机械制造工程学课件第三章机床与刀具

1、第3章机床与刀具3.1金属切削机床基本知识3.2车削3.3钻削、镗削、拉削3.4铣削3.5磨削3.6齿轮加工3.1金属切削机床基本知识3.1.1机床的分类和型号3.1.2机床的技术性能3.1.3机床的运动分析3.1.4机床的精度和检验一、金属切削机床的分类一、金属切削机床的分类按加工方式分：按加工方式分： 12大类大类按通用程度分：按通用程度分：通用机床、专门化机床、专用机床通用机床、专门化机床、专用机床按加工精度分：按加工精度分：普通精度、精密精度、高精度普通精度、精密精度、高精度按自动化程度：按自动化程度：手动、机动、半自动、自动机床手动、机动、半自动、自动机床按机床质量分：按机床质量分：

2、仪表机床、中型、大型、重型机床仪表机床、中型、大型、重型机床车车床床钻钻床床镗镗床床磨磨床床齿轮加齿轮加工机床工机床螺纹加螺纹加工机床工机床铣铣床床刨刨床床拉拉床床电加工电加工机床机床切断切断机床机床其它其它机床机床3.1.1机床的分类和型号二、金属切削机床型号的编制二、金属切削机床型号的编制按按GB/T15375-94金属切削机床型号编制方法金属切削机床型号编制方法规定规定（一）通用机床型号（一）通用机床型号类类别别车车床床钻钻床床镗镗床床磨床磨床齿轮加齿轮加工机床工机床螺纹加螺纹加工机床工机床铣铣床床刨刨床床拉拉床床电加工电加工机床机床切断切断机床机床其它其它机床机床代代号号CZTM2M3

3、MYSXBLDGQ读读音音车车 钻钻 镗镗磨磨2磨磨3磨磨牙牙丝丝铣铣刨刨拉拉电电割割其其1.1.机床的类别代号机床的类别代号例：例： C A 6 1 4 0机床类别代号（车床类）机床类别代号（车床类）机床特性代号（结构特性）机床特性代号（结构特性）机床组别代号（落地及卧式车床组）机床组别代号（落地及卧式车床组）机床系别代号（卧式车床系）机床系别代号（卧式车床系）机床主参数代号（最大车削直径机床主参数代号（最大车削直径400mm）2. 2. 机床的特性代号机床的特性代号（1）通用特性代号）通用特性代号通用特性通用特性代号代号通用特性通用特性代号代号高高精度精度G自动自动换换刀刀H精精 密密M仿

4、仿 形形F自自 动动Z万万 能能W半半自动自动B轻轻 型型Q数字程序数字程序控控制制K简简 式式J（2）结构特性代号）结构特性代号 区别主参数相同而结构不同的机床，在型号中用汉语区别主参数相同而结构不同的机床，在型号中用汉语 拼音区分。拼音区分。通用特性代号已用的字母及字母通用特性代号已用的字母及字母“I”、“O” 不能用。例：不能用。例：CA6140型普通车床型普通车床 3.3.机床的组别和系别代号机床的组别和系别代号 每类机床分每类机床分1010组（从组（从0 09 9组），每组又分组），每组又分1010系（从系（从0 09 9型）型）4.4.主要参数代号主要参数代号 代表机床规格大小的一

5、种参数，用阿拉伯数字表示，常用代表机床规格大小的一种参数，用阿拉伯数字表示，常用 主参数的折算值（主参数的折算值（1/101/10或或1/1001/100或或1/11/1）来表示。）来表示。5.5.机床重大改进序号机床重大改进序号 用字母用字母“A A、B B、C C ”表示，附机床型号末尾，以示区别。表示，附机床型号末尾，以示区别。（二）专用机床型号（二）专用机床型号 型号表示方法：型号表示方法：（三）组合机床及自动线型号（三）组合机床及自动线型号 例例 ： B13 100 北京第一机床厂北京第一机床厂 第三组第三组 第第100100种专用机床（专用铣床）种专用机床（专用铣床）组合机床及自动

6、线分类代号组合机床及自动线分类代号分分 类类代代 号号大型组合机床大型组合机床U小型组合机床小型组合机床H自换刀数控组合机床自换刀数控组合机床K大型组合机床自动线大型组合机床自动线UX小型组合机床自动线小型组合机床自动线HX自换刀数控自动线自换刀数控自动线KX 1.机床的工艺范围 机床的工艺范围是指在机床上加工的工件类型和尺寸，能够加工完成何种工序，使用什么刀 具等等。评价机床的优劣，主要是根据机床的技术性能指评价机床的优劣，主要是根据机床的技术性能指标来判断的。评价机床技术性能的目的是择优选用技标来判断的。评价机床技术性能的目的是择优选用技术先进、人机关系和经济效益等方面显著的最佳可行术先进

7、、人机关系和经济效益等方面显著的最佳可行方案。影响机床技术性能和经济效益的因素很多，需方案。影响机床技术性能和经济效益的因素很多，需要有一套科学、简明、实用的指标，把技术因素和经要有一套科学、简明、实用的指标，把技术因素和经济因素相结合，当前效益与长远效益相结合，定量指济因素相结合，当前效益与长远效益相结合，定量指标和定性指标相结合来进行综合评价。为了获得一定标和定性指标相结合来进行综合评价。为了获得一定的技术性能和经济效益，对所设计的机床一般有如下的技术性能和经济效益，对所设计的机床一般有如下几方面的基本要求：几方面的基本要求：3.1.2机床的技术性能1. 1. 工艺范围工艺范围机床的工艺范

8、围是指机床适应不同生产要求的能力。机床的工艺范围是指机床适应不同生产要求的能力。大致包括下列内容：在机床上可完成的工序种类；加工大致包括下列内容：在机床上可完成的工序种类；加工零件的类型、材料和尺寸范围；毛坯的种类等。零件的类型、材料和尺寸范围；毛坯的种类等。任何一台机床所能完成的加工零件类型、零件尺寸、任何一台机床所能完成的加工零件类型、零件尺寸、毛坯形式和工序都是有一定范围的。机床的工艺范围窄，毛坯形式和工序都是有一定范围的。机床的工艺范围窄，则结构较简单，容易实现自动化，生产率也高。但机床则结构较简单，容易实现自动化，生产率也高。但机床工艺范围过窄，会限制加工工艺和产品的更新；而盲目工艺

