1引言
組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，按照工件特定外形和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具組成的半自動或全自動專用機(jī)床。一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍甚至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期，組合機(jī)床兼有成本低和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可以組成自動生產(chǎn)線，提高企業(yè)效益。組合機(jī)床主要用于平面加工和：~L,Dii工。平面加工包括銑、車平面加工；孔加工包括鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔及倒角，切槽，攻螺紋，滾壓孔等。隨著綜合自動化的發(fā)展，其工藝范圍正擴(kuò)大到車外圓、拉削、推削、磨削及拋光、沖壓等工序。
本文以減速器箱體為例進(jìn)行減速器箱體雙面銑組合機(jī)床設(shè)計(jì)。
2減速器箱體機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
減速器箱體如圖1所示，根據(jù)零件工藝要求進(jìn)行組合機(jī)床設(shè)計(jì)。工藝規(guī)程的擬定是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，因?yàn)楣に嚪桨负艽蟪潭葲Q定了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。
2．1分析、研究加工要求和現(xiàn)場工藝
2．2定位基準(zhǔn)和夾壓部位的選擇
正確選擇定位基準(zhǔn)和夾壓部位是保證加工精度的重要條件。而對于本機(jī)床定位基準(zhǔn)采用“一面兩銷”定位原則。
2．3影響工藝方案的主要因素
加工的工序內(nèi)容和加工精度，這是制定機(jī)床工藝方案的主要依據(jù)。加工零件的特點(diǎn)，如工件的材料及硬度、加工部位的結(jié)構(gòu)形狀、工件剛性、定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)等，對組合機(jī)床工藝方案的擬定都有重要的影響。
2．4工序間余量的確定
為可靠地保證加工余量，必須合理確定工序間余量。確定工序間余量應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1)工件經(jīng)重新安裝或多工位機(jī)床加工，定位誤差較大時(shí)，余量應(yīng)適當(dāng)加大。當(dāng)工件一次安裝下半精加工和精加時(shí)，精加工余量可小些。
(2)考慮零件加工精度及表面粗糙度要求銑削加工需要分為粗銑和精銑，粗銑的切削用量和精銑的切削用量可參考《機(jī)械加工工藝手冊》。
3組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
3．1切削用量的確定
在組合機(jī)床工藝方案確定的過程中，工藝方法和關(guān)鍵工序的切削用量的選擇十分重要。切削用量選擇是否合理，對機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率、刀具耐用度、機(jī)床結(jié)構(gòu)型式及工作可靠性均有較大影響。
3．2銑削切削用量的確定
銑削切削用量的選擇與要求的加工表面粗糙度及其效率有關(guān)系。當(dāng)銑削表面粗糙度數(shù)值要求較低時(shí)，銑削速度應(yīng)高一些，每齒走刀量應(yīng)小一些。若生產(chǎn)率要求不高，可以取很小的每齒走刀量，一次銑削4mm~5 iTl／n的余量達(dá)到Ra1．61J m的表面粗糙度。這時(shí)每齒的進(jìn)給量一般為0．02mm~0．03ram。表1列出了鑲嵌套式面銑刀的銑削用量。根據(jù)選定的切削速度(主要指切削速度V及進(jìn)給量f)，確定進(jìn)給力，作為選擇動力滑臺及設(shè)計(jì)夾具的依據(jù)；確定切削轉(zhuǎn)矩，用以確定主軸及其他傳動件的尺寸；確定切削功率，用于選擇主傳動電機(jī)(一般指動力箱電機(jī))功率；確定刀具耐用度，用以驗(yàn)證所選用量或刀具是否合理。
3．3組合機(jī)床“三圖一卡”
‘繪制組合機(jī)床“三圖一卡”，就是針對具體零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣文件設(shè)計(jì)。其內(nèi)容包括：零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖和生產(chǎn)率卡等。
