第3章金属切削机床与刀具

1、 通用机床（普通机床）：加工范围广，可用于通用机床（普通机床）：加工范围广，可用于多种零件的不同工序。多种零件的不同工序。专门化机床（专能机床）：加工范围较窄，用专门化机床（专能机床）：加工范围较窄，用于加工某一类（或几类）零件的某一道（或几道）于加工某一类（或几类）零件的某一道（或几道）特定工序。特定工序。 专用机床：用于加工某一种零件的某一道特专用机床：用于加工某一种零件的某一道特定工序。定工序。大量的通用部件大量的通用部件少量的专少量的专用部件用部件（）（）（） （）（）（）/ /（ ）（）（- - ）企业代号企业代号其他特性代号其他特性代号重大改进顺序号重大改进顺序号主轴数或第二主参数

2、主轴数或第二主参数主参数主参数系代号（主参数相同）系代号（主参数相同）组代号（每类机床分为组代号（每类机床分为10组）组）通用特性、结通用特性、结构特性代号构特性代号类代号类代号分类代号分类代号主参数主参数直径直径:400mm系别：卧式车床系别：卧式车床组：落地及卧组：落地及卧式车床组式车床组车床车床结构特性：结构特性：2.机床的类别和代号机床的类别和代号3.机床的特性代号机床的特性代号4.机床组、系的划分原则及其代号机床组、系的划分原则及其代号5.机床主参数和设计顺序号机床主参数和设计顺序号6.机床主轴数和第二主参数的表示方法机床主轴数和第二主参数的表示方法7.机床的重大改进顺序号机床的重大

3、改进顺序号8.其他特性代号及其表示方法其他特性代号及其表示方法9.企业代号及其表示方法企业代号及其表示方法辅助运动：辅助运动： 机床上除表面成形运动外，还需要辅机床上除表面成形运动外，还需要辅助运动，以实现机床的各种辅助动作。辅助运动，以实现机床的各种辅助动作。辅助动作的种类很多，主要包括各种空行程助动作的种类很多，主要包括各种空行程运动、切入运动、分度运动和操纵及控制运动、切入运动、分度运动和操纵及控制运动等。机床越复杂、功能越多，辅助运运动等。机床越复杂、功能越多，辅助运动也越多。动也越多。l l “联系动力源和机床执行联系动力源和机床执行件的传动链件的传动链”。它使执行。它使执行件得到预

4、定速度的运动并件得到预定速度的运动并传递一定的动力。传递一定的动力。“联系两个执行件，以形联系两个执行件，以形成复合成形运动的传动成复合成形运动的传动链链”。两个末端件之间的。两个末端件之间的相对速度或相对位移必须相对速度或相对位移必须有严格的比例关系。有严格的比例关系。规定：规定：i=被动轮转速被动轮转速/主动轮转速主动轮转速=n2/n1平稳、吸振，通常用在高平稳、吸振，通常用在高速级传动。速级传动。2112ddnni传动比准确，传递动力大，传动比准确，传递动力大，但有噪音。但有噪音。2112ddnni传动平稳，无噪音。多用于传动平稳，无噪音。多用于大速比、交叉轴传动大速比、交叉轴传动zkn

5、ni12将旋转运动变为直线运动，将旋转运动变为直线运动，传动效率高，结构紧凑。传动效率高，结构紧凑。60nzm60nDv将旋转运动变为直线运动，工将旋转运动变为直线运动，工作平稳，无噪音，传动效率低。作平稳，无噪音，传动效率低。60tnv规定：规定：i=被动轮转速被动轮转速/主动轮转速主动轮转速=n2/n1平稳、吸振，通常用在高平稳、吸振，通常用在高速级传动。速级传动。2112ddnni传动比准确，传递动力大，传动比准确，传递动力大，但有噪音。但有噪音。2112ddnni传动平稳，无噪音。多用于传动平稳，无噪音。多用于大速比、交叉轴传动大速比、交叉轴传动zknni12将旋转运动变为直线运动，将

6、旋转运动变为直线运动，传动效率高，结构紧凑。传动效率高，结构紧凑。60nzm60nDv将旋转运动变为直线运动，工将旋转运动变为直线运动，工作平稳，无噪音，传动效率低。作平稳，无噪音，传动效率低。60tnv规定：规定：i=被动轮转速被动轮转速/主动轮转速主动轮转速=n2/n1平稳、吸振，通常用在高平稳、吸振，通常用在高速级传动。速级传动。2112ddnni传动比准确，传递动力大，传动比准确，传递动力大，但有噪音。但有噪音。2112ddnni传动平稳，无噪音。多用于传动平稳，无噪音。多用于大速比、交叉轴传动大速比、交叉轴传动zknni12将旋转运动变为直线运动，将旋转运动变为直线运动，传动效率高，

7、结构紧凑。传动效率高，结构紧凑。60nzm60nDv将旋转运动变为直线运动，工将旋转运动变为直线运动，工作平稳，无噪音，传动效率低。作平稳，无噪音，传动效率低。60tnv 过程连续过程连续 无冲击无冲击主轴箱主轴箱刀架刀架尾架尾架床身床身床腿床腿溜板箱溜板箱进给箱进给箱抓两端、连中间抓两端、连中间首件：首件：电机电机末件：末件：主轴主轴25. 16140111 而言：对为公比CAnnnjjjrpmnrpmn105826802080205822435198. 02301301450140050634139385698. 02301301450minmax首件：主轴首件：主轴末件：刀架末件：刀架主

8、轴转一转主轴转一转刀架移动一个刀架移动一个f 横向丝杠纵向齿轮、齿条光杠主轴倍基1859484848303040484080284840483030402945632323656282536362536257510010063332525333333585877668MMMMMii由主轴经正常螺距及公制螺纹传动路线来实现。由主轴经正常螺距及公制螺纹传动路线来实现。21362133142014192836283228282826基i48154518481535282835451828353528倍i)/(125 . 2802848303040294563232365628253636253625

9、7510010063333358581rmmiif 倍基纵倍基纵iif71.0)r/mm(22.1171271.0f)r/mm(08.08175.671.0fmaxmin纵纵横向丝杠纵向齿轮、齿条光杠主轴倍基1859484848303040484080284840483030402945632323656282536362536257510010063332525333333585877668MMMMMii)/(51859484848402945632323656282536362536257510010063333358581rmmiif倍基横倍基横iif355.0)/(61.0171235

10、5.0)/(04.08175 .6355.0maxminrmmfrmmf横横横向丝杠纵向齿轮、齿条光杠主轴倍基1859484848303040484080284840483030402945632323656282536362536257510010063332525333333585877668MMMMMii级共级共横纵32) r/mm(61. 004. 0f32) r/mm(22. 108. 0f运动由主轴经正常螺距及英制螺纹传动路线实现运动由主轴经正常螺距及英制螺纹传动路线实现其纵向进给运动平衡式：其纵向进给运动平衡式：)/(125 . 2802848303040294563232365

11、628253617510010063333358581rmmiif 倍基纵基倍纵iif474.1基倍横iif737.0)/(5185948484840294563232365628253617510010063333358581rmmiif倍基横级共级共横纵8)/(79. 043. 08)/(59. 186. 0rmmfrmmf当主轴处于较低的当主轴处于较低的12级转速时级转速时(10125rpm)，运动由主轴经扩，运动由主轴经扩大螺距机构及英制螺纹传动路线来实现。传动结构式：大螺距机构及英制螺纹传动路线来实现。传动结构式：横向丝杠纵向齿轮、齿条光杠主轴倍基185948484830304048

12、408028484048303040294563232365628253617510010063333358264444208050502080265877668MMMMMii级共级共横纵16) r /mm(16. 386. 0f16) r /mm(33. 671. 1f供强力切削时使用供强力切削时使用当主轴高速当主轴高速(4501400rpm，其中，其中500rpm除外除外)时，运动由主轴时，运动由主轴经扩大螺距机构及公制螺纹传动路线来实现。运动平衡式：经扩大螺距机构及公制螺纹传动路线来实现。运动平衡式：)/(125 . 28028483030402945632323656282536362

13、53625751001006333335826444463501rmmiif 倍基纵化简：化简：倍基纵iif253.0取：取：i倍倍=1/8级共纵8)/(054. 0028. 0rmmf 同样可得：同样可得：级共横8)/(027. 0014. 0rmmf ) r/mm(16. 3014. 0f) r/mm(33. 6028. 0f横纵主轴转一转，刀具均匀移动一个导程主轴转一转，刀具均匀移动一个导程Sti丝121362133142014192836283228282826基i48154518481535282835451828353528倍i)(1225363625362575100100633

