到0.05，个别的可达0.02。其他加工方法可以达到0.05。钻孔的位置精度一般可以达到0.2，若导向装置精度高，距工件近时，可达到0.10.15；螺孔的位置精度可以达到0.25，较好时可达0.15。3 止口深度采用多轴加工，动力头在死挡铁上停留的方法，能达到0.150.25；采用特殊结构，单轴进给，加工到终点挡块顶在工件的表面上，一般可以达到0.080.10，有时能保证在0.020.045以内。这次设计是从两边对同一轴线上的几个孔进行加工来保证同轴度，采用固定式夹具精镗孔采用多轴加工来保证孔的位置精度，用动力头在死挡铁上停留的方法来保证止口深度的精度。所以用组合机床来加工托辊完全可达到所需要的加工精度。一般来说,孔中心线与定位基面垂直且需由一面或几面加工箱体件宜采用卧式组合机床，故本加工工序采用卧式组合机床.该组合机床式镗直径为108、133和159的孔,一次装夹四根轴,选用V形块定位.此工序的夹紧是两个V形块组合一起由机床压紧,一次装夹,比较简单.根据上述被加工零件的结构特点,加工要求及工艺过程,故设计能同时加工四根托辊管体的卧式组合机床。2.1.3 组合机床的组成、类型1.组合机床的组成组合机床主要由滑台、镗削头、夹具、多轴箱、动力箱、立柱、立柱底座、中间底座、以及控制部件和辅助部件等组成.其中夹具和多轴箱是按加工对象设计的专用部件，其余为通用部件。1) 动力部件 动力部件是组合机床的主要部件，它为刀具提供主运动和进给运动.运动部件包括动力滑台及其相配套使用的动力箱和各种单轴工艺头，如铣削头、钻削头、镗孔车端面等，其他部件均以选定的动力部件为依据来配套选用。2) 支承部件 支承部件是组合机床的基础部件，它包括侧底座、立柱、立柱底座和中间底座等，用于支承和安装各种部件。组合机床各种部件之间的相对精度、机床的刚度主要由支承部件保证。3) 输送部件 输送部件用于带动夹具和工件的移动和转动，以实现工位的变换，因此，要求有较高的定位精度.输送部件主要有移动工作台和回转工作台。4) 控制部件 控制部件用于控制组合机床按预定的加工程序进行循环工作，它包括可编程序控制器（PLC）、各种液压元件、操纵版、控制档铁和按钮台等。5) 辅助部件 辅助部件包括用于实现自动夹紧工作的液压或气动装置、机械扳手、冷却和润滑装置、排屑装置以及上下料的机械手等。加工时，刀具由电动机通过动力箱、多轴箱驱动做旋转主运动，并通过各自的滑台带动做直线进给运动。 2.组合机床的类型根据大型组合机床的配置形式，可将组合机床分为有固定夹具的组合机床、具有移动夹具的多工位组合机床和转塔式组合机床三类。按照组成部件的配置形式及动力部件的进给方向，单工位组合机床又可分为卧式、立式、倾斜式和复合式四种类型。1) 卧式组合机床 卧式组合机床的刀具水平布置，动力部件沿水平方向进给。按加工要求的不同，可配置成单面、双面或多面的形式。2) 立式组合机床 立式组合机床的刀具垂直布置，动力部件沿垂直方向进给。一般只有单面配置一种形式。3) 倾斜式组合机床 倾斜式组合机床的动力部件倾斜布置，沿倾斜方向进给。可配置成单面、双面或多面的形式，以加工工件上的倾斜表面。图2.2 组合机床2.2 确定组合机床的配置形式和结构方案通常，在确定工艺方案的同时，也就大体上确定了组合机床的配置形式和结构方案。但是还要考虑下列因素的影响。1加工精度的影响工件的加工精度要求，往往影响组合机床的配置形式和结构方案。例如，加工精度要求高时，应采用固定夹具的单工位组合机床；加工精度要求较低时，可采用移动夹具的多工位组合机床；工件各孔间的位置精度要求高时，应采用在同一工位上对各孔同时精加工的方法；工件各孔间同轴度要求较高时，应单独进行精加工等等。2工件结构状况的影响工件的形状、大小和加工部位的结构特点，对机床的结构方案也有一定的影响。例如，对于外形尺寸和质量较大的工件，一般采用固定夹具的单工位组合机床；对多工序的中小型零件，则宜采用移动夹具的多工位组合机床；对于大直径的深孔加工，宜采用具有刚性主轴的立式组合机床等。