气缸座三面四工位精镗孔、铣端面组合机床设计.pdf

第 1 O期 2 0 1 1年 1 O月 组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术 M o du l a r M ac hi n e To o l＆ Au t o mat i c M a nu f a c t ur i ng Te c h ni q ue No． 1 0 oc t ．2 01 1 文章编 号 1 0 0 1 2 2 6 5 2 0 1 1 1 0 0 0 8 00 4 0 气缸座三面四工位精镗孔 、 铣端面 组合机床设计 冯 金 云 南京 聚星机 械装 备股 份 有 限公 司 专 机专 机事 业部 ， 南京 2 1 1 1 0 0 摘要 气缸座 精镗 孔 、 铣 端 面加 工是 冰 箱压 缩机 行业 零件 加 工的 重 点 工序 ， 文 章 重点 对机 床 的 总体 结 构保 证 零件精 度 的切 削参 数 、 优化 设 计 及 夹具 的结 构 特 点进 行 了探 讨 ， 可 对 同一 类 型 的 产 品研 制 提 供参 考 ． ． 关键 词 气缸 座 ； 移 动工作 台 ； 低 ； 精 镗 孔铣 端 面 中图分 类号 T H1 6； T G 6 5 文献 标识 码 A The Cy l i nde r Ba s e Th r e e Fou r Lo c a t i o n s Fi ne Bo r e t h e M i l l End S ur f a c e Ag g r e g at e M a c h i ne t o o l De s i g n FENG J i n y u n Na n j i n g J u x i n g Me c h a n i c a l Eq u i p me n t C o， ． L t d Rd De p t ．，Na n j i n g 2 1 1 1 0 0，C h i n a Abs t r a c t Th e c y l i n d e r ba s e f i n e bo r e s t h e mi l l e n d s u r f a c e p r o c e s s i n g i s t h e r e f r i g e r a t o r c o mp r e s s o r p r o f e s s i o n c ompo n e n t s pr o c e s s i ng k e y wo r k i n g pr o c e du r e， Th e a r t i c l e ke y t o t h e e n gi ne b e d o v e r a l l s t r u c t u r e， t h e g u a r a n t e e c o mp o n e n t s p r e c i s i o n c u t t i n g p a r a me t e r o p t i mi z a t i o n d e s i g n a n d t h e j u n i q u e f e a t u r e h a s c a r r i e d o n t he d i s c us s i o n。 M a y p r o v i d e t he r e f e r e n c e t o t h e i d e n t i c a l t y pe p r o d u c t d e v e l o p me n t ． Ke y wo r d sc y l i n d e r b a s e；t r a y e l l i ng t a b l e；t he e s s e n c e b o r e s t h e mi l l e nd s ur f a c e 引 言 由于 冰箱 压 缩 机气 缸 座 零 件 的结 构 特 点 ， 的机 床不 能 加 T 这 种 产 品 ， 目前 国 内 多用 两 台 分开 镗孔 加 工 ， 或 分 别 用 三 台机 床 分 开 加 工 ， 加 1 一 速度慢 ， 操作复杂 ， 并且设备投 资也 比较 大 。夹具 固定 ， 镗 孔 时 有 退 刀 痕 迹 ， 影 响 气 缸 座 零 件 的使 用 寿 命 。