14、33358581mmiiS倍基倍基iiS 7卸荷皮带轮卸荷皮带轮摩擦离合器摩擦离合器溜板操纵机构溜板操纵机构1.三爪自定心卡盘三爪自定心卡盘 三爪自定心卡盘能自定心，校正和安装工件简单迅速，三爪自定心卡盘能自定心，校正和安装工件简单迅速，也可用工件端面较大的孔装夹，但夹紧力小。一般用于截也可用工件端面较大的孔装夹，但夹紧力小。一般用于截形为圆形、三角形、六方形的轴类的盘类中小型零件的装形为圆形、三角形、六方形的轴类的盘类中小型零件的装夹。夹。 四爪单动卡盘夹紧力较大，但校正工件比较四爪单动卡盘夹紧力较大，但校正工件比较麻烦。适用于单件或小批生产中安装较重或形状麻烦。适用于单件或小批生产中安装较

15、重或形状不规则的工件。不规则的工件。 1.铣削用量铣削用量1）背吃刀量指垂直于工作平面测量的切削层中最大的尺寸。端铣时，）背吃刀量指垂直于工作平面测量的切削层中最大的尺寸。端铣时，为切削层深度；圆周铣削时，为被加工表面的宽度。为切削层深度；圆周铣削时，为被加工表面的宽度。2）侧吃刀量）侧吃刀量 指平行于工作平面测量的切削层中最大的尺寸，端铣时，指平行于工作平面测量的切削层中最大的尺寸，端铣时，为被加工表面宽度；圆周铣削时，为切削层深度。为被加工表面宽度；圆周铣削时，为切削层深度。 3) 进给运动参数进给运动参数 铣削时进给量有三种表示方法：铣削时进给量有三种表示方法： (1)每齿进给量每齿进给

16、量 指铣刀每转过一刀齿相对工件在进指铣刀每转过一刀齿相对工件在进给运动方向上的位移量，单位为给运动方向上的位移量，单位为mm/z。(2) 进给量进给量 指铣刀每转过一转相对工件在进给运动指铣刀每转过一转相对工件在进给运动方向上的位移量，单位为方向上的位移量，单位为mm/r。(3) 进给速度进给速度 指铣刀切削刃选定点相对工件的进给指铣刀切削刃选定点相对工件的进给运动的瞬时速度，单位为运动的瞬时速度，单位为mm/min。4)铣削速度铣削速度 指铣刀切削刃选定点相对工件的主运动指铣刀切削刃选定点相对工件的主运动的瞬时速度。可按下式计算：的瞬时速度。可按下式计算： Vc =dn/1000 式中式中

17、Vc瞬时速度，单位为瞬时速度，单位为 m/min或或 m/s d 铣刀直径，单位为铣刀直径，单位为 mm； n铣刀转速，单位为铣刀转速，单位为 r/min 或或 r/s。 1)1)粗加工粗加工 因粗加工余量较大，精度要求不高，此时应当根因粗加工余量较大，精度要求不高，此时应当根据工艺系统刚性及刀具耐用度来选择铣削用量。一般选取据工艺系统刚性及刀具耐用度来选择铣削用量。一般选取较大的背吃刀量和侧吃刀量，使一次进给尽可能多地切除较大的背吃刀量和侧吃刀量，使一次进给尽可能多地切除毛坯余量。在刀具性能允许的条件下应以较大的每齿进给毛坯余量。在刀具性能允许的条件下应以较大的每齿进给量进行切削，以提高生产

18、率。量进行切削，以提高生产率。 2)2)半精加工半精加工 此时工件的加工余量一般在此时工件的加工余量一般在0.50.52 mm2 mm，并且，并且无硬皮，加工后要降低表面粗糙度值，因此应选择较小的无硬皮，加工后要降低表面粗糙度值，因此应选择较小的每齿进给量，而取较大的切削速度。每齿进给量，而取较大的切削速度。 3)3)精加工精加工 精加工时加工余量很小，应当着重考虑刀具的精加工时加工余量很小，应当着重考虑刀具的磨损对加工精度的影响，因此宜选择较小的每齿进给量和磨损对加工精度的影响，因此宜选择较小的每齿进给量和较大的铣削速度进行铣削。较大的铣削速度进行铣削。 1.圆周铣削方式圆周铣削方式 圆周铣

19、削有逆铣和顺铣两种铣削方式。圆周铣削有逆铣和顺铣两种铣削方式。床身床身头架头架内圆磨头内圆磨头砂轮架砂轮架尾座尾座工作台工作台横向横向导轨导轨滑鞍滑鞍手轮手轮普通外圆磨床普通外圆磨床 与万能外圆磨床相比，普通外圆磨床的头架与万能外圆磨床相比，普通外圆磨床的头架主轴直接固定在壳体上不能回转，工件只能支承主轴直接固定在壳体上不能回转，工件只能支承在顶尖上磨削；头架和砂轮架不能绕垂直轴线调在顶尖上磨削；头架和砂轮架不能绕垂直轴线调整角度，也没有内磨装置。其它结构类似。因此整角度，也没有内磨装置。其它结构类似。因此普通外圆磨床工艺范围较窄，只能磨削外圆柱面、普通外圆磨床工艺范围较窄，只能磨削外圆柱面、

20、锥度不大的外圆锥面和台肩端面。但普通外圆磨锥度不大的外圆锥面和台肩端面。但普通外圆磨床由于主要部件的结构层次少，机床刚性好，允床由于主要部件的结构层次少，机床刚性好，允许采用较大的磨削用量，故生产率高，同时，也许采用较大的磨削用量，故生产率高，同时，也容易保证磨削精度和表面粗糙度要求。容易保证磨削精度和表面粗糙度要求。 无心磨床的尺寸精度和几何精度都较高，且有很高的无心磨床的尺寸精度和几何精度都较高，且有很高的生产率，如果配备自动上下料机构，很容易实现单机自动生产率，如果配备自动上下料机构，很容易实现单机自动化，适用于大批量生产。化，适用于大批量生产。自定位方式加工，适用于细长光自定位方式加工

21、，适用于细长光轴，可得到较高质量的尺寸精度轴，可得到较高质量的尺寸精度和几何形状精度，但不能保证位和几何形状精度，但不能保证位置精度。置精度。外圆磨削方法：外圆磨削方法：床身床身头架头架砂轮修整器砂轮修整器砂轮砂轮砂轮架砂轮架工作台工作台横向横向手轮手轮纵向纵向手轮手轮纵磨法纵磨法磨内孔磨内孔横磨法横磨法磨内孔磨内孔利用端磨利用端磨头磨平面头磨平面周磨周磨端磨端磨选择：选择：粗磨时选粗磨料，精磨时选较细的磨料。粗磨时选粗磨料，精磨时选较细的磨料。软金属选粗磨料，硬金属选较细的磨料。软金属选粗磨料，硬金属选较细的磨料。性能：性能：强度高，耐热、耐腐蚀性强度高，耐热、耐腐蚀性好，气孔率大，但较脆，

22、好，气孔率大，但较脆，弹性差。弹性差。适用范围：适用范围：适用于通用砂轮、成形磨适用于通用砂轮、成形磨削砂轮。一般削砂轮。一般V35m/s。性能：性能：强度高，弹性好，耐热性强度高，弹性好，耐热性差差(300)，气孔率小，气孔率小，易磨损。易磨损。适用范围：适用范围：适用于高速磨削，速度达适用于高速磨削，速度达50m/s以上。可制成薄片以上。可制成薄片砂轮，用于切口、开槽。砂轮，用于切口、开槽。性能：性能：强度与弹性均高于陶瓷和强度与弹性均高于陶瓷和树脂结合剂，但耐热性差树脂结合剂，但耐热性差(150)。适用范围：适用范围：多用于切断、开槽、抛光多用于切断、开槽、抛光用砂轮以及无心磨床的导用砂

23、轮以及无心磨床的导轮。速度高达轮。速度高达65m/s。性能：性能：强度最高，导热性好，但强度最高，导热性好，但自锐性差。常见的是青铜自锐性差。常见的是青铜结合剂。结合剂。适用范围：适用范围：主要用于金刚石砂轮及电主要用于金刚石砂轮及电解磨削用砂轮。磨削硬质解磨削用砂轮。磨削硬质合金、玻璃、陶瓷等。合金、玻璃、陶瓷等。选择：选择：精磨时选用较硬的砂轮，以保证精度和表面质量。精磨时选用较硬的砂轮，以保证精度和表面质量。磨削较硬的金属，选用软砂轮。反之，则选用硬砂磨削较硬的金属，选用软砂轮。反之，则选用硬砂轮。轮。共分共分15级，组织号级，组织号(014)越小，砂轮越致密。金刚石砂轮用浓越小，砂轮越