9、范围过窄，会限制加工工艺和产品的更新；而盲目扩大机床工艺范围扩大机床工艺范围, ,将使机床结构趋于复杂而不能充分将使机床结构趋于复杂而不能充分发挥各部件的性能，甚至影响机床主要性能的提高，增发挥各部件的性能，甚至影响机床主要性能的提高，增加机床成本。加机床成本。 通用机床工艺范围较宽，可以完成一定尺寸范围通用机床工艺范围较宽，可以完成一定尺寸范围内的各种零件的多种工序加工，应具有较宽的变速范内的各种零件的多种工序加工，应具有较宽的变速范围和相适应的尺寸参数，以及配有较多的附件，以便围和相适应的尺寸参数，以及配有较多的附件，以便扩大机床的应用范围。通用机床适用于单件小批生产。扩大机床的应用范围。

10、通用机床适用于单件小批生产。专用机床工艺范围较窄，只能完成一个或几个零专用机床工艺范围较窄，只能完成一个或几个零件的特定工序的加工，只能实现简单的工作循环。工件的特定工序的加工，只能实现简单的工作循环。工件的类型、材料和尺寸范围也都限制在较小的范围内，件的类型、材料和尺寸范围也都限制在较小的范围内，毛坯的种类也是单一的。这类机床一般只能用于大批、毛坯的种类也是单一的。这类机床一般只能用于大批、大量生产。大量生产。 2.2.机床的技术参数机床的技术参数机床的主要技术参数包括尺寸参数、运动参数和机床的主要技术参数包括尺寸参数、运动参数和动力参数。动力参数。尺寸参数尺寸参数 机床的加工范围。机床的主

11、参数机床的加工范围。机床的主参数是代表机床规格大小的一种参数，各类机床以什么尺是代表机床规格大小的一种参数，各类机床以什么尺寸作为主参数已有统一的规定。如最大车削直径，最寸作为主参数已有统一的规定。如最大车削直径，最大磨削直径或工作台工作面宽度。有些机床还规定有大磨削直径或工作台工作面宽度。有些机床还规定有第二主参数。如最大加工长度，最大磨削长度，工作第二主参数。如最大加工长度，最大磨削长度，工作台工作面长度。台工作面长度。卧式车床的主参数是床身上工件的最大回转直径；卧式车床的主参数是床身上工件的最大回转直径；齿轮加工机床的主参数是最大工件直径；外圆磨床和齿轮加工机床的主参数是最大工件直径；外

12、圆磨床和无心磨床的主参数是最大磨削直径；龙门刨床、龙门无心磨床的主参数是最大磨削直径；龙门刨床、龙门铣床、升降台铣床和矩形工作台的平面磨床的主参数铣床、升降台铣床和矩形工作台的平面磨床的主参数是工作台工作面宽度；卧式铣镗床的主参数是主轴直是工作台工作面宽度；卧式铣镗床的主参数是主轴直径；立式钻床和摇臂钻床的主参数是最大钻孔直径；径；立式钻床和摇臂钻床的主参数是最大钻孔直径；牛头刨床和插床的主参数是最大刨削和插削长度；也牛头刨床和插床的主参数是最大刨削和插削长度；也有的机床不用尺寸作为主参数，如拉床的主参数是额有的机床不用尺寸作为主参数，如拉床的主参数是额定拉力等。定拉力等。 运动参数运动参数

13、机床执行件的运动速度。机床主机床执行件的运动速度。机床主轴的最高转速与最低转速。刀架的最大进给量与最小轴的最高转速与最低转速。刀架的最大进给量与最小进给量。主运动进给量。主运动为回转为回转运动运动机床的主运动参数是主轴机床的主运动参数是主轴转速。转速。主运动为直线运动机床的主运动参数是每分钟主运动为直线运动机床的主运动参数是每分钟往复次数往复次数( (次分次分) )，或称为双行程数。，或称为双行程数。 动力参数动力参数 机床各种电动机功率或扭矩。机机床各种电动机功率或扭矩。机床各传动件的结构参数床各传动件的结构参数( (轴或丝杠直径，齿轮或蜗轮轴或丝杠直径，齿轮或蜗轮的模数，皮带的类型及根数等

14、的模数，皮带的类型及根数等) )都是根据动力参数设都是根据动力参数设计计算的。动力参数可通过类比法计计算的。动力参数可通过类比法( (经验公式经验公式) )，相似，相似机床试验法和计算等方法来确定。机床试验法和计算等方法来确定。3.3.加工精度和表面粗糙度加工精度和表面粗糙度4.4.生产率和自动化程度生产率和自动化程度5.5.人机关系人机关系 基本方法基本方法 ： 表面表面 运动运动 传动传动 机构机构1. 表面成形运动表面成形运动 （1）零件上的常见表面：零件上的常见表面： 1. 圆柱面圆柱面 直线（母线）、圆（导线）直线（母线）、圆（导线） 2. 圆锥面圆锥面 直线（母线）、圆（导线）直线

15、（母线）、圆（导线） 3. 平面平面 直线或圆直线或圆 、直线（导线）、直线（导线） 4. 成形面成形面（如螺纹面、渐开线表面）（如螺纹面、渐开线表面）型线、型线、螺旋线或直线螺旋线或直线母线和导线统称为形成表面的母线和导线统称为形成表面的发生线发生线3.1.3机床的运动分析 由于刀刃形状和加工方法不同，形成发生线的方法也由于刀刃形状和加工方法不同，形成发生线的方法也不同，可归纳为四种：不同，可归纳为四种： 1. 轨迹法：轨迹法：刀刃为切削点，它按一定的轨迹运动刀刃为切削点，它按一定的轨迹运动 而形成发生线。而形成发生线。 此发生线需要一个独立的成形运动此发生线需要一个独立的成形运动 2. 成

