组合机床总体方案设计学习培训课件.ppt

1、 组合机床总体方案设计 什么是组合机床方案设计？组合机床总体设计：是根据与用户签订的合同和技术协议，针对具体加工零件拟定工艺和结构方案，是对加工工艺、检测、物流、控制等的总体规划，而进行的方案图样和有关技术文件的设计。第一节第一节 组合机床工艺方案的拟定组合机床工艺方案的拟定 工艺方案的拟定是组合机床设汁的关键，方案决定机床形式、配置、加工方式、造价、交货周期等 一、确定方案基本原则 1、粗精分开的原则 2、工序集中的原则 3、复合加工的原则 第一节第一节 组合机床工艺方案的拟定组合机床工艺方案的拟定 确定组合机床工艺方案制定的原则 粗精分开原则：1）在同一台多工位机床(如回转工作台式机床 上

2、.粗、精加 工工序分开在相隔工位数较多的两个位置上进行；2）粗、精加工分开在自动线或流水线相隔机床数(工序数)较多的两台机床上进行；第一节第一节 组合机床工艺方案的拟定组合机床工艺方案的拟定 工序集中原则：1）相同内容工序集中加工；2）相近内容工序集中加工；3）相对位置精度要求较高时集中加工；第一节第一节 组合机床工艺方案的拟定组合机床工艺方案的拟定 复合加工的原则：同一个主轴上完成不同工序的加工（钻与倒角、钻与扩、镗与车、镗与刮，等等）第一节第一节 组合机床工艺方案的拟定组合机床工艺方案的拟定 工艺方案的拟定是组合机床设汁的关键，方案决定机床形式、配置、加工方式、造价、交货周期等 二、确定方

3、案要注意的事项 1、一般工艺限制条件 2、其他注意事项 第一节第一节 组合机床工艺方案的拟定组合机床工艺方案的拟定一般限制条件1）最小中心距的限制；（滚针主轴等）2）工件结构工艺性的限制；（多层孔、孔壁距离小等）第一节第一节 组合机床工艺方案的拟定组合机床工艺方案的拟定 其他注意事项 1)精镗孔退刀痕；2）结合面开始加工；3）阶梯孔加工顺序；4）平面的加工方法；5）攻丝放在最后面。第一节第一节 组合机床工艺方案的拟定组合机床工艺方案的拟定 二、确定机床方案的步骤 1、分析加工要求和现场工艺 2、确定定位基准和夹紧部位 3、选择工艺方式和加工方法 4、确定机床的结构和部件选择 5、选择物流方式、

4、机床辅机 第一节第一节 组合机床工艺方案的拟定组合机床工艺方案的拟定 二、确定机床方案的步骤 1、分析加工要求和现场工艺（重点了解加工精度、刀具、切削参数、加工节拍、操作方便性、定位、夹紧可靠性）第一节第一节 组合机床工艺方案的拟定组合机床工艺方案的拟定 1）箱体零件的定位基准选择（一面两销定位、三面定位）注意：定位孔和中心距的物理要求）第一节第一节 组合机床工艺方案的拟定组合机床工艺方案的拟定 2）非箱体零件的定位基准选择（曲轴、连杆、转向器、半轴、等零件）（法兰类零件 3）选择基准统一的原则；4)基准重合的原则；5）夹紧位置的选择。第一节第一节 组合机床工艺方案的拟定组合机床工艺方案的拟定

5、 二、确定机床方案的步骤 2、确定定位基准和夹紧部位 1）箱体零件的定位基准和位置选择 2）非箱体零件的定位基准选择 3）定位基准选择的一般规律 第一节第一节 组合机床工艺方案的拟定组合机床工艺方案的拟定 三、常用工艺方法简介以及能达到的精度 1、钻孔 2、扩孔 3、铰孔 4、镗孔 5、攻丝 6、铣削 第一节第一节 组合机床工艺方案的拟定组合机床工艺方案的拟定 1、钻孔 1）刚性钻孔 2）带导向套的钻孔尺 寸 （mm）项 目L1L2L3L4与直径d的关系（12）d（导向长度）加工钢(0.9-2)d加工铸铁(0.51)d加工铝(0.7-1.5)d1/3d+（38）（切出长度）510说明小直径取（

6、1.52）d大直径取1d并可参考图表。大直径取小值当d过大或过小时，可参考图表。1/3d为钻尖长度(38)刀具出口平已加工时取小值，未加工时取大值。表面已加工取小值，未加工取大值，刀具数量多时考虑调整困难取大值。加工没有精度要求的孔，如一般螺孔L d 时L2d时L1=(0.8-1.5)dL1=(1.2-2)d加工精度要求高的孔时L1（1.253）d 由于导套长度L1对于孔的位置精度影响并不显著，因此根据导套在钻模板上的紧固可靠性而选用L1较小的导套，但长导套可提高支撑刚性，如在L/D较大时,钻深孔使用排屑槽较深的专用钻头，刚性差时，在高强度材料上钻孔，毛坯面上斜面钻孔等场合使用长导套。L1表示

7、导套与钻头的接触长度；L2表示导套断面与工件的距离L4表示刀具快进转入工进时刀具离工件的距离 钻孔的加工精度 钻孔轴线所能达到的位置精度 钻孔轴线对基准面的平行度和垂直度为100：0.1 钻孔轴线对其它孔轴线的平行度为100：0.2 钻孔时孔本身的精度：多轴加工L2=1.5d，F7中等进给量，只能钻出H11，粗糙度12.5 进给量下降1/2-1/3时，钻头刃磨情况好，H11，粗糙度Ra6.3 钻不通孔的孔深精度，行程开关（XK）控制滑台终点位置精度达1-2mm，采用死挡铁停留方法，精度达0.3mm。（钻孔后可倒角）钻孔的位置精度与钻孔横刃得到刃磨有关。钻孔注意的一些问题 对于进一步加工的孔，特

8、别是要攻丝的韧性刚性，V不能太低，否则孔表面产生硬化层，造成攻丝困难，丝锥拆断；采用固定滑动导套，刀具的线速度V不要超过20m/min，否则导套粘着拉毛，一般达到不高于18m/min，否则可选用滚动导向；钻孔直径一般情况下大于钻头直径 由于钻头有倒锥（0.03-0.12），所以钻头与导套之间的间隙，随钻套与切削刃之间的距离增大而增大影响加工精度，有时为了提高精度去掉倒锥，L2 0时，不过这时刀具磨损快 采用硬质合金钻头：V 铝件加工硬度较低，传热性好，加工时可采用较大用量V、S加大钻头的前角r，采用较大的螺旋角45，充分冷却润滑，尤其是深孔加工 钻与工件表面不垂直时，最好刮一个小平面或钻一个大

9、的中心孔（小直径的更为突出），否则钻头引偏或折断有时也可在导套上下功夫。在卧式加工时，主轴箱和工件很大的情况下加附加导套（接杆处）间隙（0.03-0.05）动力滑台退回原位时，最好不要退出钻套 钻孔可以采用短钻头，不用导套，提高线速度 钢件（铝件）断屑要考虑：磨制断屑钻头、动力滑台断续进给、用断屑导套 钢（铝）件用乳化液10%冷却 V、S比通用机床降低10-30%，提高刀具耐用度 钻深孔：对于钢加工深度L6d；对于铸铁加工深度L10d；对于铝加工深度L8-10d出现问题：排屑困难，使扭矩M升高，钻头易断；刀具冷却困难，发热量大，寿命低；轴线易偏移。在组合机床上经常采用的深孔加工方法：用枪钻加工

10、方法；用分级进给方法，行程控制方法。浅孔钻钻孔2630为麻花钻头，切削速度低，而且在钻削钢件长切屑材料时，切屑的缠绕 1)、硬质合金浅孔钻的优点及使用条件：（1）、采用硬质合金切削速度达70300m/min，生产率可提高310倍，极大地缩小了与车削、铣削加工的差距；（2）、硬质合金耐用度高；（3）、刀片钝后，只需将刀片转位或更换刀片，而无需更换刀杆，也无需重新调整刀杆伸出长度，这对自动化机床极为有利。（4）、刀杆短而粗、刚性好，刀杆都有内冷却孔，采用内冷方法，有利于钻头冷却润滑及排屑。深孔加工刀具 钻孔偏移量 钻孔直线度 刀杆的弯曲对孔偏移量和直线度有很大的影响，所以，较长 的枪钻，必须有可移