3 生产率的影响生产率往往是决定采用单工位组合机床、多工位组合机床还是组合机床自动线的重要因素。例如，从其它因素考虑应采用单工位组合机床，但由于满足不了生产率的要求，就不得不采用多工位组合机床，甚至用自动线来进行加工。而在选择多工位组合机床时，还要考虑工位数不超过3个，并能满足生产率的要求时，应选用移动工作台组合机床；工位数超过个时，才选用回转工作台或鼓轮式组合机床。4现场条件的影响使用组合机床的现场条件对组合机床的结构方案也有一定的影响。例如，使用单位的气候炎热，车间温度过高，使用液压传动机床不够稳定，则宜采用机械传动的结构形式；使用单位的刃磨刀具、维修、调整能力以及车间布置的情况，都将影响组合机床的结构方案。5其他因素被加工零件的大小加工部位形状等在很大程度上决定了机床的配置型式。一般来说，机床的配置型式主要有卧式和立式两种。卧式组合机床床身由滑座、侧底座及中间底座组合而成。其优点是加工和装配工艺性好，无漏油现象；同时，安装、调试与运输也都比较方便；而且，机床重心较低，有利于减小振动。其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。卧式机床大多数用来加工孔中心线与定位基准面平行又需要由一面或几面同时加工的零件，一些在立式机床上安装不方便或者受到高度限制的细长工件也宜采用卧式机床加工，立式组合机床床身由滑座、立柱及立柱底座组成。其优点是占地面积小，自由度大，操作方便。其缺点是机床重心高，振动大。立式机床适用于加工定位基准是水平的，而加工的部位垂直于定位基准的工件。此外，由于此次加工的工件托辊长度较大，从装夹的角度来看，卧式平放比较方便，也减轻了工人的劳动强度。考虑托辊管体加工精度要求低，同时满足不同的管体长度，设计机床时选择有移动夹具的组合机床，每个管体的同轴度要求也高，因此采用两个多轴箱从管体两侧同时镗削。3 “三图一卡”的编制编制“三图一卡”的工作内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。“三图一卡”是组合机床总体方案的具体体现。3.1被加工零件工序图加工示意图是组合机床设计的重要图纸之一，在机床总体设计中占有重要地位。它是设置刀具、夹具、主轴箱以及选择动力部件的主要资料，同时也是调整机床和刀具的依据。它要反应机床加工过程和加工方法，并决定浮动夹头或接杆的尺寸，镗杆工作间的联系尺寸等。根据机床的生产率及刀具的特点，合理地选择切削用量，决定动力头的工作循环。加工示意图要绘制出工件加工部位的图形。在轴数多时，必须在孔旁边标上号码，以便于设计和调整机床。还要考虑一些特殊要求（如工件抬起、主轴定位、危险区），决定动力头的工作循环及行程。最后，选择切削用量及附加必要的说明。被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表明零件形状、尺寸、硬度以及在所设计的组合机床上完成的工艺内容和所采用的定位基准、夹压点的图样。它是组合机床设计的主要依据，也是制造、验收和调整机床的重要技术条件。3.1.1 被加工零件工序图上应标注的内容加工零件的形状、主要轮廓尺寸和本机床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技术要求，以及对上道工序的技术要求等。本工序所选定的定位基准、夹紧部位及夹紧方向。加工时如需要中间向导，应表示出工件与中间向导间有关部位的结构和尺寸，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的加工余量等。3.1.2 绘制被加工零件工序图的一些规定）工序的加工部位用粗实线绘制，其余部位用细实线绘制。定位基准、夹紧部位、夹紧方向等需用符号表示；工序保证的尺寸、角度等，均在尺寸下用横县标出。）加工部位的位置尺寸应由定位基准算起。但有时也可将工件某一主要孔的位置尺寸从定位基准算起，其余各孔的位置尺寸再从该孔算起。