16、形法：成形法：刀刃为一条切削线，其形状与发生线刀刃为一条切削线，其形状与发生线 相同。相同。 此发生线不需要成形运动此发生线不需要成形运动 3. 相切法：相切法：刀具边旋转边作轨迹运动，刀具切削点刀具边旋转边作轨迹运动，刀具切削点 运动轨迹的包络线形成一条运动轨迹的包络线形成一条发生线发生线。 此发生线需要两个独立的成形运动此发生线需要两个独立的成形运动 4. 展成法：展成法：刀刃为一条切削线，但形状与发生线不刀刃为一条切削线，但形状与发生线不吻合，刀具与工件作展成运动，发生线是切削刃各吻合，刀具与工件作展成运动，发生线是切削刃各瞬时位置的的包络线。瞬时位置的的包络线。此发生线需要一个独立的成

17、形运动此发生线需要一个独立的成形运动 ，刀具和工件共，刀具和工件共同完成同完成 （2）表面形成所需的运动）表面形成所需的运动 也即形成发生线所需的运动也即形成发生线所需的运动成形运动成形运动 按组成情况不同，可分为按组成情况不同，可分为 简单成形运动： 复合成形运动：一个成形运动是由单独的旋转运动或直线一个成形运动是由单独的旋转运动或直线运动构成的。运动构成的。一个成形运动，是由两个或两个以上旋转一个成形运动，是由两个或两个以上旋转运动或直线运动，按照某种确定的运动关运动或直线运动，按照某种确定的运动关系组合而成。系组合而成。（3）辅助运动：）辅助运动： 除成形运动外，还有下列运动除成形运动外

18、，还有下列运动 1）分度运动）分度运动 2）切入运动）切入运动 3）辅助运动）辅助运动 进刀、退刀、回程和转位等进刀、退刀、回程和转位等 4）操纵及控制运动）操纵及控制运动 操纵离合器、改变速度、进给量等操纵离合器、改变速度、进给量等 按作用情况不同，可分为按作用情况不同，可分为 主运动主运动 速度最高，消耗功率最大，通常只有一个主运动。速度最高，消耗功率最大，通常只有一个主运动。 进给运动进给运动 可以是一个或多个；可以是连续的，也可以是可以是一个或多个；可以是连续的，也可以是 断续的。断续的。 成形运动是机床最基本的运动成形运动是机床最基本的运动2. 机床的传动链机床的传动链 机床的基本组

19、成部分机床的基本组成部分（1 1）动力源）动力源 通常为电动机，包括交流电动机、直流电动机、伺服电动机、通常为电动机，包括交流电动机、直流电动机、伺服电动机、 变频调速电机、步进电机等。变频调速电机、步进电机等。（3）传动装置）传动装置 把动力源的动力和运动按要求传递给执行件或将运动由把动力源的动力和运动按要求传递给执行件或将运动由个执行个执行 件传递到另一执行件的零部件，如齿轮、丝杠螺母、液压传动件等件传递到另一执行件的零部件，如齿轮、丝杠螺母、液压传动件等（2）执行件）执行件 机床上直接夹持刀具或工件并实现所需运动的零部件，如主轴、机床上直接夹持刀具或工件并实现所需运动的零部件，如主轴、

20、刀架、工作台等。刀架、工作台等。机床的传动联系机床的传动联系 把动力源和执行件或有关的执行件之间联系起来的一系列传把动力源和执行件或有关的执行件之间联系起来的一系列传动件，构成传动联系，称其为动件，构成传动联系，称其为传动链传动链。传动链两端的元件称为末端件，它可以是动力源或执行件。传动链两端的元件称为末端件，它可以是动力源或执行件。按传动链的性质不同可分为： 外联系传动链外联系传动链 传动链两个末端件之间不要求有严格的传动比关系，如传动链两个末端件之间不要求有严格的传动比关系，如 车削时电机与主轴间的传动链车削时电机与主轴间的传动链内联系传动链内联系传动链 传动链两个末端件之间要求有严格的传

21、动比关系，如传动链两个末端件之间要求有严格的传动比关系，如 车削螺纹主轴与刀架间的传动链；滚切齿轮工件与滚刀间的传动链；车削螺纹主轴与刀架间的传动链；滚切齿轮工件与滚刀间的传动链； 内联系传动链中不能用带传动、摩擦轮传动和链传动内联系传动链中不能用带传动、摩擦轮传动和链传动 。传动链中通常包括传动链中通常包括两类传动机构两类传动机构 1.1.定比传动机构定比传动机构 传动比和传动方向固定不变的传动机构，如传动比和传动方向固定不变的传动机构，如 定比齿轮副、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等定比齿轮副、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等2. 换置机构换置机构 根据加工要求可变换传动比和传动方向的传动机构，如根据加工

22、要求可变换传动比和传动方向的传动机构，如 挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器换向机构等。挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器换向机构等。 1 1）传动原理图）传动原理图 为了便于研究机床的传动原理为了便于研究机床的传动原理, , 用一些简明的符号把用一些简明的符号把动力源、执行件之间的传动联系表示出来的示意图。动力源、执行件之间的传动联系表示出来的示意图。 并不表达实际传动机构的种类和数量3. 传动原理图和传动系统图传动原理图和传动系统图2 2）传动系统图）传动系统图 表示机床全部运动的传动关系的示意图，用国家标准规表示机床全部运动的传动关系的示意图，用国家标准规定的符号表示各种传动元件

23、，并按照运动传递的顺序，画定的符号表示各种传动元件，并按照运动传递的顺序，画在能反映机床外形和各主要部件相互位置的展开图中。在能反映机床外形和各主要部件相互位置的展开图中。 只表示传动关系，而不表示各零件的实际尺寸和位置加工中保证被加工工件达到要求的精度和表面粗加工中保证被加工工件达到要求的精度和表面粗糙度，并能在机床长期使用中保持这些要求，机床本糙度，并能在机床长期使用中保持这些要求，机床本身必须具备的精度称为机床精度。它包括几何精度、身必须具备的精度称为机床精度。它包括几何精度、传动精度、运动精度、定位精度及精度保持性等几个传动精度、运动精度、定位精度及精度保持性等几个方面。各类机床按精度

