立式钻床多轴头设计

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第3章 设计前的准备工作

3.1 产品图及工艺卡

3.1.1 产品图。

产品图见图纸。本产品毛坯为铸造件，材料为HT100。生产批量：中等批量。 3.1.2 工艺卡。

本工艺卡为产品的工艺过程，本产品的重点工序是4（3）个直径为14.5mm的孔的加工，从产品图我们可以知道，产品毛坯为铸造件。但在铸造时，产品是否要留余量，以及留多少；产品是否需要留有铸造通孔等都是需要考虑的问题。

我根据［8］中表39.3－7查得铸造余量为4mm，再根据［9］表1－166查得：当孔径

时，不需铸造孔。所以本产品不需要铸造孔。

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从零件图上看，底盖的加工工艺流程可定为：铸造——铣——钻。其中铣这一工艺是为了钻孔进行的辅助工序或准备工序，只要能达到尺寸及粗糙度要求即可，所以这不是本零件的主要工序。本零件的重点工序是四个（三个）孔的加工工序，因为这几个孔必须保证位置的要求，而且这几个孔并不是环型规则布置，不可能采用分度盘来加工；其次如果采用画线来加工的话，位置误差将会很大，不能保证零件的技术要求；即使我们采用了画线来加工，对我们的生产员工的技术水平有很大的要求，会大大降低生产率。我们为了能提高生产率，降低生产成本，我们似乎可以选择一种可以一次完成加工的设备，这个设备必须满足零件的设计要求，不需定位直接将零件的几个孔加工出来。为此，我选择多轴头来加工这几个孔，多轴头既能保证零件的各项技术要求，有能提高生产率，降低生产成本的作用。所以对几个孔的加工我采用多轴头这一辅助设备来加工。

下面是这个产品的工艺方案。见表3-1和表3-2

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我们可以比较，因为图纸对产品有粗糙度要求，所以我认为需要将对产品的加工分为粗加工和精加工，以此满足产品的表面粗糙度。所以选择方案一。

表3-1：方案一

工序号 0 工序名称 铸造 工序内容 砂型铸造，清砂。 以零件的下底面为粗基准，铣底盖的上表面，保证 5 10 15 20 铣 个尺寸余量0.2。 铣 检验 铣 求。 钻 30 35 检验 入库 表3-2：方案二

工序号 0 5 工序名称 铸造 铣 工序内容 砂型铸造，清砂。 以零件的下底面为粗基准，铣底盖的上表面，保证个 尺寸余量0.2。 以上以加工免为精基准，加工下表面，使钻孔台厚 度为16.2mm，表面至要求。 检验各个尺寸至要求。 以钻孔台下表面为基准，精铣上表面至[图纸要 25 采用多轴头钻孔，一次完成4（3）个孔的加工， 使各要求满足。 检验各个尺寸至要求。 6

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10 15 20 25 30 铣 以上以加工免为精基准，加工下表面，使钻孔台厚度 为16mm，表面至要求。 检验 钻 检验各个尺寸至要求。 采用多轴头钻孔，一次完成4（3）个孔的加工，使各 要求满足。 检验 入库 检验各个尺寸至要求。 3.2 选择刀具及加工机床、夹具

3.2.1 刀具图

刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具。

绝大多数的刀具是机用的，但也有手用的。由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料，所以“刀具”一词一般就理解为金属切削刀具。切削木材用的刀具则称为木工刀具。

刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。中国早在公元前28~前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期(公元前三世纪)，由于掌握了渗碳技术，制成了铜质刀具。当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。

然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。1783年，法国的勒内首先制出铣刀。1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。

那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的，许用的切削速度约为5米/分。1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。1898年，美国的泰勒和．怀特发明高速钢。1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。

在采用合金工具钢时，刀具的切削速度提高到约8米/分，采用高速钢时，又提高两倍以上，到采用硬质合金时，又比用高速钢提高两倍以上，切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。

由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵，刀具出现焊接和机械夹固式结构。1949~1950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片，不久即应用在铣刀和其他刀具

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上。1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。

1969年，瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法，生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。1972年，美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法，在硬质合金或高速钢刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛硬质层。表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨性结合起来，从而使这种复合材料具有更好的切削性能。 刀具按工件加工表面的形式可分为五类。加工各种外表面的刀具，包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等；孔加工刀具，包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等；螺纹加工工具，包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等；齿轮加工刀具，包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等；切断刀具，包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。此外，还有组合刀具。

按切削运动方式和相应的刀刃形状，刀具又可分为三类。通用刀具，如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等；成形刀具，这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状，如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等；展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件，如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。

各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上；镶齿结构刀具的工作部分(刀齿或刀片)则镶装在刀体上。 刀具的装夹部分有带孔和带柄两类。带孔刀具依靠内孔套装在机床的主轴或心轴上，借助轴向键或端面键传递扭转力矩，如圆柱形铣刀、套式面铣刀等。

带柄的刀具通常有矩形柄、圆柱柄和圆锥柄三种。车刀、刨刀等一般为矩形柄；圆锥柄靠锥度承受轴向推力，并借助摩擦力传递扭矩；圆柱柄一般适用于较小的麻花钻、立铣刀等刀具，切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递扭转力矩。很多带柄的刀具的柄部用低合金钢制成，而工作部分则用高速钢把两部分对焊而成。

刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。有的刀具的工作部分就是切削部分，如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等；有的刀具的工作部分则包含切削部分和校准

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