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2.2.3 组合机床切削用量选择方法
必须从实际出发，根据加工精度、工作材料、工作条件、技术要求等进行分析，按照经济的满足加工要求的原则，合理的选择切削用量。一般常用查表法。
因为零件材料为灰铸铁，所以选择高速钢钻头刀具钻孔。
查组合机床设计表3-7得高速钢钻头加工铸铁件孔时切削速度为16～24m/min,根据要加工的孔的直径可以确定两种钻头的直径分别9mm和4mm，所以选切削速度V=20m/min和V=18m/min。
根据已知条件得初钻孔加工的相关参数如下: 表2.2 孔加工的相关参数
螺孔 加工深度(mm)
φ9孔 12
φ5孔 15 0.12
750 18
进给量(mm/r) 0.18 转速(r/min) 500 切削速度(m/min) 20
2.3 确定切削力、切削扭矩、切削工具及刀具耐用度
根据选定的切削用量（主要指切削速度及进给量），确定切削力，作为选择动力部件及夹具设计的依据；确定切削扭矩用以确定主轴及其他传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电机（一般指动力箱电机）功率；确定刀具耐用度，用以验证所选刀具是否合格。
查工艺手册高速钢钻头切削铝表得：Mφ8=1.57N.m Fφ8=392N Mφ9=1.98N.M Fφ9=439N Qφ8=4Fφ8.V=0.722kw Qφ9=4Fφ9.V=0.914kw
当确定了切削转矩M以后，便可根据扭转刚度处定出主轴及传动轴直径，计算公式为： d≥BM1/4(cm) 式(2.2)
式中：M—切削转矩（N.cm)
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B—系数，根据主轴或传动轴在1cm长度上允许最大扭转角,当材料的弹性剪切模量G=8.1*104Mpa,刚性主轴[ζ]=0.25度每米,B=2.316；非刚性主轴[ζ]=0.5度每米，B=1.948；传动轴[ζ]=1度每米，B=1.638。
通常,主轴允许最大扭转角为0.5度每米,则B=1.948,传动轴允许最大扭转角可按1度每米选择，则B=1.638。
dφ8=10.310mm, 由《机械制造装备设计》表4-7得取主轴最小值20mm； dφ9=10.926mm，由《机械制造装备设计》表4-7得取主轴最小值20mm； 由各轴所承受的转矩首先可确定动力箱中所有个轴直径都为20mm，又因为钻四个Qφ8孔的配对齿轮中心距太小，为了保证轮齿强度，着两根驱动轴的直径取15mm。
d=20mm的主轴外伸长度为115mm,内径为20mm，内孔长度为77mm； d=15mm的主轴外伸长度为85mm,内径为16mm，内孔长度为74mm。
当确定单轴切削功率后，再求出多轴加工的总切削功率N总=N1+N2+?Ni,然后考虑效率，作为选择主传动用动力箱电机的依据。
当确定了刀具耐用度T后，可据此检验切削用量的选择是否合理。
2.4 确定刀具
根据工艺要求及加工精度的不同，组合机床采用的刀具有:简单刀具（标准刀具）、复合刀具及特种刀具。选择刀具结构应注意下述主要问题：
(1) 条件允许，为使工作可靠、结构简单、刃磨容易，应尽可能选择标准刀具或简单刀具。
(2) 选择刀具结构时还需要认真分析被加工零件的特点。如加工硬度较高的铸铁或钢件时，为提高刀具耐用度，减少换刀时间以采用多刃绞刀或多刃镗刀头加工，以及解决断屑及排屑问题。
(3) 在组合机床上，为了某种特殊的目的，需选用或设计特殊刀具的，可草靠组合机床设计的有关资料。
参考资料后，我选择的刀具为高速钢钻头刀具。
查《工艺手册》表12-27得φ8和φ9钻孔刀具的耐用度都为2100min。经对照，所选刀具符合要求。
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3 组合机床总体结构设计—三图一卡
总体方案的图纸表达形成—三图一卡设计，其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、联系尺寸图，编制生产率计算卡。
3.1 被加工零件工序图
3.1.1 被加工零件工序图的作用及内容
被加工零件工序图是根据选定的工艺方案表示一台组合机床或自动线完成的工艺内容、加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求、加工用定位基准、夹压部位及被加工的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情况的图纸。它不能用用户提供的产品图纸代替，而需在原零件图基础上，突出本机床及自动线的加工内容，加上必要的说明而绘制的。它是组合机床设计的主要依据，也使建造、使用、验证和调整机床的重要技术文件。图上应表示出：
(1) 被加工零件的形状和轮廓尺寸及预备机床设计有关的部位的结构形状及尺寸。尤其是当需要设置中间导向套时，应表示出零件内部的肋、壁布置及有关结构的形状及尺寸，以便检查工件、夹具、刀具是否发生干涉。
(2) 加工用定位基准、夹压部位及夹压方向。以便依次进行夹具的定位、支承、限位、夹紧、导向装置的设计。
