組合機(jī)床論文：孔加工組合機(jī)床中多軸箱的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

1、第 20 卷第 3 期 Vol. 20 No. 3 湖 北 工 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) Journal of Hubei University of Technology 2005 年 06 月 Jun. 2005 1 分工序 、 定工位 1. 1 生產(chǎn)類型分析 此次設(shè)計(jì)的立式軸承座鉆孔組合機(jī)床 , 其所加 工的零件在汽車中應(yīng)用十分廣泛 , 應(yīng)該屬于大批量 生產(chǎn)項(xiàng)目 ,所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意到盡量使加工簡(jiǎn)單 , 但又不影響加工質(zhì)量 . 1. 2 加工方案的制定 劃分工序要考慮到生產(chǎn)的規(guī)模 、 加工的精度 、 所 用機(jī)床的特點(diǎn) 、 機(jī)床負(fù)荷情況等 . 劃分工序可以有兩 種趨向 : 工序集中和工序分散 .

2、 工序的集中分散各有 其長(zhǎng)處 ,一般說來 ,在大批量生產(chǎn)中以提高生產(chǎn)率為 主 ,需廣泛采用多刀 、 單軸與多軸自動(dòng)或半自動(dòng)機(jī) 床 ,多軸龍門銑床 、 組合機(jī)床等 , 故采取工序集中可 以獲得突出的效果 . 此次設(shè)計(jì)的軸承座鉆孔組合機(jī)床很大程度上使 各工序盡量集中 ,發(fā)揮組合機(jī)床的優(yōu)點(diǎn) ,同時(shí)使各種 誤差減小到最低限度 . 由于此設(shè)計(jì)中所加工的零件 10 個(gè)孔中部分孔 距離太近 ,不便于加工 , 所以分開為兩個(gè)工位完成 , 然后進(jìn)行零件位置轉(zhuǎn)換 . 主要工位經(jīng)分析選取以下方案 :1 裝卸 、 夾緊 ; 2 鉆 7 個(gè)孔 13. 5 ;3 鉆 3 個(gè)孔一個(gè)為 14 ,鉆 2 個(gè) 螺紋底孔 14 ,

3、孔號(hào)為 8 、 ; 4 鉆橫向孔 14 ; 5 擴(kuò) 9 攻絲 1 . 鉸 7 個(gè)孔 14. 5 ;6 文章編號(hào) 1003 - 4684 (2005 0620055203 中圖分類號(hào) GT502. 1 立式軸承座鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì) 張銀保 ( 湖北汽車工業(yè)學(xué)院機(jī)械工程系 , 湖北 十堰 442002 摘 應(yīng)用組合機(jī)床加工大批量零件 ,快捷高效 , 生產(chǎn)率高 , 是機(jī)械加工的發(fā)展方向 . 本次設(shè)計(jì)的立式軸 要 關(guān)鍵詞 組合機(jī)床 ; 回轉(zhuǎn)工作臺(tái) ; 多軸箱 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 : A 承座鉆孔組合機(jī)床 ,對(duì)零件的定位 、 夾緊 、 刀具選擇 、 電機(jī)等各部件的選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算加以闡述 . 2 復(fù)合刀具的切削用量

4、的計(jì)算 2. 1 切削用量的特點(diǎn) 組合機(jī)床的正常工作與合理地選用切削用量 , 即確定合理的切削速度和工作進(jìn)給量有很大的關(guān) 系 . 切削用量選的恰當(dāng) , 能使組合機(jī)床減少停車損 失 ,提高生產(chǎn)效率 ,延長(zhǎng)刀具壽命 ,提高加工質(zhì)量 . 2. 2 導(dǎo)套設(shè)計(jì) 被加工 7 個(gè)孔直徑為 14. 5 ,加工孔的直徑與導(dǎo) 套長(zhǎng)度 ,導(dǎo)套內(nèi)徑尺寸 ,上下偏差以及孔軸線理想位 置的偏移的關(guān)系 ,如表 1 所示 . 表1 導(dǎo)套參數(shù)表 加工孔 直徑 36 710 1114 1518 1924 2530 mm 導(dǎo)套 長(zhǎng)度 16 22 32 40 50 60 導(dǎo)套內(nèi)徑尺寸偏差 上 下 + 0. 010 + 0. 013