24、可分为普通精度级、精密级和方面。各类机床按精度可分为普通精度级、精密级和高精度级。以上三种精度等级的机床均有相应的精度高精度级。以上三种精度等级的机床均有相应的精度标准，若以普通级为标准，若以普通级为1，则大致比例为，则大致比例为1 0.4 0.25。在设计阶段主要从机床的精度分配、元件及材料选择在设计阶段主要从机床的精度分配、元件及材料选择等方面来提高机床精度。等方面来提高机床精度。 3.1.4机床的精度和检验1 1）几何精度）几何精度几何精度是指机床空载条件下，在不运动几何精度是指机床空载条件下，在不运动( (机床机床主轴不转或工作台不移动等情况下主轴不转或工作台不移动等情况下) )或运动

25、速度较低或运动速度较低时各主要部件的形状，相互位置和相对运动的精确程时各主要部件的形状，相互位置和相对运动的精确程度。如导轨的直线度，主轴径向跳动及轴向窜动，主度。如导轨的直线度，主轴径向跳动及轴向窜动，主轴中心线对滑台移动方向的平行度或垂直度等。几何轴中心线对滑台移动方向的平行度或垂直度等。几何精度直接影响加工工件的精度，是评价机床质量的基精度直接影响加工工件的精度，是评价机床质量的基本指标。它主要决定于结构设计、制造和装配质量。本指标。它主要决定于结构设计、制造和装配质量。2 2）运动精度）运动精度运动精度是指机床空载并以工作速度运动时，主运动精度是指机床空载并以工作速度运动时，主要零部件

26、的几何位置精度。如高速回转主轴的回转精要零部件的几何位置精度。如高速回转主轴的回转精度。对于高速精密机床，运动精度是评价机床质量的度。对于高速精密机床，运动精度是评价机床质量的一个重要指标。它与结构设计及制造等因素有关。一个重要指标。它与结构设计及制造等因素有关。3 3）传动精度）传动精度传动精度是指机床传动系各末端执行件之间运动传动精度是指机床传动系各末端执行件之间运动的协调性和均匀性。影响传动精度的主要因素是传动的协调性和均匀性。影响传动精度的主要因素是传动系统的设计，传动元件的制造和装配精度。系统的设计，传动元件的制造和装配精度。定位精度是指机床的定位部件运动到达规定位置定位精度是指机床

27、的定位部件运动到达规定位置的精度。定位精度直接影响被加工工件的尺寸精度和的精度。定位精度直接影响被加工工件的尺寸精度和形位精度。机床构件和进给控制系统的精度、刚度以形位精度。机床构件和进给控制系统的精度、刚度以及其动态特性，机床测量系统的精度都将影响机床定及其动态特性，机床测量系统的精度都将影响机床定位精度。位精度。4 4）定位精度）定位精度5 5）工作精度）工作精度加工规定的试件，用试件的加工精度表示机床的加工规定的试件，用试件的加工精度表示机床的工作精度。工作精度是各种因素综合影响的结果，包工作精度。工作精度是各种因素综合影响的结果，包括机床自身的精度、刚度、热变形和刀具、工件的刚括机床自

28、身的精度、刚度、热变形和刀具、工件的刚度及热变形等。度及热变形等。6 6）精度保持性）精度保持性在规定的工作期间内，保持机床所要求的精度，在规定的工作期间内，保持机床所要求的精度，称之为精度保持性。影响精度保持性的主要因素是磨称之为精度保持性。影响精度保持性的主要因素是磨损。磨损的影响因素十分复杂，如结构设计、工艺、损。磨损的影响因素十分复杂，如结构设计、工艺、材料、热处理、润滑、防护、使用条件等。材料、热处理、润滑、防护、使用条件等。7 7）刚度刚度 机床刚度指机床系统抵抗变形的能力。作用在机机床刚度指机床系统抵抗变形的能力。作用在机床上的载荷有重力、夹紧力、切削力、传动力、摩擦床上的载荷有

29、重力、夹紧力、切削力、传动力、摩擦力、冲击振动干扰力等。按照载荷的性质不同，可分力、冲击振动干扰力等。按照载荷的性质不同，可分为静载荷和动载荷，即不随时间变化或变化极为缓慢为静载荷和动载荷，即不随时间变化或变化极为缓慢的力称静载荷，如重力、切削力的静力部分等。凡随的力称静载荷，如重力、切削力的静力部分等。凡随时间变化的力如冲击振动力及切削力的交变部分等称时间变化的力如冲击振动力及切削力的交变部分等称动态力。故机床刚度相应地分为静刚度及动刚度，后动态力。故机床刚度相应地分为静刚度及动刚度，后者是抗振性的一部分。者是抗振性的一部分。 机床的检验：机床的检验： 1 1）空载试验）空载试验2 2）负载

30、试验）负载试验3 3）机床精度检验）机床精度检验4 4）机床基本参数和尺寸规格检查）机床基本参数和尺寸规格检查p 车削成型原理及应用车削成型原理及应用普通车床普通车床加工精度为加工精度为IT8-IT7IT8-IT7， RaRa值为值为1.6-0.81.6-0.8m m数控车床加工外圆面可以达到的数控车床加工外圆面可以达到的加工精度为加工精度为IT6IT6精车有色金属精车有色金属RaRa值值可达可达0.8-0.4 0.8-0.4 m m 车削定义与成形原理车削定义与成形原理 定义：定义：工件旋转作主运动，刀具作进给运动的切削加工件旋转作主运动，刀具作进给运动的切削加工方法称为车削。工方法称为车削

31、。 成形原理：成形原理：以刀具进给运动的轨迹作母线，绕车床的以刀具进给运动的轨迹作母线，绕车床的回转轴线旋转而形成的曲面。回转轴线旋转而形成的曲面。 车削加工质量车削加工质量3.2车削车削加工多种外表面、内表面、端面、螺纹及成形面 直头外圆车刀直头外圆车刀 弯头车刀弯头车刀 偏刀偏刀 切槽或切断刀切槽或切断刀 镗孔刀镗孔刀 螺纹车刀螺纹车刀 成形车刀成形车刀p 车刀车刀车削加工可以使用多种类型的刀具车削加工可以使用多种类型的刀具 按车刀的种类分按车刀的种类分 按车刀的用途分按车刀的用途分l外圆车刀外圆车刀l端面车刀端面车刀l内孔车刀内孔车刀l切断刀切断刀l成形车刀成形车刀 成形车刀成形车刀u成

32、形车刀的特点成形车刀的特点 成形车刀又称样板刀，是加工成形内、外表面的专用成形车刀又称样板刀，是加工成形内、外表面的专用刀具。工件的加工质量由刀具的精度保证，生产效率刀具。工件的加工质量由刀具的精度保证，生产效率高，刀具的成本较高。适用于大批量生产。高，刀具的成本较高。适用于大批量生产。 成形车刀是根据工件的形状设计的，刀具的精度保证成形车刀是根据工件的形状设计的，刀具的精度保证了工件的加工质量，因此加工质量较稳定，生产效率了工件的加工质量，因此加工质量较稳定，生产效率也很高。成形车刀的刀具耐用度高，单个刀具的成本也很高。成形车刀的刀具耐用度高，单个刀具的成本较高。较高。u成形车刀的分类成形车

33、刀的分类n按结构和形状分按结构和形状分 平体成形车刀、棱体成形车刀及圆体成形车刀平体成形车刀、棱体成形车刀及圆体成形车刀l平体成形车刀平体成形车刀 只能用来加工外成形表面，沿前刀面的可重磨次数只能用来加工外成形表面，沿前刀面的可重磨次数不多。不多。l棱体成形车刀棱体成形车刀 只能用来加工外成形表面，可重磨次数比平体成形只能用来加工外成形表面，可重磨次数比平体成形车刀多。车刀多。l圆体成形车刀圆体成形车刀 可用来加工内、外成形表面，切削刃在圆周表面上可用来加工内、外成形表面，切削刃在圆周表面上分布。由于重磨时磨的是前刀面，故可重磨次数更多。分布。由于重磨时磨的是前刀面，故可重磨次数更多。n按车刀

34、结构形式分按车刀结构形式分 整体式车刀、焊接式车刀、机械固定式车刀（重磨和可转位）整体式车刀、焊接式车刀、机械固定式车刀（重磨和可转位） 在普通碳钢刀杆上将一定形状的硬质合金刀片，用黄铜、在普通碳钢刀杆上将一定形状的硬质合金刀片，用黄铜、紫铜或其他焊料经钎焊固定在刀杆上，经过刃磨而成。紫铜或其他焊料经钎焊固定在刀杆上，经过刃磨而成。 优点：结构简单，制造方便，可以根据需要进行刃磨，硬优点：结构简单，制造方便，可以根据需要进行刃磨，硬质合金的利用也较充分，故目前在车刀中仍占相当比重。质合金的利用也较充分，故目前在车刀中仍占相当比重。 焊接式车刀焊接式车刀 主要是高速钢车刀，俗称主要是高速钢车刀，

35、俗称“白钢刀白钢刀”，截面为正方形或，截面为正方形或矩形，使用时可根据不同用途进行修磨。矩形，使用时可根据不同用途进行修磨。 整体式车刀整体式车刀径向进给成形车刀、切向进给成形车刀径向进给成形车刀、切向进给成形车刀n按按进给方向分按按进给方向分n避免了因焊接、刃磨产避免了因焊接、刃磨产生的缺陷，刀具寿命长生的缺陷，刀具寿命长n便于快速更换，特别适便于快速更换，特别适合自动生产线和数控机合自动生产线和数控机床的使用床的使用n便于合理使用硬质合金便于合理使用硬质合金和新型复合材料和新型复合材料n刀杆可多次使用，利于刀杆可多次使用，利于专业化生产专业化生产 可转位式车刀可转位式车刀 组成组成 可转位

36、刀片、刀垫、可转位刀片、刀垫、刀杆、夹紧机构刀杆、夹紧机构优点优点 A 上压式上压式 夹紧力大，定位可靠，阻碍流屑夹紧力大，定位可靠，阻碍流屑B 偏心式偏心式 结构简单，不碍流屑，夹紧力不大结构简单，不碍流屑，夹紧力不大C 综合式综合式 夹紧力大，夹紧力大， 耐冲击，结构复杂耐冲击，结构复杂刀片夹紧方式刀片夹紧方式p 车床车床 普通普通卧式卧式车床车床 立式车床立式车床 六角车床六角车床 多刀半自动车床多刀半自动车床 仿形车床仿形车床 单轴自动车床单轴自动车床 多轴自动车床多轴自动车床 专用车床专用车床 车床种类车床种类 车床是机械加工中最常用的加工设备，占机床总数的车床是机械加工中最常用的加

37、工设备，占机床总数的20%35%。CA6140型卧式车床型卧式车床u 机床的特点及用途机床的特点及用途 通用性好，加工范围广，适于加工中、小型轴类、盘套类通用性好，加工范围广，适于加工中、小型轴类、盘套类 零件的内外回转面、端面，能加工米制、英制、模数制、零件的内外回转面、端面，能加工米制、英制、模数制、 径节制四种标准螺纹及加大螺距、非标准螺距螺纹等。但径节制四种标准螺纹及加大螺距、非标准螺距螺纹等。但 结构复杂，自动化程度低，适于单件小批生产及修配车间结构复杂，自动化程度低，适于单件小批生产及修配车间 CA6140型卧式车床的组成型卧式车床的组成1 1）主轴箱）主轴箱 它固定在床身的左端。

38、在主轴箱中装有主轴，以它固定在床身的左端。在主轴箱中装有主轴，以及使主轴变速和变向的传动齿轮。通过卡盘等夹具装及使主轴变速和变向的传动齿轮。通过卡盘等夹具装夹工件，使主轴带动工件按需要的转速旋转，以实现夹工件，使主轴带动工件按需要的转速旋转，以实现主运动。主运动。 2 2）进给箱）进给箱 它固定在床身的左前侧。进给箱中有进给运动的它固定在床身的左前侧。进给箱中有进给运动的变速装置及操纵机构，其功能是改变被加工螺纹的螺变速装置及操纵机构，其功能是改变被加工螺纹的螺距或机动进给时的进给量。距或机动进给时的进给量。 3 3）溜板箱）溜板箱 它位于床身前侧和刀架部件相连接。它的功能是它位于床身前侧和刀

39、架部件相连接。它的功能是把进给箱的运动传递给刀架，使刀架实现纵向进给、把进给箱的运动传递给刀架，使刀架实现纵向进给、横向进给、快速移动或车螺纹。在溜板箱上还装有操横向进给、快速移动或车螺纹。在溜板箱上还装有操纵手柄和按钮，以使操作者方便地操纵机床。纵手柄和按钮，以使操作者方便地操纵机床。4 4）刀架）刀架 它装在床身的刀架导轨上，并可沿刀架导轨作纵它装在床身的刀架导轨上，并可沿刀架导轨作纵向移动。刀架部件由床鞍向移动。刀架部件由床鞍( (大拖板大拖板) )、横拖板、小拖板、横拖板、小拖板和四方刀架等组成。刀架部件是用于装、夹车刀，并和四方刀架等组成。刀架部件是用于装、夹车刀，并使车刀作纵向、横

40、向或斜向的运动。使车刀作纵向、横向或斜向的运动。 5 5）尾架）尾架 它装在床身的右端，可沿尾架导轨作纵向位置的它装在床身的右端，可沿尾架导轨作纵向位置的调整。尾架的功能是用后顶尖支承工件；还可安装钻调整。尾架的功能是用后顶尖支承工件；还可安装钻头、铰刀等孔加工刀具，以进行孔加工。尾架也可作头、铰刀等孔加工刀具，以进行孔加工。尾架也可作适当调整，以实现加工长锥形的工件。适当调整，以实现加工长锥形的工件。 6 6）床身）床身 它固定在左右床腿上。床身是车床的基本支承件，它固定在左右床腿上。床身是车床的基本支承件，为机床各部件的安装基准，使机床各部件在工作过程为机床各部件的安装基准，使机床各部件在

41、工作过程中保持准确的相对位置。中保持准确的相对位置。CA6140型普通车床的主要技术性能如下：型普通车床的主要技术性能如下：在床身上最大工件回转直径：在床身上最大工件回转直径： 400毫米毫米最大工件长度：最大工件长度： 750，l000、1500、2000毫米毫米最大车削长度：最大车削长度： 650、900、1400、1900毫米毫米刀架上最大工件回转直径：刀架上最大工件回转直径： 210毫米毫米主轴中心到床身平面导轨距离主轴中心到床身平面导轨距离(中心高中心高)： 205毫米毫米主轴转速：正转主轴转速：正转24级级 101400转分转分 反转反转12级级 141580转分转分进进 给给 量

42、：纵向进给量量：纵向进给量 S纵纵0.0286.33毫米转毫米转 横向进给量横向进给量 S横横0.5S纵纵刀架纵向快移速度：刀架纵向快移速度： 4米分米分车削螺纹的范围：车削螺纹的范围： 公制螺纹公制螺纹 44种种 S1192毫米毫米 英制螺纹英制螺纹 20种种 a224牙英寸牙英寸 模数螺纹模数螺纹 30种种 m0.2548毫米毫米 径节螺纹径节螺纹 37种种 Dp=196牙英寸牙英寸 主电动机功率：主电动机功率： 7.5千瓦千瓦 主电动机转速：主电动机转速： 1450转分转分u 机床的传动系统分析机床的传动系统分析 为便于了解和分析机床的运动和传动情况，常用机床的传为便于了解和分析机床的运

43、动和传动情况，常用机床的传 动系统可分解为主运动传动链和进给运动传动链。进给运动系统可分解为主运动传动链和进给运动传动链。进给运 动传动链又可分为纵向机动和横向机动进给传动链、螺纹动传动链又可分为纵向机动和横向机动进给传动链、螺纹 进给传动链，还有刀架快速移动传动链。进给传动链，还有刀架快速移动传动链。 CA6140CA6140型卧式车床型卧式车床CA6140CA6140型普通卧式车床型普通卧式车床CA6140CA6140的主运动传动系统包含的主运动传动系统包含7 7根传动轴，根传动轴，I I轴到轴到轴轴；两；两个离合器个离合器M1M1和和M2M2，以实现主轴正向转速，以实现主轴正向转速303

44、0种，其中有种，其中有6 6对对转速数值非常接近，在实际使用中只用其中的转速数值非常接近，在实际使用中只用其中的6 6种，故总种，故总共使用的共使用的正向转速正向转速2424种种；反向转速；反向转速1515种，其中种，其中3 3对转速数对转速数值上非常接近，故实际使用的值上非常接近，故实际使用的反向转速反向转速1212种种。 普通车床的主运动传动系统普通车床的主运动传动系统u 传动路线传动路线 分析方法：分析方法：抓两端，连中间抓两端，连中间 主运动传动链主运动传动链u 主轴的转速及转速级数主轴的转速及转速级数 主轴转速主轴转速 主轴最高转速主轴最高转速 n主主g g1450130/23056

45、/3839/4163/501400 r/min 主轴最低转速主轴最低转速 n主主d d1450130/23051/4322/5820/80 20/80 26/58 10 r/min 主轴转速级数主轴转速级数 正转时正转时 23 1 + (22-1 )= 6 + 18 = 24 级级 反转时反转时 131+ (22-1 )= 3 + 9 = 12 级级uM1M1主轴的正转与反转的切换主轴的正转与反转的切换uM2M2主轴采用高速传动路线（主轴采用高速传动路线（M2M2断开）与低速传动路断开）与低速传动路 线（线（M2M2闭合）的切换闭合）的切换uM3M3加工公制螺纹（加工公制螺纹（M3M3断开）与

