机床组成及其制造

1、1、 镗铣床的分类、主要应用范围，所用夹具结构、定位和夹紧方式以及镗铣床的主要零部件构成；（1）铣床：分类有立式铣床、卧式铣床、龙门铣床、工具铣床、方形铣床、数控铣床等。 应用主要用于加工平面（水平面、垂直面、斜面）、沟槽、复杂曲面以及进行孔的加工。铣床主要由床身、主轴、工作台、床鞍，升降台、铣刀等所用夹具结构有三种类型直线进给式铣床夹具，圆周进给式铣床夹具，靠模铣床夹具。定位以平面定位有支撑钉、支撑板、可调支撑和辅助支撑；以圆柱孔定位可用圆柱销、圆柱心轴、圆锥销、圆锥心轴。夹紧常用斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、绞链夹紧机构等夹紧。（2）镗床：分类主要由卧式镗床、坐标镗床等。 主要

2、用于加工直径较大的已有孔和孔系，还可以加工外圆和平面。 镗床结构主要由主轴箱，主轴，立柱，工作台，滑座，床身等组成。 镗床夹具为镗模。定位以平面定位有支撑钉、支撑板、可调支撑和辅助支撑；以圆柱孔定位可用圆柱销、圆柱心轴、圆锥销、圆锥心轴。夹紧常用斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、绞链夹紧机构等夹紧。（3）镗铣床：数控镗铣床结构包括床身、架设在该床身上的工作台及数控电路控制系统。主要用于切削余量大的工件；批量小而多次生产的零件；工艺、设计会发生变化的零件；形状复杂加工精度高，通用机床无法加工或很难保证加工质量的零件；在加工过程中，必须进行多工序加工，如必须在一次装夹中完成铣、镗、锪铰或攻

3、丝等工序；具有难测量、难控制进给、难控制型腔尺寸的壳体或箱型零件。 夹具结构定位夹紧参考镗床和铣床。2、 镗铣床的分类、主要应用范围，所用夹具结构、定位和夹紧方式以及镗铣床的主要零部件构成；答： 1)齿轮毛坯的形成：锻件、棒料或铸件；     2)粗加工：切除较多的余量；      3)半精加工：车、滚、插齿；  4)热处理：调质、渗碳淬火、齿面高频感应加热淬火等    5)精加工：精修基准、精加工齿形 3、 钻、镗和铣等加工

4、方法在应用对象等方面都有什么异同点？同：钻，镗，铣均可用于孔的加工，均属于去除材料的加工方法。异：钻和镗应用于加工孔时更多，钻用于加工小孔，镗用于加工大孔，铣更多用于加工厚度足够的平面。钻孔和镗孔一般主运动在工件上，进给运动在刀具上，4、 主轴加工设备、夹具、量具及机床布置？主轴通常由锻造毛坯经车床及磨床加工而成，夹具一般选用通用夹具如三爪自定心卡盘，量具选通用量具如游标卡尺或百分表，机床则主要布置机床与磨床5、 刀库的主要结构形式和换刀机构的工作方式？答:刀库结构：1 斗笠式刀库工作方式：斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴移动。当主轴上的刀具进入刀库的卡槽时，主轴向上移动脱离刀具，这时刀库转动

5、。当要换的刀具对正主轴正下方时主轴下移，使刀具进入主轴锥孔内，夹紧刀具后，刀库退回原来的位置。2圆盘式刀库工作方式：圆盘式刀库通常应用在小型立式综合加工机上。圆盘式的刀库容量不大，顶多二、三十把刀，需搭配自动换刀机构进行刀具交换，自动换刀机构通过圆周的旋转将刀具送到具体换刀位置。3 链条式刀库工作方式：它是藉由链条将要换的刀具传到指定位置，由机械手将刀具装到主轴上。换刀动作均采用马达加机械凸轮的结构，此设计之结构简单、动作快速。6、 机床装配为什么要划分成若干装配单元？它是根据什么划分的？答：机床体积质量较大，若以一个整体进行装配会很费力，同时也会降低装配效率，将装配过程划分成若干单元，会使装

