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在组合机床工艺方案确定中，工艺方法和关键工序的切削用量选择十分重要。切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的结构型式及工作可靠性均有较大的影响。
2.2.1 组合机床切削用量选择的特点、方法及问题
1、 组合机床切削用量的选择特点
（1）组合机床常采用多刀多刃同时切削，为尽量减少换刀时间和刀具的损耗，保证机床的生产率及经济效果，选用的切削用量应比通用机床单刀加工时低30％左右。
（2）组合机床通常用动力滑台来带动刀具进给。因此，同一滑台带动的多轴箱上所有刀具（除丝锥外）的每分钟进给量相同，即等于滑台的工进速度。 2、 组合机床切削用量选择方法及应注意的问题
目前常用查表法，参照生产现场同类工艺，必要时经工艺试验确定切削用量。组合机床切削用量确定时应注意以下问题：
（1）应尽量做到合理使用所有刀具，充分发挥其使用性能。
由于多轴箱上同时工作的刀具种类不同且直径大小不等，其切削用量也各有特点。如钻孔要求高的切削速度和较小的进给量；铰孔则与之相反。但同一多轴箱上的各刀具每分钟进给量必须相等并等于滑台的工进速度Vf单位为(mm/min),所以要求同一多轴箱上各刀具均有较合理的切削用量是困难的。因此，一般先按各刀具选择较合理的转速ni(单位为r/min)和每转进给量fi(单位为mm/r)，再根据其中工作时间最长、负荷最重、刃磨较困难的所谓“限制性刀具”来确定并调整每转进给量和转速，通常用“试凑法”来满足每分钟进给量相同的要求。
即 n1f1=n2f2=?= nifi=Vf （ 2.1） 必要时可对少数难以协调的刀具采用附加（增或减速）机构加以解决。
（2）选择切削用量时要注意既要保证生产批量要求，又要保证刀具一定的耐用度。 在生产率要求不是很高时，切削用量就不必选得很高，以免降低刀具耐用度。即使是生产率要求很高的组合机床，也是在保证加工精度和刀具的耐用度的情况下，提高“限制性刀具”的切削用量；对于“非限制性刀具”，其耐用度只要求不低于某一极限值，这样可减少切削功率。组合机床切削用量选择通常要求刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于4h。
（3）确定切削用量时，还需考虑所选动力滑台的性能。
如采用液压滑台时，选择每分钟进给量 fM应比该滑台最小工进速度大50％，否则
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会受温度和其他原因导致进给不稳定。
根据以上原则并结合工件孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等。按照经济地选择满足加工要求，经过反复计算、试凑，最终选取：
钻孔：孔径d=Φ13mm 进给量f=0.13(mm/r) 转速n=407（r/min） 切削速度v=16.63
（m/min） 每分钟进给量Vf =53（mm/min）
扩孔：孔径d=Φ13.75mm进给量f=0.15(mm/r) 转速n=356（r/min）切削速度v=14.54
（m/min） 每分钟进给量Vf =53（mm/min）
铰孔：孔径d=Φ14mm 进给量f=0.46(mm/r) 转速n=114（r/min） 切削速度v=5.01（m/min）
每分钟进给量Vf =53（mm/min）
2.2.2 确定切削力、切削转矩、切削功率及刀具耐用度
根据选定的切削用量（主要指切削速度v 及进给量f），确定进给力，作为选择动力滑台及设计夹具的依据；确定切削转矩，用以确定主轴及其他传动件（齿轮、传动轴）的尺寸；确定切削功率，用作选择主传动电机（一般指动力箱电机）功率；确定刀具耐用度，用以验证所选用量或刀具是否合理。参考《组合机床设计简明手册》[2]中不同刀具对不同工件材料完成不同工序（如钻孔、镗孔和攻螺纹等）时切削力、转矩及功率计算的计算公式；刀具耐用度计算参考有关手册[5]。
通过查表计算如下：
钢材号：40 布氏硬度：HB =207 抗拉强度?b=570MPa。 钻孔：
0.75切削力：F=33Df0.7?b
= 11998.4073（N）
0.7切削扭矩：T=16.5D2f0.8?b
=46306.0341（N·mm） 切削功率：P=
=2.0（kw） 扩孔：
.2HB0.6切削力：F=9.2f0.4?1 pTv9740?D
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=80.7990（N） 切削扭矩：T=31.6D
=1162.9775（N·mm） 切削功率：P=
0.75f0.8HB0.6
Tv9740?D
=0.0446（kw） 铰孔：（取扩孔的30％）
切削力：F=24.2397（N） 切削扭矩：T=348.8932（N·mm） 切削功率：P=0.0133（kw）
总切削力：F`=11998.4037+80.7990+24.2397=12106.1037（N） 总功率：P=2.0+0.0446+0.0133=2.1（kw） 式中：HB——布氏硬度
F——切削力（N）
F`一一总切削力（N） D——钻头直径（mm） f——每转进给量（mm/r） T——切削扭矩(N·mm) V——切削速度（m/min） P——切削功率(kw) n一一钻头转速(r/min)
?p——切削深度（mm）,式中取?p=0.8（mm）
2.3 汽车导块4工位加工专用机床总体设计——“三图一卡”
绘制组合机床“三图一卡”，就是针对具体零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括：绘制加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡等[4]。 2.3.1 被加工零件工序图
1、被加工零件工序图的作用与内容[6]
被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹压部位以
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及被加工零件材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。 （1）被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。当需要设置中间导向时，则应把设置中间导向时，则应把设置中间导向临近的工件内部肋、壁布置及有关结构形状和尺寸表示清楚，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。
（2）本工序所选用的定位基准、夹压部位及加紧方向。以便据此进行夹具的支承、定位、夹紧和导向等机构设计。
（3）本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。
（4）注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。
图2.1 零件工序图1
2.3.2 加工示意图
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1、加工示意图的作用和内容 2、选择刀具、导向及有关计算 （1） 刀具的选择
选择刀具应考虑工件的材质、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率等要求。只要条件允许，应尽量选用标准刀具。为提高工序集中程度或满足精度要求，可以采用复合刀具。孔加工刀具（钻、扩、铰等）的直径应与加工部位尺寸、精度相适应，其长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端离导向套端面30~50mm,以利排屑和刀具磨损后有一定的向前调整量。刀具锥柄插入接杆孔内长度，在绘制加工示意图时应注意从刀具总长中减去。
（2）导向结构的选择
组合机床加工孔时，除采用刚性主轴加工方案外，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证的。因此，正确的选择导向结构和确定导向类型、参数、精度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时必须解决的问题。导向类型及结构选择、导向主要参数及导向数量的确定，参考文献[2]。导向装置结构如下图：
图2.2 固定导向装置的布置
（3） 确定主轴类型、尺寸、外伸长度
主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的连接结构进行确定。主轴轴颈及轴端尺寸主要取决于进给抗力和主轴——刀具结构系统。如图2.3所示：
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