組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量的專用部件組成的工序集中的高效率專用機(jī)床。它能夠?qū)σ环N(或幾種)零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序，生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定。

組合機(jī)床設(shè)計(jì)步驟：

一、組合機(jī)床的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

由于組合機(jī)床是由大量通用零、部件和少量專用零、部第一節(jié)組合機(jī)床設(shè)計(jì)步驟一、組合機(jī)床的設(shè)計(jì)特點(diǎn)由于組合機(jī)床是由大量通用零、部件和少量專用零、部件組成的專用機(jī)床，因此，它的設(shè)計(jì)具有如下特點(diǎn)：

1、組合機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)必須首先確定加工產(chǎn)品的生產(chǎn)類型，以便根據(jù)不同的生產(chǎn)類型選擇合理的組合機(jī)床的配置形式。因?yàn)樵谥圃旖M合機(jī)床過(guò)程中，有些通用零、部件要經(jīng)過(guò)補(bǔ)充加工，專用件、夾具及刀具隨產(chǎn)品而有所不同。變更產(chǎn)品的加工要求或尺寸以及變更產(chǎn)品本身，常常會(huì)使整臺(tái)組合機(jī)床要重新調(diào)整，或必須進(jìn)行重新的設(shè)計(jì)和制造。

2、組合機(jī)床的設(shè)計(jì)與產(chǎn)品的加工工藝有非常密切的聯(lián)系，因此，在設(shè)計(jì)組合機(jī)床前，一定要做好調(diào)查研究，在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上來(lái)決定被加工產(chǎn)品的工藝過(guò)程、加工方法、定位夾緊方法等。因?yàn)榻M合機(jī)床設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，除了與機(jī)床本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)外，在很大程度上決定于工藝方案的先進(jìn)性與可靠性。

3、在選擇通用部件和進(jìn)行專用件的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持盡最大可能采用通用件的原則，這對(duì)于加快組合機(jī)床設(shè)計(jì)和制造速度有決定性的意義。當(dāng)通用件不能滿足機(jī)床工作要求時(shí)，才設(shè)計(jì)專用件。而這種專用件也應(yīng)該考慮盡可能與通用件接近(結(jié)構(gòu)、形式、尺寸等)，以便簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和制造工作，提高零件的通用化程度。

4、組合機(jī)床的加工精度在相當(dāng)大的程度上是依靠組合機(jī)床零、部件的安裝調(diào)整精度來(lái)保證的，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮裝配調(diào)整的可靠與方便。

5、對(duì)于自動(dòng)線上用的組合機(jī)床，應(yīng)該把組合機(jī)床自動(dòng)線看成一個(gè)有機(jī)的整體，從設(shè)計(jì)一開(kāi)始就考慮自動(dòng)線的總體、自動(dòng)運(yùn)輸裝置及其與機(jī)床夾具之間的聯(lián)系以及自動(dòng)線上其他輔助裝置的安排等問(wèn)題。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，機(jī)床設(shè)計(jì)和自動(dòng)線運(yùn)輸裝置和其他輔助裝置的設(shè)計(jì)可以平行交叉進(jìn)行，但機(jī)床和夾具設(shè)計(jì)需服從自動(dòng)線總體設(shè)計(jì)的需要。

二、組合機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟

1、調(diào)查在明確設(shè)計(jì)任務(wù)之后，應(yīng)該進(jìn)行下列工作：

1）了解被加工零件在機(jī)器中的作用，工件的加工部位、技術(shù)要求、裝配關(guān)系及其生產(chǎn)綱領(lǐng)。

2）深入現(xiàn)場(chǎng)。詳細(xì)了解相同類型的產(chǎn)品和生產(chǎn)規(guī)模，基本相近的被加工零件的整個(gè)工藝過(guò)程。其中包括機(jī)床、夾具、刀具和其他附屬結(jié)構(gòu)和性能；工件的定位基面和夾壓點(diǎn)；切削用量、加工余量及刀具壽命所能達(dá)到的精度和光潔度；毛坯分型面、飛邊等情況；產(chǎn)生廢品的原因；自動(dòng)化的可靠程度；電氣、液壓設(shè)備的工作情況；自動(dòng)線的運(yùn)輸裝置和其他輔助設(shè)備的結(jié)構(gòu)工作情況等，并聽(tīng)取操作工人的經(jīng)驗(yàn)和改進(jìn)意見(jiàn)。

3）了解生產(chǎn)廠的制造能力及技術(shù)水平。

4）了解使用廠的技術(shù)水平，如：能否制造和修理液壓設(shè)備，有無(wú)壓縮空氣站，工夾具的制造和維修能力及能否制造復(fù)雜刀具等。

5）收集有關(guān)資料，并加以分析比較。

6）確定采用新工藝的方法，對(duì)一些需要保證技術(shù)條件而沒(méi)有經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)際考驗(yàn)的工藝方法進(jìn)行必要的試驗(yàn)。

2、制造工藝方案

1）對(duì)工件進(jìn)行工藝分析，并根據(jù)毛坯情況結(jié)合組合機(jī)床的工藝可能性和可能達(dá)到的精度，初步確定工件的工藝過(guò)程。

2）選擇定位基準(zhǔn)，決定定位、夾緊方式。

3）詳細(xì)擬定被加工零件的工藝路線，即決定各表面的加工方法及順序，決定工序(包括熱處理、檢驗(yàn)工序及其他)、工位(包括裝卸工位)和工步，初步確定組合機(jī)床的配置形式及其總體布局。

4）確定加工余量和工序尺寸，并進(jìn)行必要的尺寸鏈換算。

5）繪制被加工零件的工序圖。

6）決定刀具種類、形式、尺寸、安裝方法及輔助工具(接桿、卡頭等)的尺寸，并進(jìn)行切削用量的選擇。

7）決定夾具的定位、導(dǎo)向、夾緊機(jī)構(gòu)的方案及外形尺寸。

8）繪制加工示意圖，決定機(jī)床的工作循環(huán)。

9）計(jì)算機(jī)床的生產(chǎn)率和負(fù)荷率，編制機(jī)床的生產(chǎn)率計(jì)算卡。

10）審查及通過(guò)工藝方案。

3、機(jī)床總體設(shè)計(jì)

1）計(jì)算切削力、進(jìn)給力、動(dòng)力部件的最大功率。

2）選擇動(dòng)力部件的類型、型號(hào)、規(guī)格和配套部件。

3）選擇機(jī)床的支承及零件輸送部件(滑座、側(cè)底座、立柱、立柱底座及工作臺(tái)等)，并決定中間底座的主要尺寸，冷卻、排屑系統(tǒng)等。

4）繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖。

5）擬定液壓、電氣控制系統(tǒng)方案。

6）審查及通過(guò)機(jī)床的設(shè)計(jì)方案。

4、部件設(shè)計(jì)

根據(jù)機(jī)床的聯(lián)系尺寸圖及工藝要求設(shè)計(jì)組合機(jī)床的各部件。在設(shè)計(jì)過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)擬定的方案有不合理的地方，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行及時(shí)的修改。部件設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：

1）夾具設(shè)計(jì)。

2）多軸箱設(shè)計(jì)。

3）專用刀具設(shè)計(jì)。

4）液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

5）電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

6）其他部件設(shè)計(jì)：如中間底座、潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)等。

5、工作圖設(shè)計(jì)

1）繪制通用零件的補(bǔ)充加工圖、專用零件圖等。

2）繪制各部件總圖、潤(rùn)滑冷卻管路圖、液壓管路圖、氣動(dòng)管路圖、電氣控制線路圖、電氣線路安裝圖等。

3）修改和最后確定機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、工序圖、加工示意圖、生產(chǎn)率計(jì)算卡。

4）繪制機(jī)床總酎。

5）編制機(jī)床所需要的各種明鈿表，如：零件明細(xì)表、標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)表、外購(gòu)件明細(xì)表等。

6）編制機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)，包括機(jī)床驗(yàn)收精度要求、潤(rùn)滑卡、地基圖等。

組合機(jī)床設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：

一、組合機(jī)床最常用的加工范圍

1、孔加工

對(duì)于一般尺寸較小的孔，可以用鉆、擴(kuò)、鉸等刀具分幾次加工，或采用復(fù)合刀具加工，還可以用普通刀具或復(fù)合刀具進(jìn)行端面、沉孔、埋頭孔、倒角等。

對(duì)于尺寸較大孔，可以用粗鏜、半精鏜、高速精鏜的方法進(jìn)行加工，可以用剛性主軸或有導(dǎo)向裝置的浮動(dòng)鏜桿進(jìn)行加工。加工時(shí)可以采用單刀，也可以采用多刀進(jìn)行加工；此外還可以加工孔的端面、倒角及挖槽等。

對(duì)于大的錐孔，可以采用特種工具進(jìn)行加工。

在組合機(jī)床上還可以實(shí)現(xiàn)一些其他的孔的精加工工序，如擠壓孔、滾壓孔等。對(duì)于加工深度精度要求不高的止口，可以采用死擋鐵來(lái)控制止口深度。但對(duì)于加工深度要求較高的止口，則必須采用特種工具進(jìn)行加工。

2、螺紋加工

一般緊固螺紋孔可以在鉆孔、倒角后攻絲動(dòng)力頭或攻絲主軸。

對(duì)于外螺紋可以用自動(dòng)板牙頭來(lái)切削。

3、平面及直槽加工

平面和直槽一般采用銑削動(dòng)力頭進(jìn)行加工?？梢允倾婎^移動(dòng)，也可以是工件移動(dòng)。對(duì)于加工與孔垂直的大端面，可以采用鏜孔車端面動(dòng)力頭進(jìn)行加工；若是小端面，則可采用锪端面的方法進(jìn)行加工。

4、其他

利用組合機(jī)床的動(dòng)作可以進(jìn)行不太長(zhǎng)外圓的套車、自動(dòng)測(cè)量等。

二、組合機(jī)床加工所能達(dá)到的精度和表面粗糙度

1、孔本身的精度和表面粗糙度

1）對(duì)于在鑄鐵及銅件上加工IT8級(jí)精度的孔時(shí)，一般需經(jīng)過(guò)3次加工，表面粗糙度可達(dá)到Ra5；若加工IT6級(jí)精度的孔時(shí)，則需要3～4次加工，表面粗糙度可達(dá)到Ra2、5以上；當(dāng)采用精鏜或滾壓加工時(shí)，精度可達(dá)到IT6級(jí)，表面粗糙度可達(dá)Ra1、25以上。

2）對(duì)于在鑄鐵件上加工IT8級(jí)精度的孔時(shí)，一般需要2次加工，表面粗糙度可達(dá)Ra2、5；加工IT7級(jí)精度的孔時(shí)，需經(jīng)過(guò)2～3次加工，表面粗糙度可達(dá)Ra1、25；加工IT6級(jí)精度的孔時(shí)，需經(jīng)過(guò)3～4次加工，表面粗糙度可達(dá)Rai、25；對(duì)于加工IT6～I(xiàn)T5級(jí)精度的孔時(shí)，則需要經(jīng)過(guò)4～5次加工，表面粗糙度為Ral、25。

3）加工有色金屬件時(shí)，若經(jīng)過(guò)3～4次加工，可以穩(wěn)定地達(dá)到IT6～I(xiàn)T5級(jí)精度，表面粗糙度可達(dá)Ra0、63～0、16。

上述三種材料在組合機(jī)床及自動(dòng)線上進(jìn)行加工時(shí)，一般對(duì)于IT6級(jí)、IT5級(jí)精度孔的橢圓度，可以控制到接近孔的公差；對(duì)于IT6級(jí)精度以下孔的橢圓度及圓柱度，可控制在孔的加工公差范圍的一半以內(nèi)。

4）對(duì)于加工螺紋孔，精度一般可以達(dá)到IT7級(jí)；當(dāng)采用特殊結(jié)構(gòu)的工具進(jìn)行加工時(shí)，可以達(dá)到IT6級(jí)精度。

2、孔的同軸度

1）若由一面鏜孔，鏜桿采用后或多層精密導(dǎo)向，孔的同軸度可以控制在0、015～0、03mm范圍內(nèi)。

2）若采用單軸兩面鏜孔，使用調(diào)整主軸位置精度時(shí)，孔的同軸度也可達(dá)0、015～0、03mm。

3）若多軸從兩面加工，孔的同軸度一般為0、05mm。

3、孔的平行度

鏜孔軸線之間的平行度以及孔對(duì)定位基面的平行度，一般可保持在軸線間距離公差的范圍以內(nèi)。在調(diào)整精度時(shí)，也可以達(dá)到(O、02～0、05)／(800～1000)。

4、孔的位置精度

孔的位置精度是指孔與孔之間，或孔與定位基面之間的位置尺寸精度。

在鏜孔時(shí)，采用固定精密導(dǎo)向，孔的位置精度可以達(dá)到±0、025～±0、05mm，采用其他加工方法可以達(dá)到±0、05mm。

對(duì)于多工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)機(jī)床和鼓輪式機(jī)床，在一個(gè)工位上精加工出來(lái)的孔的位置精度也可以達(dá)到±0、05mm；但是在兩個(gè)工位上分別精加工出來(lái)的孔，位置精度就較低，對(duì)于立式多工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)機(jī)床可達(dá)到±0、1mm，鼓輪式機(jī)床只能達(dá)到±0、2mm左右。鉆孑L的位置精度，若采用固定導(dǎo)向一般可以達(dá)到±0、2mm；若減小導(dǎo)向套與鉆頭之間的間隙，且導(dǎo)向套距工件較近時(shí)，則可以達(dá)到±0、15mm；若用活動(dòng)模板鉆孔，且活動(dòng)板用定位銷與夾具定位時(shí)，則其位置精度一般可達(dá)±0、2～±0、25mm。螺紋孔位置精度主要決定于鉆孔的位置精度，一般可以達(dá)到±0、25mm；當(dāng)鉆孔的位置精度較好時(shí)，可以達(dá)到±0、15mm。

