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在大批量生产中为了提高生产率,必须注意缩短加工时间和辅助时间,并且尽量使辅助时间和加工时间重叠,使每个工位安装多种工件的同步进行多刀加工,实行工序高度集中,因而广泛采用组合机床。
组合机床是用已经系列化、原则化的通用部件和少量专用部件构成的多轴、多刀、多工序、多面或多工位同步加工的高效专用机床,生产率比通用机床高几倍至几十倍,可以进行钻、镗、铰、攻丝、车削、铣削、车孔端面等工序,随着组合机床的发展,其工艺范畴日益扩大,如:焊接、热解决、自动测量和自动装配、清洗等非切削工序。
19,美国为加工汽车零部件研制了组合机床。在发展初期,各机床制造厂都执行自己的通用部件原则。为以便顾客使用和维修,提高互换性,拟定机床通用部件原则化的原则,并规定了部件间联系尺寸。1973年ISO发布了第一批组合机床通用部件原则,它涉及了汽车、农业、纺机和仪表工业。1978年、1983年又第二次作了增补。目前,国内组合机床的通用部件约占70%~90%。
组合机床广泛应用于大批量生产的行业,如:汽车、拖拉机、电动机、内燃机、阀门缝纫机等制造业。重要加工箱体零件,如汽缸体、变速箱体、汽缸盖、阀体等,某些重要零件的核心加工工序,虽然生产批量不大,但也采用组合机床来保证其加工质量。目前,组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化的柔性方向发展。
组合机床是根据工件加工需要,以大量通用部件为基本,配以少量专用部件构成的一种高效专机。
如图1-1所示为典型的双面复合式单工位组合机床。其构成是:侧底座1、滑台2、镗削头3、夹具4、多轴箱5、动力箱6、立柱7、垫铁8、立柱底座9、中间底座10、液压装置11、电气控制设备12、刀工具13等。通过控制系统,在两次装卸工件间隔时间内完毕一种自动工作循环。图中各个部件都是具有一定独立功能的部件,并且大都是已经系列化、原则化和通用化的通用部件。一般夹具4、中间底座10、和多轴箱5是根据工件的尺寸形状和工艺规定设计的专用部件,但其中的绝大多数零件如定位夹紧元件、传动件等也都是原则件和通用件。
图1双面复合式组合机床
通用部件是构成组合机床的基本。用来实现机床切削和进给运动的通用部件,如单轴工艺切削头(即镗削头、钻削头、铣削头等)、传动装置(驱动切削头)、动力箱(驱动多轴箱)、进给滑台(机械或液压滑台)等为动力部件。用以安装动力部件的通用部件如侧底座、立柱、立柱底座等称为支承部件。
根据所选的通用部件的规格大小以及构造和配制形式等方面的差别,将组合机床分为大型组合机床和小型组合机床两大类****惯上滑台台面宽度B≥250mm的为大型组合机床,滑台B<250mm的为小型组合机床。
根据大型组合机床的配制形式,可以将其分为具有固定夹具的单工位组合机床、具有移动夹具的多工位组合机床和转塔式组合机床三类。
单工位组合机床特别合用于加工大、中型箱体类零件。在整个加工循环中,夹具和工件固定不动,通过动力部件使***从单面、双面或多面对工件进行加工。此类机床加工精度高,但生产率低。
按照构成部件的配备形式及动力部件的进给方向,单工位组合机床又分为卧式、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***主轴水平布置,动力部件沿水平方向进给,按工件规定的不同,可配备成单面、双面或多面的形式。
(2)立式组合机床立式组合机床的***主轴垂直布置,动力部件沿垂直方向进给。一般只有单面配备形式。
(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。可配备成单面、双面或多面的形式,以加工工件上的倾斜表面。
(4)复合式组合机床复合式组合机床是上述两种或三种形式的组合。
多工位组合机床的夹具和工件可按预订的工作循环,作间歇的移动或转动,以便依次在不同工位上对工件进行不同工序的加工。此类机床生产率高,但加工精度不如单工位组合机床,多用于大批量生产中对中小型零件的加工。
按照夹具和工件的输送方式不同,可分为移动式工作台、回转式工作台、中央立柱式工作台和鼓轮式工作台四种类型。
(1)移动工作台组合机床可移动工作台组合机床以先后在两个工位上从两面对工件进行加工,夹具和工件可随工作台直线移动来实现工位的变换。
