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摘 要
一個國家的發(fā)展主要依賴工業(yè)生產(chǎn)，工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展水平?jīng)Q定著這個國家的未來發(fā)展方向。先進(jìn)的制造設(shè)備是最直接能夠提升生產(chǎn)力的。
本文所要詳解的是曲軸箱軸承孔端面螺紋底孔的加工方法及其加工用的組合鉆床。此工藝要求同時加工曲軸箱左右兩端12個螺紋底孔，并且一次性達(dá)到所要求的加工精度。按照以上要求，設(shè)計出三圖一卡，裝配圖及夾具。
臥式組合鉆床構(gòu)成零部件大致為滑臺底座、液壓滑臺、多軸箱、夾具，附帶動力元件等等。本文主要涉及機(jī)床部件標(biāo)準(zhǔn)件的選取，涉及夾具，多軸箱齒輪的配對及校核。
關(guān)鍵詞：組合鉆床,軸承孔端面,多軸箱,夾具
Abstract
The development of a country depends mainly on the industrial production, and the development level of the industry determines the future development direction of the country. Advanced manufacturing equipment is the most direct to enhance the productivity of.
T This paper will explain the combination drilling machine processing method of crankcase bearing hole face and threaded hole for processing. This process requires simultaneous processing of the crankcase around 12 ends of the threaded hole, and attains required processing precision. According to the above requirements, the design of a three figure 1 card, assembly drawing and fixture.
Horizontal combination drilling machine components generally slide base, hydraulic slipway, multi axle box, fixture, incidental power components and so on. This paper mainly involves the selection of standard parts of machine tools, involving the fixture, the matching of multi axle box and check.
Keyword: Combination drilling machine, end face of bearing bore, multi axle box, clamp
目 錄
摘 要 2
Abstract 3
1．緒 論 4
2.組合機(jī)床的總體設(shè)計 6
2.1 組合機(jī)床方案的制定 6
2.2 確定切削用量及選擇刀具 8
2.3 “三圖一卡”的編制 9
2.4 多軸箱的設(shè)計 18
3.夾具設(shè)計 21
3.1 機(jī)床夾具的概述 21
3.2工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 21
3.3工件定位方案和定位元件的設(shè)計 22
3.4夾緊方案和夾緊元件的設(shè)計 22
3.5夾具體的設(shè)計 22
3.6誤差的分析與計算 22
3.7夾具精度分析計算 23
4 .結(jié) 論 24
致 謝 25
參考文獻(xiàn) 26
23
Abstract
第二章 組合機(jī)床的總體設(shè)計
1．緒 論
1.1．綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義?
21世紀(jì)制造業(yè)迅速發(fā)展，生產(chǎn)效率決定企業(yè)的存亡，提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，使得企業(yè)最大化利益化是每個生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注的。隨著時代發(fā)展，工程師們首先發(fā)明了專用機(jī)床提高生產(chǎn)率，其缺點(diǎn)制造成本高，設(shè)計周期長，通用性低。多年后，工程師們改善了傳統(tǒng)的機(jī)床，即如今的組合機(jī)床，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動率。組合機(jī)床的特點(diǎn)為一次性可以多把刀具加工或同時加工多個工序，產(chǎn)品質(zhì)量也是有增無減；一般的組合機(jī)床由標(biāo)準(zhǔn)零部件組成，方便零件更換減少生產(chǎn)成本；組合機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)合組成自動化生產(chǎn)線，實(shí)行大規(guī)模生產(chǎn)。
如今，組合機(jī)床可以保證高質(zhì)量，高產(chǎn)量，高效率的車間生產(chǎn)。組合機(jī)床自動化程度非常高，只需少數(shù)工人加工操作。國內(nèi)的大中型箱體類零件的鉆孔，擴(kuò)孔等大部分用組合機(jī)床加工。近年來，組合機(jī)床行業(yè)日益壯大。
1.2.組合機(jī)床的種類與用途
1911年，美國人發(fā)明了世界上第一臺組合機(jī)床。當(dāng)時只是用在汽車行業(yè)，人們發(fā)現(xiàn)其加工效率很高，沒過多久，組合機(jī)床遍布世界各地大小工廠中。28年前，我國剛開始只有小規(guī)模地生產(chǎn)，如今，組合機(jī)床被用于大大小小各個行業(yè)。組合機(jī)床是提高效率，工業(yè)發(fā)展的完美探索者。組合機(jī)床自動化程度比較高，高效，易加工，已經(jīng)成為機(jī)械行業(yè)的新鮮血液。
1.3.組合機(jī)床的發(fā)展與前景
我國的組合機(jī)床生產(chǎn)水平屬于世界中游，國內(nèi)大型，多工位的的組合機(jī)床不得不從國外引進(jìn)。在21屆日本國際機(jī)床博覽會中上， 許多國家展示了當(dāng)時最先進(jìn)的組合機(jī)床，國內(nèi)專家們現(xiàn)在還對當(dāng)時展示的多功能的設(shè)備大為觀止。當(dāng)時列出的組合機(jī)床，最高的主軸轉(zhuǎn)速每分鐘18000轉(zhuǎn)，進(jìn)給速度達(dá)到每分鐘50米?，F(xiàn)在生產(chǎn)質(zhì)量要求愈來愈高，零件也愈來愈復(fù)雜，現(xiàn)今水平的組合機(jī)床可以做到化繁為簡，化難為易，組合機(jī)床在機(jī)械行業(yè)的前景是不能想象的。
組合機(jī)床的發(fā)展趨勢是自動化，多樣化，隨著科技的發(fā)展，自動化技術(shù)的日益成熟，組合機(jī)床自動線也越來越數(shù)字化，未來的發(fā)展趨勢是機(jī)床可以實(shí)行無人操作，從工件的裝夾，零件的加工，再到工件的拆卸，機(jī)床自動實(shí)行，可以大大
提高生產(chǎn)力，降低勞動強(qiáng)度?，F(xiàn)今，工件的形狀越來越復(fù)雜精細(xì)，加工要求越來越高，單工序機(jī)床今后將無法滿足每日大批量的生產(chǎn)，多工序多樣化得組合機(jī)床將會是未來趨勢，機(jī)床可以多工序加工，還可以同時進(jìn)行鉆孔，銑面等。我國的綜合實(shí)力日益壯大，工業(yè)發(fā)展也緊追歐美大國，組合機(jī)床生產(chǎn)發(fā)展也日益蓬勃。
第二章 組合機(jī)床的總體設(shè)計
2.組合機(jī)床的總體設(shè)計
2.1 組合機(jī)床方案的制定
2.1.1確定加工工藝方案
每一道工序，每一環(huán)節(jié)都需要有零件加工的要求、目標(biāo)，加工工藝方案便是零件加工生產(chǎn)的依據(jù)。每一道工序都會有一個加工工藝方案，零件加工時，我們需擬定合理的工藝方案出來。生產(chǎn)在制定工藝方案時，首先要仔細(xì)查看零件圖紙，要清楚知道工件的輪廓、材質(zhì)等；還要知道工件要加工哪一個或哪些部位，加工的精度要求等；初步確定工件加工時如何定位、夾緊，估算切削量等等。最后查看中英文的相關(guān)資料，擬定出合理的工藝方案。
分析被加工零件（曲軸箱軸承孔端面），寫出螺紋底孔的工藝過程。
(1)技術(shù)要求
曲軸箱左右端面軸承孔上的螺紋底孔的加工，共計6X2=12個，工件材料為HT200（灰鑄鐵），硬度為HB163～255。
(2) 工藝分析
孔的位置度公差為0.1mm。
根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗，為了提高加工效率，減少生產(chǎn)成本，螺紋底孔的加工同時一步完成，M8螺紋孔低孔直徑查表計算取Φ6.5毫米，加工的孔深為16毫米。