46、英制螺纹（断开）与英制螺纹（M3M3闭合）闭合） 的切换的切换uM4M4加工高精、非标准螺纹（加工高精、非标准螺纹（M4M4闭合）与加工普通螺闭合）与加工普通螺 纹的切换纹的切换uM5M5光杠传动（光杠传动（M5M5断开）与丝杠传动的切换断开）与丝杠传动的切换uM6M6超越离合器，允许超越离合器，允许XXXX轴的右半部分比左半部分同轴的右半部分比左半部分同 向以更高的速度旋转向以更高的速度旋转uM7M7安全离合器，切削过载保护安全离合器，切削过载保护uM8M8光杠驱动的光杠驱动的纵向纵向机动走刀方向的切换机动走刀方向的切换uM9M9光杠驱动的光杠驱动的横向横向机动走刀方向的切换机动走刀方向的切

47、换 CA6140CA6140离合器的作用离合器的作用p 其他类型的车床其他类型的车床 六角车床六角车床转塔式六角车床转塔式六角车床u适用范围适用范围 适于加工形状比较复杂适于加工形状比较复杂盘套类零件盘套类零件和和成批加工成批加工u结构特点结构特点 没有尾架和丝杠，而在尾架的位置上装有一个能纵向移没有尾架和丝杠，而在尾架的位置上装有一个能纵向移动的多工位刀架，其上可安装一系列刀具。工作中周期性转位，顺序地动的多工位刀架，其上可安装一系列刀具。工作中周期性转位，顺序地对工件进行加工。刀具行程由挡块控制，易保证精度，提高生产率。对工件进行加工。刀具行程由挡块控制，易保证精度，提高生产率。六角车床六

48、角车床可分为转塔式和回轮式两类。可分为转塔式和回轮式两类。 1.1.挡块限送料长度；挡块限送料长度； 2.2.双刀同时车外圆；双刀同时车外圆； 3.3.车外圆及倒角；车外圆及倒角；4.4.打中心孔；打中心孔； 5.5.钻孔；钻孔； 6.6.套车外螺纹；套车外螺纹； 7.7.前刀架刀切槽；前刀架刀切槽；8.8.前刀架刀倒角；前刀架刀倒角； 9.9.前刀架刀滚花；前刀架刀滚花； 10.10.切断刀切下工件切断刀切下工件立式车床立式车床 u适用范围适用范围 适于加工适于加工直径大、长度短的重型直径大、长度短的重型工件，几个刀架可同时工件，几个刀架可同时工作，生产率高。工作，生产率高。 u结构特点结构

49、特点 主要特点是主要特点是主轴垂直布置，并有一主轴垂直布置，并有一个直径很大的圆形工件个直径很大的圆形工件台，供安装工件使用。台，供安装工件使用。 常用的立式车床有单柱常用的立式车床有单柱立式车床和双柱立式车立式车床和双柱立式车床两类。床两类。单柱立式车床双柱立式车床车削技术在多个领域都有长足的发展，如高速车削、加车削技术在多个领域都有长足的发展，如高速车削、加热车削、低温车削、超精密车削等。热车削、低温车削、超精密车削等。p车削技术的发展车削技术的发展 高速车削高速车削 当切削速度当切削速度V大于临界切削速度大于临界切削速度Vcr时，切削温度会随着时，切削温度会随着切削速度的提高而下降，切削

50、力也会相应降低，能够正切削速度的提高而下降，切削力也会相应降低，能够正常地进行切削工作。常地进行切削工作。 V Vcr叫做高速切削区。叫做高速切削区。u原理原理u定义定义切削温度-速度实验曲线l 陶瓷轴承高速主轴结构陶瓷轴承高速主轴结构陶瓷球轴承密封圈旋转变压器电主轴冷却水出口冷却水入口陶瓷球轴承l 陶瓷轴承高速主轴结构特征陶瓷轴承高速主轴结构特征前辅助轴承电主轴双面轴向推力轴承前径向轴承后径向轴承后辅助轴承前径向传感器后径向传感器轴向传感器l 磁浮轴承高速主轴结构磁浮轴承高速主轴结构l 磁浮轴承高速主轴特点磁浮轴承高速主轴特点u高速切削的特点高速切削的特点n以以73000m/min的超高速加

51、工高强度材料是可行的的超高速加工高强度材料是可行的n超高速加工可减小工件的表面粗糙度，提高尺寸精超高速加工可减小工件的表面粗糙度，提高尺寸精度度n高速加工的材料切除率可达常规切削的高速加工的材料切除率可达常规切削的240倍，但生产倍，但生产率的提高一般不超过率的提高一般不超过10倍倍n加工淬火材料时，切削速度为加工淬火材料时，切削速度为36500m/min时刀具的磨时刀具的磨损量最少，并比低速切削（损量最少，并比低速切削（12m/min）时的磨损量少）时的磨损量少n加工退火材料时，切削速度对刀具的磨损几乎没有影加工退火材料时，切削速度对刀具的磨损几乎没有影响响n高速切削力大于常规切削力，但在实

52、际应用中是可以高速切削力大于常规切削力，但在实际应用中是可以控制控制 n加工铝及铝合金材料，其切削速度可以无限高加工铝及铝合金材料，其切削速度可以无限高n加工铸件加工铸件n高强度难加工材料，这种材料在常速下很难车削高强度难加工材料，这种材料在常速下很难车削n加工余量很大的工件，切除效率极高，大幅度提高生产加工余量很大的工件，切除效率极高，大幅度提高生产率率n适合加工薄壁类易变形的高精度工件适合加工薄壁类易变形的高精度工件确定临界切削速度，即获得切削温度确定临界切削速度，即获得切削温度- -速度曲线图。速度曲线图。因工件材料、刀具材料和工艺系统特性的不同，因工件材料、刀具材料和工艺系统特性的不同

53、，切削温度切削温度-速度曲线图速度曲线图是不同的。是不同的。应用高速车削还要考虑刀具的耐用度，应用高速车削还要考虑刀具的耐用度，工艺系统的工艺系统的振动、振动、排屑、安全等方面。排屑、安全等方面。u适用场合适用场合u关键问题关键问题 加热车削一般采用激光加热或者等离子电弧加热作为辅助，再加热车削一般采用激光加热或者等离子电弧加热作为辅助，再进行车削。进行车削。 加热车削加热车削u激光辅助车削（激光辅助车削（LAT）u等离子电弧加热车削等离子电弧加热车削 LAT以激光作为热源，在切屑形成的过程中加热剪切面上的工件以激光作为热源，在切屑形成的过程中加热剪切面上的工件材料，改变切屑的形成模式，使之变