当定位基准与设计基准不重合时，要进行换算。位置尺寸的公差不对称时，要换算成对称公差尺寸，如尺寸10-0.1-0.1应换算成9.80.1。）注明零件对机床加工提出的某些特殊要求，如对精镗孔机床应注明是否允许留有退刀痕迹。）对简单的零件，可直接在零件图上作必要的说明，而不必另行绘制被加工零件工序图，如铣削组合机床和单轴镗孔组合机床等。 图3.1 托辊零件的工序图3.2加工示意图加工示意图是被加工零件工艺方案在图样上的反映，表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。加工示意图是刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据，是整台组合机床布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。3.2.1 在加工示意图上应标注的内容机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。工件、夹具、刀具及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸。如工件端面至多轴箱端面间的距离，刀具刀尖至多轴箱端面之间的距离等。主轴的结构类型、尺寸及外伸长度；刀具类型、数量和结构尺寸；接杆（包括镗杆）、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置的结构尺寸；刀具与导向装置的配合，刀具、接杆、主轴之间的联接方式。刀具应按加工终了位置绘制。3.2.2 绘制加工示意图之前的有关计算加工示意图绘制之前，应进行刀具、导向装置的选择以及切削用量、转矩、进给力、功率和有关联系尺寸的计算。（） 刀具的选择11选择刀具，应考虑工艺要求与加工尺寸精度、工件材质、表面粗糙度及生产率的要求。只要条件允许，应尽量选用标准刀具。为了提高工序集中程度或满足精度要求，可以采用复合刀具。孔加工刀具的长度应保证，加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有3050mm的距离，以便于排出切屑和刀具磨损后有一定的向前调整量。在绘制加工示意图应注意，从刀具总长中减去刀具锥柄插入接杆孔内的长度。刀具在切削过程中，和工件直接接触的切削部分要承受极大的切削力，尤其是切削刃及紧邻的前、后刀面，长期处在切削高温环境中工作。并且切削中的各种不均匀、不稳定因素，还将对刀具切削部分造成不同程度的冲击和振动。为了适应如此繁重的切削负荷和恶劣的工作条件，刀具材料应具备以下几方面性能。） 足够的硬度和耐磨性硬度是刀具材料应具备的基本性能。刀具硬度应高于工件材料的硬度，常温硬度一般须在60HRC以上。） 足够的强度和韧性切削时刀具要承受较大的切削力、冲击和振动，为避免崩刀和折断，刀具材料应具有足够的强度和韧性。材料的强度和韧性通常用抗弯强度和冲击值表示。） 较高的耐热性和传热性刀具材料的高温硬度越高，耐热性越好，允许的切削速度越高。刀具材料的传热系数大，有利于将切削区的热量传出，降低切削温度。） 较好的工艺性和经济性为了便于刀具加工制造，刀具材料要有良好的工艺性能，如热轧、锻造、焊接、热处理和机械加工等性能。刀具材料的选用应立足于本国资源，注意经济效果，力求价格低廉。应当指出，上述几项性能之间可能相互矛盾。没有一种刀具材料能具备所有性能的最佳指标，而是各有所长。所以在选择刀具材料时应合理选用。目前比较常用的刀具材料为高速钢和硬质合金两类。对比二者可得在硬质合金中还有大量金属碳化物，这些碳化物都有高熔点、高硬度、化学稳定性好、热稳定性好等特点，因此硬质合金的硬度耐磨性、耐热性都很高，优于高速钢材料。在80001000时能进行切削。图3.2 托辊零件的加工示意图在540时硬质合金的硬度为7882HRA，相当于高速钢的常温硬度，在760时仍能保持7785HRA。