(3) 定位基準(zhǔn)的確定和選擇合適的夾緊點(diǎn)
綜合分析被加工零件的特征和加工的部位，最后確定以箱體的底面為定位基準(zhǔn)，選取底座對角長度最大的兩個孔定位，一面兩銷（圓柱銷、菱形銷）定位可以限制工件個六自由度，， 且此組合鉆床配有該曲軸箱的專用夾具。
（4）生產(chǎn)量
年生產(chǎn)量不少于60000件。
2.1.2 確定組合機(jī)床結(jié)構(gòu)方案
(1)被加工零件的加工精度
在完成機(jī)床結(jié)構(gòu)方案時，我們要保證加工零件可以完成要求的加工工序，并且要保證加工精度。曲軸箱軸承端面螺紋孔的不需要特別高的加工精度，可以使用一般組合鉆床。在加工時，可以對所有孔同時進(jìn)行最終的精加工。為了使得加工出來的孔粗糙度在Ra3.0um內(nèi)，我們要精確計算零件的尺寸大小，夾具的定位誤差等，提高制造精度。最后，我選擇尾置式齒輪動力裝置的組合機(jī)床，采用液壓系統(tǒng)進(jìn)給，夾具設(shè)計為手工夾緊。
(2) 被加工零件的特點(diǎn)
軸承孔端面的材料HT200、硬度HB163-255，6個孔以軸承孔中心為圓心環(huán)狀均勻分布，孔的直徑為Φ6.5毫米。經(jīng)分析，零件加工時受力不大，加工處發(fā)熱等影響微乎其微。確定單面6個孔可以同時加工，雙面同步進(jìn)行，一次完成的方案。
實(shí)際生產(chǎn)中，被加工面與定位基準(zhǔn)面垂直的一般選擇臥式機(jī)床，立式機(jī)床一般不加工長度偏高的工件，且工件的被加工平面與工件的定位基準(zhǔn)面是平行的。
此工件的被加工面與定位基準(zhǔn)平面是垂直的，6個孔一次同步完成，一個工序，最后確定臥式單工位組合鉆床。
(3) 零件的生產(chǎn)批量
零件的生產(chǎn)批量也會影響到機(jī)床的設(shè)計。此工件年生產(chǎn)量6萬件，多軸頭同步加工，可以大大減少生產(chǎn)周期，從而提高效率。
(4) 機(jī)床使用條件
最后，還需去工廠車間作實(shí)地考察，查看車間大小，所需機(jī)床數(shù)量，還要考慮客戶的要求，再綜上考慮，給客戶提供多個選擇方案。
綜上所述：從以上各個方面綜合考慮，工件的結(jié)構(gòu)，用戶要求等等，最終，我優(yōu)先選用六軸頭單工位同步鉆床。
2.2 確定切削用量及選擇刀具
2.2.1 選擇切削用量
確定了工件的工藝方案和機(jī)床的種類，下來就要考慮選擇切削用量。在實(shí)際生產(chǎn)中，機(jī)床同時加工的軸越多，切削用量會少25左右。組合機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)選用動力滑臺。由于要被加工的孔的深度是一致的，所以每個刀具的進(jìn)給量也是一致的，滿足NixFi=NjxFj。同時，我們還可以計算出動力滑臺每分鐘進(jìn)給量Vf=NixFi。
式中：Ni，Nj——各主軸轉(zhuǎn)速（r/min）
Fi，F(xiàn)j——各主軸進(jìn)給量（mm/r）
所生產(chǎn)的每個曲軸箱軸承端面的工件材料、精度、技術(shù)要求完全一樣的。綜合效率和成本考慮，最后選取鉆頭直徑選取D=6.5mm,材質(zhì)選擇高速鋼。綜合加工效率，刀具磨損情況考慮，選取刀具進(jìn)給量f=0.1mm/r，同時為了一次達(dá)到加工精度要求，選取切削速度v=10m/min。
2.2.2 切削力、切削扭矩、切削功率的
(1)通過切削力的計算，可以計算出滑臺的最小進(jìn)給力:
布氏硬度：HB =HBmax-(HBmax-HBmin)/3
=255-(255-163)/3
=224.33
式中: HB——布氏硬度
切削力：F=26D f0.8HB0.6
=26X6.5X0.10.8X224.330.6
=689.32N
式中: F——切削力（N）
D——鉆頭直徑（mm）
(2)主軸及傳動軸的選取主要由切削扭矩決定:
切削扭矩：T =10D1.9f0.8HB0.6
=10X6.51.9X0.10.8X224.330.6
=1429.12N·mm
式中: T——切削扭矩(N·mm)
f——進(jìn)給量（mm/r）
(3)動力箱主要依靠切削功率和主軸轉(zhuǎn)的速選擇的:
切削功率：P=TV/(9740X3.14XD)
=(1429.12X10)/(9740X3.14X6.5)
=0.072 kW
轉(zhuǎn)速：n=1000v/(3.14Xd)
=1000X10/(3.14X6.5)
=490r/min
式中：V——切削速度（m/min）
P——切削功率(kw)
n——轉(zhuǎn)速（r/min）
2.2.3 選擇刀具結(jié)構(gòu)
如何選擇刀具結(jié)構(gòu)：
1、優(yōu)先選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具，因為標(biāo)準(zhǔn)刀具結(jié)構(gòu)比較簡單，刃磨也比其它刀具容易的多。
2、我們還要考慮到鉆孔時廢料的排除，選擇的刀具是否每個部位都可以切削。
該軸承孔端面的硬度在HB163～255，加工孔徑為D=6.5mm，我選擇高速鋼鉆頭（W18Cr4V），直徑為Φ6.5的麻花鉆。最后，刀具長度的確定，我們要保證在工件加工完成時，刀具尾端與刀導(dǎo)套之間要保持35至45mm的距離，方便刀具長度的調(diào)整。
2.3 “三圖一卡”的編制
“三圖一卡”是對工件加工最簡單也是最直的展示方式，其包括零件工序圖，加工示意圖，尺寸聯(lián)系圖及生產(chǎn)率計算卡。
2.3.1零件工序圖
1、如何擬定零件工序圖
零件的的工序圖取決于前面所擬定的工藝方案，明確表達(dá)了組合機(jī)床所要完成的任務(wù)及任務(wù)要求，如加工部位尺寸，定位基準(zhǔn)等等。零件工序圖不光光是簡單的一張工件三維圖，它要求我們標(biāo)出工件尺寸，加工部位的尺寸，定位基準(zhǔn)，還要有夾緊位置，再加上必要的文字說明。它是組合機(jī)床設(shè)計中必不可少的一部分。明細(xì)如下：
（1）零件圖中，要明確畫出正確的零件形狀，重要部分需要用剖面圖表達(dá)出來，標(biāo)注零件尺寸，加工部位尺寸，精度要求，表面粗糙度等等。
（2）要在圖上標(biāo)明該工件的定位基準(zhǔn)，夾緊位置，還要有夾緊方向等等。
（3）如果會用到中間向?qū)r，我們還應(yīng)清楚了解中間向?qū)c工件的聯(lián)系尺寸，查看各個元件之間是否會干涉或其他問題。
（4）最后，再補(bǔ)充一些細(xì)節(jié)的東西，如零件名稱，材質(zhì)等等。
2、繪制被加工零件工序圖
（1）零件工序圖的前提是簡單，直觀，明了，做到該多不多，該少不少，著重表現(xiàn)出加工部位和加工要求。畫圖時，選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，畫出三視圖及重要部位的剖面圖，還需表達(dá)出工件的外輪廓，加工部位的尺寸等等。最后，使用相應(yīng)的符號標(biāo)記出定位基準(zhǔn)，夾具加緊位置和方向。
（2）標(biāo)注加工部位的尺寸時，我們需要由定位基準(zhǔn)啟始，方便工人快速理解圖意。
(3)最后，還需表達(dá)出零件加工時的特定要求。
2.1.2零件工序圖
2.3.2 加工示意圖
1、繪制加工示意圖
零件工序圖完成之后，我們需要根據(jù)擬定的工藝方案繪制出加工示意圖。加工示意圖與零件工序同不同的是，它主要展示的是零件如何加工，怎么加工。它還展示了零件，夾具，多軸箱之間的距離大小，機(jī)床的工作循環(huán)等等。加工示意圖還將影響多軸箱的設(shè)計，動力元件的選擇，機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)。
加工示意圖的組成：
（1）要明確表達(dá)出設(shè)計師的設(shè)計思路，選定切削參數(shù)，設(shè)計出加工時滑臺刀具的快進(jìn)，快退長度等。
（2）在圖中，還要正確的將重要尺寸數(shù)據(jù)標(biāo)注出來，如主軸的外伸長度，刀導(dǎo)套的尺寸等。
（3）繪制刀具時，刀具應(yīng)在加工完了的位置。
2.3.2加工示意圖
2、選擇刀具、工具、導(dǎo)向裝置
（1）刀具的選擇
刀具優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)件，要考慮的工件的材料，需要的精度，加工數(shù)量等等。
（2）導(dǎo)向套的選擇
導(dǎo)向套是用來輔助保證機(jī)床鉆孔時的位置精度，導(dǎo)向套主要由刀具決定的，包括類型和參數(shù)。
1）選擇導(dǎo)向類型 刀具直徑為6.5mm，主軸轉(zhuǎn)速為490r/min，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗選擇固定式導(dǎo)向。
2）導(dǎo)向套的參數(shù) 查表得，導(dǎo)向套的內(nèi)徑應(yīng)為6.5mm，外徑取12mm，長度不少于18mm，襯套外徑為16mm。
（3）固定裝置的配合
刀具和固定裝置為間隙配合，固定裝置內(nèi)徑的公稱尺寸偏差為G7或F8;固定裝置和襯套也為間隙配合，固定裝置外徑的公稱尺寸偏差為H7/g6，襯套內(nèi)徑的公稱尺寸偏差為H7/js6.
