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第二章 金属切削机床的基本知识 本章主要介绍机床的类型、基本构造和机床的传动 一、机床的类型及基本结构： 1机床类型： 按加工性质和使用刀具，机床分为12大类，如：车床、铣床、刨床、 钻床、磨床、拉床、锯床、特种机床、镗床、齿轮加工机床、螺纹加工机床等。 按加工精度分：普通机床、精密机床和高精度机床。 按重量分：仪表机床、中小型机床、大型机床（1030t）、重型机床（30 100t）、超重型机床（100t） 按自动化程度不同分： 普通机床和数控机床 1 2机床的结构： 尽管机床的种类类繁多，外形、布局和构造各不相同，但归纳归纳 起来，它们们都由 主传动传动 部件、进给传动进给传动 部件、工件安装装置、刀具安装装置、支承件六个主要 部分组组成。因为车为车 床、铣铣床、刨床、钻钻床、磨床是五种最基本的机床，所以以 他们为们为 例进进行说说明。见图见图 2-1，2-5 1）主传动部件：以实现机床的主运动，例如：车 床、铣床、钻床主轴箱，刨床的变速箱，磨床的 磨头。 2）进给传动部件；以实现机床的进给运动， 如：车床的进给箱和溜板箱，铣床、钻床、刨 床的进给箱或进给机构，磨床的液压传动装置 。 3）工件安装装置：以安装工件，如：卡盘、 尾架、工作台等。 4）刀具安装装置：以安装刀具，如：车床、 刨床的刀架，立式铣床、钻床的主轴，卧式铣 床的刀轴，磨床磨头的砂轮轴。 5）支承件：用来支撑和连接机床的各部分， 是机床的基础构件。如各类机床的床身、立 柱、底座、横梁等。 6）动力源：电机 。 2 第二节机床的传动 机床传动有机械、液压、气动和电气等，这一节我 们主要讲述机械传动和液压传动。 一.机床的机械传动 1用来传递运动和动力的装置机床上常用的传 动副（或定比传动机构）及其传动关系 传动比是指从动轴与主动轴的转速之比，通常用从 动轴的转速(n2)比上主动轴的转速(n1)，用字符i= n2/ n1表示。 机床上常用的传动副有带传动、齿轮传动、蜗杆传 动、齿轮齿条传动和螺杆传动等（见P34表2-1）。下 面学习常用的传动副的传动特点和传动比的计算。 3 机床上的常用传动副 4 1）带传动：（转动转动） 带传动比：主动轮直径与从动轮直径之比。 若带传动的滑动系数为q() 一般q0.98 特点：传动平稳，过载可滑，结构简单，便于维护，轴间距大。 但；摩擦损失大，传动比不准确，传动效率低。 5 2) 齿轮传动 : （转动转动） 特点：结构紧凑，传动比准确，传动效率高。 但：噪声、振动大，结构、制造相对复杂。 已知 Z1, Z2, Z3, Z4,n1,求n2， n3 同理：传动齿轮末级转速第一级转速 6 3）蜗杆传动： 蜗杆为主动件，转速 ，螺纹 头数 K 蜗轮为从动件，转速 ，齿数为的Z2 则： 特点：降速比大，传动平稳，无噪声， 结构紧凑。 但：传动效率低，需要良好润滑条件。 所以，n2=(n1*K )/ Z2 已知分度头为单头蜗杆，蜗轮Z=40，当工件每转 60（被分成60份）时计算手柄转动角度 若工件被分成36份时，计算手柄每次转速n1。 即当工件转30时，手柄的转速（2/3）*360=240 所以， n1=(n2*Z2)/K=(1/60)*40/1 =40/60=2/3 因为， n2=1/60, K=1,Z2=40, 7 4 ）齿轮齿条传动：主动：齿轮 ; 从动：齿条 齿条齿距 ， m:齿轮齿条模数 特点： 齿轮齿条传动可以实现由旋转运动与直线运动的转换，即 齿轮（主）齿条（从） 旋转直线 齿条（主）齿轮（从） 直线旋转 效率较高，但平稳性、准确性较差 8 5）螺杆（丝杠螺母）传动：（旋转直线传动） 螺杆（丝杆）旋转、螺母不转，它们之间沿轴线方向相对移 动。若螺杆转速为n，单头螺杆螺距为p，则， 多头螺杆的头数为K，则 特点：传动平稳、传动精度较高，振动、噪声小，但 传动效率低。 9 2.常用的变速机构 1用来改变机床转速的机构常用的变速机 构：一是滑移齿轮变速机构，二是离合器式齿 轮变速机构 。见课件 传动链 是用来表示传动件从首端向末端传递动 力的状态，它是由若干传动副按一定方法依次 组合起来的。传动链的表示形式如下 I 10 3.C6132卧式车床的传动系 统 11 C 6132机床的机械传动系统框图 12 4机械传动的组成： 定比传动结构：带传动，齿轮传动，蜗杆蜗 轮传动等机构 变速传动机构：滑移齿轮变速机构和离合器 式齿轮变速机构 换向机构： 操纵机构：手柄手轮、杠杆、凸轮、按钮、滑 块等。实现机床变速、换向、启动、 的机构 箱体及其他机构 13 4机械传动的特点： 1）传动比准确，适合于定比传动。 2）实现回转传动的结构简单，能传动较大扭矩 3）故障排除、维修方便 4）噪声、振动大，实现无级变速机构复杂、成本高 适用于速度不太高的有级变速机构。 