6、配过程简化，大事化小，分步骤装配，最终完成总的装配。 划分原则是以独立完成一定功能的单元划分的，先装配一个单元，再将各个单元在机架主体上组装。7. 机床总装配时有哪些主要工序？答：总装配顺序如下： （1）检验床身导轨的几何精度及安装进给箱、托架。 （2）测量溜板箱光杠支承孔的位置尺寸。 （3）安装溜板箱和齿条。 （4）安装丝杠和光杠。 （5）安装主轴箱和校正主轴轴线。 （6）安装尾座。 （7）安装刀架。 8.镗铣床工作过程中的受力情况，并据此分析受力对镗孔等加工质量的影响？答： 镗杆受力变形是影响镗孔加工质量的主要原因之一。尤其当镗杆与主轴刚性联接采用悬臂镗孔时，镗杆的受力变形最为严重，现以此

7、为例进行分析。悬臂镗杆在镗孔过程中，受到时切削力矩M、切削力Fr及镗杆自重G的作用，如图8-46、8-47所示，切削力矩M使镗杆产生弹性扭曲，主要影响工件的表面精糙度和刀具的寿命；切削力Fr和自重G使镗杆产生弹性弯曲(挠曲变形)，对孔系加工精度的影响严重，下面分析Fr和G的影响。1由切削力Fr所产生的挠曲变形作用在镗杆上的切削力Fr，随着镗杆的旋转不断地改变方向，由此而引起的镗杆的挠曲变形也不断地改变方向，如图8-46所示，使镗杆的中心偏离了原来的理想中心。由图可见，当切削力大小不变时刀尖的运动轨迹仍然呈正圆，只不过所镗出孔的直径比刀具调整尺减少了2fF，fF的大小与切削力Fr和镗杆的伸出长度

8、有关，Fr愈大或镗杆伸出愈长，则fF就愈大。但应该指出，在实际生产中由于实际加工余量的变化和材质的不匀，切削力Fr是变化的，因此刀尖运动轨迹不可能是正圆。同理，在被加工孔的轴线方向上，由于加工余量和材质的不匀，或者采用镗杆进给时，镗杆的挠曲变形也是变化的。2镗杆自重G所产生的挠曲变形镗杆自重G在镗孔过程中，其大小和方向不变。因此，由它所产生的镗杆挠曲变形fG的方向也不变。高速镗削时，由于陀螺效应，自重所产生的挠曲变形很小；低速精镗时，自重对镗杆的作用相当于均布载荷作用在悬臂梁上，使镗杆实际回转中心始终低于理想回转中心一个fG值。G愈大或镗杆悬伸愈长，则fG愈大，如图8-47所示。 3

9、镗杆在自重G和切削力Fr共同作用下的挠曲变形 事实上，镗杆在每一瞬间所产生的挠曲变形，是切削力Fr和自重G所产生的挠曲变形的合成。可见，在Fr和G的综合作用下，镗杆的实际回转中心偏离了理想回转中心。由于材质匀、加工余量的变化、切削用量的不一，以及镗杆伸出长度的变化，使镗杆的实际回转中心孔过程中作无规律的变化，从而引起了孔系加工的各种误差；对同一孔的加工，引起圆柱差；对同轴孔系引起同轴度误差；对平行孔系引起孔距误差和平行度误差。粗加工时，切切削力大，这种影响比较显著；精加工时，切削力小，这种影响也就比较小。从以上分析可知：镗杆在自重和切削力作用下的挠曲变形，对孔的几何形状精度和相互位度

10、都有显著的影响。因此，在镗孔中必须十分注意提高镗杆的刚度，一般可采取下列措施：第一尽可能加粗镗杆直径和减少悬伸长度；第二，采用导向装置，使镗杆的挠曲变形得以约束。此外，也可通过减小镗杆自重和减小切削力对挠曲变形的影响来提高孔系加工精度。对镗杆直径较大时(?80mm以上)，应加工成空心，以减轻重量；合理选择定位基准，使加工余量均匀；精加工时采用较小的切削用量，并使加工各孔所用的切削用量基本一致，以减小切削力影响。采用导向装置或镗模镗孔时，镗杆由导套支承，镗杆的刚度较悬臂镗时大大提高。此时，与导套的几何形状精度及其相互的配合间隙，将成为影响孔系加工精度的主要因素之一，现分析如下。由于镗杆与导套之间

11、存在着一定的配合间隙，在镗孔过程中，当切削力Fr大于自重G时，刀具不管处在任何切削位置，切削力都可以推动镗杆紧靠在与切削位置相反的导套内表面这样，随着镗杆的旋转，镗杆表面以一固定部位沿导套的整个内圆表面滑动。因此，导套的圆度误差将引起被加工孔的圆度误差，而镗杆的圆度误差对被加工孔的圆度没有影响。 精镗时，切削力很小，通常Fr<G，切削力Fr不能抬起镗杆。随着镗杆的旋转，镗杆轴颈以不同部位沿导套内孔的下方摆动，如图8-48所示。显然，刀尖运动轨迹为一个圆心低于导套中心的非正圆，直接造成了被加工孔的圆度误差；此时，镗杆与导套的圆度误差也将反映到被加工孔上而引起圆度误差。当加工余量与

12、材质不匀或切削用量选取不一样时，使切削力发生变化，引起镗杆在导套内孔下方的摆幅也不断变化。这种变化对同一孔的加工，可能引起圆柱度误差，对不同孔的加工，可能引起相互位置的误差和孔距误差。所引起的这些误差的大小与导套和镗杆的配合间隙有关：配合间隙愈大，在切削力作用下，镗杆的摆动范围愈大所引起的误差也就愈大。综上所述，在有导向装置的镗孔中，为了保证孔系加工质量，除了要保证镗杆与导套本身必须具有较高的几何形状精度外，尤其要注意合理地选择导向方式和保持镗杆与导套合理的配合间隙，在采用前后双导向支承时，应使前后导向的配合间隙一致。此外，由于这种影响还与切削力的大小和变化有关，因此在工艺上应如前所述，注意合

13、理选择定位基准和切削用量，精加工时，应适当增加走刀次数，以保持切削力的稳定和尽量减少切削力的影响。9. 导轨的种类、结构形式、组合方式和适用场合？镶钢导轨机床上最常用的导轨形式是镶钢导轨，它的使用已有很长的历史。镶钢导轨是导轨系统的固定元件，其截面为矩形。它可水平装在机床的床身上，也可以与床身铸成一体，分别被称为镶钢式或整体式。镶钢式导轨是由钢制成的，经淬硬和磨削。硬度在洛氏硬度60度以上、把镶钢导轨用螺钉或粘结剂(环氧树脂)贴在机床床身或经刮研的立柱配合表面上，确保导轨获得最佳的平面度。这种形式，维修更换方便、简单，很受维修工人的欢迎。整体导轨或铸造导轨，即钢导轨与底座铸成一体，加工后再经精

14、磨到要求的尺寸和光洁度。导轨必须经过火焰淬火提高表面硬度，以提高导轨的耐磨性。床身一般为球墨铸铁，当然球墨铸铁的硬度比不上钢，整体导轨可以重新修理和淬硬，但更换它几乎是不可能的。为了实现上述的目的，机床制造者过去的通常做法是：钢导轨的边缘设计有钩形的“耳朵”，在浇铸底座前，把钢导轨置于底座的铸模内，再把铁水浇入铸模内，这样便把钢导轨与底座铸成一体。滑动导轨传统导轨的发展，首先表现在滑动元件和导轨形式上，滑动导轨的特点是导轨和滑动件之间使用了介质，形式的不同在于选择不同的介质。液压被广泛用于许多导轨系统。静压导轨是其中的一种，液压油在压力作用下，进入滑动元件的沟槽，在导轨和滑动元件之间形成油膜，

15、把导轨和移动元件隔开，这样大大减少移动元件的摩擦力。静压导轨对大负荷是极其有效的，对偏心负荷有补偿作用。例如：一个大型的砂型箱在加工时，正好走到机床行程的末端，负载导轨能够增大油压，使导轨准确地保持着水平负载的状态。有的卧式镗铣床使用这种技术补偿深孔加工时主轴转速的下降。利用油作为介质的另一种导轨形式是动压导轨，动压导轨与静压导轨的不同点是：油不是在压力下起作用的，它利用油的粘度来避免移动元件和导轨之间的直接接触，优点是节省液压油泵。空气也可以用于移动元件和导轨之间的介质，它也有两种形式，气动静压导轨和气动动压导轨，工作原理与液压导轨相同。使用比较普通的抗摩擦导轨，它是在移动元件上安装一种抗摩

16、擦材料(如聚氯乙烯或青铜混合材料等)，以替代液体介质，如油或空气。其作用与液体介质相似，安装在移动元件上的抗摩擦材料应设计有油槽，满足移动元件和导轨表面之间油润滑或其它形式润滑的需要。众所周知，平面导轨和移动元件之间的接触面积比较大，移动元件要作快速微量进给.需要克服移动元件的惯量，因此将会产生爬行现象。当滚珠丝杠或其它驱动力推动移动元件移动时，产生一个轻微粘附阻力，移动元件开始运动时，由于移动元件处于被抓住的状态，出现了轻微的跳动，导致产生爬行，这种现象对于大的移动影响不大，而对于微量移动，就成为一个问题。可调性是平面导轨特有的优点，根据导轨的使用情况，平面导轨系统至少有一个或一个以上的可调

17、边。由于移动元件沿着直线导轨的侧边移动，保证移动元件与导轨侧面紧密接触是极为重要的。普遍使用调整的方法是斜铁，斜铁位于移动元件和导轨接触面相对的侧面之间。形状为锥形条块角铁，可以精确地调整，以消除移动部件和导轨之间的间隙。如果滑动部件或导轨磨损，接触表面之间的间隙加大，可调整斜铁进行补偿。机床制造厂已发明了斜铁自动调整的专利技术，它的基本原理是使斜铁保持固定的弹簧压力，一旦导轨系统被磨损，斜铁能自动地消除移动部件与导轨之间的间隙。直线导轨新的导轨系统使机床可获得快速进给速度，在主轴转速相同的情况下，快速进给是直线导轨的特点。直线导轨与平面导轨一样，有两个基本元件;一个作为导向的为固定元件，另一

18、个是移动元件。由于直线导轨是标准部件，对机床制造厂来说.唯一要做的只是加工一个安装导轨的平面和校调导轨的平行度。当然，为了保证机床的精度，床身或立柱少量的刮研是必不可少的，在多数情况下，安装是比较简单的。作为导向的导轨为淬硬钢，经精磨后置于安装平面上。与平面导轨比较，直线导轨横截面的几何形状，比平面导轨复杂，复杂的原因是因为导轨上需要加工出沟槽，以利于滑动元件的移动，沟槽的形状和数量，取决于机床要完成的功能。例如：一个既承受直线作用力，又承受颠覆力矩的导轨系统，与仅承受直线作用力的导轨相比.设计上有很大的不同。直线导轨的移动元件和固定元件之间不用中间介质，而用滚动钢球。因为滚动钢球适应于高速运

19、动、摩擦系数小、灵敏度高，满足运动部件的工作要求，如机床的刀架，拖板等。直线导轨系统的固定元件(导轨)的基本功能如同轴承环，安装钢球的支架，形状为“v”字形。支架包裹着导轨的顶部和两侧面。为了支撑机床的工作部件，一套直线导轨至少有四个支架。用于支撑大型的工作部件，支架的数量可以多于四个。机床的工作部件移动时，钢球就在支架沟槽中循环流动，把支架的磨损量分摊到各个钢球上，从而延长直线导轨的使用寿命。为了消除支架与导轨之间的间隙，预加负载能提高导轨系统的稳定性，预加负荷的获得.是在导轨和支架之间安装超尺寸的钢球。钢球直径公差为±20微米，以0.5微米为增量，将钢球筛选分类，分别装到导轨上，

20、预加负载的大小，取决于作用在钢球上的作用力。如果作用在钢球上的作用力太大，钢球经受预加负荷时间过长，导致支架运动阻力增大。这里就有一个平衡作用问题;为了提高系统的灵敏度，减少运动阻力，相应地要减少预加负荷，而为了提高运动精度和精度的保持性，要求有足够的预加负数，这是矛盾的两方面。工作时间过长，钢球开始磨损，作用在钢球上的预加负载开始减弱，导致机床工作部件运动精度的降低。如果要保持初始精度，必须更换导轨支架，甚至更换导轨。如果导轨系统已有预加负载作用。系统精度已丧失，唯一的方法是更换滚动元件。导轨系统的设计，力求固定元件和移动元件之间有最大的接触面积，这不但能提高系统的承载能力，而且系统能承受间

21、歇切削或重力切削产生的冲击力，把作用力广泛扩散，扩大承受力的面积。为了实现这一点，导轨系统的沟槽形状有多种多样，具有代表性的有两种，一种称为哥待式(尖拱式)，形状是半园的延伸，接触点为顶点;另一种为园弧形，同样能起相同的作用。无论哪一种结构形式，目的只有一个，力求更多的滚动钢球半径与导轨接触(固定元件)。决定系统性能特点的因素是：滚动元件怎样与导轨接触，这是问题的关键。直线滚柱导轨直线滚柱导轨系统是平面导轨与直线滚柱导轨的组合，用滚柱安装在平行导轨上，用滚柱代钢球承载机床的运动部件。优点是接触面积大、承载负荷大、灵敏度高。从床身尾部看，支架与滚柱置于平面导轨的顶面和侧面，为了获得高精度，在机床