5、+ 0. 016 + 0. 016 + 0. 020 + 0. 020 + 0. 020 + 0. 028 + 0. 034 + 0. 034 + 0. 041 + 0. 041 孔軸線理 想位置偏移 0. 15 0. 15 0. 150. 20 0. 20 0. 25 0. 30 由表 1 可知 17 號(hào)孔 ,以及 810 號(hào)孔和底孔 的直徑為 14. 5 mm , 它所需要的導(dǎo)套長(zhǎng)度為 ( 32 40 mm ,內(nèi)徑尺寸偏差為 + 0. 016 + 0. 034 , 孔軸 線理想位置偏移為 ( 0. 150. 20 mm. 2. 3 孔加工切削用量計(jì)算 2. 3. 1 用高速鋼鉆頭加工此鑄件

6、 HB = 204 ( 鉆 1 7 號(hào)孔 , 工位 ; 鉆 8 10 號(hào)孔 , 工位 ; 鉆頭直 徑 :14. 5 mm ; 切削用量 : v = ( 1018 m/ min , s = 收稿日期 2005 - 03 - 05 作者簡(jiǎn)介 張銀保 ( 1972 - , 男 , 河南中牟人 ,湖北汽車工業(yè)學(xué)院助理實(shí)驗(yàn)師 ,研究方向 : 機(jī)械制造 、 數(shù)據(jù)控加工 . © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 56 0. 2 mm/ r . 轉(zhuǎn)速 350 r/ min. 2. 3. 2

7、用高速鋼鉆頭鉆橫向孔 湖 北 工 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 2005 年第 3 期 16 ( 工位 加 工直徑 :16 mm ; 切削用量 v = ( 10 18 m/ min ; s = ( 0. 180. 25 mm/ r ; 轉(zhuǎn)速 350 r/ min. 2. 3. 3 用硬質(zhì)合金擴(kuò)孔鉆擴(kuò)鉸孔 1 7 號(hào)孔 ( 工 位 在 工位上 ,擴(kuò)鉸 7 個(gè)孔時(shí) , 采用擴(kuò)鉸復(fù)合刀 具 ,進(jìn)給量按擴(kuò)孔鉆選擇 , 切削速度按鉸刀選擇 , 而 且進(jìn)給量應(yīng)按復(fù)合刀具最小直徑選用允許值的上 限 ,切削速度則按復(fù)合刀具最大直徑選用允許值的 上限 . 加工直徑 : 14. 5 mm ; 切削用量 : v = ( 8

8、10 m/ min , s = 0. 25 mm/ r ,轉(zhuǎn)速 280 r/ min ; 擴(kuò)孔鉆刀 以及攻絲 ,鉆頭的實(shí)際功率 : N / kW = 0 . 1427 ×7 = 1 . 0 . 因?yàn)橛抑鬏S箱少于 15 根鉆頭 ,所以 = 0 . 7 , N / kW = 1 ÷0 . 7 = 1 . 43 . 3. 3 選用電機(jī) 由于此機(jī)床在驅(qū)動(dòng)方面沒有特殊的要求 , 選用 普通也是最可靠的 Y 系列電機(jī) ,它是封閉自扇冷式 鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī) , 取代 J 02 系列的更新?lián)Q代 產(chǎn)品 . 左半部分所需功率為 3. 3 kW , 查 Y 系列三相 異步電動(dòng)機(jī)表 , 選用

9、Y123S24 型號(hào)的電機(jī) , 額定功 率為 5. 5 kW ,選用此型號(hào)電機(jī)比較合適 . 右半部分所需功率為 1. 43 kW ,查 Y 系列三相 異步電動(dòng)機(jī)表 , 選用 Y112M26 型號(hào)的電機(jī) , 額定功 率為 2. 2 kW ,選用此型號(hào)電機(jī)比較合適 4 . 4. 1 軸承座鉆孔組合機(jī)床夾具分析 1 根據(jù)工件不同的生產(chǎn)條件 ,可以有各種不同 Y 、 軸的轉(zhuǎn)動(dòng) , 記為 X 2 、2 、2 , 習(xí)慣上 , 把上述 6 個(gè) Z Y Z 桿及導(dǎo)向部分的公稱直徑 d + 0. 08 ; 擴(kuò)孔鉆公差 : 0. 036 ; 刀桿導(dǎo)向部分公差 : - 0. 006 - 0. 0017 ; 導(dǎo) 套內(nèi)