3．4被加工零件工序圖
被加工零件工序圖是根據(jù)制訂的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床(或自動線)上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計(jì)研制合同外，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動線的加工內(nèi)容，并作必要的說明而繪制的。其主要內(nèi)容包括：
(1)被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與
本工序機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向時(shí)，則應(yīng)把設(shè)置中間導(dǎo)向臨近的工件內(nèi)部肋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀和尺寸表示清楚，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。
(2)本工序所選用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾緊方向。以便據(jù)此進(jìn)行夾具的支承、定位、夾緊和導(dǎo)向等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
表1鑲嵌套式面銑刀的銑削用量
加工材料 工序
粗
精
銑削深度(mm) 銑削速度v(m．min。 ) 每齒走刀量fz(mm／z)
2～ 5 50～80
0．5～ l 80～ 130
0．2～ 0．4
O．05～0．2
2009年第2期鹼蔬對辱I55
(3)本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術(shù)要求以及對上道工序的技術(shù)要求。
(4)注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度及加工部位的余量。
3．5加工示意圖
加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的。它是設(shè)計(jì)刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動力部件、繪制機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對機(jī)床總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必須的重要技術(shù)文件。在加工示意圖中表達(dá)和標(biāo)注的內(nèi)容有：機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程；工件、刀具類型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸；銑刀刀頭、銑夾頭、主軸之間的連接方式及配合尺寸等。
(1)盡量縮小銑削頭到工件端面之間的距離。
(2)標(biāo)注切削用量：軸的切削用量應(yīng)標(biāo)注在相
應(yīng)的主軸后端。其內(nèi)容包括：主軸轉(zhuǎn)速I1 、相應(yīng)刀具的切削速度vi、每轉(zhuǎn)進(jìn)給量￡和每分鐘進(jìn)給量fM。主軸的每分鐘進(jìn)給量是等于動力滑臺的工進(jìn)速度vf，即fM=Vf。
(3)動力部件工作循環(huán)及行程的確定：動力部
件的工作循環(huán)是指加工時(shí)，動力部件從原來位置開始運(yùn)動到加工終了位置，又返回到原位的動作過程。一般包括快速進(jìn)給、工作進(jìn)給和快速退回等動作。有時(shí)還有中間停止、多次往復(fù)進(jìn)給、跳躍進(jìn)給死擋鐵停留等特殊問題。
(4)快速退回長度的確定：快速退回長度等于
快速引進(jìn)和工作進(jìn)給長度之和。動力部件快速退回行程必須把刀具退回到夾具運(yùn)動可能碰到的范圍之外，初步選為110ram。
(5)動力部件總行程的確定：動力部件的總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需的行程外，還要考慮因刀具磨損或補(bǔ)償制造、安裝誤差，前備量和后備量。因此，動力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。銑床銑削頭總行程為：L=I 1 0+20+270=400(mm)。
3．6機(jī)床尺寸聯(lián)系圖
機(jī)床尺寸聯(lián)系圖是以被加工零件工序圖和工示意圖為依據(jù)，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專用部件結(jié)構(gòu)繪制的。是用來表示機(jī)床配置形式、主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相互聯(lián)系、運(yùn)動關(guān)系和操作方位的總體布局圖。用以檢查各部件相對位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適；它為夾具等專用部件設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)；它可以看成機(jī)床總體外觀簡圖。由其輪廓尺寸、占地面積、操作方法等可以檢驗(yàn)是否適應(yīng)用戶現(xiàn)場使用環(huán)境。
3．6．1動力部件的選擇
繪制機(jī)床尺寸聯(lián)系圖前確定動力部件的選擇。主要是確定銑削頭和動力滑臺。已經(jīng)確定機(jī)床為臥式雙面單工位液壓傳動組合機(jī)床，液壓滑臺實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給運(yùn)動，選用配套的銑削頭進(jìn)行銑平面。銑削頭規(guī)格要與滑臺匹配，其驅(qū)動功率主要根據(jù)切削功率及所需的最小進(jìn)給速度、工作行程、考慮工作的穩(wěn)定性及來選用?？蓞⒁姟稒C(jī)械加工工藝手冊》。
3．6。2繪制機(jī)床尺寸聯(lián)系圖需要注意的問題
當(dāng)某一規(guī)格的動力部件的功率或進(jìn)給力不能滿足要求，但又相差不大時(shí)，不能選用大一規(guī)格的。 ‘當(dāng)工件上加工部位對工件中心線不對稱時(shí)，應(yīng)注明動力部件中心線同夾具中心線的偏移量。對機(jī)床單獨(dú)安裝的液壓站和電氣控制框及控制臺等設(shè)備也應(yīng)確定安裝位置。繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖時(shí)，各部件應(yīng)嚴(yán)格按照同一比例繪制，并仔細(xì)檢查長、寬、高三個作標(biāo)方向的尺寸鏈均要封閉。本設(shè)計(jì)中高度方向尺寸鏈應(yīng)封閉，即工件安裝后其最低孔中心線與地面的距離(等于裝料高度H和工件最低孔與夾具安裝基面問距之和)，必須與多軸箱相應(yīng)的最低主軸線與地面問的距離相等，即
應(yīng)滿足下列等式：
H+h=h4+h3+0．5+hl 、
(880+192．5)mm=(560+320+0．5+192．5)mlyl
同樣，機(jī)床加工方向從工件中心到夾具、銑削頭、滑臺、再由滑臺返回到滑座前端、側(cè)底座、中間底座、工件中心的尺寸鏈也應(yīng)封閉。
4組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)
4．1定位裝置設(shè)計(jì)
定位方法和定位元件的選擇，包括定位元件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及布置形式等，主要決定于工件加工要求、工件定位基準(zhǔn)和外力的作用狀況等因素。根據(jù)零件尺寸及結(jié)構(gòu)要求，依據(jù)“六點(diǎn)定位原理”采用“一面兩銷”定位較為合理?！耙幻妗倍ㄎ幌拗屏肆慵齻€自由度：x方向、Y方向的轉(zhuǎn)動、z方向的移動，定位元件采用支撐板，采用兩個以上支撐板定位時(shí)，裝配后應(yīng)磨平工作面，以保證等高性；“兩銷”分別為圓柱銷和削邊銷，因?yàn)楣ぜ砸幻婕皟蓚€圓柱孔實(shí)現(xiàn)組合表面定位時(shí)，為補(bǔ)償工件兩定位孔直徑和中心距誤差及夾具兩定位銷直徑和中心距誤差，夾具兩定位銷應(yīng)采用一圓柱銷和一削邊銷。圓柱銷限制了x方向的移動和Y方向的移動，削邊銷和圓柱銷組合使用限制了零件z方向的移動，削邊銷的設(shè)計(jì)計(jì)算參考《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》。
4．2夾緊裝置設(shè)計(jì)
4．2．1夾緊機(jī)構(gòu)概述
在組合機(jī)床上加工時(shí)，工件依靠夾具上的定位支承系統(tǒng)，獲得對于刀具及其導(dǎo)向的正確位置，還需要依靠夾具上的加緊機(jī)構(gòu)，來消除工件因受到切削力或工件自重的作用而產(chǎn)生的位移或振動，使工件在加工中能繼續(xù)保持定位所得的正確位置。夾緊機(jī)構(gòu)通常由三部分組成：夾緊動力部分，中間傳動機(jī)構(gòu)和夾緊元件。這三部分起著不同的作用，夾緊動力部分用于產(chǎn)生力源，并將作用力傳動中間傳動機(jī)構(gòu)；中間傳動機(jī)構(gòu)能改變作用力的方向和大小，即作為增力機(jī)構(gòu)，同時(shí)能產(chǎn)生自鎖作用，以保證在加工過程中，但力源消失時(shí)工件在切削力或振動的作用下仍然能可靠壓緊；夾緊元件則用以承受由中間傳動機(jī)構(gòu)傳遞的夾緊力，并與工件直接接觸而執(zhí)行夾緊作用。