22、工作部件和支架内面之间，设置一块楔板，使预加负载作用于支架的侧面。楔板的工作原理与斜铁相似，工作部件的重量作用于支架的顶面。由于作用在导轨系统上的预加负荷是可调的，为此楔板的损失得到补偿，这一特点被广泛用于中型或大型机床上，因为它对CNC指令反应灵敏，承受负荷大，直线滚柱导轨系统比传统的平面导机能经受高速运转，改善机床的性能。其它形式的导轨机床上常用的另一种导轨形式是燕尾槽导轨，一般用于机床运动部件的定位。例如：车削中心的尾架，导轨系统可以使尾架在上面移动或者移到要求的位置去支承被加工零件，然后迅速夹紧。机床很多附件，如定位工作台、回转工作台或旋转轴等，也采用燕尾槽导轨作为定位元件。然后夹紧在

23、要求的位置上。如果机床往复行程较长，则采用V型导软，如平面磨床和刨床等。优点是V型导轨系统导向性好，能承受重力切削。有的采用V型导轨和平面导轨相结合的形式，V型导轨作为导向，平面导轨作为支承体。  为了保证导轨系统的寿命。维修是很关键的。导轨是机床的精密部件之一，不可能100% 有防尘保护，灰尘污染大。因此、用户要定期检查、维护。液压平面导轨一般为自身润滑，介质本身就是润滑剂。直线导轨和直线滚柱导柱则要求定期润滑，很多直线导轨系统的钢球和滚柱部分都安装有油脂接头与支架相连接。有的用导管连接，使油脂润滑更方便，有的备有自动润滑附件。无论采用什么形式的导轨系统，保持滚动元件的良

24、好润滑，能减少导轨系统的磨损，延长机床精度的保持时间。10.主轴毛坯采用何种制造方法？有什么优缺点？毛坯余量大小及制定原则？答：车床主轴加工工艺过程分析 主轴毛坯的制造方法 锻件，还可获得较高的抗拉、抗弯和抗扭强度。 主轴的材料和热处理 45钢，普通机床主轴的常用材料，淬透性比合金钢差，淬火后变形较大，加工后尺寸稳定性也较差，要求较高的主轴则采用合金钢材料为宜。 毛坯热处理 采用正火，消除锻造应力，细化晶粒，并使金属组织均匀。 预备热处理 粗加工之后半精加工之前，安排调质处理，提高其综合力学性能 最终热处理 主轴的某些重要表面需经高频淬火。 最终热处理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬

25、火产生的变形在最终精加工时得以纠正。 加工阶段的划分 粗加工阶段 用大的切削用量切除大部分余量，及时发现锻件裂纹等缺陷。 半精加工阶段 为精加工作好准备 精加工阶段 把各表面都加工到图样规定的要求。粗加工、半精加工、精加工阶段的划分大体以热处理为界。工序顺序的安排 毛坯制造正火车端面钻中心孔粗车调质半精车表面淬火粗、精磨外圆粗、精磨圆锥面磨锥孔。在安排工序顺序时，还应注意下面几点：外圆加工顺序安排要照顾主轴本身的刚度，应先加工大直径后加工小直径，以免一开始就降低主轴钢度。就基准统一而言，希望始终以顶尖孔定位，避免使用锥堵，则深孔加工应安排在最后。但深孔加工是粗加工工序，要切除大量金属，加工过程中会引起主轴变形，所以最好在粗车外圆之后就把深孔加工出来。花键和键槽加工应安排在精车之后，粗磨之前。如在精车之前就铣出键槽，将会造成断续车削，既影响质量又易损坏刀具，而且也难以控制键槽的尺寸精度。因主轴的螺纹对支承轴颈有一定的同轴度要求，故放在淬火之后的精加工阶段进行，以免受半精加工所产生的应力以及热处理变形的影响。主轴系加工要求很高的零件，需安排多次检验工序。检验工序一般安排在各加工阶段前后，以及重要工序前后和花费工时较多的工序前后，总检验则放在最后。定位基准的选择以两顶尖孔作为轴类零件的定位基准，既符合基准重合原则，又能使基准统一。为了保证支承轴颈与两端锥孔的同轴度要求，