一 些 国外 发 达 国家 采 用 八 工位 回转 台加 工 ， 其 主要 缺 陷是 设 备 投 资 巨 大 ， 生 产 成 本 高 ， 因 此 本 文 根据 国 内 的实 际情 况 ， 开发 了先 进 实用 的气 缸座 精 镗孔 铣 端 面加 I 设 备 、 1 机床 主要技术参数和特点 1 ． 1 机床 主要 技 术参数 本机 床用 于 冰箱 发 动 机 气 缸 座 的精 镗 孔 铣 平 面 加 丁 。 轴 孔 孔 口 锪 面 ，镗 孔 直 径 普 通 机 床 西 1 5 ． 9 5 0 。 m m， 孔 深 4 5 mm； 缸孑 L 孔 口倒 角镗 孔 直 径 咖2 4 ． 2 5 o -【 】l 0 mm， 孔 深 3 5 ram； 两 孔 圆柱 度 0 ． 0 0 5 mm， 两孔 垂直 度 0 ． 0 4 ／ 2 0 0 mm。铣加 工 电机安 装 面 。 图 1被 加 工 零 件 加 工 工 序 图 收 稿 13期 2 0 1 10 5 2 4； 修 回 日期 2 0 1 1 0 62 7 作者简介 冯金 云 1 9 7 6 一 ， 女 ， 江苏盐城 人 ， 南京聚星机械装备股份有限公司工程师 ， 研究方 向专用机床设 计与制造 ， Em a i l 5 4 7 0 2 0 1 2 5 q q． e o m 。 2 0 1 1年 1 0月 冯金 云 气缸 座 三面 四工位 精镗 孔 、 铣端 面组 合机 床设 计 8 1 精 镗轴 承扎 1 5 ．9 5 ⋯， 锪 2 3 ． 5 平面 n l 3 0 0 0d mi n n 21 0 0 0 r ／ mi n V1 1 5 0m／ mi n ， 8 0 ． 1 m ／ mi n ， 1 -- 0．0 8 mm] r ， 2 0 ．0 2 mm／ r V l 2 4 0 mm／ mi n ， 2 5 0 mm／ mi n 4 0 h 6 ． 篙 ． { l R l J 1 2 O t 0 ． O 3 1， 一 ’ _ 3 8 3 5 一 1 ． 4 5 一 亡 J l ～ 1 J 一 目 1 ， r ]、 J I f u 一 ’ n 一 1 5 ． 9 5 ’ ～ 精镗轴承孔 2 4 ． 2 5 _ 3 o 『1 ， 一 一 一 0 ．0 】 5⋯ ～l ’ 西 2 3 ．5 倒角O ． 2 5 X 4 5 。 ”2 O o o r ／ mi n V 1 5 2m／ mi n ， O ． 1 O mr r g r V， 2 0 0 mm／ mi n 图 2 被加 工零 件镗 孔 加 工 示 意 图 铣5 3 X 4 5 平面 n1 1 5 0 r ／ mi n 1 8 0n g mi n 1 5 X 0 ． O 8 0 ． 4 m m ／ r 4 6 0 mm／ mi n 图 3 被加 工 零 件 铣 端 面 加 工 示 意 图 1 ． 左 精 镗 孔 动 力 头 2 ． 左 夹 具 3． 右 夹具 4 ．右 精 镗 孔 动 力 头 5． 后 左 精镗孔动力头 6铣 削动力头 7 ． 后右精镗孔动力头 8 ． 移动工作台 图 4机 床 总 图 1 ． 2机床 主要 特点 1 参 数 的计算 铣端 面切 削计 算 铣端面 自定 义 。 3 5 工 件 中 间 刀 具 功 率 计 算 公 式 单 位 结 果 结 果 材 料 变 量 硬 质 JD 1 3 0 0 a f Z n a n ／ 铸 铁 k W 1 ． 7 2 0 ． 0 0 0 3 8 2 6 1 2 0 0 0 0 0 n 。 。 端 面 P 2 2 5 0 a f Z n a 。 ／ 铣 刀 钢 k W 1 ． 7 O ． O 3 8 2 2 6 1 2 0 0 0 0 0 n 0 P3 4 5 a f Zn a Ⅱ ／ 锅 k W 0 ． 7 0 5 O 6 l 2 0 0 0 0 0 口 。 铣削 铣削 铣刀 铣刀 每齿进 切削 转速 n 1 8 O ． 5 5 导角 角 直径 齿数 给 量 口 ， 深 度 n r ／ mi n 击 D mm mm／ z il l I l1 9 0 1 8 0 5 O 4 0． 1 O ． 