11、动的鞭策导套（whipguide bush）来支 撑，两个导套间的距离，不要超过40倍的枪钻直径。枪钻所加工的孔，可以获得非常好的圆度，其最大值约为 4m，与传统的麻花钻相比是很大的改进。枪钻冷却液的压力/流量 2、扩孔的加工方法扩孔：单导向双导向 尺 寸 （mm）项 目L1L2L3L4与扩孔直径d的关系单导向双导向(3-4)d(1-1.5)d20401015（切出长度）510（切入长度）说明1,大直径取小值 小直径取大值2,双导向时,前 导向可比后导 向短些从能通畅地排出铁屑为准刀具出口平面已加工时取小值，反之取大值。加工表面取小值，反之取大值，刀具数量多时，考虑调整困难，取大值。扩孔用刀具

12、预钻孔直径最小值（mm）麻花钻0.3麻花扩孔钻0.75d套式扩孔钻0.85d2.1扩孔前的预钻孔直径序号项目未经加工过得毛孔事先已钻或已扩的孔1孔的精度等级H11(D6)H9-H10(D4-D5)2 表面粗糙度12.5-6.33.23孔轴线对理想位置偏移0.10-0.150.07-0.104对基准面的平行度和垂直度100:0.08100:0.065对其他孔轴或平行100:0.16100:0.122.2扩孔能达到的加工精度 2.3 扩孔时应注意的一些问题 扩孔分粗扩孔、精扩孔 扩孔钻接杆与主轴连接有两种形式：刚性连接；浮动连接（用浮动接头的连接）导向比较长 40mm的扩孔，一般采用滚动导向 提高

13、精度一般采取缩小L2，提高主轴和导套的同轴度 扩钢、铝时加冷却液 扩孔钻最好有较多的齿加大进给量，一般扩盲孔时3-4齿（增加容屑空间），扩通孔可以6-8齿，导向槽一般超出导向套外，以防切屑堵死；刚性好采用刚性扩3、锪孔（包括止口加工）3.1锪孔的加工方法3.2能达到的加工精度 刮端面采用死挡铁停留，保证端面对定位面的尺寸精度0.3mm,粗糙度可达Ra3.2。止口加工时，采用高精度镗头，利用工件直接定，止口深度精度可达0.025-0.08mm。3.3应注意的几个问题锪孔的宽度一般不大于20mm.锪孔刀具设计时，刀齿设计成对称的，受力均匀，不易产生振动。锪沉孔时，往往利用已加工的孔作为前导向。4、

14、铰孔4.1 铰孔的加工方法尺 寸 （mm）项 目L1L2L3L4与导向直径d1的关系单导向双导向(3-4)d(1-2)d（0.51.5）d1015（切出长度）510（切入长度）说明1,大直径取小值 小直径取大值2,双导向时,前 导向可比后导 向短些直径小、加工精度要求高时应取小值。刀具出口平面已加工时取小值，反之取大值。加工表面取小值，反之取大值，刀具数量多时，考虑调整困难，取大值。4.2铰孔的加工精度序号项目扩孔后一次铰孔扩孔后两次铰孔1孔的精度等级H7-H8H6-H72 表面粗糙度Ra3.2-1.61.6-0.83孔轴线对理想位置偏移0.05-0.060.04-0.054对基准面的平行度和

15、垂直度100:0.05100:0.055对其他孔轴线平行度100:0.10100:0.104.3 铰孔时应注意的一些问题 铰刀连接，导向长或双导向时用浮动连接，反之用刚性接；铰孔一般是铰40以下的孔；铰孔底孔的加工方法，对铰孔的精度影响很大，扩-铰次之，铰-铰最好；铰削余量在精铰时，一般为0.06-0.25，余量大，粗糙度低，刀具耐用度低；死挡铁停留加工时，会使孔径扩大，尤其是加工盲孔；灰铸铁铰孔可以不用冷却液，加工出来的孔径大于铰刀直径。煤油冷却孔径缩小，机油却相反。在钢件和铝合金铰孔时，一定要加冷却液。铰孔一般只提高和保证孔径大小尺寸和表面光洁度，不提高位置精度；5)攻丝5.1攻丝加工方法

