托辊管体止口镗削组合机床多轴箱设计

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1000℃时尚能进行切削。在540℃时硬质合金的硬度为82～87HRA，相当于高速钢的常温硬度，在760℃时仍能保持77～85HRA。因此硬质合金的切削性能比高速钢高得多，刀具耐用度可以提高几倍到几十倍，在耐用度相同的情况下，切削速度可以提高4～10倍。

综合以上分析，选择硬质合金材料作为此次切削的刀具材料。 4 切削用量的选择

（1）在工件材料、刀具材料、刀具几何参数及其他切削条件已确定的情况下，切削用量的选择将关系到工件质量、生产效率和加工成本。合理的切削用量应该能满足以下要求：

1）保证工件表面的粗糙度和加工精度 2）保证刀具合理的耐用度

3）充分发挥机床的潜力，但又不超过机床允许的动力及扭距，不超过工艺系

统强度及刚度所允许的极限负荷。

根据切削用量三要素（ap 、

f、v）对刀具耐用度的不同的影响程度，在保证

刀具经济耐用度的条件下，要取得较高的生产效率，应按照ap?f?v的顺序来选择切削用量。即应首先考虑选择较大的切削深度t，其次选择尽可能大的进给量s，最后在保证刀具经济耐用度的条件下选择尽可能大的切削速度v。

（2）各切削要素的选择原则 切削深度ap

切削深度是根据工件的加工余量来决定的，选择时主要考虑：

1）在留下精加工及半精加工的余量后，粗加工应尽可能将剩下的余量一次切除，以减少走刀次数：

2）如果工件余量过大，或机床动力不足而不能将粗切余量一次切除，则也应将第一次走刀的切削深度尽可能大些：

3）当冲击负荷较大（如断续切削时），或工艺系统刚性较差时，应当减小切削深度：

进给量f

通常限制进给量的主要因素是切削力及加工表面光洁度。粗切时加工表面光洁度要求不高，进给量主要受刀杆刀片工件及机床的强度和刚度所能承受的切削力的限制；半精切及精切时，进给量主要受表面光洁度要求的限制，刀具的副偏角愈小，刀尖圆弧半径越大，切削速度愈高，工件材料的强度愈大，则进给量可愈大。

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切削速度v

切削速度的选择，主要考虑切削加工的经济性，必须保证刀具的经济耐用度，同时切削负荷不能超过机床的额定功率。通常的原则是：刀具材料的耐热性好，切削速度可高些；工件材料的强度硬度高或塑性太大和太小，切削速度均应该取低些； 加工带外皮的工件时，切削速度应该低些；要求得到较高的表面光洁度时，切削速度应避开积屑瘤的生成速度范围；对硬质合金刀具，可取较高的切削速度；对高速钢刀具宜采用低速切削；断续切削时，应采用较低的切削速度；工艺系统刚性较差时，切削速度适当减小；在切削速度最后确定前，需要验算机床电动机功率是否足够，如果验算发现超载，则适当减小切削速度。

根据上述原则及注意事项查镗孔切削余量表2-1，选择管体的ap?2mm，

f?0.4mm/r，v?70m/min。

表2-1

工序 刀具材料 V（米∕分） 粗镗 高速钢 硬质合金 半精镗 高速钢 硬质合金 精镗 硬质合金

5 切削力及其计算 （1） 切削力的来源

克服被加工材料对弹性变形的抗力，克服被加工材料对塑性变形的抗力，刻度切屑对刀具前刀面的摩擦力和刀具后刀面对过度渡表面和已加工表面的摩擦力

（2） 影响切削力的因素

1） 工件材料 材料的强度硬度愈高或加工硬化倾向愈大，则切削力也愈大；工件材料中含有易切削元素时，可减小切削力

2） 切削速度 它的通过影响切屑变形程度来影响切削力，切屑变形大则切削力增大

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钢 S（毫米∕转） 0.15～0.4 0.35～0.7 0.1～0.3 0.15～0.45 0.12～0.15 15～30 50～70 15～50 95～135 100～150 山西大同大学工学院本科毕业设计说明书

3） 进给量及切削深度 进给量及切削深度增大，均使切削面积成正比增大，故切削力也随之增大，但两者的影响程度不同。切削深度增大时，切削变形程度增大不变，切削力成正比增大；而进给量增大时，切屑的平均变形有所减小，因而切削力并不成正比增大，一般进给量增大一倍，切削力仅增大68～86%

4） 除了上述因素外，刀具的前角、主偏角、刃倾角、刀尖圆弧半径、刀具磨损、切削液的选择也对切削力有较大影响。 切削力的计算指数公式

Fz?9.81CFzap在式中：

xFz fyFz?60v?nFzKFz （2-1）

CFz——决定被加工金属和切削条件的系数；

xFz、yFz、nFz——分别表示背吃刀量ap、进给量f、和切削速度v的指数

各种因素对切削力的KFz——指实际加工条件和所求得经验公式的条件不符时，修正系数的积。

查《金属切削原理》得

CFz?270,xFz?1.0,yFz?0.75,nFz??0.15KFz?KmF?KkrF?K??F?K?F?0.4????0.637??进而求得Fz0.75?0.94?1.0?1.0=0.66 （2-2）

?923N

切削功率的计算：

Pm?Fz?v?10?3?923?1.17?10?3?1.08kw （2-3）

切削转矩的计算

n?100v0100?070 n （2-4） ??146r/mi?D3.14?153 （2-5）

PT?9550??70.6N?m

n计算主轴直径，一般主轴选择45钢，在强度条件下，主轴的直径为

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16T?316?70600?22.6mm （2-6）

d?3?31?3.14?????刚度条件计算时主轴的直径为

d?432T?180?1000432?70600?180?1000 ??37.8mm （2-7）422??8.1?10???0.25G????T——轴所承受的转矩(N?mm)；

式中：d——轴直径(㎜)；

???——许用剪应力(MPa)；45钢???=31MPa；

B——系数，当材料的剪切弹性摸量G=8.1?104MPa，非刚性主轴

????0.5??m,B?1.948；传动轴????1??m，B?1.638。

综合上述计算，参考通用钻削类主轴系列参数选择得主轴的直径为40mm。主轴外伸长度为135mm，孔深129mm。

6 主轴和刀杆的连接方式

（1）靠圆柱孔和端面定位，用螺钉紧固以端面键传递扭矩。这种连接方式，比较方便，应用广泛，但需要经常注意定位面的维护，以保持良好的定位精度。

（2） 主轴和刀杆制成整体的，这种型式可以消除结合面的变形，增强主轴刚性。但是加长了主轴的长度，给制造和维修带来困难。较少采用。 2.3.3 机床联系尺寸图

它是进行多轴箱夹具等专用部件设计的重要依据。机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置型式、主要构成及各部件安装位置、相互联系、运动关系和操作方位的总体布局图。用以检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适；它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据它可以看成是机床总体外观简图。由其轮廓尺寸、占地面积、挽作方式等可以检验是否适应用户现场使用环境。

1 机床联系尺寸图包括的内容：

机床的布局形式，通用部件的型号规格动力部件的运动尺寸和所用电动机的主要参数，工件与各部件间的主要联系尺寸，专用部件的轮廓尺寸等。通用部件是具有特定功能、按标准化、系列化、通用化原则设计制造的组合机床基础部件。它有统一的

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