10、徑公差 : + 0. 0240. 006. 2. 3. 4 孔加工常用工序間余量 擴(kuò)孔直徑為 10 20 ,直徑上的工序余量為 ( 1. 52. 0 mm ; 鉸孔直徑 4 夾具設(shè)計(jì) 或只用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng) , 此機(jī)床實(shí)現(xiàn)了切削刀具旋轉(zhuǎn)和 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)兩項(xiàng)內(nèi)容 . 每一種規(guī)格的動(dòng)力頭都有一定的功率范圍 , 根 據(jù)所計(jì)算出的切削功率及進(jìn)給功率之需要 , 并適當(dāng) 提高切削用量的可能性 ,選用相應(yīng)規(guī)格的動(dòng)力頭 ,公 式如下 : N 動(dòng) > ( N 切 + N 進(jìn) / . kW 式中 : N 動(dòng) 為動(dòng)力頭電機(jī)功率 ; N 切 為切削功率 , 按 各刀具選用的切削用量 , 由 “組合機(jī)床的切削力及功 率計(jì)算

11、公式” 中已求出 ; N 進(jìn) 為進(jìn)給功率 , 對(duì)于液壓 動(dòng)力頭就是進(jìn)給油泵所消耗的功率 , 一般為 ( 0 . 8 2 kW ;為傳動(dòng)效率 , 當(dāng)主軸箱少于 15 根時(shí) , = 0 . 7 , 多于 15 根時(shí) , = 0. 65. 3. 2 機(jī)床實(shí)際功率 此立式組合機(jī)床左右分兩個(gè)電機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)多軸 箱進(jìn)行加工 . 對(duì)于左半部分多軸箱刀具 ,在加工 1 7 號(hào)孔以及 工位加工 10 號(hào)孔時(shí)其功率總和 : N / kW = 0 . 29 ×7 + 0 . 283 = 2 . 313 . 因?yàn)樽笾鬏S箱少于 15 跟鉆頭 ,所以 = 0 . 7 , N / kW = 2 . 313 

12、7;0 . 7 = 3 . 3 . 為 10 20 , 直徑上的工序量為 ( 0. 10 0. 20 mm ( 以上切削用量的選擇由東風(fēng)汽車公司設(shè)備制造廠 設(shè)計(jì)科提供資料 223 . 3 部件選用 3. 1 功率選擇標(biāo)準(zhǔn) 動(dòng)力部件用以實(shí)現(xiàn)切削刀具的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 的安裝方法 :a 找正安裝法 ; b 夾具安裝法 . 2 基本定位原理分析 這里討論 6 點(diǎn)定位中 , 6 個(gè)自由度的消除 , 以便找出較合適的定位夾緊方 案 . 一個(gè)物體在空間可以有 6 個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng) , 即沿 X 、 、 軸的平移運(yùn)動(dòng) , 分別記為 X1 、1 、1 ; 繞 X 、 Y Z Y Z 獨(dú)立運(yùn)動(dòng)稱作 6 個(gè)自由度 .

13、如果采用一定的約束措 施 , 消除物體的 6 個(gè)自由度 , 則物體被完全定位 . 例 如討論長(zhǎng)方體工件時(shí) , 可以在底面布置 3 個(gè)不共線 的約束點(diǎn) , 在側(cè)面布置 2 個(gè)約束點(diǎn) , 在端面布置一個(gè) 約束點(diǎn) , 則底面約束點(diǎn)可以限制 X2 、2 、2 3 個(gè)自由 Y Z 度 , 側(cè)面約束點(diǎn)限制 X1 、1 2 個(gè)自由度 , 端面約束點(diǎn) Z 限制 Y1 這個(gè)自由度 ,就完全限制了長(zhǎng)方體工件 6 個(gè) 自由度 . 3 夾緊力 “兩要素”方向與作用點(diǎn) , 夾緊力方 向應(yīng)朝向定位元件 ,并使所需的夾緊力最小 . 確定夾緊力作用點(diǎn)的位置時(shí)應(yīng)不破壞定位 . 夾 緊力作用點(diǎn)的位置應(yīng)盡可能靠近加工部位 , 以減

14、小 切削力繞夾緊力作用點(diǎn)的力矩 , 防止工件在加工過 程中產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)或震動(dòng) . 應(yīng)保證夾緊變形不影響加工 精度 . 夾緊力作用點(diǎn)數(shù)目應(yīng)使工件在整個(gè)接觸面上 受力均勻 ,接觸變形小 . 4. 2 定位夾緊方案的確定 如圖 1 所示 ,此零件屬于空心圓形鑄件 ,一般的 定位元件有 V 形塊 、 定位套筒作半圓形定位 , 如果 選用 V 形塊定位的話 ,在 Z 軸方向移動(dòng)以及繞 X 、 Y 對(duì)于右半部分多軸箱刀具 ,在 工位擴(kuò)鉸 17 號(hào)孔 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 20

15、 卷第 3 期 第 張銀保 立式軸承座鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì) 57 軸旋轉(zhuǎn)的自由度已經(jīng)消除 , 在鉆頭進(jìn)行加工時(shí) , 繞 Z 軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度卻無法消除 , 所以用 V 形塊定位的 方案是行不通的 . 如果利用半圓形定位 , 其結(jié)果和用 V 形塊是一樣的 , 都無法使工件在繞 Z 軸的方向上 穩(wěn)定 ,最后決定利用定位套筒定位 在此設(shè)計(jì)中 , 右半部分完成 、 工位的加工 . 電機(jī)只有 5. 5 kW 的功率 , 故綜合考慮選用攻絲裝 置攻絲 . 當(dāng)整臺(tái)機(jī)床或機(jī)床的某一面全部用于完成 攻絲工序時(shí) ,廣泛地采用了攻絲裝置 . 攻絲裝置由攻絲主軸箱和攻絲靠模頭組成 , 由 于靠模螺母和靠模桿是經(jīng)磨削并配研的

16、 , 其螺距要 求與所需加工螺孔的螺距保持一定關(guān)系 , 并設(shè)有螺 距誤差補(bǔ)償機(jī)構(gòu) . 因此利用攻絲裝置進(jìn)行攻絲可以 達(dá)到較高的精度 . 6 組合機(jī)床冷卻裝置 如圖 2 環(huán)形套筒以 H7/ K6 或 H7/ js6 的過度 配合裝入夾具 , 零件放入套筒后 , 在 X 、 方向的自 Y 由度消除 ,同時(shí)采用壓板的方法 ; 利用球頭螺栓使壓 板緊壓住工件體 . 機(jī)床冷卻液除對(duì)刀具和工件起冷卻作用外 , 還 能在金屬表面形成潤(rùn)滑薄膜 ,起到潤(rùn)滑作用 . 一些冷 卻液中含有碳酸鈉 ,亞硝酸鈉等防銹劑 ,它們?cè)诮饘?表面形成膠狀吸附膜或氧化物薄膜 , 又能使金屬免 受腐蝕的作用 . 因而選擇冷卻液時(shí) ,

17、應(yīng)根據(jù)組合機(jī)床 完成工藝 、 加工方法 、 刀具材料以及被加工零件的材 425 料來決定 . 在加工鑄鐵件時(shí) , 由于鑄鐵本身含有石墨能自 表2 冷卻液流量選擇 鋼件 D 不小于 6 4 如圖 3 所示 , 在此壓板的作用下 , 沿 X 軸旋轉(zhuǎn) X2 , 以及沿 Z 軸旋轉(zhuǎn) Z2 和沿 Z 軸方向 Z1 自由度都被 限制 . 所以在此套夾具的作用下 , X1 、1 、1 、 1 、1 Y Z X Y 等自由度完全被消除 , 而在壓板的壓力作用下 , 零件 和刀具之間強(qiáng)大的摩擦力 , 以及在加工過程中軸向 力的相互抵消 , 在 Z的自由度也被消除 . 當(dāng)進(jìn)行到 工位 , 加工橫向孔時(shí) , X1

18、、1 、1 的自由度已被消 Y Z 除 , X2 、2 方向自由度也已被消除 , 在 Z2 方向上 , 由 Y 于壓板的作用使工件在 Z2 方向的自由度也消除了 . 身潤(rùn)滑 ,一般都不加冷卻液 . 在大量生產(chǎn)中有時(shí)為了 減少加工中的鐵粉飛揚(yáng) ,也增加冷卻系統(tǒng) ,以改善操 作條件 . 有時(shí)可采用蘇打水 ,5 %的乳化液 ,其乳化劑 的主要成分可以是氧化油膏或硫化切削油 . 其配方 為 : 油膏 2 % 5 % , 粗加工取低值 , 精加工取高值 ; 亞硝酸鈉 0. 2 % 0. 25 % ; 無水碳酸鈉 0. 2 % 0. 3 %. 在鑄鐵工件上攻絲時(shí) ,則都采用潤(rùn)滑液 ,以提高 表面光滑度 ,

19、減少功率的消耗 . 通常采用煤油 , 亦可 采用硫化切削液及混合油等 . 冷卻液的流量應(yīng)根據(jù)刀具的形式 、 直徑的大小 、 加工方法 、 切削用量等具體條件確定 ,組合機(jī)床的設(shè) 計(jì)使用經(jīng)驗(yàn)表明 , 對(duì)鏜刀 、 鉆頭以及銑刀一類刀具 , 每根刀具冷卻液的平均流量約為 ( 2 6 L/ min. 國(guó) 外資料推薦按加工直徑選擇 , 每把刀具的冷卻液流 量 ,值見表 2. 可鍛鑄鐵及鋁 D 不小于 0. 32 0. 20 5 3 L/ min 加工方法 鉆孔 ( 外冷 鉆孔 ( 內(nèi)冷 粗鏜 精鏜 0. 40 0. 25 5 攻絲裝置 在組合機(jī)床上攻制螺紋時(shí) , 根據(jù)被加工零件加 工部位的分布情況和工藝

20、要求等 , 常用的攻絲方法 有 3 種 : 采用攻絲動(dòng)力頭攻絲 ,采用攻絲裝置攻絲和 采用活動(dòng)攻絲模板攻絲 . 0. 20 6 0. 16 5 0. 12 4 0. 10 3 锪孔 擴(kuò)孔 鉸孔 0. 15 2. 5 1 2 0. 12 2 0. 05 0. 04 1 0. 12 0. 10 1. 5 為按加工直徑計(jì)算 ; 表中數(shù)據(jù)為每一把刀需要的流量 D ( 下轉(zhuǎn)第 65 頁 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 20 卷第 3 期 第 黃豐云等 Socket 下連接的 MI

21、DAS 安全漏洞的解決方法 65 公開數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) , 在加密的時(shí)候不能直接對(duì) 數(shù)據(jù)集進(jìn)行加密 ,只能對(duì)數(shù)據(jù)集中的每條記錄單個(gè) 進(jìn)行 ,因此在接收端也需要分別對(duì)記錄解密 ,代碼的 書寫比較復(fù)雜 . 參 考 文 獻(xiàn) 1 蔣華林 . 基于 MIDAS 技術(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)安全代理的設(shè)計(jì) 與實(shí)現(xiàn) J . 重慶大學(xué)學(xué)報(bào) , 2003 (7 :124 - 127. 2 Bruce Schneier. 應(yīng)用密碼學(xué) M . 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版 社 ,2000. 3 維 . Delp hi5. x 分布式多層應(yīng)用系統(tǒng)篇 M . 北 李 京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 ,2000. ( 1 S chool of Ele

22、ct ro M echanical En gi n. , W uhan U ni v . of Technolog y , W uhan 430070 , Chi na; imp roved by co nnectio n certif ying and data co mmunicatio n encryp ting. Keywords : M IDA S ; socket co nnectio n ; data safet y 7 工作循環(huán)說明 一臺(tái)組合機(jī)床 ,其工作循環(huán)常常是比較復(fù)雜的 , 不僅有好幾個(gè)動(dòng)力頭按不同的循環(huán)進(jìn)行工作 , 而且 這些循環(huán)還需其他部件 ,如移動(dòng)工作臺(tái) ,回轉(zhuǎn)工作

23、臺(tái) 以及鼓輪等配合動(dòng)作 . 各動(dòng)力部件借助程序控制擋 鐵 ,按規(guī)定順序進(jìn)行工作 . 工作循環(huán)應(yīng)當(dāng)盡可能的簡(jiǎn) 單而且控制元件應(yīng)該少 ,否則機(jī)床的制造成本加大 , 安全性能也會(huì)降低 . 本組合機(jī)床適合在大批量生產(chǎn)中使用 , 生產(chǎn)效 率大大提高 . 為了降低成本 , 應(yīng)多選用復(fù)合刀具 , 盡 量做到一次成形 ,減少裝夾次數(shù) . 選擇合適的電機(jī)和 Abstract : This paper int roduces t he design of t he vertical bearing drill co mbinatio n machine , which is ter s , and elect r

24、o motor , as well as t he design calculatio n. widely used for it s high efficiency. It al so analyzes t he selectio ns of t he po sitio ning of part s , clamp s , cut 2 Keywords : co mbinatio n machine bed ; t urn ro und t ype work set ; axles bo x 責(zé)任編輯 : 張巖芳 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. Abstract : This paper st udies t he applicatio n of t he multi2tier