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1组合机床及其特点
组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件构成的工序集中的高效率专用机床。
她可以对一种(或者几种)零件进行多刀、多轴、多面、多工位。在组合机床上可以完毕钻孔、扩孔、绞孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序生产效率高,加工精度稳定。
组合机床与通用机床、其她的专用机床比较,具有如下的特点:
(1)组合机床上的通用部件和原则零件约占所有机床零、部件总量的70-80%。因此设计和制造的周期短。投资少,经济效果好。
(2)由于组合机床采用多刀加工,并且自动化限度高,因此比通用机床生产效率高,产品质量稳定,劳动强度低。
(3)组合机床的通用部件是通过周密设计和长期生产实践考验的,又有专门厂成批制造,因此构造稳定、工作可靠、使用和维修以便。
(4)在组合机床上加工里零件时,由于采用专用夹具、道具和导向装置等,加工质量工艺装备保证,对操作工人的技术规定不是很高。
(5)当被加工产品更新时,采用其他类型的专用机床时,其大部分部件都要报废。用组合机床时,其通用部件和原则零件可以反复运用,不必另行设计和制造。
(6)组合机床易于连成组合自动线,以适应大规模的生产需要。
组合机床由大型组合机床和小型组合机床两大类,它们不仅在体积和功率上有大小之分,并且在构造和配备上也有很大的差别。这里重要的简介大型组合机床的配备形式。大型组合机床的配备可以分为如下三大类:
具有固定是夹具的单工位组合机床,分为卧式、立式、倾斜式、复合式几种。
具有移动式夹具的(多工位)组合机床
转塔主轴箱式组合机床
组合机床可完毕的工艺有铣平面、刮平面、车端面、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、攻丝、倒角、锪窝、钻深孔、切槽等。随着综合自动化技术的发展,组合机床可以完毕的工艺范畴也在不断哭大,除了上述工艺外,还可完毕车外圆、车锥面、切削内外螺纹、滚压孔、拉削内外圆柱面、磨削、抛光,甚至还可以进行冲压、焊接、热解决、装配、自动测量和检查等。
组合机床的加工精度分别有如下几种:
孔加工
平面加工
止口加工
国内组合机床装备较高的技术水平,但随着市场竞争的加剧和对产品需求的提高,高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合机床及其自动线正在冲击着老式的组合机床行业公司,因此组合机床装备的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面,加强数控技术的应用,提高组合机床产品数控化率;另一方面,进一步发展新型部件,特别是多坐标部件,使其模块化、柔性化,适应可调可变、多品种加工的市场需求。从年终第21届日本国际机床博览会上获悉,在来自世界10多种国家和地区的500多家机床制造商和团队展示的最先进机床设备中,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。据专家分析,机床装备的高速和超高速加工技术的核心是提高机床的主轴转速和进给速度。在零部件一体化限度不断提高、数量减少的同步,加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。
此外,产品周期的缩短也规定加工机床可以随时调节和适应新的变化,满足多种各样产品的加工需求。然而更核心的是现代通信技术在机床装备中的应用,信息通信技术的引进使得现代机床的自动化限度进一步提高,操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改,对运转状况进行监控并积累有关数据;通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。在这些方面国内组合机床装备尚有相称大的差距,因此国内组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是此后的发展方向。
组合机床将来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠传动,以简化构造,缩短生产节拍:采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统,提高工艺的可调性,并且会着重纳入柔性系统,。