16、 通孔 不通孔 尺 寸 （mm）项 目L1L2L3a与螺距t的关系毛面：L18加工面：L15L22t丝锥切削长度a2t3说 明L为攻丝深度L3尽可能选用成组丝锥中精锥（切削刃长度短）或把单锥的切削刃磨短螺纹加工类别工 艺 顺 序一般精度螺孔钻底孔倒角攻丝较高精度螺孔钻孔扩底孔倒角攻丝高精度螺孔钻孔倒角扩孔铰孔（底孔）挤压丝 攻丝前钻孔深度按下列公式计算：Ll2t3 式中：L钻孔深度（mm）l攻丝深度（mm）t螺距（mm）加工普通粗牙螺纹前的钻孔直径d（mm）螺纹公称直径螺距钻 孔直 径螺纹公称直径螺距钻 孔直 径螺纹公称直径螺距钻 孔直 径10.250.7581.256.8303.526.41

17、.20.250.95101.58.53329.61.60.351.3121.7510.23643220.41.61421239352.50.452.11614424.537.530.52.6182.515.54540.53.50.632017.54854340.73.42219.5524750.84.224321565.550.5615.12724646585.2.攻螺纹时的注意事项1、螺纹中径扩大影响因素：1）浮动卡头轴向移动困难；2）丝锥制造的不精确；3）直径选择的不对；4）螺纹底孔的质量；5）润滑冷却液选；6）被加工材料硬度不均匀；7）钢件材料上攻丝时,扭矩特别大，丝锥扭曲变形被加工螺纹

18、中径扩大，可采用减少校正齿的丝锥，或把丝锥做成腰鼓形。2、螺纹底精度：1）孔的尺寸、孔的深试；2）孔轴线对端面的垂直度等，3）要加工出精确的螺纹，对底孔增加一道扩孔工序，如气缸体 上装气缸盖的紧固螺钉等。3、攻丝深度：1）钢件不超过螺纹直径；2）铸铁件和铝件不超过1.5 螺纹直径；在塑性材料上攻丝时，可采用螺旋槽丝锥；在铝合金工件上 采用三角形锥面的无槽丝锥(挤压丝锥)。4、丝锥润滑：选用润滑油或润滑油和煤油的混合液润滑，采用喷雾润滑或用 脉冲油泵给每个循环送一次油。5、采用多轴箱多轴攻丝时，为了不因惯性转动造成丝锥超程，采 用制动电机。6、多轴同时攻螺纹时，一定要考虑同时工作的丝锥数量。6、

19、镗孔6.1镗孔加工方法尺 寸 （mm）项 目L1L2L3、L4L与直径d的关系（23）d（2050）510说明在刀具悬伸长时可取长些铸铁件取小值钢件取大值加工面取小值毛面取大值刚性主轴镗孔时主轴前轴承与镗孔的关系：通常：D前：D镗=1：1.6主轴前轴承直径D前40506580100 125 160最大镗孔直径D镗6380100125 160 200 2506.2 镗孔的加工精度单轴镗削头(几个镗削头,安装在同一个动力滑台上)：被加工孔的坐标位置精度可达到0.025毫米；孔轴线在300毫米长度上的平行度0.03毫米。、多轴镗削头(即刚性主轴的多轴箱)：被加工孔的坐标位置精度,在主轴悬伸矩(250