24、致密。金刚石砂轮用浓度表示，度表示，4.39克拉克拉/cm3时为时为100%。有。有25%,75%150%等。等。6.6.砂轮的形状砂轮的形状 常用砂轮的形状、代号及主要用途如表常用砂轮的形状、代号及主要用途如表3-83-8所所示。示。 砂轮的标志印在砂轮端面上。其顺序是：形砂轮的标志印在砂轮端面上。其顺序是：形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、最高线速度。剂、最高线速度。 7.砂轮的磨损与修整砂轮的磨损与修整 1）砂轮的磨损）砂轮的磨损 2）砂轮修整）砂轮修整 退火烧伤退火烧伤回火烧伤回火烧伤淬火烧伤淬火烧伤工件表面温度超过相变工件表面温

25、度超过相变温度温度AC3，但无冷却液，但无冷却液，工件表面被退火。工件表面被退火。工件干磨时易发生这种工件干磨时易发生这种烧伤。烧伤。工件表面温度未达到相工件表面温度未达到相变温度变温度AC3，但超过马，但超过马氏体的转变温度，工件氏体的转变温度，工件表层组织为回火屈氏体表层组织为回火屈氏体或索氏体。或索氏体。工件表面温度超过相变工件表面温度超过相变温度温度AC3，冷却充分，冷却充分，工件表面被二次淬火。工件表面被二次淬火。但淬透层很薄，其下层但淬透层很薄，其下层仍为回火屈氏体或索氏仍为回火屈氏体或索氏体。体。磨削深度达磨削深度达330mm，约，约为普通磨削的为普通磨削的1001000倍。倍。

26、生产率高，磨削质量好。生产率高，磨削质量好。现已成功用于丝杠、齿轮、现已成功用于丝杠、齿轮、转子槽等沟槽的以磨代铣转子槽等沟槽的以磨代铣加工。加工。砂轮的线速度大于砂轮的线速度大于50m/s。目前：目前：国内普遍采用国内普遍采用V=5080m/s国外发达国家已达国外发达国家已达230m/s经济效益明显，生产率提经济效益明显，生产率提高高30100%，砂轮耐用度，砂轮耐用度提高提高0.71倍。倍。与普通磨削相比：与普通磨削相比：磨削前，工件表面磨削前，工件表面Ra0.4m。砂轮需精细修整。砂轮需精细修整。进给量进给量0.0050.025mm/s，V=1530m/s。 钻床是孔加工用机床，主要用来

27、加工外形复钻床是孔加工用机床，主要用来加工外形复杂、没有对称回转轴线工件上的孔。杂、没有对称回转轴线工件上的孔。 立式钻床立式钻床2.型摇臂钻床型摇臂钻床3.台钻台钻 扩孔：对已有孔进行扩大加工的方法。扩孔：对已有孔进行扩大加工的方法。经济精度：经济精度：IT10IT9，Ra6.33.2。扩孔余量：一般为孔径的扩孔余量：一般为孔径的1/8。铰孔：对已有孔进行精加工的方法。铰孔：对已有孔进行精加工的方法。经济精度：经济精度：IT9IT7，Ra1.60.4。余量小：粗铰：余量小：粗铰：0.120.35 mm 精铰：精铰：0.050.15 mm切速低：切速低：V=0.0250.16 m/s 加工硬脆材料如合金铸铁、玻璃、淬硬钢等难切削加工硬脆材料如合金铸铁、玻璃、淬硬钢等难切削材料时，可使用硬质合金钻头。材料时，可使用硬质合金钻头。 锪钻用于加工工件上已有孔上的沉头孔（有圆柱形和圆锥形锪钻用于加工工件上已有孔上的沉头孔（有圆柱形和圆锥形之分）和孔口凸台、端面，如图之分）和孔口凸台、端面，如图 所示。所示。 612个刀刃，排屑槽更浅，刚性个刀刃，排屑槽更浅，刚性。 有修光刃，可校准孔径和修光孔壁。有修光刃，可校准孔径和修光孔壁。 切削条件好，切削余量