3 1 1 5 O 4 6 0 精 镗孔 切削计 算 刀具 工件 计算公式 单位 结果 材料 材料 圆周力 F z 5 1 ． 4 a f o ． 7 5 H B 。 N l 9 O ． 4 7 轴向切削力 F 0 5 1 a _厂 。 H B。 。 N 4 9 ． 5 8 切削转矩 T 2 5 7 D a f。 H B 。 N ／l i ra 2 4 1 5 ． 2 硬质 灰铸 切 削功率 P FzV ／ 6 1 2 0 k W 0 ．4 9 5 7 合金 铁 D n p HB R ／ ra i n f m mm r ll ／1 1 m m／ R m ／ m i n 0 ． 4 5 2 5． 3 6 1 0． 1 2 5 0 2 0 0 0 1 5 9 ． 2 6 0 8 锪轴 承孔 面切 削计算 刀具 工件 计算公式 单位 结果 材 料 材 料 圆周 力 F z8 9 4 Z a ．r 。 “ Ⅱ 。 N 1 4 2 0 1 7 H B ／ 2 0 0 。 2 0 ／ V 。。 轴 向切削力 F 4 1 1 Z a f 。 n 。 N l 0 7 8 ． 28 HB／ 2 0 0 。 高速 灰铸 钢 铁 切削转矩 T4 4 7 Dl ll 匀 Z a f O ． 6 6 0 。 N - m rI 1 2 4 0 3 8 8 切削功率 PF I ／ ／ 6 1 2 0 0 k W 1 ． 8 6 O d Z Ⅱ f 0 P H B R ／ rai n D T 均 Il l 11 1 Fil m Fi lm m m ／ Z m m m m m ／ m i n ／ m i n 2 5 5 1 7 ． 9 5 1 0 0 2 2 0 2 6 0 1 0 0 0 3 ． 7 7 5 8 0 0 7 2 0 动力头为双轴 的， 选用 电机等参数为 以上表格 的两 倍 ， 因为 工件 先镗 孔 后 刮 端面 ， 电机 功 率 以刮 端 面 为主 。 镗孔刮 面加工动力 头电机 4 k W、 2 8 8 0 r ／ mi n电机 铣端 面加 工动 力头 电机 4 k W、 1 4 4 0 r ／ m i n电机 节拍 镗 孑 L 6 01 8 0 6 02 0 S 刮 端面 1 S 铣 端面 1 0 0 4 0 0 6 01 5 S 夹 具抬 起让 刀 6 装 卸零 件 与机加 工 时间重 叠 机床 总节拍 4 2 S 机床 工作 循 环 动作 机 床 原 位 左 夹 具 停 在 铣 削 动 力头 的右侧 8 2 组合机 床 与 自动化 加 工技 术 第 1 O期 左 夹具上料 移动 工作 台左工 进 ， 左夹 具零 件 铣 面 左铣 面 结 束 ， 移 动 T 作 台左 快 进 至 镗 孔 位 置 左 夹具精 镗孔 右 夹 具 上料 移 动 工 作 俞 行快进 至右夹 具零 件 铣 面处 移 动 工作 台右T 进 ， 彳 l1 夹 具铣 面 左 夹 具下 料 右铣 面结束 ， 移动 1 _ _ 作 台有快进至镗孔位置 右夹具精镗孔 左夹具上料 。 2 移 动 丁作 台安装 在 床身 中间 ， 移 动 T作 台台 面J 二 分别安 装 丁左 夹 具 和 右 夹具 。加 lT夹 具 上 的 气 缸 座 件 电 机 安 装 面 时 ， 共 用 铣 头 ， 节 约 了 设 备 投 资。机 床左 夹 具 上 的工 件 镗 孔 时 ， 有 夹 具 进 行 装 卸 零 件 。机 床 的T件 装 卸料 时 间与 加 工 时 间重 合 在 一 起 ， 加 T效 率提 高 一 倍 ． ． 3 [ 作 滑 台 采 用 日本 T H K 的 高 精 度 直 线 导 轨 、 滚 珠 丝杠 i 菱伺 服 系 统组 成 的数 控 滑 台 ， 其 重 复定 位 精 度 可 达 0 ． 0 0 5 m m， 进 给 直 线 精 度 为 0 ． 0 1 5 ／ l O 0 0 mm， 进给 量控 制方 便 ， 进 给速度 均 匀 。镗 头 轴 承座 孔用 D I X I 高 精 密 的 坐标 镗 床 加 T ， 轴 承 孔 位 置 精度 保 证 在 0 ． 0 0 8 m m， 根 据 外 购 轴 承 实 际 尺 寸 有专 人精 心研 磨 ， 确保 主 轴 跳 动稳 定 低 于 0 ． 0 0 3 mm。 