（4）主軸的選取
綜合考慮實(shí)用性，主軸我們選取40Cr。查表得，剪切彈性模量G=81.0GPa,剛性主軸取ψ＝1／4（0）／m,B取7.3，
計算出主軸的最小直徑d：
d>B(10XT)0.25=7.3X(10X1.42912)0.25=14.19mm
式中：d——軸直徑（mm）
T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩（N·mm）
從上面的計算我們可以知道主軸的直徑必須大于14mm，6個主軸相同，取D=32mm, 主軸外伸長度初步取L=115mm，查表得主軸內(nèi)徑取d=20mm。
（5）選擇刀具接桿 多軸箱端面到每個加工孔表面的距離是相同的，主軸外伸長度L=115mm也相同，且加工的孔深相同。所以刀具應(yīng)選擇同一種，刀具長度是相同的，然而實(shí)際生產(chǎn)中，往往6把刀具的磨損情況不一樣，刀具會出現(xiàn)微小的參差不齊。為了避免加工后，6個螺紋底孔深度不一樣，甚至無法進(jìn)行下到工序，所以我們要在刀具和主軸上在裝個可以調(diào)節(jié)長度的元件，我們選擇可調(diào)式刀具接桿。
2.3.2可調(diào)連接桿
如圖，連接桿左端與主軸連接，連接桿嵌于主軸內(nèi)，所以連接桿左端大小等于主軸內(nèi)孔直徑大小，即d=20mm。
（6）機(jī)床的聯(lián)系尺寸
計算示意圖尺寸時，我們選取的是刀具鉆完孔時的尺寸來確定其它尺寸。在這里，我們可以計算出加工完成后加工表面與多軸箱表面的最小長度Lmin。Lmin=L刀具+L連接桿+L主外+L螺母-L孔深。
（7）工作進(jìn)給長度的確定
工作進(jìn)給長度L=L1+L2，L1為加工部位長度，L2為刀具切入長度。由于工件端面誤差等情況，切入長度L2=5-10mm，在這里取L2=9mm，所以L=16+9=25mm.
（8）快進(jìn)長度的確定
在實(shí)際加工中，裝卸工件時，刀具要回退出零件夾具外，要保證最大回退時刀具不會觸碰任何工件，留出一段空間長度，在這里，快速退回行程取157mm，快退長度=156-25=131mm。
2.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
2.3.2聯(lián)系尺寸圖
1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容
組合機(jī)床主要由多軸箱，滑臺底座，動力箱組成，它們之間相互獨(dú)立又相互合作。動力箱為動力元件，帶動驅(qū)動軸——傳動軸——主軸；普通組合機(jī)床一般選用液壓滑臺，進(jìn)給力大，工作未定；多軸箱根據(jù)所要加工的零件，加工工序的不同而不同，可以進(jìn)行鉆孔，擴(kuò)孔等一系列工序。
尺寸聯(lián)系圖主要表達(dá)的是機(jī)床內(nèi)部元件的尺寸聯(lián)系，機(jī)床元件與工件的尺寸聯(lián)系。它的作用是初步形成機(jī)床整體結(jié)構(gòu)，包括加工工件，可以大概校核選用的零部件是否合適，查看是否可以正常加工零件等等。
2、選用動力部件
（1）滑臺的選用
根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗，選用滑臺時，我們要考慮到加工時所須的進(jìn)給力，最大行程等，其次，我們還要考慮滑臺的驅(qū)動方式等。
1）驅(qū)動形式的確定
翻閱資料知道，機(jī)械滑臺變速復(fù)雜，也沒有過載保護(hù)，相比之下，液壓滑臺使用壽命長，加工精度高，所以我優(yōu)先選用液壓滑臺。根據(jù)加工零件的需求，我選用HY系列的液壓滑臺。
2）確定軸向進(jìn)給力
滑臺所須進(jìn)給力約計算
F進(jìn)=∑=6X689.32=4135.92N
式中：Fi——各主軸的軸向力
滑臺工作時，不僅僅是需要提供刀具切削時進(jìn)給力，因為多軸箱底部與滑臺相運(yùn)動時還會產(chǎn)生無法避免的摩擦力。所以F滑臺>F進(jìn)＝4.2KN。
3）確定進(jìn)給速度
與機(jī)械滑臺相比，液壓滑臺可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行無極調(diào)速。還要注意的是，由前文的切削用量計算出來的進(jìn)給速度不能小于滑臺工作的最小進(jìn)給速度。此機(jī)床系統(tǒng)中進(jìn)給速度Vf=nxf=49mm/min。我初步選取型號為1HY25IA的滑臺，快進(jìn)速度12m/min，工作進(jìn)給范圍32至800mm/min。
4）確定滑臺行程
滑臺的行程不僅需要正常的工作行程，為了防止刀具磨損或定位誤差等種種因素不能夠進(jìn)行機(jī)動性的調(diào)整，我們還應(yīng)該空出前備量。1HY25型號的滑臺前備量規(guī)定值為20mm。后備量的作用是在刀具過長時，也能夠再向后滑移，不影響刀具的裝卸，暫時取40mm。滑臺的總行長度L>L工+L前+L后。
即：行程L＞156+20+40=216mm，所以取滑臺工作長度L＝250mm，L后=L-L工-L前=250-156-20=74mm，最后確定后備量為74mm。經(jīng)計算得，1HY25IA滑臺符合加工要求。
（2）由下式估動力箱的選用
用前文計算的軸的轉(zhuǎn)動功率估算電動箱的功率，，可算：
P主=P切/η
=6X0.072／0.7
=0.62KW
式中：η——多軸箱傳動效率
由于加工時功率的不穩(wěn)定，電動箱的實(shí)際功率是要稍大于理論值的，主軸轉(zhuǎn)速v=490r/min，動力箱的輸出轉(zhuǎn)速應(yīng)大于主軸轉(zhuǎn)速。所以，我選取了1TD25IA型動力箱。發(fā)動機(jī)功率為1.5kw，輸出轉(zhuǎn)速為520r/min。
2、確定裝料高度
裝料高度指零件下底面到地面的最小距離，為了方便工人裝卸工具，裝料高度大約在600至1200mm，根據(jù)我選取的滑臺標(biāo)準(zhǔn)件的高度，以及方便零件的裝卸，裝料高度定位950mm。
3、選取中間底座
中間底座的大小主要由零件和夾具的尺寸決定，但也要考慮到與標(biāo)準(zhǔn)件滑臺底座的聯(lián)接，最后中間底座我選取側(cè)底座1CC25。
4、確定多軸箱輪廓尺寸
多軸箱也是標(biāo)準(zhǔn)件，主要依據(jù)主軸的位置大小來決定，也須考慮到與其他標(biāo)準(zhǔn)件的聯(lián)接，經(jīng)計算和查表，多軸箱的尺寸選取400X400。
2.3.4 生產(chǎn)率計算卡計算
生產(chǎn)率計算卡主要表達(dá)的是工件從安裝到加工結(jié)束后卸下的各個子過程的所需時間，還有切削用量，刀具轉(zhuǎn)速等。最后計算得出機(jī)床每小時的生產(chǎn)率和負(fù)荷關(guān)系。
1）理想生產(chǎn)率Q
Q=60000/K=60000/2350h=25.53件/h
式中：Q——機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件/h）
K——單班制工廠選取23500h
2）實(shí)際生產(chǎn)率Q實(shí)
Q實(shí)=60/T單
T單=t切+t輔+（Ls/Sm+T停）+[(l快進(jìn)+l快退)/V快+T移+T裝卸]
=(25/224.8+10/1124)+9140+165)/8000+0.1+1.5
=1.76mim
式中：T單—— 每個工件加工所需要的時間（h）
Ls——進(jìn)給的行程長度（mm）
Sm——每分鐘進(jìn)給量（mm/min）
T?！罁蹊F停留時間
V快——動力部件快速行程速度
T移——工作臺完成一次工位的轉(zhuǎn)換時間（min）
T裝卸——裝卸工作時間（min）
所以
Q實(shí)=60/T單
=60/1.76
34.1 件/h
3)機(jī)床負(fù)荷率
=Q/Q實(shí)
=25.53/34.1X100%
=74.87%
式中：A——年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件）
Tk——年工作時間（h）
2.3.4生產(chǎn)率計算卡
被加工
零件
圖號
毛坯種類
鑄件
名稱
曲軸箱軸承孔端面
毛坯重量
材料
HT200
硬度
HB163-255
工序名稱
加工M8螺紋底孔
工序號
工時/min
序號
工步
名稱
工作行程/mm
切速/（m·min-1）
進(jìn)給量/（mm·r-1）
進(jìn)給量/（mm·min-1）
機(jī)動時間
輔助時間
1
裝入工件
0.5
2
工件定位、夾緊
10
0.25
3
右力部件快進(jìn)
131
10000
0.011
4
右力部件工進(jìn)
25
10
0.1
49
0.9
5
死擋鐵停留
0.009
6
右力部件快退
156
10000
0.021
7
松開工件
10
0.25
8
卸下工件
0.5
備注
1、 裝卸工件的時間取決于工人的熟練程度，取1.5min；
2、 直線移動或回轉(zhuǎn)工作臺進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時間，取0.1min.
累計
0.11
1.571
單件總工時
1.681
實(shí)際生產(chǎn)率
25.53件/h
理論生產(chǎn)率
34.1件/h
機(jī)床負(fù)荷率
74.87%
2.4 多軸箱的設(shè)計
2.4.1 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖
由圖所示，以左下角的定位銷中點(diǎn)O為原點(diǎn)，以中心點(diǎn)垂直于多軸箱右端面為X軸正方向，以垂直于X軸向上為Y軸正方向。最上端的孔為孔1，順時針分別為孔2，3 , 4 , 5 , 6 ，此圖為多軸箱原始依據(jù)圖，以此進(jìn)行軸的位置及計算。
2.4.1 鉆孔組合機(jī)床多軸箱原始依據(jù)圖
主軸外尺寸及切削用量
軸號
主軸外伸尺寸
工序
內(nèi)容
切削用量
D/d
L
N
（r/min）
V
(m/min)
f
(mm/r)
Vf
(mm/min)
1、2、3、4、5、6
32/20
115
鉆Φ6.5
490
10
0.1
49
2.4.2 齒輪模數(shù)選擇
組合鉆床一般選用滾珠軸承主軸。由計算得齒輪模數(shù)m應(yīng)大于等于2，查表得，驅(qū)動軸齒輪齒數(shù)要求21至26，經(jīng)計算，主軸—傳動軸的齒輪模數(shù)取m1=2，傳動軸—驅(qū)動軸的齒輪模數(shù)取m2=4。
2.4.3 多軸箱的傳動設(shè)計
（1）參照原始依據(jù)圖，先確定驅(qū)動軸的坐標(biāo)，再計算各個主軸的坐標(biāo)。計算結(jié)果如下表：
驅(qū)動軸、主軸坐標(biāo)值
坐標(biāo)
定位銷
驅(qū)動軸O
主軸1
主軸2
主軸3
主軸4
主軸5
主軸6
X
0
175
175
233.46
233.46
175
116.54
116.54
Y
0
94.5
285
251.25
183.75
150
183.75
251.25
(2)傳動軸——主軸
由于零件加工需要，傳動軸位于6個孔正中心方便傳動，此級為升速傳動，傳動比取標(biāo)準(zhǔn)傳動比1.41。
D1=m1（Z1+Z2）/2
Z1+Z2=2X67.5/2
Z2/Z1=1.41
計算得Z1=28，Z2=40
式中：m——齒輪模數(shù)
Z——齒輪齒數(shù)
D1——主軸與傳動軸的軸心距（mm）
(3)驅(qū)動軸——傳動軸
驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速520r/min，要求主軸轉(zhuǎn)速490r/min，所以i1xi2=490/520
i2=490/(520Xi1)
=490/(520X1.41)
=1/1.49
D2=m2(Z3+Z4)/4
Z3+Z4=2X123/4
Z4/Z3=1/1.49
計算得Z3=37，Z4=25
式中：i——傳動比
D2——傳動軸與驅(qū)動軸的軸心距（mm）
(4)分度圓直徑計算
d1=mXZ1=2X28=56mm
d2=mXZ2=2X40=80mm
d3=mXZ3=4X37=148mm
d4=mXZ4=4X25=100mm
式中：d——分度圓直徑（mm）
（5）中心距的驗算，傳動軸的校核
經(jīng)校核，各個齒輪可以正常嚙合并且轉(zhuǎn)動，并無發(fā)現(xiàn)齒輪間，軸之間的發(fā)生干涉情況。各軸中心距的的偏差都在合理范圍內(nèi)，傳動軸受力校核也滿足要求。
2.4.4 繪制傳動系統(tǒng)圖
傳動系統(tǒng)圖所展示的是各軸之間的傳動關(guān)系，上面標(biāo)注著各個齒輪的齒數(shù)和模數(shù)，主軸和驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速，讓看圖人一目了然。
2.4.4多軸箱傳動系統(tǒng)圖
第三章 夾具體設(shè)計
3.夾具設(shè)計
3.1 機(jī)床夾具的概述
3.1.1機(jī)床夾具的組成
(1)定位元件和定位裝置
定位裝置主要是保證工件在加工時的所在坐標(biāo)點(diǎn)在計算得出的理論坐標(biāo)點(diǎn)上。
(2)夾緊元件和夾緊裝置
加緊裝置是防止工件在加工時發(fā)生位置偏移。工件僅在定位后加工是萬萬不可的，為了保證零件加工時保持在基準(zhǔn)面不發(fā)生偏移，必須要用到夾緊元件或夾緊裝置。
(3)導(dǎo)向元件
導(dǎo)向元件即前文所說的刀導(dǎo)套，它的作用是能夠使刀具正確地進(jìn)入切削軌跡，大大提高了生產(chǎn)精度。
(4)夾具體
夾具體顧名思義就是整個夾具的身軀，上面有著其它重要器官，它的材料通常為鑄鐵。
3.1.2機(jī)床夾具的類型
夾具的種類繁多，外觀也盡不相同，可以按工藝過程分類，可以按機(jī)床類型分類，還可以按夾具的特點(diǎn)適用范圍分類等等。本文設(shè)計的夾具為專用夾具，其優(yōu)點(diǎn)為定位誤差小，節(jié)約生產(chǎn)材料。
3.2工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析
本文所要加工的孔端面位置并不復(fù)雜，所以夾具的設(shè)計相對來說也并不會很復(fù)雜，所需加工的孔端面與曲軸箱底面是垂直的，所以用曲軸箱底面為定位基準(zhǔn)
就行了。
3.3工件定位方案和定位元件的設(shè)計
我的方案是以曲軸箱底面為定位基準(zhǔn)，用兩個支承板確定位置精度，以箱體底面距離最遠(yuǎn)的2個定位孔限制個六自由度，一面兩銷（圓柱銷、菱形銷）定位，限制所需加工孔端面與曲軸箱底面的垂直度。
3.4夾緊方案和夾緊元件的設(shè)計
工件在加工中，在受到各種力的作用下，工件會左右搖晃，所以工件必須加緊，我們還要設(shè)計加緊裝置。
夾緊裝置在夾緊過程中的要求：
(1)夾緊裝置不能損壞工件表面
(2)夾緊力的大小不能過大使工件變形，也不能太小，失去了夾緊的作用
(3)夾緊裝置要易于裝卸
(4)夾緊裝置盡量簡單，加工方便
分析加工零件結(jié)構(gòu)，加工時切削力并不大，可以用簡易夾具加緊，我采用在曲軸箱左右兩側(cè)都用螺栓加緊。
3.5夾具體的設(shè)計
夾具體是夾具的身軀，由于被加工零件的特點(diǎn)，我采用半封閉式夾具，所以夾具體的主要尺寸由工件外輪廓尺寸決定。
以下是須要滿足的要求：
1）零件加工時，可以承受產(chǎn)生的切削力。
2）夾具體上應(yīng)考慮排屑和清理切屑方便。
3）夾具體的底面要設(shè)計的比體寬大一些，可以增加穩(wěn)定性。
3.6誤差的分析與計算
該夾具以夾具體底面的上端面為定位基準(zhǔn)，被加工螺紋孔中心軸線與右側(cè)面的線性尺寸為一般公差。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，?。ㄖ械燃墸┘?：尺寸偏差為
① 由于夾具或定位元件的尺寸誤差等會產(chǎn)生定位誤差：Δd.w=0.3mm
② 夾緊裝置可能使零件表面變形等原因會產(chǎn)生夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
③ 機(jī)床，夾具經(jīng)多次反復(fù)加工生產(chǎn)，表面會磨損造成加工誤差：通常不超過
④ 還有夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
經(jīng)計算，夾具尺寸的設(shè)計滿足零件加工精度的要求。
3.7夾具精度分析計算
最后，我們還要計算夾具精度，夾具本身尺寸的合理誤差，還有定位是產(chǎn)生的誤差，由后者產(chǎn)生誤差主的原因：
1）工件定位誤差Δdw。
2）夾具安裝產(chǎn)生的誤差Δa。
3）刀具安裝誤差引起的誤差Δt。
4）因加工方法產(chǎn)生的誤差Δg。