(2)回转工作台组合机床回转工作台组合机床在每一种工位上可以同步加工一种或几种工件,其上的夹具和工件安装在绕垂直轴线回转的工作台上,并随其作周期转动以实现工位的变换。由于这种机床合适于对中小型工件进行多面、多工序加工,具有专门的装卸工位,使装卸工件的辅助时间和机动时间重叠,因此可以达到较高的生产率。
(3)中央立柱式组合机床中央立柱式组合机床上的夹具和工件安装在绕垂直轴线回转的工作台上,并随其作周期转动以实现工位的变换。在环形回转工作台上周边以及中央立柱上均可布置动力部件,在各个工位上,对工件进行多工序加工。
(4)鼓轮式组合机床鼓轮式组合机床上的夹具和工件安装在绕垂直轴线回转的工作台上,并随其作周期转动以实现工位的变换。在鼓轮的两端布置动力部件,从两面对工件进行加工。
转塔式组合机床的特点是几种主轴箱安装在转塔式工作台上,各个主轴箱依次转到加工位置对工件进行加工。按主轴箱与否做进给运动,可将此类机床分为:
(1)只实现主运动的转塔式主轴箱组合机床主轴箱安装在回转工作台上,主轴由电动机通过主轴箱内的传动装置带动作旋转运动;工件安装在滑台的回转工作台上(如果不需工件转位时,可直接安装在滑台上),由滑台带动作进给运动。
(2)既实现主运动又可随滑台作进给运动的转塔式主轴箱组合机床此类机床的工件固定不动(也可以做周期转位),转塔式主轴箱安装在滑台上并随滑台作进给运动。
转塔式组合机床可以完毕一种工件的多工序加工,因而可以减少机床台数和占地面积,合适于中,小批量生产。
2组合机床设计概述
组合机床使用系列化、原则化的通用部件和少量的专用部件构成的多轴、多刀、多工序、多面或多工位同步加工的高校专用机床,其生产率比通用机床高几倍至几十倍,可进行钻、镗、铰、攻丝、车削、铣削等切削加工。组合机床的通用部件和原则件约占70-80%,这些部件是系列化的,可以进行成批生产。其他20-30%的专用部件是由被加工零件的形状,轮廓尺寸,工艺和工序来决定,如夹具、主轴箱、***和工具等。
在批量生产中为了提高生产率,必须要缩短加工时间和辅助时间,并且尽量使辅助时间和加工时间重叠,使每个工位装夹多种工件同步进行多刀加工,实行工序高度集中,因而广泛采用组合机床。
一般的组合机床重要有六部分通用部件及两部分专用部件构成。以复合立式三面钻孔组合机床,它由侧底座、力主底座、力主、动力箱、滑台及中间底座等通用部件及多轴箱、夹具等专用部件构成。组合机床的专用
部件往往也是由大量的通用零件和原则件构成。
组合机床按主轴箱和动力箱的安顿方式不同可分为如下几种型式:
(1)卧式组合机床(动力箱水平安装)。
(2)立式组合机床(动力箱垂直安装)。
(3)侧斜式组合机床(动力箱倾斜安装)。
(4)复合式组合机床(动力箱具有上述两种以上的安装状态)。
在以上四种配备型式的组合机床中,如果每一种之中再安顿一种或几种动力部件时,还可以构成双面或多面组合钻床。
由组合机床构成可以明显地理解其特点,与通用机床及其他的专用机床比较,具有如下特点:
(1)要用于加工箱体类零件和杂件的平面和孔。
(2)生产率高。由于工序集中,可多面、多轴、多刀同步自动加工。
(3)加工精度稳定。由于工序固定,可选用成熟的通用部件、精密夹具合伙的工作循环来保证加工精度的一致性。
(4)研制周期短,便于设计、制造和使用维护,成本低。由于通用化、系列化、原则化限度高,并且通用部件可组织批量生产。
(5)自动化限度高,劳动强度低。
(6)配备灵活。由于构造模块化、组合化、可按工件或工序规定,用大量通用部件和少量专用部件灵活构成多种类型的组合机床及自动线。机床易于改装,产品或工艺变化时,通用部件一般还可以反复运用。
目前,组合机床重要用于平面加工和孔加工两类工序。平面加工涉及铣平面、锪(刮)平面、车端面;孔加工涉及钻、阔、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹、锪沉孔、滚压孔等。随着综合自动化的发展,其工艺范畴正扩大到车外圆、行星铣削、拉削、推削、磨削、珩磨及抛光、冲压等工序。此外,还可以完毕焊接、热解决、自动装配和建材、清洗和零件分类及打印等非切削工作。
组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工、缝纫机和自行车等工业领域的大批、大量生产中已获得广泛应用,某些中小批量生产的公司,如机床、机车、工程机械扽制造业中也亦推广应用。组合机床最合适加工多种大中型箱体类零件,如气缸盖、气缸体、变速箱体、电机座及仪表壳等零件,也可以用来完毕轴套类、***类、叉架类和盖板类零件的部分或所有工序的加工。
组合机床的加工精度简述如下:
(1)孔加工
(a)孔的尺寸精度
采用铰孔或精镗孔时,孔的精度可达H6级,表白粗糙度为,孔的圆度在孔径尺寸公差一半范畴内。加工有色金属时,采用精密夹具,通过3~4次加工,精度可以稳定地达H6级,表面粗糙度可达。
(b)孔的同轴度
当从两面多轴加工时,,并且采用固定式夹具,镗刀杆两端均有精密导向装置,夹具在精度良好的条件下,在长度内,被加工零件几种孔的同轴度可保证在以内。当分别从两面对同一轴线上的孔进行单轴加工时,在有中间精密导向装置条件下,其同轴度亦可保证在
。
(c)孔的平行度
在组合机床上加工,孔与孔互相之间的平行度以及孔对加工基面的平行度,在长度内可达。
(d)孔的位置精度
孔的位置精度与夹具、机床的型式和精度有很大的关系。在固定式夹具的机床上镗孔,孔间距离和孔的轴线与定位基面的位置精度可稳定地达到。在多工位机床上,由于回转工作台会回转鼓轮存在定位误差,则加工精度不高。如果在同一工位上,若有悬挂式活动钻模板,对孔进行精加工时,其位置精度可达到。
(2)平面加工
在组合机床及其自动线上常用铣削、刮削、车削(端面)和拉削等措施加工平面。一般采用铣削头、滑台和滑座等通用部件,根据被加工工件的工艺规定构成单面、双面以及立式、回转台式等多种型式的组合铣床。当加工大型的箱体类工件时,一般采用铣削头固定、工件安装在工作台上移动的布局型式。这样的机床构造较简朴,刚性较好,加工精度较高。在加工中小型工件时,一般将铣削头构成鼓轮式组合铣床或立式持续回转台式组合铣床,此类机床生产效率高,加工精度较低。
~,表面粗糙度微米。,到定位基面的距离(一般在500毫米以内)。
(3)止口加工
多轴加工,采用动力滑台在死挡铁上停留的措施,~;单轴加工,采用特殊构造,加工到终点使挡块顶在被加工工件的表面,~。条件良好时,~。
衡量通用部件技术水平的重要原则是:品种规格齐全,动、静态性能参数先进,工艺性好,精度高和精度保持性好。
机械驱动的动力部件具有性能稳定,工作可靠等长处。目前,机械驱动的动力部件应用了交流变频调速电机和直流伺服电机等,使机械驱动的动力部件增添了新的竞争力。
动力部件采用镶钢导轨(英度可达HEC58~60)、滚珠丝杠、静压导轨、静压轴承、迟形皮带等较新的构造。支承部件采用焊接构造等。由于提高了部件的精度和动、静态性能,因而使被加工的工件精度明显提高,表面粗糙度减小。
在机械制造工业中,中小批量生产约占80%。在某些中批量生产的公司中,如机床、阀门行业中、其核心工序采用组合机床。其中机床厂用组合机床加工主轴变速箱孔系,产品质量稳定,生产效率高,技术经济效果明显。发展具有可调、快调、装配灵活、适应多品种加工特点的组合机床十分迫切。转塔主轴箱式组合机床,可换主轴箱式组合机床以及自动换刀式数控组合机床可用于中、小批生产,但此类机床构造复杂,成本较高。
带转塔式主轴箱的组合机床,由于转塔不能制造的太大,安装的主轴箱数量有限,因此只适应工序不多,形状不太复杂的零件加工。
***
近年来浮现了多种新***,如具有镀层的硬质合金刀片、立方氮化鹏***、金刚石***、多种可转位的密赤铣刀,喷吸钻头,镶有可转位刀片的“短钻头”等。一般状况下,采用先进***的工时为原工时的。由于提高了***的耐用度,大大缩短了多刀组合机床停机换刀时间,提高了组合机床的经济效益。
组合机床的自动检测一般作为一种工位浮现。自动检测涉及对毛坯尺寸和工件硬度的检查、钻孔深度、***折断、精加工尺寸和几何形状的检查等。检查措施分为积极检查与被动检查。积极检查是将不合格的工件剔出,使之不往下个工位输送。被动检查则是发现不合格的工件时发现停机信号。目前积极检查应用的日趋广泛。由于电子元件迅速发展,集成控制器、微机解决的应用,使自动检测技术更加可靠。自动检测工位要进行数据解决,记录计算以及打印出有关数据或作为数字显示。自动监测技术的发展可以把被加工零件的实际尺寸控制在比规定公差更小的范畴之内。还可以把加工后的工件按公差进行分组,以便按分组的公差带装配。实际表白,采用分组装配法提高产品的精度要比用单纯提高设备精度更为经济。
组合机床出完毕切削加工等工序外,还在逐渐设计制造用于焊接、热解决、自动装配、自动打印、性能实验以及清洗和包装等用途的组合机床。