三、机床的液压传动 1磨床的液压传动 14 15 3液压传动的特点： 1）易于实现无级变速（大范围内实现） 2）传动平稳，自动防止过载，可频繁换向动作 3）便于实现电液联合控制、实现自动化，能很方便地实现远程控制 4）机件在油中工作，润滑好，寿命长 5）油有可压缩性，且容易泄漏，不适用于定比传动 6）液压件一般加工精度要求高，结构较为复杂。 7）工作过程中有较大的能量损失，效率低 8）对油温变化比较敏感，性能受温度的影响较大。 16 例题： 请画出下图系统的传动系统图，并计算此状态下传动系统的转 速。 N2=n1*i1=1440*100/150=960(940.8)r/min N3=n2*i2=960*50/20=2400(2352)r/min N4=n3*i3=2400*30/25=2880(2822.4)r/min N5=n4*i4=2880*1/40=72(70.56)r/min 1/40 100/150 30/40 50/20 40/30 20/50 30/25 20/35 17 第三节 自动机床和数控机床 简介 一自动机床和数控机床简介 二、数控机床 1、数控机床加工的基本原理 2、数控机床的种类 3、数控机床加工的特点和应用 4、加工中心 18 一、自动机床 采用各种自动控制装置， 实现机床自 动加工的机床。 自动机床控制方式分为机械程序、油液 程序、电程序、数字程序。 图2-16为机械程序控制的自动车床。 这类机床适合于大批大量地生产形状 不太复杂的零件。自动生产单件、小批 量，特别是高精度、复杂型面零件的加 工，普遍采用数控机床。 19 二、数控机床 1、数控机床：是用数控装置或计算机进行 程序控制的一种高效能自动化机床。 2、数控机床的基本工作过程 网络传输 20 2、数控机床的基本工作过 程 编写程序按照零件加工的技术要求和工艺要求， 用规定的代码和程序格式编写零件的加工程序。 输入程序将加工程序手工输入到数控系统，或通 过数控系统上串口或并口接受计算机发来的数控程序（ NC代码）。 翻译程序首先由数控系统将NC代码翻译为机器 码。机器码是一种由“0”和“1”组成的二进制文件，其内 包含了NC程序的各种指令信息，如主轴及工作台的平 动或转动信息、冷却液开关和换刀等辅助信息。再由数 控系统将机器码转换为控制电机运动以及其他辅助处理 的信号。 控制指令的传输 上述信息只有传送到相应的执行 元器件中才能获得所需要的动作。 执行部件运动，完成零件的加工 21 3、数控机床的分类 1、按照机床运动的控制轨迹分类 点位控制、直线控制、轮廓控制 2、按伺服控制方式分类 开环控制和闭环控制 3、按加工方法分类 4、按数控系统的功能水平分类 22 3、按加工方法分类 （1）金属切削类数控机床 如数控车床、加 工中心、数控钻床、数控磨床、数控镗床等 。 （2）金属成型类数控机床 如数控折弯机、 数控弯管机、数控回转头压力机等。 （3）数控特种加工机床 如数控线切割机床 、数控电火花成型机床、数控激光切割机等 。 （4）其他类型的数控机床 如数控对刀仪、 数控三坐标测量机等。 4、按照数控系统的功能水平不同，通常把数控 系统分为低（经济型）、中（普及型）、高 （全功能）三类。 23 1。数控机床工作原理 （1）根据零件图进行程序设计。 （2）按规定代码编程序单。 （3）制作穿孔低带。 （4）光电读带机，把电脉冲输入数控装置。 （5）数控装置输往伺服驱动机构。 （6）伺服驱动机构带动机床各运动部件。 2。特点及用途 （1）具有高度柔性，准备时间短。 （2）显著减少辅助时间，机床利用率高。 （3）生产率高。 （4）可加工复杂表面。 （5）加工精度高。 24 一、数控机床的组成 数控机床一般由数控系统、伺服系统、位置反馈系 统、强电控制柜、机床本体和各类辅助装置组成 显示器 操作面板 接 口 主控制系统 接 口 PLC 数控系统 强电控制柜 机床本体 伺服驱动 反馈系统 伺服电机 插 补 电源 辅 助 装 置 过载与限位保护 排屑装置 液压系统 润滑系统 切削液装置 APC ATC 25 数控机床加工的特点和应 用 数控机床与传统机床相比，主要特点如 下： 26 第四节 柔性制造系统和计算 机辅助制造概述 一、机械制造系统 二、柔性制造系统 FMS的概念 FMS的基本类型及应用 柔性制造系统单元（FMC） 柔性制造系统（FMS） 柔性自动生产线（FTL） 三、计算机集成制造系统 27 复习题 1、机床的基本结构 2、机械传动比的计算 3、会写传动链的结构式。 4、机床机械传动的主要组成部分 5、常见的变速机构 6、机床液压传动的主要组成部分 7、比较机械传动与液压传动的优缺点 28 8、数控机床的组成 9、数控机床的分类 10、数控机床加工的特点和应用 11、什么是制造系统？列举出几种现代集成制造系统。 12、常见的自动化加工系统有哪些？ 13、什么是CIM ？ 14、从系统各功能角度考虑，一般认为CIMS是由四个功能分系统 和两个支撑系统组成 ，它们分别是什么？ 29 实习中解决 1、机床的类型及其牌号 2、具体机床的组成 3、 30 第三节 切削加工自动化生产简介 一、自动半自动机床 普通机床是人操纵，生产率低，质量不稳。 自动机