為了保證加工出來的零件符合精度要求，工序尺寸公差Δk >Δdw+Δa+Δt+Δg
經(jīng)計算，夾具中的定位誤差dw=0.07mm，安裝誤差Δa=0.005mm，刀具位置誤差Δt=0.07mm，加工方法誤差Δg=0.62=0.3m。
所以,按概率法相加得
經(jīng)校核，此次設(shè)計的夾具及加緊方式符合要求。
結(jié)論
致謝
4 .結(jié) 論
我選取的課題是曲軸箱軸承孔端面螺紋底孔組合鉆床及其夾具設(shè)計，本文主要探討的是組合機(jī)床的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)件的選取，多軸箱的傳動設(shè)計，夾具設(shè)計。
拿到課題，首先要大量閱讀與組合機(jī)床有關(guān)的專業(yè)書籍與教材，在大概熟悉組合機(jī)床和其它零部件后，我便開始進(jìn)行初步設(shè)計了。首先要明確知道加工零件所需要加工的部位，加工要求，再認(rèn)真的制定出工藝方案來。通過工藝方案，可以計算出一系列重要的數(shù)據(jù)，為設(shè)計“三圖一卡”打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。隨后，經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算，尺寸校對，繪制出“三圖”，此時，組合機(jī)床設(shè)計部分基本大功告成。余下是多軸箱的計算和夾具的設(shè)計。
本次設(shè)計的核心是機(jī)床的選取和加工方案的確定，如何降低生產(chǎn)成本，又能提高生產(chǎn)率，都在設(shè)計師的精心計算中。對于加工工件一面六孔的結(jié)構(gòu)，我選擇六軸頭同步鉆床，工作是傳統(tǒng)機(jī)床的2倍以上，加工方便，零件精度有增無減。
此次設(shè)計還有些不足，因為我是模具向的學(xué)生，對于組合機(jī)床比較陌生，可能有些工件選取的不是很正確，有些問題可能也沒考慮，經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我的學(xué)習(xí)到許多東西，在日后工作中，我會加倍努力。
參考文獻(xiàn)
致 謝
三個月漫長的設(shè)計過程中，指導(dǎo)老師趙海霞悉心教導(dǎo)，誨人不倦，每次遇到困難，我都會去詢問趙老師。身為模具向的學(xué)生，對組合機(jī)床并不是非常熟悉，加上基礎(chǔ)不是很牢固，所謂先天畸形后天還缺鈣，此次畢業(yè)設(shè)計對我來說難度是巨大的，我翻閱了大量相關(guān)書籍，但根本弄不懂是什么意思，也不會查表，非常感謝和我共同戰(zhàn)斗的好同學(xué)，好伙伴，他們對我的鼓勵與幫助也是巨大的。
通過此次畢業(yè)設(shè)計，我也學(xué)習(xí)到了許多東西，畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)以來第一次獨(dú)立完成一個較大的項目，對毫無工作經(jīng)驗的學(xué)生來說是具有相當(dāng)大的挑戰(zhàn)性的，這將會是人生寶貴的一筆財富。青春期的我們，對未知充滿著好奇，也有著戰(zhàn)勝困難的雄心與壯志。
最后，我要感謝班主任的關(guān)心與鼓勵，感謝金科機(jī)電工程學(xué)院4年來對我的栽培，今天我以母校為傲，明日母校以我為傲！
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畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）外 文 參 考 資 料 及 譯 文
譯文題目： The Lathe and Its Operations
車床及其操作
學(xué)生姓名： 學(xué) 號：
專 業(yè)：
所在學(xué)院：
指導(dǎo)教師：
職 稱：
20xx年 2月 27日
英語原文：
The Lathe and Its Operations
The Lathe and Its Construction
A lathe is a machine tool used primarily for producing surfaces of revolution and flat edges. Based on their purpose, construction, number of tools that can simultaneously be mounted, and degree of automation, lathes-or, more accurately, lathe-type machine tools can be classified as follows:
(1)Engine lathes
(2)Tool room lathes
(3)Turret lathes
(4)Vertical turning and boring mills
(5)Automatic lathes
(6)Special-purpose lathes
In spite of that diversity of lathe-type machine tools, they all have common features with respect to construction and principle of operation. These features can best be illustrated by considering the commonly used representative type, the engine lathe.
Lathe bed. The lathe bed is the main frame, involving a horizontal beam on two vertical supports. It is usually made of grey or nodular cast iron to damp vibrations and is made by casting. It has guide ways to allow the carriage to slide easily lengthwise. The height of the lathe bed should be appropriate to enable the technician to do his or her job easily and comfortably.
Headstock. The headstock is fixed at the left hand side of the lathe bed and includes the spindle whose axis is parallel to the guide ways (the slide surface of the bed). The spindle is driven through the gearbox, which is housed within the headstock. The function of the gearbox is to provide a number of different spindle speeds (usually 6 up to 18 speeds). Some modern lathes have headstocks with infinitely variable spindle speeds, which employ frictional, electrical, or hydraulic drives. The spindle is always hollow, i. e., it has a through hole extending lengthwise. Bar stocks can be fed through that hole if continuous production is adopted. Also, that hole has a tapered surface to allow mounting a plain lathe center. The outer surface of the spindle is threaded to allow mounting of a chuck, a face plate, or the like.
Tailstock. The tailstock assembly consists basically of three parts, its lower base, an intermediate part, and the quill. The lower base is a casting that can slide on the lathe bed along the guideways, and it has a clamping device to enable locking the entire tailstock at any desired location, depending upon the length of the work piece. The intermediate part is a casting that can be moved transversely to enable alignment of the axis of the tailstock with that of the headstock. The third part, the quill, is a hardened steel tube, which can be moved longitudinally in and out of the intermediate part as required. This is achieved through the use of a hand wheel and a screw, around which a nut fixed to the quill is engaged. The hole in the open side of the quill is tapered to enable mounting of lathe centers or other tools like twist drills or boring bars. The quill can be locked at any point along its travel path by means of a clamping device.
The carriage. The main function of the carriage is mounting of the cutting tools and generating longitudinal and/or cross feeds. It is actually an H-shaped block that slides on the lathe bed between the headstock and tailstock while being guided by the V-shaped guideways of the bed. The carriage can be moved either manually or mechanically by means of the apron and either the feed rod or the lead screw. When cutting screw threads, power is provided to the gearbox of the apron by the lead screw. In all other turning operations, it is the feed rod that drives the carriage. The lead screw goes through a pair of half nuts, which are fixed to the rear of the apron. When actuating a certain lever, the half nuts are clamped together and engage with the rotating lead screw as a single nut, which is fed, together with the carriage, along the bed. When the lever is disengaged, the half nuts are released and the carriage stops. On the other hand, when the feed rod is used, it supplies power to the apron through a worm gear. The latter is keyed to the feed rod and travels with the apron along the feed rod, which has a keyway extending to cover its whole length. A modern lathe usually has a quick-change gearbox located under the headstock and driven from the spindle through a train of gears. It is connected to both the feed rod and the lead screw and enables selecting a variety of feeds easily and rapidly by simply shifting the appropriate levers. The quick-change gearbox is employed in plain turning, facing and thread cutting operations. Since that gearbox is linked to the spindle, the distance that the apron (and the cutting tool) travels for each revolution of the spindle can be controlled and is referred to as the feed.
Lathe Cutting Tools
The shape and geometry of the lathe tools depend upon the purpose for which they are employed. Turning tools can be classified into two main groups, namely, external cutting tools and internal cutting tools. Each of these two groups includes the following types of tools:
Turning tools. Turning tools can be either finishing or rough turning tools. Rough turning tools have small nose radii and are employed when deep cuts are made. On the other hand, finishing tools have larger nose radii and are used for obtaining the final required dimensions with good surface finish by making slight depths of cut. Rough turning tools can be right-hand or left-hand types, depending upon the direction of feed. They can have straight, bent, or offset shanks.
Facing tools. Facing tools are employed in facing operations for machining plane side or end surfaces. There are tools for machining left-hand-side surfaces and tools for right-hand-side surfaces. Those side surfaces are generated through the use of the cross feed, contrary to turning operations, where the usual longitudinal feed is used.
Cutoff tools. Cutoff tools, which are sometimes called parting tools, serve to separate the work piece into parts and/or machine external annular grooves.
Thread-cutting tools. Thread-cutting tools have either triangular, square, or trapezoidal cutting edges, depending upon the cross section of the desired thread. Also, the plane angles of these tools must always be identical to those of the thread forms. Thread-cutting tools have straight shanks for external thread cutting and are of the bent-shank type when cutting internal threads.
Form tools. Form tools have edges especially manufactured to take a certain form, which is opposite to the desired shape of the machined work piece. An HSS tool is usually made in the form of a single piece, contrary to cemented carbides or ceramic, which are made in the form of tips. The latter are brazed or mechanically fastened to steel shanks．This latter type includes the carbide tip, the chip breaker, the pad, the clamping screw (with a washer and a nut), and the shank. As the name suggests, the function of the chip breaker is to break long chips every now and then, thus preventing the formation of very long twisted ribbons that may cause problems during the machining operation. The carbide tips (or ceramic tips) can have different shapes, depending upon the machining operations for which they are to be employed. The tips can either be solid or with a central through hole, depending on whether brazing or mechanical clamping is employed for mounting the tip on the shank.
Lathe Operations
In the following section, we discuss the various machining operations that can be performed on a conventional engine lathe. It must be borne in mind, however, that modern computerized numerically controlled lathes have more capabilities and can do other operations, such as contouring, for example. Following are conventional lathe operations.
Cylindrical turning. Cylindrical turning is the simplest and the most common of all lathe operations. A single full turn of the work piece generates a circle whose center falls on the lathe axis; this motion is then reproduced numerous times as a result of the axial feed motion of the tool. The resulting machining marks are, therefore, a helix having a very small pitch, which is equal to the feed. Consequently, the machined surface is always cylindrical. The axial feed is provided by the carriage or the compound rest, either manually or automatically, whereas the depth of cut is controlled by the cross slide. In roughing cuts, it is recommended that large depths of cuts (up to 0.25in. or 6mm, depending upon the work piece material) and smaller feeds would be used. On the other hand, very fine feeds, smaller depths of cut (less than 0.05in, or 0.4mm), and high cutting speeds are preferred for finishing cuts.
Facing. The result of a facing operation is a flat surface that is either the whole end surface of the work piece or an annular intermediate surface like a shoulder. During a facing operation, feed is provided by the cross slide, whereas the depth of cut is controlled by the carriage or compound rest. Facing can be carried out either from the periphery inward or from the center of the work piece outward. It is obvious that the machining marks in both cases take the form of a spiral. Usually, it is preferred to clamp the carriage during a facing operation, since the cutting force tends to push the tool (and, of course, the whole carriage) away from the work piece. In most facing operations, the work piece is held in a chuck or on a face plate.
Groove cutting. In cut-off and groove-cutting operations, only cross feed of the tool is employed. The cut-off and grooving tools, which were previously discussed, are employed.
Boring and internal turning. Boring and internal turning are performed on the internal surfaces by a boring bar or suitable internal cutting tools. If the initial work piece is solid, a drilling operation must be performed first. The drilling tool is held in the tailstock, and the latter is then fed against the work piece.
Taper turning. Taper turning is achieved by driving the tool in a direction that is not parallel to the lathe axis but inclined to it with an angle that is equal to the desired angle of the taper. Following are the different methods used in taper-turning practice:
(1) Rotating the disc of the compound rest with an angle equal to half the apex angle of the cone. Feed is manually provided by cranking the handle of the compound rest. This method is recommended for taper turning of external and internal surfaces when the taper angle is relatively large.
(2) Employing special form tools for external, very short, conical surfaces. The width of the work piece must be slightly smaller than that of the tool, and the work piece is usually held in a chuck or clamped on a face plate. In this case, only the cross feed is used during the machining process and the carriage is clamped to the machine bed.
(3) Offsetting the tailstock center. This method is employed for external taper turning of long work pieces that are required to have small taper angles (less than 8°). The work piece is mounted between the two centers; then the tailstock center is shifted a distance S in the direction normal to the lathe axis.
(4) Using the taper-turning attachment. This method is used for turning very long work pieces, when the length is larger than the whole stroke of the compound rest. The procedure followed in such cases involves complete disengagement of the cross slide from the carriage, which is then guided by the taper-turning attachment.
During this process, the automatic axial feed can be used as usual. This method is recommended for very long work pieces with a small cone angle, i.e., 8°through 10°.
Thread cutting. When performing thread cutting, the axial feed must be kept at a constant rate, which is dependent upon the rotational speed (rpm) of the work piece. The relationship between both is determined primarily by the desired pitch of the thread to be cut. As previously mentioned, the axial feed is automatically generated when cutting a thread by means of the lead screw, which drives the carriage. When the lead screw rotates a single revolution, the carriage travels a distance equal to the pitch of the lead screw.
Consequently, if the rotational speed of the lead screw is equal to that of the spindle (i.e., that of the work piece), the pitch of the resulting cut thread is exactly equal to that of the lead screw. The pitch of the resulting thread being cut therefore always depends upon the ratio of the rotational speeds of the lead screw and the spindle: Pitch of the lead screw/ Desired pitch of work piece=rpm of the work piece/rpm of lead screw=spindle-to-carriage gearing ratio. This equation is useful in determining the kinematic linkage between the lathe spindle and the lead screw and enables proper selection of the gear train between them. In thread cutting operations, the work piece can either be held in the chuck or mounted between the two lathe centers for relatively long work pieces. The form of the tool used must exactly coincide with the profile of the thread to be cut, i.e., triangular tools must be used for triangular threads, and so on.
Knurling. Knurling is mainly a forming operation in which no chips are produced. It involves pressing two hardened rolls with rough file like surfaces against the rotating work piece to cause plastic deformation of the work piece metal. Knurling is carried out to produce rough, cylindrical (or conical) surfaces, which are usually used as handles. Sometimes, surfaces are knurled just for the sake of decoration; there are different types of patterns of knurls from which to choose.
Cutting Speeds and Feed
The cutting speed, which is usually given in surface feet per minute (SFM), is the number of feet traveled in the circumferential direction by a given point on the surface (being cut) of the work piece in 1 minute.
The relationship between the surface speed and rpm can be given by the following equation: SFM=πDN
Where
D=the diameter of the work piece in feet
N=the rpm
The surface cutting speed is dependant primarily upon the material being machined as well as the material of the cutting tool and can be obtained from handbooks, information provided by cutting tool manufacturers, and the like.
Generally, the SFM is taken as 100 when machining cold-rolled or mild steel, as 50 when machining tougher metals, and as 200 when machining softer materials. For aluminum, the SFM is usually taken as 400 or above. There are also other variables that affect the optimal value of the surface cutting speed.
These include the tool geometry, the type of lubricant or coolant, the feed, and the depth of cut. As soon as the cutting speed is decided upon, the rotational speed (rpm) of the spindle can be obtained as follows:
N=SFM/(πD)
The selection of a suitable feed depends upon many factors, such as the required surface finish, the depth of cut, and the geometry of the tool used. Finer feeds produce better surface finish, whereas higher feeds reduce the machining time during which the tool is in direct contact with the work piece.
Therefore, it is generally recommended to use high feeds for roughing operations and finer feeds for finishing operations. Again, recommended values for feeds, which can be taken as guidelines, are found in handbooks and in information booklets provided by cutting tool manufacturers.
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譯文：
車床及其操作
車床及其結(jié)構(gòu)
車床是主要用于生成旋轉(zhuǎn)表面和平整邊緣的機(jī)床。根據(jù)它們的使用目的、結(jié)構(gòu)、能同時被安裝刀具的數(shù)量和自動化的程度，車床—或更確切地說是車床類的機(jī)床，可以被分成以下幾類：
(1)普通車床
(2)萬能車床
(3)轉(zhuǎn)塔車床
(4)立式車床
(5)自動車床
(6)特殊車床
雖然車床類的機(jī)床多種多樣，但它們在結(jié)構(gòu)和操作原理上具有共同特性。這些特性可以通過普通車床這一最常用的代表性類型來最好地說明。
車床床身：車床床身是包含了在兩個垂直支柱上水平橫梁的主骨架。為減振它一般由灰鑄鐵或球墨鑄鐵鑄造而成。它上面有能讓大拖板輕易縱向滑動的導(dǎo)軌。車床床身的高度應(yīng)適當(dāng)以讓技師容易而舒適地工作。
主軸箱：主軸箱固定在車床床身的左側(cè)，它包括軸線平行于導(dǎo)軌的主軸。主軸通過裝在主軸箱內(nèi)的齒輪箱驅(qū)動。齒輪箱的功能是給主軸提供若干不同的速度(通常是6到18速)。有些現(xiàn)代車床具有采用摩擦、電力或液壓驅(qū)動的無級調(diào)速主軸箱。主軸往往是中空的，即縱向有一通孔。如果采取連續(xù)生產(chǎn)，棒料能通過此孔進(jìn)給。同時，此孔為錐形表面可以安裝普通車床頂尖。主軸外表面是螺紋可以安裝卡盤、花盤或類似的裝置。
尾架：尾架總成基本包括三部分，底座、尾架體和套筒軸。底座是能在車床床身上沿導(dǎo)軌滑動的鑄件，它有一定位裝置能讓整個尾架根據(jù)工件長度鎖定在任何需要位置。尾架體為一能橫向運(yùn)動的鑄件，它可以調(diào)整尾架軸線與主軸箱軸線成一直線。第三部分，套筒軸是一淬硬鋼管，它能根據(jù)需要在尾架體中縱向進(jìn)出移動。這通過使用手輪和螺桿來達(dá)到，與螺桿嚙合的是一固接在套筒軸上的螺母。套筒軸開口端的孔是錐形的，能安裝車床頂尖或諸如麻花鉆和鏜桿之類的工具。套筒軸通過定位裝置能沿著它的移動路徑被鎖定在任何點(diǎn)。
大拖板：大拖板的主要功能是安裝刀具和產(chǎn)生縱向和/或橫向進(jìn)給。它實(shí)際上是一由車床床身V形導(dǎo)軌引導(dǎo)的、能在車床床身主軸箱和尾架之間滑動的H形滑塊。大拖板能手動或者通過溜板箱和光桿(進(jìn)給桿)或絲桿(引導(dǎo)螺桿)機(jī)動。
在切削螺旋時，動力通過絲桿提供給溜板箱上的齒輪箱。在其余車削作業(yè)中，都由光桿驅(qū)動大拖板。絲桿穿過一對固定在溜板箱后部的剖分螺母。當(dāng)開動特定操作桿時，剖分螺母夾在一起作為單個螺母與旋轉(zhuǎn)的絲桿嚙合，并帶動拖板沿著床身提供進(jìn)給。當(dāng)操作桿脫離時，剖分螺母釋放同時大拖板停止運(yùn)動。另一方面，當(dāng)使用光桿時則通過蝸輪給溜板箱提供動力。 蝸輪用鍵連接在光桿上，并與溜板箱一起沿光桿運(yùn)動，光桿全長范圍開有鍵槽。現(xiàn)代車床一般在主軸箱下裝備快速變換齒輪箱，通過一系列齒輪由主軸驅(qū)動。它與光桿和絲桿連接，能容易并快速地通過簡單轉(zhuǎn)換適當(dāng)?shù)牟僮鳁U選擇各種進(jìn)給。快速變換齒輪箱可用于普通車削、端面切削和螺旋切削作業(yè)中。由于這種齒輪箱與主軸相連，主軸每轉(zhuǎn)一圈溜板箱(和切削刀具)運(yùn)動的距離能被控制，這距離就可以被認(rèn)為是進(jìn)給。
車床切削刀具
車床刀具的形狀和幾何參數(shù)取決于它們的使用目的。車削刀具可以分為兩個主要組別，即外部切削刀具和內(nèi)部切削刀具。這兩組中的每一組都包括以下類型刀具：
車削刀具：車削刀具可以是精車刀具或粗車刀具。粗車刀具刀尖半徑較小，用于深切削。而精車刀具刀尖半徑較大，用于通過微量進(jìn)刀深度來獲得具有較好表面光潔度的最終所需尺寸。粗車刀具按其進(jìn)給方向可以是右手型的或是左手型的。它們可以有直的、彎的或偏置的刀桿。
端面刀具：端面刀具用在端面作業(yè)中加工平板側(cè)面或端部表面，也有加工左右側(cè)表面之分。與一般采用縱向進(jìn)給的車削作業(yè)相反，那些側(cè)表面通過采用橫向進(jìn)給產(chǎn)生。
切斷刀具：切斷刀具，有時也稱為分割刀具，用于將工件分割成若干部分和/或加工外部環(huán)形槽。
螺紋切削刀具：螺紋切削刀具根據(jù)所需螺紋的橫截面，有三角形的、矩形的或梯形的切削刃。同時，這些刀具的平面角必須始終與螺紋形狀的平面角保持一致。車外螺紋的螺紋切削刀具為直刀桿，而車內(nèi)螺紋的螺紋切削刀具則是彎刀桿。
成形刀具：成形刀具有專門制成特定形狀的刀刃，這種刀刃形狀與被加工工件所需外形正好相反。高速鋼刀具通常以單件形式制造，而硬質(zhì)合金或陶瓷刀具則以刀尖形式制造。后者用銅焊或機(jī)械方法固定于鋼質(zhì)刀桿上。機(jī)械式固定布置方式，它包括了硬質(zhì)合金刀尖、斷屑槽、襯墊、卡裝螺桿(帶有墊圈和螺母)及刀桿。顧名思義，斷屑槽的功能就是不時地折斷長切屑，以防形成很長的可能會在機(jī)加工操作中引起問題的纏繞切屑條。硬質(zhì)合金刀尖(或陶瓷刀尖)根據(jù)采用它們的機(jī)加工操作，可以有不同的形狀。根據(jù)將刀尖裝配在刀桿上是通過用銅焊還是機(jī)械卡裝，刀尖可以是實(shí)心的或是帶有中心通孔的。
車床操作
在下面這節(jié)中，要討論的是能在傳統(tǒng)普通車床上進(jìn)行的各種機(jī)加工作業(yè)。然而，必須記住現(xiàn)代計算機(jī)數(shù)控車床具有更多的功能并且可以進(jìn)行其它操作，例如仿型。下面是傳統(tǒng)車床的操作。
圓柱面車削：圓柱面車削是所有車床操作中最簡單也是最普通的。工件旋轉(zhuǎn)一整圈產(chǎn)生一個圓心落在車床主軸上的圓；由于刀具的軸向進(jìn)給運(yùn)動這種動作重復(fù)許多次。所以，由此產(chǎn)生的機(jī)加工痕跡是一條具有很小節(jié)距的螺旋線，該節(jié)距等于進(jìn)給。因此機(jī)加工表面始終是圓柱形的。軸向進(jìn)給通過大拖板或復(fù)式刀架手動或自動提供，然而切削深度則由橫向滑板控制。粗車中，推薦使用較大切削深度(根據(jù)工件材料可達(dá)0.25英寸或6毫米)和較小進(jìn)給。另一方面，精車則最好采用很小的進(jìn)給、較小的切削深度(小于0.05英寸或0.4毫米)和較高的切削速度。
端面車削：端面車削操作的結(jié)果是將工件整個端部表面或者像軸肩之類的中間環(huán)形表面加工平整。在端面車削操作中，進(jìn)給由橫向滑板提供，而切削深度則通過大拖板或復(fù)式刀架控制。端面車削既可以從外表面向內(nèi)切削也可以從工件中心往外切削。很明顯在這兩種情況下機(jī)加工痕跡都是螺線形式。通常在端面車削作業(yè)時習(xí)慣于采用夾住大拖板，這是因為切削力傾向于將刀具(當(dāng)然包括整個大拖板)推離工件。在大多數(shù)端面車削作業(yè)中，工件被支撐在卡盤或花盤上。
開槽：在切斷和開槽操作中，刀具只有橫向進(jìn)給。要采用前面已經(jīng)討論過的切斷和開槽刀具。
鏜孔和內(nèi)部車削：鏜孔和內(nèi)部車削通過鏜桿或合適的內(nèi)部切削刀具在內(nèi)表面進(jìn)行。如果初始工件是實(shí)心的，則必須首先進(jìn)行鉆孔作業(yè)。鉆孔刀具安裝在尾架上，然后對著工件進(jìn)給。
錐面車削：錐面車削通過沿著與車床主軸不平行而傾斜成一個等于錐面所需角度的方向進(jìn)刀來實(shí)現(xiàn)。下面是在實(shí)際錐面車削中采用的不同方法：
(1) 將復(fù)式刀架盤旋轉(zhuǎn)一個等于圓錐體頂角一半的角度。通過搖動復(fù)式刀架操縱柄手動提供進(jìn)給。當(dāng)錐角相對較大時切削外錐面和內(nèi)錐面推薦使用這種方法。
(2) 對很短的外錐面采用特殊的成型刀具。工件的寬度必須略小于刀具的寬度，并且工件通常由卡盤支撐或夾緊在花盤上。在這種情況下，機(jī)加工作業(yè)時只有橫向進(jìn)給而大拖板則夾緊在床身上。
(3)偏移尾架頂尖。對需要較小錐角(小于8°) 的較長工件外錐面車削采用這種方法。工件安裝于兩頂尖之間；然后將尾架頂尖朝垂直于車床主軸方向移動一距離S。
(4) 采用錐面車削附加裝置。這種方法用于車削很長的工件，其長度大于復(fù)式刀架的整個行程。在這種場合下要遵循的步驟是將橫向滑板完全脫離大拖板，然后通過錐面車削附加裝置進(jìn)行引導(dǎo)。
在此作業(yè)中，能照常使用自動軸向進(jìn)給。對具有較小錐角(即8°到10°)的很長工件推薦采用這種方法。
螺紋切削：在螺紋切削作業(yè)時，軸向進(jìn)給必須保持恒定速率，這取決于工件的轉(zhuǎn)速(rpm)。兩者之間的關(guān)系基本上由被切削螺紋所需的節(jié)距決定。如前所述，當(dāng)依靠驅(qū)動大拖板的絲桿切削螺紋時軸向進(jìn)給是自動產(chǎn)生的。絲桿旋轉(zhuǎn)一圈，大拖板就行進(jìn)等于絲桿節(jié)距的一段距離。
因此如果絲桿的旋轉(zhuǎn)速度等于心軸的轉(zhuǎn)速(即工件的轉(zhuǎn)速)，生成切削螺紋的節(jié)距就正好等于絲桿的節(jié)距。所以被切削生成螺紋的節(jié)距總是取決于絲桿和心軸的轉(zhuǎn)速比：絲桿的節(jié)距/工件所需節(jié)距=工件轉(zhuǎn)速/絲桿轉(zhuǎn)速=心軸到大拖板的傳動比。這公式在決定車床心軸和絲桿之間的運(yùn)動學(xué)關(guān)系時很有用，并且提供了正確挑選它們之間輪系的方法。在螺紋切削作業(yè)中，工件既能支撐于卡盤中，對相對較長的工件也能安裝在兩個車床頂尖之間。使用的刀具外形必須正好與要切削螺紋的輪廓一致，即三角形刀具必須用于三角形螺紋等等。
滾花：滾花主要是一種不產(chǎn)生切屑的成型操作。它使用兩個帶有粗銼式表面的淬火滾輪壓在旋轉(zhuǎn)的工件上使工件金屬產(chǎn)生塑性變形。滾花用于生成粗糙的圓柱(或圓錐)面，通常用來作手柄。有時表面滾花只為裝飾之故；有不同的滾花圖案類型可供選擇。
切削速度和進(jìn)給
切削速度，通常用每分鐘表面英尺給出，就是一分鐘內(nèi)工件(被切削)表面給定點(diǎn)在圓周方向上行進(jìn)的英尺數(shù)。
表面速度與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系可以用下式給出：
SFM=πDN
式中
D=用英尺表示的工件直徑
N=轉(zhuǎn)速
表面切削速度主要由被切削材料和切削刀具材料決定，可以從手冊、切削刀具生產(chǎn)商提供的資料及類似的東西上查取。
一般而言，SFM當(dāng)機(jī)加工冷軋或低碳鋼時取100，機(jī)加工較堅韌的金屬時取50，而機(jī)加工較軟材料時取200。對鋁而言，SFM通?？扇?00以上。也還存在其它一些變量影響表面切削速度的最佳值。
其中包括刀具形狀、潤滑劑或冷卻液的類型、進(jìn)給和切削深度。切削速度一旦確定，心軸轉(zhuǎn)速(rpm)就能按下式得到：
N=SFM/(πD)
合適進(jìn)給的選擇取決于許多因素，例如所需表面光潔度、切削深度和所用刀具的幾何形狀。進(jìn)給越小生成的光潔度越好，而在刀具與工件直接接觸時進(jìn)給越大則可以減少機(jī)加工時間。
所以對粗車一般推薦使用較大進(jìn)給，而精車則用較小進(jìn)給。再者，作為指導(dǎo)方針的進(jìn)給推薦值可以從手冊和切削刀具生產(chǎn)商提供的資料小冊子上找到。