5、孔的垂直度

被加工孔的軸心線對(duì)基面或?qū)α硪槐患庸た椎妮S心的垂直度，均可達(dá)到0、02／1000

6、止口深度

多軸加工采用動(dòng)力頭在死擋鐵上停留的方法，止口深度精度能達(dá)到0、15～0、25mm；單軸進(jìn)給，若采用特殊結(jié)構(gòu)的工具，加工到終點(diǎn)時(shí)用擋鐵塊頂在工件的表面上，一般可達(dá)到0、08—0、10mm；當(dāng)采用工具的加工精度較高時(shí)，可以保證在0、02、0、045mm以內(nèi)。

7、平面加工精度

加工平面的平面度可以達(dá)到0、05mm，表面粗糙度可以達(dá)到Ra2、5，被加工平面對(duì)基面的平行可以控制在0、05mm以內(nèi)，被加工平面到基面的距離尺寸公差亦可以保證在0、05mm以內(nèi)。

組合機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)：

1、提高通用部件的水平

通用部件技術(shù)水平的主要標(biāo)準(zhǔn)是：品種規(guī)格齊全，動(dòng)、靜態(tài)性能參數(shù)先進(jìn)，工藝性好j精度高和精度保持性好。目前應(yīng)注意開(kāi)發(fā)適應(yīng)強(qiáng)力銑削的大功率動(dòng)力滑臺(tái)、高精度鏜削頭和高精度滑臺(tái)，以及適應(yīng)中、小批生產(chǎn)的快調(diào)、速換動(dòng)力部件和支承部件。

2、發(fā)展適應(yīng)中、小批生產(chǎn)的組合機(jī)床

在機(jī)械制造工業(yè)中，中、小批生產(chǎn)約占80％。在某些中批生產(chǎn)的企業(yè)中，如機(jī)床、閥門行業(yè)等，其關(guān)鍵工序采用組合機(jī)床。其中機(jī)床廠用組合機(jī)床加工主軸變速箱孔系，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果顯著。發(fā)展具有可調(diào)、快調(diào)、裝配靈活、適應(yīng)多品種加工特點(diǎn)的組合機(jī)床十分迫切。轉(zhuǎn)塔主軸箱式組合機(jī)床、可換主軸箱式組合機(jī)床以及自動(dòng)換刀式數(shù)控組合機(jī)床可用于中、小批生產(chǎn)，但這類機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。

3、采用新刀具

近年來(lái)出現(xiàn)了多種新刀具，如具有鍍層的硬質(zhì)合金刀片、立方氮化硼刀具、金剛石刀具、各種可轉(zhuǎn)位的密齒銑刀、噴吸鉆頭、鑲有可轉(zhuǎn)位刀片的“短鉆頭”等。一般情況下，采用先進(jìn)刀具的工時(shí)為原工時(shí)的1／4～1／2。因?yàn)樘岣吡说毒叩哪陀枚龋源蟠罂s短了多刀組合機(jī)床停機(jī)換刀時(shí)間，提高了組合機(jī)床的經(jīng)濟(jì)效益。

4、發(fā)展自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)

自動(dòng)檢測(cè)包括對(duì)毛坯尺寸和工件硬度的檢查、鉆孔深度、刀具折斷、精加工尺寸和幾何形狀的檢查等。檢查方法分為主動(dòng)檢查與被動(dòng)檢查。主動(dòng)檢查是將不合格的工件剔出，使之不往下個(gè)工位輸送。被動(dòng)檢查則是發(fā)現(xiàn)不合格的工件時(shí)發(fā)出停機(jī)信號(hào)。目前主動(dòng)檢查應(yīng)用得日趨廣泛。隨著電子元件的迅速發(fā)展，集成控制器、微處理機(jī)的應(yīng)用，自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)顯得更加可靠。自動(dòng)檢測(cè)工位要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，統(tǒng)計(jì)計(jì)算以及打印出有關(guān)數(shù)據(jù)或作數(shù)字顯示。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展可以把被加工零件的實(shí)際尺寸控制在比規(guī)定公差更小的范圍之內(nèi)。還可以把加工后的工件按公差帶進(jìn)行分組，以便按分組的公差帶裝配。實(shí)際表明，采用分組裝配法提高產(chǎn)品的精度要比單純提高設(shè)備精度更為經(jīng)濟(jì)。

5、擴(kuò)大工藝范圍

組合機(jī)床除完成切削加工等工序外，還在逐步設(shè)計(jì)制造用于焊接、熱處理、自動(dòng)裝配、自動(dòng)打印、性能試驗(yàn)以及清洗和包裝等用途的組合機(jī)床。

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