4．2．2夾緊力的計(jì)算
計(jì)算夾緊力時(shí)，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件收切削力、夾緊力作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出夾緊力。我設(shè)計(jì)的銑床夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，便于夾緊，操作容易。單個螺旋夾緊力公式計(jì)算為：
p×L
W0=—-——=——_— —_ (N)
，． + tg( + 2)
式中：
wO一單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力(N)；
Q一原始作用力(N)；
L一作用力臂(蚴)；
r 一螺旋端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑(mm)，其值視螺桿端部的結(jié)構(gòu)形式而定參見《機(jī)床
夾具設(shè)計(jì)手冊》P54表1—2—21；
(p 一螺桿端部與工件間的摩擦角；
rZ一螺桿中徑之半(mm)；
a一螺紋升角；參見《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》
P54表1—2—21。
參見《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》表1-2-22，表
1-2-23，表1-2-24，表1-2-25查得：rI_
(D3 一DO )／ (D3 一DO ) ≈2mm；a=1 1 1’；
qo =60。：rz=6．675 rnln；Q=130N；L=3 10mm。
故夾緊力W0=130x 3 10／(2x tan60。+6．675x
(上接第51頁)
tan(60。+1。11’)≈ 2583N。
5結(jié)論
綜上所述：組合機(jī)床具有生產(chǎn)率高、加工精度穩(wěn)定、研制周期短、自動化程度高和配置靈活等優(yōu)點(diǎn)，還可對廢棄機(jī)床進(jìn)行回收再利用，經(jīng)濟(jì)實(shí)效；隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，組合機(jī)床已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到車間的生產(chǎn)中，為生產(chǎn)節(jié)約了大量的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間。
4．3板型輥軸承潤滑
軸承潤滑采用油霧潤滑，維護(hù)人員應(yīng)定期檢查潤滑情況。通向信號傳輸單元(STU)的冷卻空氣和濕潤空氣的壓力、流量保持正常。濕潤空氣必須直接通至信號單元的滑環(huán)上，便于潤滑和冷卻，以防止靜電的產(chǎn)生。冷卻空氣保持STU 內(nèi)部潔凈和降溫作用。
4．4合理使用各種補(bǔ)償
目標(biāo)補(bǔ)償包括溫度補(bǔ)償和凸度補(bǔ)償。目標(biāo)補(bǔ)償用于補(bǔ)償帶材沿寬度方向上的溫度分布不均，凸度補(bǔ)償是用于帶材纏繞在卷取機(jī)上產(chǎn)生過應(yīng)力造成的凸度而進(jìn)行的補(bǔ)償。板型補(bǔ)償包括傾斜補(bǔ)償和測量輥偏向補(bǔ)償，其中測量輥偏向補(bǔ)償需要用戶在交貨前事先向ABB公司提出要求，該功能用戶不可改變。操作手在軋制時(shí)應(yīng)合理選用各種補(bǔ)償。
4．5定期研磨與校正板型輥
定期研磨與校正板型輥，定期檢查壓磁式測壓頭初級線圈繞組和次級線圈繞組的絕緣情況，定期檢查STU的旋轉(zhuǎn)軸上脈沖編碼器彈性聯(lián)軸節(jié)的緊固程度，定期檢查板型輥驅(qū)動電機(jī)和其尾部的編碼器連接狀態(tài)。
4．6定期檢查AGC系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)
定期檢查GRIP噴液系統(tǒng)，定期做噴液實(shí)驗(yàn)，以便觀察噴嘴有無常噴或堵塞現(xiàn)象。電、鉗工定期檢查壓上系統(tǒng)sony磁尺、壓力傳感器和伺服閥。同時(shí)定期檢查正、負(fù)彎輥系統(tǒng)壓力傳感器和伺服閥。5結(jié)束語． 1700mm四輥不可逆鋁板帶冷軋機(jī)由于采用了先進(jìn)的壓磁式板型輥測量系統(tǒng)，可以使鋁板帶獲得良好的板型，為后續(xù)加工提供了質(zhì)量可靠的箔材坯料，同時(shí)也提高了軋機(jī)的生產(chǎn)效率，滿足了用戶對高質(zhì)量鋁板帶的需求。