因此硬质合金的切削性能比高速钢高得多，刀具耐用度可以提高几倍到几十倍，在耐用度相同的情况下，切削速度可以提高410倍11。所以刀具的材料选硬质合金。表3.1 普通单刃镗刀表 3.2 刀具参数刀具的硬度HB背前角侧前角径向后角100350-3 -100 155 10侧后角主偏角副偏角2 39015普通单刃镗刀 BxH选取10x10 mm ， L选取35 mm 。考虑到工艺要求、加工尺寸精度、工件材质、表面粗糙度以及生产效率要求，选择硬质合金镗刀，硬度为100150HBS取 主偏角90， 副偏角15；径向前角-5 ，轴向前角10；径向后角8， 侧后角3.（2）初定切削用量31) 组合机床切削用量的选择特点a) 在大多数情况下,组合机床为多轴、多刀、多面同时加工.因此,所选切削用量,根据经验应比一般万能机床单刀加工低30%左右。b) 组合机床多轴箱上所有刀具共用一个进给系统,通常为标准动力滑台。工作时,要求所有刀具每分钟进给量相同,且等于动力滑台的每分钟进给量。2) 确定切削用量应注意的问题a) 尽量做到合理利用所有刀具,充分发挥其性能.由于连接于动力部件的多轴箱上同时工作的刀具种类不同且直径大小不等，因此其切削用量选择也各有特点，如钻孔要求切削速度高而每转进给量小，而同一多轴箱上的刀具每分钟进给量是同样的,要使每把刀具均能有合适的切削用量使困难的.一般情况下,可先按各类刀具选择较为合理的主轴转速和每转进给量,然后进行适当调整,使各个刀具的每分钟进给量相同，皆等于动力滑台的每分钟进给量。这样,各类刀具都不是按最合理的切削用量而是按一个中间切削用量工作。假如确实需要,可按多数刀具选用一个统一的每分钟进给量,对少数刀具采用附加(增、减速)机构，使之按各自需要的合理进给量工作，以达到合理使用刀具的目的.b) 复合刀具切削用量的选择,应考虑刀具的使用寿命,进给量通常按复合刀具最小直径选择,切削速度按复合刀具的最大直径选择.c) 选择切削用量时,应注意零件生产批量的影响。生产率要求不高时,就没有必要将切削用量选得过高,以免降低刀具耐用度,对于要求生产率叫高的大批大量生产用组合机床,要首先保证那些耐用度低,刃磨困难,造价高的刀具的合理切削用量,但需注意不能影响加工精度,也不能影响加工精度,也不能使刀具的耐用度降低。对于普通刀具,应采取不使刀具耐用度降低的某一极限值,这样可减少切削功率。组合机床通常要求切削用量的选择使刀具耐用度不低于一个工作班,即4h。d) 切削用量选择有利于多轴箱设计。若能做到相邻主轴转速接近相等,则应适当降低切削速度。e) 选择切削用量时,还必须考虑所选动力滑台的性能,尤其是当采用液压动力滑台时,所选择的每分钟进给量一般比动力滑台可实现的最小进给量大50%.否则,会由于温度和其他原因导致进给量不稳定,影响加工精度,甚至造成机床不能正常工作。组合机床往往采用多轴、多刀、多面同时加工，且组合机床上的刀具要有足够的使用寿命，以减少频繁换刀。因此，组合机床切削用量一般比通用机床的单刀加工要低30%以上。表3.3为组合机床上镗孔时推荐的切削用量。 表3.3 镗孔的切削用量工序刀具材料 钢V（米分）f（毫米转）粗镗高速钢15300.150.4硬质合金50700.350.7半精镗高速钢15500.10.3硬质合金951350.150.45精镗硬质合金1001500.120.15由上表选择切削用量，。由零件图可知加工部位工序余量为2.5mm，查得粗镗的加工余量一般为2mm左右，故选择切削深度ap=2.5mm。（3）确定切削转矩、轴向切削力和切削功率确定切削转矩、轴向切削力和切削功率是为了分别确定主轴及其他传动件尺寸、选择滑台及设计夹具、选择主电动机（一般是选择动力箱的驱动电动机）提供依据。