1引言
組合機床是以通用部件為基礎，按照工件特定外形和加工工藝設計的專用部件和夾具組成的半自動或全自動專用機床。一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工，生產效率比通用機床高幾倍甚至幾十倍。由于通用部件已經標準化和系列化，可根據需要靈活配置，能縮短設計和制造周期，組合機床兼有成本低和高效率的優(yōu)點，在大批量生產中得到廣泛應用，并可以組成自動生產線，提高企業(yè)效益。組合機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、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行減速器箱體雙面銑組合機床設計。
2減速器箱體機械加工工藝規(guī)程設計
減速器箱體如圖1所示，根據零件工藝要求進行組合機床設計。工藝規(guī)程的擬定是組合機床設計的關鍵一步，因為工藝方案很大程度決定了組合機床的結構配置和使用性能。
2．1分析、研究加工要求和現場工藝
2．2定位基準和夾壓部位的選擇
正確選擇定位基準和夾壓部位是保證加工精度的重要條件。而對于本機床定位基準采用“一面兩銷”定位原則。
2．3影響工藝方案的主要因素
加工的工序內容和加工精度，這是制定機床工藝方案的主要依據。加工零件的特點，如工件的材料及硬度、加工部位的結構形狀、工件剛性、定位基準面的特點等，對組合機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。確定工序間余量應注意以下幾點：
(1)工件經重新安裝或多工位機床加工，定位誤差較大時，余量應適當加大。當工件一次安裝下半精加工和精加時，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《機械加工工藝手冊》。
3組合機床總體設計
3．1切削用量的確定
在組合機床工藝方案確定的過程中，工藝方法和關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，對機床的加工精度、生產率、刀具耐用度、機床結構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系。當銑削表面粗糙度數值要求較低時，銑削速度應高一些，每齒走刀量應小一些。若生產率要求不高，可以取很小的每齒走刀量，一次銑削4mm~5 iTl／n的余量達到Ra1．61J m的表面粗糙度。這時每齒的進給量一般為0．02mm~0．03ram。表1列出了鑲嵌套式面銑刀的銑削用量。根據選定的切削速度(主要指切削速度V及進給量f)，確定進給力，作為選擇動力滑臺及設計夾具的依據；確定切削轉矩，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(一般指動力箱電機)功率；確定刀具耐用度，用以驗證所選用量或刀具是否合理。
3．3組合機床“三圖一卡”
‘繪制組合機床“三圖一卡”，就是針對具體零件，在選定的工藝和結構方案的基礎上，進行組合機床總體方案圖樣文件設計。其內容包括：零件工序圖、加工示意圖、機床尺寸聯系總圖和生產率卡等。
3．4被加工零件工序圖
被加工零件工序圖是根據制訂的工藝方案，表示所設計的組合機床(或自動線)上完成的工藝內容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設計研制合同外，它是組合機床設計的具體依據，也是制造、使用、調整和檢驗機床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件基礎上，突出本機床或自動線的加工內容，并作必要的說明而繪制的。其主要內容包括：
(1)被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與
本工序機床設計有關部位結構形狀和尺寸。當需要設置中間導向時，則應把設置中間導向臨近的工件內部肋、壁布置及有關結構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、夾壓部位及夾緊方向。以便據此進行夾具的支承、定位、夾緊和導向等結構設計。
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、形位公差等技術要求以及對上道工序的技術要求。
(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床總體方案初步確定的基礎上繪制的。它是設計刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動力部件、繪制機床總聯系尺寸圖的主要依據；是對機床總體布局和性能的原始要求；也是調整機床和刀具所必須的重要技術文件。在加工示意圖中表達和標注的內容有：機床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程；工件、刀具類型、數量和結構尺寸；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)標注切削用量：軸的切削用量應標注在相
應的主軸后端。其內容包括：主軸轉速I1 、相應刀具的切削速度vi、每轉進給量￡和每分鐘進給量fM。主軸的每分鐘進給量是等于動力滑臺的工進速度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，動力部件從原來位置開始運動到加工終了位置，又返回到原位的動作過程。一般包括快速進給、工作進給和快速退回等動作。有時還有中間停止、多次往復進給、跳躍進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
快速引進和工作進給長度之和。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機床尺寸聯系圖
機床尺寸聯系圖是以被加工零件工序圖和工示意圖為依據，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專用部件結構繪制的。是用來表示機床配置形式、主要構成及各部件安裝位置、相互聯系、運動關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計提供了重要依據；它可以看成機床總體外觀簡圖。由其輪廓尺寸、占地面積、操作方法等可以檢驗是否適應用戶現場使用環(huán)境。
3．6．1動力部件的選擇
繪制機床尺寸聯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。已經確定機床為臥式雙面單工位液壓傳動組合機床，液壓滑臺實現工作進給運動，選用配套的銑削頭進行銑平面。銑削頭規(guī)格要與滑臺匹配，其驅動功率主要根據切削功率及所需的最小進給速度、工作行程、考慮工作的穩(wěn)定性及來選用?？蓞⒁姟稒C械加工工藝手冊》。
3．6。2繪制機床尺寸聯系圖需要注意的問題
當某一規(guī)格的動力部件的功率或進給力不能滿足要求，但又相差不大時，不能選用大一規(guī)格的。 ‘當工件上加工部位對工件中心線不對稱時，應注明動力部件中心線同夾具中心線的偏移量。對機床單獨安裝的液壓站和電氣控制框及控制臺等設備也應確定安裝位置。繪制機床聯系尺寸總圖時，各部件應嚴格按照同一比例繪制，并仔細檢查長、寬、高三個作標方向的尺寸鏈均要封閉。本設計中高度方向尺寸鏈應封閉，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)，必須與多軸箱相應的最低主軸線與地面問的距離相等，即
應滿足下列等式：
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、側底座、中間底座、工件中心的尺寸鏈也應封閉。
4組合機床夾具設計
4．1定位裝置設計
定位方法和定位元件的選擇，包括定位元件的結構、形狀、尺寸及布置形式等，主要決定于工件加工要求、工件定位基準和外力的作用狀況等因素。根據零件尺寸及結構要求，依據“六點定位原理”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，裝配后應磨平工作面，以保證等高性；“兩銷”分別為圓柱銷和削邊銷，因為工件以一面及兩個圓柱孔實現組合表面定位時，為補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，削邊銷的設計計算參考《機床夾具設計手冊》。
4．2夾緊裝置設計
4．2．1夾緊機構概述
在組合機床上加工時，工件依靠夾具上的定位支承系統(tǒng)，獲得對于刀具及其導向的正確位置，還需要依靠夾具上的加緊機構，來消除工件因受到切削力或工件自重的作用而產生的位移或振動，使工件在加工中能繼續(xù)保持定位所得的正確位置。夾緊機構通常由三部分組成：夾緊動力部分，中間傳動機構和夾緊元件。這三部分起著不同的作用，夾緊動力部分用于產生力源，并將作用力傳動中間傳動機構；中間傳動機構能改變作用力的方向和大小，即作為增力機構，同時能產生自鎖作用，以保證在加工過程中，但力源消失時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構傳遞的夾緊力，并與工件直接接觸而執(zhí)行夾緊作用。
4．2．2夾緊力的計算
計算夾緊力時，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)。根據工件收切削力、夾緊力作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出夾緊力。我設計的銑床夾具采用螺旋夾緊機構，螺旋夾緊機構結構簡單，便于夾緊，操作容易。單個螺旋夾緊力公式計算為：
p×L
W0=—-——=——_— —_ (N)
，． + tg( + 2)
式中：
wO一單個螺旋夾緊產生的夾緊力(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量摩擦半徑(mm)，其值視螺桿端部的結構形式而定參見《機床
夾具設計手冊》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《機床夾具設計手冊》
P54表1—2—21。
參見《機床夾具設計手冊》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結論
綜上所述：組合機床具有生產率高、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，還可對廢棄機床進行回收再利用，經濟實效；隨著經濟的發(fā)展，組合機床已經被廣泛地應用到車間的生產中，為生產節(jié)約了大量的經費和時間。
4．3板型輥軸承潤滑
軸承潤滑采用油霧潤滑，維護人員應定期檢查潤滑情況。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，以防止靜電的產生。冷卻空氣保持STU 內部潔凈和降溫作用。
4．4合理使用各種補償
目標補償包括溫度補償和凸度補償。目標補償用于補償帶材沿寬度方向上的溫度分布不均，凸度補償是用于帶材纏繞在卷取機上產生過應力造成的凸度而進行的補償。板型補償包括傾斜補償和測量輥偏向補償，其中測量輥偏向補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。操作手在軋制時應合理選用各種補償。
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的旋轉軸上脈沖編碼器彈性聯軸節(jié)的緊固程度，定期檢查板型輥驅動電機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)行機構
定期檢查GRIP噴液系統(tǒng)，定期做噴液實驗，以便觀察噴嘴有無常噴或堵塞現象。電、鉗工定期檢查壓上系統(tǒng)sony磁尺、壓力傳感器和伺服閥。同時定期檢查正、負彎輥系統(tǒng)壓力傳感器和伺服閥。5結束語． 1700mm四輥不可逆鋁板帶冷軋機由于采用了先進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)加工提供了質量可靠的箔材坯料，同時也提高了軋機的生產效率，滿足了用戶對高質量鋁板帶的需求。