20、毫米)，刚性好的情况下，可达到0.05毫米,一般为0.07毫米.孔轴线在300毫米长度上的平行度0.10毫米。、用一根镗杆镗削几层同心孔系时，孔的同轴度可以保证在0.015-0.02毫米范围内，若分别由两根镗杆从工件两端加工时，孔的同轴度可以达到0.03-0.05毫米。、夹具上的镗模架上设置导向套,采用有导向的镗杆(镗杆端部与多轴箱主轴用浮动卡头连接)进行镗孔时：被加工孔的坐标位置精度可达到0.025-0.05毫米;孔轴线在300毫米长度上的平行度0.03-0.04毫米。、工作行程终了，动力滑台停靠在死挡铁上，调整死挡铁可以保证被加工端面相对于工件基准面的精度在0.07-0.15毫米范围内。、

21、一般镗孔可以达到H7精度，在精密镗削时可达到H6精度，粗糙度Ra1.6左右.。在有色金属时如巴氏合金，青铜等选择切削用量合理，镗刀刃磨合适时，表面粗糙度Ra 可达到0.8-0.4。6.3 镗孔时应注意的一些问题 、镗杆的导向 固定套：固定导向套一般用在加工两个距离很近的孔，而且镗杆的圆周 速度很低时(低于20米/分)才宜使用，使用时要进行润滑，并防 止切屑及粉尘进入导向套。旋转导向套：采用滚动轴承，镗杆与旋转导向套无相对转动磨损量小，因此能持久地保证高的加工精度。当镗杆只用一个导向套时，应使导向的有效长度L不大于镗杆直径D的两倍。、一根镗杆对工件几层壁上的进行精镗时，如果镗杆的刚性不足，则最好

22、在布置镗孔工序时使其依次地工作或分组工作。、经过精加工的孔不应再进行倒角，挖槽等工序，因为这些工序会使孔的表面上出现毛刺，并对已加工的精度有影响。、镗孔时一般需要采用长径比比较大的导向杆，刀杆悬伸距离大，使切削工作的稳定性降低，容易产生振动，这时切削用量要小些，转速高的镗杆要进行动平衡。7、固定式导套配合的选择导向工 艺刀具导向部分外径类别方 法dDD1刀具导向接杆导向钻孔G7(F8)钻头本身导向第一扩孔G7(H7)H7/g6H7/n6扩H9孔：h6 H10孔：g6H7/g6类导铰粗铰 铰H9H10孔时G7(H7)H7/g6H7/h6按略小于h6的公差选H7/g6向孔精铰铰H7H8孔时G6(H

23、6)H6/g5H6/hH7/n6按略小于h5的公差选H6/g5第二类镗孔套粗加工H7H7/js680时H7/n6上偏差取g6上限的1/2，下偏差取g6下限的2/34/5 导 向车外圆精加工H6H7/js5或H6/js580时H7/k6按h5的公差或按特殊公差制造特殊公差：上偏差取g5上限的1/41/3，下偏差取g5下限的1/22/37、铣削加工7.1铣削平面的加工精度7.2 铣削时的注意事项 、在组合机床及其自动线上主要采用端铣刀来铣削平面，加工平面的形状和位置精度，在很大程度上取决于铣床的配置形式。铣头固定还是铣头移动需根据工件加工要求来定。一般来说，铣削时铣头固定，工件移动的铣削方式比铣头

24、移动，工件固定的加工精度稳定这是因为铣头固定时，铣削在不同位置上时，机床刚度变化较小。、在生产线上，由于铣削平面的走刀长度，一般总比孔加工的走刀长度长得多，因此，铣削工序通常都是限制性工序。、组合铣床精加工平面的精度一般可达到：平面平面度0.04-0.1/500-800；平面光洁度3.2-1.6.为了达到上述精度,必须合理选择铣削用量，精铣时每齿走刀量要小，一般在0.05-0.20毫米，铣削速度则高一些，对铸件零件来说，一般在80-130米/分。、工件形状的误差和加工表面的粗糙度，在很大程度上取决于铣头主轴中心线相对于工作台平面的位置。主轴中心线如果严格地垂直于被加工平面时，铣刀的刀齿在主轴每转一周的过程中进行两次工作，第一次切除余量，第二次在已加工好的表面上通过，留下划痕。如果在调整主轴旋转中心线时，使铣刀与工件进给方向平面成一个不太大的夹角,就可以避免产生这种划痕.但是铣刀的这种倾斜，会使加工表面成凹形。