(3) 本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形状位置尺寸精度及技术要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求（主要指定位基准）。
(4) 必要的文字说明。如被加工零件编号、名称、材料、硬度、重量及加工部位余量等。
3.1.2 绘制被加工零件工序图的注意事项
(1) 为了使加工零件工序图清晰明了，一定要突出该机床的加工内容。绘制时应按一定比例；选择足够视图及剖视，突出加工部位（用粗实线），并把零件轮廓及机床、夹具设计有关的部位（用细实线）表示清楚。
(2) 加工部位的位置尺寸应由定位基准注起。为便于加工及检查，尺寸应采用直角坐标系标注，而不采用极坐标系。但有时因所选择定位基准与设计基准不重合，则
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需对加工部位要求的位置精度进行分析换算。此外，应将零件图上不对称位置尺寸公差换成对称位置尺寸公差,其公差数值的决定要考虑两个方面，一是要能达到产品图纸要求的精度，二是采用组合机床能够加工出来。
(3) 应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。如对多层壁同轴线等直径孔加工，若要求空表面不留退刀痕迹，则图纸上应注明要求“机床主轴定位，工件（夹具）让刀”。
3.2 加工示意图
3.2.1 加工示意图的作用及内容
零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的关系，机床的工作行程及工作循环等。因此，加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一，在总体设计中占重要地位。它 是刀具、夹具、辅具、多轴箱、液压电器装置设计及通用部件选择的主要原始资料，也是整台组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床、刀具及试车的依据。其内容为： (1) 应反映机床的加工方法、加工条件及加工过程。
(2) 应根据加工部位特点及加工要求，决定刀具类型数量结构尺寸（直径和长度），包括镗削加工时镗杆的直径和长度。
(3) 决定主轴的结构类型、规格尺寸及外伸长度。
(4) 选择标准或设计专用的接杆、浮动卡头、导向装置、靠模装置、刀杆托架等，并决定他们的结构、参数及尺寸。
(5) 标明主轴、接杆（卡头）、夹具（导向）与工件之间的联系尺寸、配合及精度。
(6) 根据机床要求的生产率及刀具、材料特点等，合理确定并标注各主轴的切削用量。
(7) 决定机床动力部件的工作循环及工作行程。
3.2.2 初定主轴的类型、尺寸、外伸长度和选择接杆、浮动卡头
主轴类型主要取决于进给抗力和主轴—刀具系统结构上的需要。主轴尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削扭矩M，查表出定主轴直径，在综合考虑加工精度和
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锥号等。
具体工作条件，查表决定主轴外伸部分尺寸（直径d1,长度L）及配套的刀具接杆莫氏
除刚性主轴外，组合机床主轴与刀具之间常用两种连接。一是接杆连接，也称刚性连接，用于单导向进行钻、扩、铰孔及倒角加工。二是浮动卡头连接，也称浮动连接，用于长导向、双导向和多导向进行镗、扩、铰孔，以及减少主轴位置误差及主轴径向跳动对加工精度的影响，避免主轴与夹具导向不同轴而产生“别劲”现象。通用的标准浮动卡头有小浮动量和大浮动量两种，绘制加工示意图时，可根据有关的组合机床标准选择。
3.2.3 由多轴箱的所有刀具主轴中找出影响联系尺寸的关键刀具
从保证加工终了时多轴箱端面到工件端面间距离尺寸最小来去确定全部刀具、接杆（卡头）、导向、刀具托架及工件之间的联系尺寸。其中需标注主轴端部外径和内孔径（D/d1)、外伸长度，刀具各段直径及长度，导向的直径、长度、配合，工件至夹具间需标注共距导套端面的距离。还需标注托架与夹具之间的尺寸、工件本身及加工部位的尺寸和精度等。
应当指出，多轴箱端面与工件端面的距离是加工示意图上最重要的联系尺寸。为了缩短刀具悬伸长度与工作行程长度，要求这一距离尺寸越小越好。它取决于两个方面，一是多轴箱上的刀具、接杆（卡头）、主轴等由于结构和相互连接所需要的最小轴向尺寸，如采用麻花钻、扩孔钻时，刀具长度要考虑其螺旋槽尾部离开导套有一段距离，以便排屑和刀具刃磨后有向前调整的可能。接杆长度的标准尺寸，各规格均有可选的范围，设计时通常先按最小长度选取。二是机床总布局所要求的联系尺寸，这两个方面是互相制约的。
3.2.4 确定动力部件的工作循环及工作行程
动力部件的工作循环是指：加工时动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置又返回到原始位置的动作过程。一般包括快进、工作进给、快速退回等动作。有时还有中间停止、多次往复进给、跳跃进给、死挡帖停留等特殊要求，这是根据具体的加工工艺需要确定的。
工作行程长度的确定：
(1) 工作进给长度L1应等于工件加工部位长度L与刀具切入长度L1和切出长度L2之和，如图3.2所示: