第5章 金属切削机床与刀具

1、第五章 金属切削机床与刀具 5.1 金属切削机床的分类与型号编制 5.1.1 机床的分类 1. 按功能：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工 机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床 和其它机床； 2. 按万能性程度：通用机床、专门化机床和专用 机床； 3. 按重量和尺寸：仪表机床、中型机床、重型机 床、超重型机床； 4. 按主要部件数目：单轴、多轴、单刀和多刀等； 5. 按自动化程度：普通、半自动和自动机床； 6. 按工作精度：普通精度机床、精密机床和高精 密机床 5.1.2 机床的型号编制 通用机床型号的表示方法如下： 1. 机床的类别代号（表5-1） 2. 机床的特性代号（表5-2） 3

2、. 机床的组别代号和系别代号（表5-3） 4. 机床主参数、设计顺序号和第二主参数 机床主参数：机床规格大小的主要参数，用阿拉 伯数字的折算值给出； 设计顺序号：对于无法用主参数表示的机床则用 设计顺序号表示； 第二主参数：表示机床主轴数、最大跨距、最大 工件长度、工作台工作面长度等； 5. 其它特性代号：如数控机床的数控系统、机床 的变形等； 6. 机床重大改进序号：按改进的先后顺序用A、B、 C等表示； 5.2 工件表面成形方法与机床运动分析 5.2.1 工件表面形状与成形方法 1. 工件表面的构成要素： 平面、圆柱面、圆锥面和各种成形表面（图5- 1），上述表面均可看成是一根母线沿着导线

3、运动 而形成的，且一般情况下母线和导线可互换，特殊 表面如圆锥面除外，母线和导线统称为发生线（图 5-2）。 2. 切削加工中发生线是由刀具的切削刃和工件间 的相对运动得到的，具体方法包括（图5-3） ： 1）轨迹法 2）成形法 3）相切法 4）展成法 5.2.2 机床运动分析 1. 机床的运动 机床加工零件时，是通过刀具与工件的相对运动 而形成所需的发生线，而形成发生线的运动称为表面 成形运动。（图5-4） 1）表面成形运动：简单成形运动和复合成形运动 2）辅助运动：表面成形运动之外的运动 2. 机床的运动联系 1）机床完成各种运动必须具备的三个基本部分： a 执行件：最终实现所需运动的部件

4、 b 动力源：提供运动和动力的装置 c 传动装置：传递运动和动力的装置 2）传动链：是指由动力源传动装置执行件 或执行件传动装置执行件构成的传动联系。 传动链分为： a 外联系传动链：实现简单运动的传动链 b 内联系传动链：实现复合运动的传动链 3. 传递原理图（图5-5）和传动系统图 5.3 车床和车刀 5.3.1 车床 1. CA6140型卧式车床 1）机床的布局（见图5-7） 2）机床传动系统（见图5-8） （1）主运动传动链 主运动传动链的两末端元件为电机和主轴，主 轴有正转、反转和停转三种形式，其中。传动路线 表达式： a）轴到可获得2x3=6种转速； b）轴到主轴高速路线：63/5

5、0（6级） c）轴到主轴低速路线：20/80或50/50 20/80或51/50主轴（24级） 实际转速：23(22-1)=18级 d）反转 31+(22-1)=12级 e）转速计算平衡式： f）图5-8中主轴转速计算： =1 ZZD nn DZZ - 主电 - 130512263 =14500.98450 / min 230435850 nr 主 （2）进给运动传动链 进给运动传动链的两末端元件为刀架和主轴。包 括刀架的纵向和横向移动。 a）车削螺纹传动路线：包括米制、英制、模数制 和径节制四种螺纹。 1(主轴)uL丝=L工 b）车削米制螺纹的运动平衡式： 其中：u基指轴8和9之间的变速齿轮

6、基本组，共8 种传动比； u倍指轴15、16和17之间的变速齿轮增倍组， 共4种传动比； () 58 3363 100 2525 36 112mm =7 58 33 100753636 25 Luuu u 主轴基倍基 倍 C）加工大导程米制螺纹传动路线表达式： 其中：正常导程传动比u=58/58=1 扩大导程传动比： 58 58 50 58804426 50 8026204458 20 正常导程 主轴 1 2 5880804426 =16 2620204458 5880504426 =4 2620504458 u u 扩 扩 d）纵向进给传动链 车床纵向进给量有64种，将正常导程的米制螺纹 传

7、动路线的运动平衡式简化： 变换u基和u倍可得到32种进给量，其余32种可分别 通过英制螺纹传动路线和扩大导程螺纹得到。 e）横向进给传动链 当传动路线与纵向进给一致时，横向进给量是纵 向进给量的一半，进给量种数相同。 f）刀架快速移动传动链 刀架的纵向和横向快速移动由快速移动电机传动。 =0.71fu u 纵基倍 () 13440 30 28 =28002.5 12=1.51m min 29 29 30 48 80 v 纵右 快 （3）CA6140车床主要结构 a）主轴箱（图5-9） 包括：主轴箱、传动齿轮及传动轴、卸荷带轮、 双向多片摩擦离合器及其操纵机构、变速操纵机构、 主轴组件等； b）

8、溜板箱 包括：开合螺母机构、纵横向机动进给和快速移 动操纵机构、互锁机构、安全离合器等； 2. 数控车床和车削中心 5.3.2 车刀 1. 普通车刀： 外圆车刀 端面车刀 切断刀和切槽刀 2. 成形车刀： 平体成形车刀 棱体成形车刀 圆体成形车刀 5.4 孔加工机床与刀具 5.4.1 钻床 1. 立式钻床 2. 摇臂钻床 3. 深孔钻床 4. 数控钻床 5.4.2 2 镗床 包括：卧式镗床 、坐标镗床和金刚镗床 5.4.3 3 孔加工刀具 1. 从实心材料上加工孔的刀具 包括：扁钻、麻花钻、中心钻和深孔钻 1）标准麻花钻顶角约为118。 2）从外径向钻心刃倾角逐渐减小（负值增大）。 3）从外径

9、向钻心前角逐渐减小，约由+30减 小到-30，所以靠近钻头中心处切削条件很差。 4）从外径向钻心后角逐渐增大，外径处约 810，钻心处约2030。 5）横刃前角为负值(约-45-60)，后角为正 值(约3036)。所以钻削时在横刃处发生严 重的挤压而造成 2. 对已有孔进行再加工的刀具 包括：扩孔钻、锪钻、铰刀和镗刀 1）扩孔钻加工余量小，对已有孔进行扩大，用 于铰孔和磨孔前的预加工。 2）锪钻包括平底锪钻和锥面锪钻。 3）铰刀用于孔的半精加工和精加工。 4）镗刀用于大直径孔的半精加工和精加工，分 为单刃镗刀和双刃镗刀。 3. 孔加工复合刀具 4. 拉刀 1）拉削能加工各种内外表面。 2）拉刀

10、的齿升量即为进给量。 5.5 刨床与插床 5.5.1 刨床：主要用于刨削各种平面和沟槽，分 为牛头刨床和龙门刨床。 5.5.2 插床：主要用于加工内表面，如内孔键槽 及多边形孔。 5.6 铣床与铣刀 5.6.1 铣床 铣削加工分为顺铣和逆铣： 在铣床加工中，切削方向和工件的进给方向相 同的是顺铣。相反是逆铣。顺铣的功率消耗要比逆 铣的小，在同等的切削条件下，顺铣消耗功率要低 5%-15%，同时顺铣更有利于排屑。 一般加工尽量采用顺铣，以提高被加工零件表 面的光洁度，保证尺寸的精度。但是在切削面上有 硬质层、积渣、工件表面凹凸不平较显著时，应采 用逆铣。逆铣时，切削有薄变厚，刀齿从已加工表 面切入，对铣刀的使用有利。 铣床包括：卧式升降台铣床、立式升降台铣床、龙 门铣床和数控铣床 5.6.2 铣刀 铣刀包括：平面铣刀、沟槽铣刀和成形铣刀 5.7 磨床 磨床包括：外圆磨床