为 了适应 不 同 产 品 的切 削参 数 ， 每 个 精 镗 孔 动 力 头 配变 频器 调整 4 移动 丁 作 台结 构 能 够 保 证 T 件 在 夹 具 上 一 次装 夹 ， 无重 复定 位 的 过程 ， 从 而保 证 气 缸 座工 件 的 电机 安装 面 的加 工 ， 曲轴 孔 、 缸孔 精 镗 孑 L 的 加工 相 互 他置 精度 5 夹具 件结 构 4 6 1 2 1左 夹 具 2． 联 接 板 3 左 夹 具 J 负起 衲 缸 4 ．右 夹 具 坝 起 捆 缸 5． 石 必具嘲柱导销 6 ． 碟形弹簧 7 ． 淬火调 整垫 8 右夹具 9 ． 导套 1 0 ． 右 必 具锁 紧 螺钉 1 1 ． 左 夹 具 锁 紧 螺 钥 1 2 ． 左 夹 具 圆 柱 导 销 l 3 ． 移 动 I作 台 图 5夹 具 总 图 ① 由于 _ r 件 用 的是螺 钉 过孔 定 位 西 4 ． 1 5 o 如 加 f ] 序 图 ，图1 昕 示 ，定 位 销 配 合 尺 寸 4 ． 1 5 ， 孔 与销最 大 间 隙 0 ． 0 7 mm， 为 保 证 加 工 零 件 的一 致性 ， 每 个 T位 配 有 消 隙装 置 ， 弥 补 定 位 销 与 【件 的定 位 间隙 。 ②夹 具 体 有 抬 起 机 构 ， 工 件 偏 离 刀 尖 0 ． 1 0退 ，1 一 件 消除 了退 刀痕 图 6消 隙 装 置 对照 图 5夹具 总 图 ， 件 3 左 夹具 顶 起油 缸 与件 1 左 夹具 通 过螺 纹 联 接 固定 ， 件 4 右 夹 具 顶 起 油 缸 与 件 8 右夹 具 螺 纹 联 接 固定 。件 3 左 夹 具 顶 起 油 缸 活 塞 杆 推 出 时 ， 通 过 与 其 头 部 联 接 的件 1 l 左夹 具锁 紧螺 钉 顶件 1 3 移 动 工 作 台 产 生 相 对 运 动 ， 件 1 左 夹具 具 抬起 ， 当刀具 不动 时 ， 左 夹具 t 的工 件就偏 离 了 刀 尖 ， 从 而 达 到 退 刀 时工 件 不 接 触 刀具 ， 消 除工件 退 刀痕 的 目的 。同样 的原 理 ， 件 8 右 夹具 重 复一样 的动作也 能 消 除退 刀痕 。 夹具带动零 件 向上抬起 定向 图 7夹 具 拾 起 退 刀状 态 图 6 机 床装 配 与调整 ①首先保证各零部件 的精度要求。机床一次加 工 两个 零件 ， 所 有 动力 头 为 双 轴动 力 头 ， 为 保 证 一 致 性 ， 动 力头 中心 距精 度 控 制在 00 ． 0 0 8 mm。各 定 位 销 孔 位置精 度 控制 在 0 0 ． O 1 mm。 ②为 了保 证 切 削 的 两 动 力 头 共 面 ， 每 把 刀 具 郜 配调 整 垫 ， 通 过 修 磨 调 整 垫 将 切 削 面 控 制 在 0 0． 00 5mm。 2机床运行效 果 实践 证 明采 用 此 专 用 机 床 ， 加 工 的零 件 精 度 达 到了用户 图纸要求 ， 机床 的性 能满足客户要求 。 自 2 0 0 7年至 今 ， 我公 司先 后有 气缸 座产 品 为 MY ． 6 ． 1 A、 MY 一 6 A、 7 0 0 1 0 2 8 1 、 7 0 0 1 0 2 0 3 、 7 0 0 1 0 2 0 1等 气 缸 座 i 面四工位精镗孔铣端 面组合机床交付用 户使用 ， 有 关部 门验 收均 符 合 图纸精 度要 求 。 2 0 1 1年 1 O月 冯 金云 气缸 座 三面 四工位精 镗 孔 、 铣 端 面组合机 床 设计 8 3 主 要 检 验 项 目 允 差 实 测 曲轴孔 直径 1 5 ． 9 5 。 ” 6 1 5 ． 9 5一 1 5 ． 9 6 4 缸 孔直 径 2 4 ． 2 5 。 2 4 ． 2 5一 2 4 ． 2 3 5 曲轴孔 圆柱 度0 ． 0 0 5 0 ． 0 0 2 0 ． 0 0 4 缸孔 圆柱度0 ． 0 0 5 0 ． 0 0 3 0 ． 0 0 5 曲轴 孔 与缸 孔 垂 直度 0 ． 0 4 0 ． 0 10 ． 0 2 3 结束 语 加 气缸 座三 面 四工 位精 镗 孔 铣端 面 组 合 机 床是 一 种多 功能 ， 高效 率 的机床 ， 其结 构对 零件 的精 度 和 精 度 的一致性 良好 ， 更 加充 分发 挥 了专机 的优 势 。 [ 参考文献 ] [ 1 ]大连组合机床研究所 ．组合机床设计 第一册 [ M] ．北 京 机 械 工 业 出 版 社 ， 1 9 7 5 ． [ 2 ]谢家瀛．组合机床设计 简明手册[ M] ． 北京 机械工业 出 版 社 ， I 9 9 6 ． [ 3 ]孟少农．机械加工 工艺手 册 第三 卷 [ M] ．北 京 机械 工 业 出版 社 ， 1 9 9 6． [ 4 ]李铁尧 ．金属 切 削机 床 [ M] ．北 京 机 械工 业 出版社 ， 1 9 9 0 ． 编辑赵蓉 上接 第 7 9页 用 于等 离子 加工 时 ， 自动完 成 拐 角速 度 控 制 ， 断 电恢 复 ， 自动 断 电恢 复 功 能 ， 回 退 ， 选 段 ， 选 穿孔 点加 工 ， 适 用 于 厚板 的外 延穿 孔 ， 任 选 穿 孑 L 点 等 功能 ， 极 大 方 便 用 户 的操 作 。采 用 小 线 段 处 理 功 能 ， 可广 泛 的应用 于金 属下料 及 广 告 、 铁艺 等 。含 2 4 种 图形 可扩 充 和 自定 义 的零 件 库 ， 包 含 了 常用 的 基 本加 工零 件 。 切割 机数控系统适用 于火焰／ 等离子切割 ， 它的输 入／ 输 出接 口中分 别有 针对 火 焰 和等 离子 的功 能 。图 4给出 的是该 系统应用在等 离子切割上 的典 型接线 。 在实 际控 制接 线 中步 进 电 机驱 动 器采 用共 阳极 接法 。数 控 系统 的 D B 2 5接 口中调 高器控 制接 口 7 、 8 、 1 9 、 2 O 以及其 公共 端 悬 空 。在 不使 用 限位 的情 况 下将 限位 接 口与其 公共 端端 接 。 时 图 4控 制 系统 接 线 图 改 造前 后分 别对 试验样 机 进行 了测试 ， 取 1 ． 5 e m 厚 的钢 板进 行试 验 ， 每次 切除 1 e m 长 度钢 板 ， 然 后 测 量误 差 ， 分 别 得 到 2 O组 误 差 平 均 值 ， 比较 前 后 可 明 显看出改进前后的区别如图5所示。 测 量 次数／ 次 图 5改进前后精度变化 曲线图 试 验 表 明改 进 后 的 误 差 明 显 低 于 改 进 前 的 误 差 ， 改 进后 误差 被控 制在 0 ． 3 m m 左右 ， 所 以经改 造后 的控 制 系统抗 干扰 能力更 强 ， 切割 精度 更高 。 4 结 束 语 对 小 型数控 等 离子 切 割 机控 制 部 分 做 了优 化 设 计 主要 做 了 以下 几方 面工 作 1 根据步进 电机 细分倍数及脉 冲当量计算选 用 了合适的驱动器可以达到设计的要求精度 。 2 在控 制 系统 的控制 电路 的输 入 、 输 出模 块 加 进 了光 电耦 合 技 术 ， 使 得 外 围 电路 对 控 制 系 统 的 干 扰 大大 降低 ， 从 而提 高 了设 备 的切 割精度 。 3 对控 制系 统 的接线 路 径进 行 改进 ， 使 得 控 制 系统更好更平稳得运行 ， 提高了设备的稳定性 。 通 过对 控 制 系 统 的改 进 设 计 ， 设 备 精 度 得 到 了 很 大提 高 ， 精 度 能达 到 0 ． 3 m m左 右 ， 大大 提高 了板 材 的利用 率 。 [ 参 考文献] [ 1 ]马薇．基 于 MA T L A B逆 变式 等离子切 割电源的仿真与分 析 [ J ] ．机电信息 ， 2 0 1 0 1 2 2 1 0 2 1 2 ． [ 2 ]何 伟 军．大 功率 空 气 等 离 子 切 割 电 源 的设 计 与 研究 [ D] ．南京 南京航 空航 天大学 ， 2 0 0 9 ． [ 3 ]何 从 辉．涡 旋 等 离 子切 割 电极 烧蚀 及 切 口硬 度 研究 [ D] ．镇江 江苏科 技大学 ， 2 0 1 0 ． [ 4 ]付友伟．H T 4 4 0 0等离 子切 割机冷 却系 统故 障维修 [ J ] ． 设备管理 与维修 ， 2 0 1 0 1 6 6 ． [ 5 ]徐德进 ， 等 ．小 型等离 子弧 切割 电源研 究 [ J ] ．电焊 机 ， 2 0 1 0 1 O 4 9 5 1 ． 编辑赵蓉 O 0 OOO O O 0 0 0 0 OOO O g u v 嗤孺