54、成连续的切屑，改善已加工材料，改变切屑的形成模式，使之变成连续的切屑，改善已加工表面的状况（表面粗糙度、残余应力等）。可以减小切削力和工表面的状况（表面粗糙度、残余应力等）。可以减小切削力和工件的弹性变形，减小尺寸误差等。件的弹性变形，减小尺寸误差等。 主要应用于一般金属材料的加工。主要应用于一般金属材料的加工。 用等离子弧加热靠近刀尖将要被切除的工件材料，使其硬度、强用等离子弧加热靠近刀尖将要被切除的工件材料，使其硬度、强度降低，从而改善了切削条件。可以较大幅度地降低切削力。比度降低，从而改善了切削条件。可以较大幅度地降低切削力。比通常的车削效率提高几倍，而且工件表面粗糙度也有所降低，切通常

55、的车削效率提高几倍，而且工件表面粗糙度也有所降低，切削后的金属表面温度不高于削后的金属表面温度不高于150。 主要应用于强度、硬度、韧性很高的难加工金属材料的加工。主要应用于强度、硬度、韧性很高的难加工金属材料的加工。 在普通机械加工中，直径较小的孔（在普通机械加工中，直径较小的孔（ 1-50 mm1-50 mm）一般使）一般使用钻、扩、铰的方法加工。用钻、扩、铰的方法加工。 钻、扩、铰孔可以在各种钻床上进行，也可以在车床、钻、扩、铰孔可以在各种钻床上进行，也可以在车床、铣床、铣镗床上进行。铣床、铣镗床上进行。 孔加工按形式可分为两大类。一类是从实体材料中加工出孔，如：孔加工按形式可分为两大类

56、。一类是从实体材料中加工出孔，如：钻一般圆孔、中心孔和深孔等。另一类是对工件上已有孔进行再加工，钻一般圆孔、中心孔和深孔等。另一类是对工件上已有孔进行再加工，如：扩孔、铰孔和镗孔等。如：扩孔、铰孔和镗孔等。3.3钻削、镗削、拉削3.3.1钻削加工p 钻削和麻花钻钻削和麻花钻 钻床上可完成钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、钻沉头孔、锪平面，钻床上可完成钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、钻沉头孔、锪平面，刀具旋转作刀具旋转作主运动主运动，同时沿轴向移动作，同时沿轴向移动作进给运动进给运动。 钻床钻床 钻床的加工精度不高，仅用于加工钻床的加工精度不高，仅用于加工一般精度的孔。一般精度的孔。 钻床类型钻床类型台式钻床、立

57、式钻床、台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、深孔钻床等。摇臂钻床、深孔钻床等。u台式钻床台式钻床台式钻床结构简单，使用方便台式钻床结构简单，使用方便，一般用于加工小型零件的小，一般用于加工小型零件的小孔。孔。 由于加工的孔径较小，台钻的由于加工的孔径较小，台钻的主轴转速一般较高。主轴转速一般较高。进给运动和位置靠手工调整。进给运动和位置靠手工调整。 进给箱和工作台可沿立柱的导进给箱和工作台可沿立柱的导轨调整上下位置，以适应工件轨调整上下位置，以适应工件高度。高度。 钻不同的孔时，需要移动工件，钻不同的孔时，需要移动工件，因此，仅适用于中、小零件的因此，仅适用于中、小零件的单件、小批生产。单件、小批生

58、产。u立式钻床立式钻床 立式钻床又分为圆柱立式钻床、方立式钻床又分为圆柱立式钻床、方柱立式钻床和可调多轴立式钻床三柱立式钻床和可调多轴立式钻床三个系列。个系列。 摇臂钻床加工灵活，被广摇臂钻床加工灵活，被广泛地应用于一般精度的各泛地应用于一般精度的各种批量的大、中型零件的种批量的大、中型零件的加工。加工。 u摇臂钻床摇臂钻床 主轴箱可沿摇臂的导轨横主轴箱可沿摇臂的导轨横向移动。向移动。 摇臂可沿外立柱上下移动。摇臂可沿外立柱上下移动。 摇臂可在摇臂可在 180 范围内转动。范围内转动。 主轴的位置可在工作范围主轴的位置可在工作范围内任意地调整。内任意地调整。用钻头在实体材料上加工孔的方法称为钻

59、削，其加工精度为用钻头在实体材料上加工孔的方法称为钻削，其加工精度为IT12-IT12-IT11IT11，RaRa值为值为25-12.5m25-12.5m，属于粗加工。，属于粗加工。 钻削和麻花钻钻削和麻花钻 工作部分（切削部分和工作部分（切削部分和导向部分）导向部分） 担负切削担负切削与导向工作，为保证钻与导向工作，为保证钻头必要的刚性和强度，头必要的刚性和强度，其钻心直径其钻心直径de向柄部方向柄部方向递增。向递增。u麻花钻的结构麻花钻的结构 由工作部分、颈由工作部分、颈部、和柄部组成。部、和柄部组成。u麻花钻切削部分的结构麻花钻切削部分的结构钻头钻头切削切削部分部分5 5条条刀刀刃刃6

60、6个个刀刀面面2条主切削刃条主切削刃2条副切削刃条副切削刃1条横刃条横刃2个副后刀面个副后刀面2个前刀面个前刀面2个后刀面个后刀面u麻花钻的主要几何参数麻花钻的主要几何参数l螺旋角螺旋角b b （18-30 ） 钻头外圆柱面与螺旋槽交线的切线与钻头轴线的夹角。钻头外圆柱面与螺旋槽交线的切线与钻头轴线的夹角。 在主切削刃上半径不同的点的螺旋角不相等，钻头外缘处在主切削刃上半径不同的点的螺旋角不相等，钻头外缘处的螺旋角最大，越靠近钻头中心，其螺旋角越小。的螺旋角最大，越靠近钻头中心，其螺旋角越小。 螺旋角越大，钻头的进给前角越大，钻头越锋利。但是螺螺旋角越大，钻头的进给前角越大，钻头越锋利。但是螺