第二章组合机床总体设计
LD1100柴油机是山东省莱阳动力总厂的新产品,年产量五万台。柴油机机体是柴油机的重要零件,该零件加工部位多,加工量大,精度规定高,针对生产现状和规定,设计LD1100柴油机机体三面43孔组合钻床。
本机床采用三面卧式单工位,专用夹具、液压电气互锁控制、43个钻头同步满足加工的方式,具有夹紧可靠、定位精确的长处,对空的钻小位置精度可达+,完全可以满足工件加工规定。机床由液压和电气联合控制,可完全的实现自动工作循环。
被加工零件需要在组合机床上完毕的加工工序及应保证的加工精度是制定机床方案的重要根据。本设计是为加工1100柴油机机体三面43孔,其中大部分是钻螺纹底孔,有通孔和盲孔两种。根据零件加工图可知:螺纹孔的位置精度是+。为了保证位置精度,钻螺纹底孔位置精度应比螺纹孔的位置精度提高为+。三面中,若以小面为背面,则左面规定加工的螺纹底13个,(M8)孔6个(盲孔4个)(M10)孔6个,(M12)孔1个,右面规定加工螺纹底孔16个和4个固定孔。(M8)孔16个(盲孔),φ13(M8)孔4个,背面要加工的螺纹底孔10个,(M8)孔8个,(M10)孔2个(盲孔),合计三面43孔,规定同步加工。为了保证加工精度,在本道工序之前,规定加工出机体的六个平面,并且保证垂直度和平行度的规定,以便安排本工序装夹定位。
被加工零件的毛坯为铸铁件,材料是HT200,硬度HB150-200。共建的最大轮廓尺寸为:长522+,高176+,宽300mm,,刚性较好。由于加工为切削,切削力较稳定,加工控直径较小,不会引起变形。钻削时产生的切削热对工件加工精度也不会产生影响。
对的选择定位基准是保证加工精度的重要条件。本工序是在机体的六个面精铣加工之进行的,定为基准采用“三面定位”的方式。
图2-1机体定位夹紧示意图
Figure2-1machinefixedpositionsclipthetightsketchmap
在图2-1中,工件的底面与夹具支承面接触定位,可消除Z,X,Y三个自由度,由于接触面积大,定位稳定可靠,是重要定位基面,以右面为导向定位基准面,可消除X,Z两个自由度,以小面作为只推定为面,消除Y自由度,通过三面定位消除了工件的六个自由度,使工件获得完全定位。加快力的方向是有上而下。故采用四个夹紧点,以便使夹紧力分布均匀,且夹紧力均匀的分布在箱体的外壁上,直接对准家具支承面,减少了工件的夹紧变形,有助于保证加工精度。
加工三面孔时,左右两面的轴向切削力可抵消一部分,因此加快力不需要很大。为了保证丝锥顺利进入螺纹底孔,螺纹底孔要倒角。本工序最大钻孔身23mm,
,采用一次加工定位。此外水平钻削,排屑容易,切削时间短,切削热量笑,可不必考虑冷却问题。
钻孔的孔径尺寸精度及位置精度的保证,重要是提高钻套的尺寸及位置精度、钻头刃质量、导套和钻头间的配合、严格控制钻头切削刃摆差及严格规定主轴与导向套之间的同轴度来保证,尺寸精度可达IT10,这样可使位置精度达±。
根据被加工零件的构造特点,加工规定,加工工艺过程方案、生产率及现场调研等状况,经分析觉得是采用固定是夹具,单工位卧式三面组合机床较为合理。此类机床达到的加工精度最高,加工工艺也较好,工件装卸以便,夹具设计简朴,导向精度好,且调节机床及更换道具以便,此外,这种形式的组合机床尚有益于排屑,操作以便,较易形成流水线等特点。
***
由于组合机床一般为多轴,多刀,多面同步加工,因此,所选切削用量硬比一般的万能机床单刀加工低30%左右,同步根据工件的材料,工作的环境,加工精度及技术规定,按照经济的满足加工精度规定的原则以及考虑滑台特性,与否便于主轴设计等合理的选择切削用量,已达到合理的使用***的目的。
按有关的规定,已知工件的材料为HT200,硬度为HT150-200,
参照<组合机床设计手册〉表3-7知:切削速度一般V(m/min)=16—24m/s
由于孔的直径都在φ6—φ12mm,—
具体选择如下:
左面:
拟定转速即每分钟进给量
(1)=16米/分f=
则主轴转速n=1000v/π=1000×16/π×=760转/分
每分钟进给量Vf=nf=760×=
(2)==
则主轴转速n=1000v/π=1000××=630转/分
每分钟进给量Vf=nf=630×=
(3)==
则主轴转速n=1000v/π=1000××=560转/分
每分钟进给量Vf=nf=560×=
由于组合机床工作时,规定每分钟的进给量相似,并且都等于液压滑台的进给量,这个进给量应当适合于所用***的平均值。在以上的切削用量的选择中,,
以满足设计规定。
、切削扭矩、切削功率及***耐用度
(根据需要参照《组合机床设计》有关公式)
切削轴向力:P=(N)
切削扭矩:M=
切削功率:N=MV/9740πd(kw)
***耐用度:T=(.)8min
有关阐明:v—切削速度(m/min)D—钻头直径(mm)
有L/D=18/==<3,,因此不用修正系数
根据公式计算硬度
HB=200-195/150
=195
P==26××()×(200)
=767N
M==10××()×(200)
=
N=MV/9740Πd=11635×16/9740Πd×
=
T=(.)8=(9600×××)8
=22406分
=18/=
则取V==
根据公式计算硬度
HB=200-195/150
=195
P==26××()×(200)
=1131N
M==10××()×(200)
=
N=MV/9740Πd=××
=
T=(.)8=(9600×××)8
=10745min
=18/=
则取V==
P==26××()×(200)
=1493N
M==10××()×(200)
=
N=MV/9740Πd=4642××
=
T=(.)8=(9600×××)8
=6021min
则左主轴合力P=767×6+1131×6+1493
=12881N
总功率N=×6+×6+
=
右主轴箱及后主轴箱见此外的设计
将以上的计算数据列入表2-1
表2—1切削参数表
Table2—1cutofftheparameterform
切削力
切削用量
切削功率
孔
径
位置
切削速度
V
m/min
进给量
f
mm/r
主轴转速
n
r/mm
进给速度
vf
mm/
min
轴向切削力
P
N
切削功率
N
KW
耐用度
T
min
扭矩
M
切削合力
∑P
N
总功率
∑N
KW
左主轴箱
16
760
767
22406
1635
12881
630
1131
10745
2986
560
1492
6022
4642
右主轴箱
16
760
767
25088
1635
19992
φ13
550
1930
1524
7468
后主轴箱
16
760
767
25088
1635
8402
630
1133
11886
2990
由于道具耐用度最小值为1635分钟,大与一种工作班次,因此切削用量及***选择比较合理。
***构造
在本台机床设计中,为了提高工序集中限度及保证加工精度,采用原则麻花钻刃磨的钻孔一倒角复合钻头,可使钻孔、倒角在同一机床同一工位一次加工,且使钻孔、倒角的排屑槽整体连通,便于排屑。此外复合钻头后部直径较大,可使钻头刚度提高,避免钻头折断并提高钻孔精度。***耐用度值是以钻孔时的小直径计算的,因此刀磨后的***并不影响耐用度。由于加工孔径较小,,因而宜采用整体式而不适宜采用装配式复合***。
4组合机床总体设计—三图一卡
组合机床整体设计就是根据被加工零件的特点及工艺规定,在选定工艺方案,拟定机床配备形式、构造方案基本上,进行涉及加工零件工序图,加工示意图,机床联系尺寸图的设计及编制生产率计算卡。
(见附录1图2-2)
被加工零件工序图是原零件图的基本上,突出本机床的加工内容,加上必要的阐明而绘制的。它既是组合机床设计的重要根据,也是制造、使用、检查和调节机床的重要技术文献。
绘制该图时,应先将零件图中的尺寸换算为以定位面开始标注的尺寸,现具替计算:(1)背面宽度方向上的尺寸
、加工示意图(见附录1图2-3)
加工示意图是组合机床设计的重要图纸之一,在总体设计中占据重要地位。它是***、附具、夹具主轴箱、液压电气装置设计及通用部件选用的重要原始资料,也是整台组合机床布局和性能的原始规定,同步还是调节机床、***及试车的根据。
1)***的选择:
根据工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生产率的规定等因素,决定选用标
准长麻花钻改磨为钻孔-------倒角复合钻头。
2)导向的选择:
①选择导向类型、形式和构造
导向一般分为两类:一类是固定式导向。容许线速度<20mm/min。另一类是旋转式导向,容许线速度>20mm/min,它一般用以加工孔径不小于φ25mm的孔。根据被加工零件的状况,决定选用固定可换式导向。此类导向的精度较好。
②拟定导向数量、选择导向参数:导向的数量应根据工件形状、内部构造、***刚性、加工精度及具体加工状况决定。由于本工序是钻单层壁上的小孔,并且有盲孔,故选用单个导向。