切削力的计算公式为 Fc=9.81CFcaPxFcfyFc60vcnFcKFc(N) （3-1）式中 CFc工件材料和切削条件对切削力的影响系数，其值为270； xFc、yFc、nFc分别表示背吃刀量ap、进给量f 、和切削速度v对切削力的影响指数，其值分别为1.0，0.75，-0.15； KFc指实际加工条件和所求得经验公式的条件不符时，各种因素对切削力的修正系数的积。 KFc=KmFKrFKoFKF （3-2） 式中 KrF主偏角改变时切削力的修正系数，其值为0.94； KoF前角改变时切削力的修正系数，其值为1.0； KF刃倾角改变时切削力的修正系数，其值为1.0； KmF钢的强度和硬度改变时切削力的修正系数。将以上各值代入公式（3-2）得Fc=930切削功率的计算： Pm=Fcv10-3 （3-3）式中 v切削速度， Pm切削功率。将式中各值代入公式得 Pm=1.085kw切削转矩的计算 N=1000vD （3-4）式中 n切削转速； D加工管体止口的最大直径；将式中各值代入上式得 N =100070154 =145r/min切削转矩 T=9550Pn （3-5）式中 T切削转矩。将式中各值代入上式得 T=95501.085145 =71.46Nm（4）计算主轴直径，一般主轴选择45钢，在强度条件下，主轴的直径为 d316T （3-6） 45钢的=31MPa d3167146031 =22.7mm按刚度条件计算时，主轴的直径为 d432T1801000G (3-7) =4327146018010008.110420.25 =37.88mm式中 d主轴直径(mm)；T轴所承受的转矩（Nmm）； 许用剪应力(MPa) B系数，当材料的剪切弹性摸量G=，刚性主轴 =0.25/m ，B=2.316将式中各值代入上式得d 4327146018010008.110420.25 =37.88mm综合上述计算，参考通用钻削类主轴系列参数选择得主轴的直径为40mm。主轴外伸长度为135mm，孔深129mm。（5）确定加工示意图的联系尺寸加工示意图联系尺寸的标注如图3.3所示。其中最重要的联系尺寸是工件端面到多轴箱端面之间的距离。（6）工作进给长度的确定工作进给长度的确定l应按加工长度最大的孔来确定。工作进给长度l等于刀具的切入值l1、加工孔深l2及切出值l3之和，其值分别为15mm、8mm、0mm。（7）绘制加工示意图的注意事项1）加工示意图中的位置，应按加工终了时的状况绘制，且其方向应与机床的布局相吻合。2）工件的非加工部位用细实线绘制，其余部分一律按机械制图标准绘制。3）同一多轴箱上，结构、尺寸完全相同的主轴，不管数量多少，允许只绘制一根但应在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。4）主轴间的分布可不按真实的中心距绘制，但加工孔距很近或需设置径向尺寸较大的导向装置时，则应按比例绘制，以便检查相邻主轴、刀具、导向装置等是否产生干涉。5）对于标准通用结构，允许只绘外形，标上型号。但对一些专用结构如导向、专用接杆等则应绘出剖视图，并标注尺寸、精度及配合。3.3 机床联系尺寸图机床联系尺寸图是用来表示机床的配置形式、机床各部件之间相对位置关系的运动关系的总体布局图。它是进行多轴箱、夹具等专用部件设计的重要依据。机床联系尺寸图的内容包括机床的布局形式，通用部件的型号、规格，动力部件的运动尺寸和所用电动机的主要参数，工件与各部件间的主要联系尺寸，专用部件的轮廓尺寸等等。3.3.1 选用动力部件（） 滑台的选用通常，根据滑台的驱动方式、所需进给力、进给速度、最大行程长度和加工精度等因素来选用合适的滑台。驱动方式的确定。这次设计选用HJT40滑台、侧底座CC401M型机械滑台。其滑台的联系尺寸如图3.4。确定轴向进给力。滑台所需的进给力可按下式计算： F=Fi=4FC (3-8) =4930=3720N式中 Fi为各主轴加工时的镗削力。图3.3 托辊零件的机床联系尺寸图图3.4 机械滑台表3.4 机械滑台尺寸型号型式BB1B2B3B4HLL1L2L3L4L5L6L7L8L9L10L11L12L13L14d1HJT25 1HJ