机械制造技术基础第2章

1、学学机机 械械院院机械制造技术基础机械制造技术基础机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院巩亚东巩亚东 教授教授YG2012年年9月月第第2章章 金属切削机床金属切削机床 2.1 零件表面成形的方法及机床切削成零件表面成形的方法及机床切削成形运动形运动 （1）零件表面的形成方法）零件表面的形成方法 各种表面的组合构成了不同的零件形状，各种表面的组合构成了不同的零件形状，所以零件的切削加工归根到底是表面成形问题。所以零件的切削加工归根到底是表面成形问题。 组成零件的常见表面有：内、外圆柱面和组成零件的常见表面有：内、外圆柱面和圆锥面、平面、球面和一些成形表面（如渐开圆锥面、平面、球面和一些成形表

2、面（如渐开线面、螺纹面和一些特殊的曲面等）。线面、螺纹面和一些特殊的曲面等）。 21机器零件的组成表面机器零件的组成表面图图2-2 由母线相对导线移动形成的几种零件几何表面由母线相对导线移动形成的几种零件几何表面 （1）轨迹法）轨迹法 轨迹法轨迹法是利用刀具作一定规律的轨迹运动是利用刀具作一定规律的轨迹运动来对工件进行加工的方法。刀具切削刃与被形来对工件进行加工的方法。刀具切削刃与被形成表面可看成是点接触。切削点沿工件宽度方成表面可看成是点接触。切削点沿工件宽度方向的运动轨迹即形成母线。机床为用轨迹法形向的运动轨迹即形成母线。机床为用轨迹法形成所需的加工表面提供了一个轨迹运动。成所需的加工表面

3、提供了一个轨迹运动。 （2）成形法）成形法 成形法成形法是利用成形刀具对工件进行加工的是利用成形刀具对工件进行加工的方法。刀具切削刃本身形成了母线，即发生线方法。刀具切削刃本身形成了母线，即发生线的形成不需机床提供运动。的形成不需机床提供运动。 （3）相切法）相切法 相切法相切法是利用刀具边旋转边作轨迹运动来是利用刀具边旋转边作轨迹运动来对工件进行加工的方法。刀具本身作旋转运动，对工件进行加工的方法。刀具本身作旋转运动，旋转的切削刃与被成形表面可看作是点接触，旋转的切削刃与被成形表面可看作是点接触，当切削刃的旋转中心沿工件宽度方向移动时，当切削刃的旋转中心沿工件宽度方向移动时，切削点运动轨迹与

4、被成形表面间的相切线就形切削点运动轨迹与被成形表面间的相切线就形成了母线。刀具同时又沿曲线（导线）横向移成了母线。刀具同时又沿曲线（导线）横向移动加工出所需的表面。动加工出所需的表面。 （4）展成法）展成法 展成法展成法（又称范成法）是利用刀具和工件（又称范成法）是利用刀具和工件作展成切削运动的加工方法。，用展成法形成作展成切削运动的加工方法。，用展成法形成发生线需要机床提供一个展成运动。发生线需要机床提供一个展成运动。 图图2-3 形成发生线的几种方法形成发生线的几种方法（2）机床切削成形运动）机床切削成形运动 机床上形成表面所需的刀具和工件间的相机床上形成表面所需的刀具和工件间的相对运动，

5、称为表面对运动，称为表面成形运动成形运动，这是机床上最基，这是机床上最基本的运动。同一种表面，因采用的工艺方法不本的运动。同一种表面，因采用的工艺方法不同，所用的刀具不同，所需机床的成形运动也同，所用的刀具不同，所需机床的成形运动也不同，从而使机床具有不同的结构。不同，从而使机床具有不同的结构。 表面成形运动（简称成形运动）是保证得表面成形运动（简称成形运动）是保证得到工件要求的表面形状的运动。旋转运动和直到工件要求的表面形状的运动。旋转运动和直线运动是两种最简单的成形运动，因而称为简线运动是两种最简单的成形运动，因而称为简单成形运动。单成形运动。 图图2-4 车削外圆柱面时的成形运动车削外圆

6、柱面时的成形运动图图2-5 加工螺纹时的运动加工螺纹时的运动（2）机床切削成形运动）机床切削成形运动 根据切削加工过程所起的作用不同，表面根据切削加工过程所起的作用不同，表面成形运动又可分为主运动和进给运动。成形运动又可分为主运动和进给运动。 1）主运动）主运动 主运动是使刀具的切削部分进入工件材料，主运动是使刀具的切削部分进入工件材料，使被切金属层转变为切屑的运动。在表面成形使被切金属层转变为切屑的运动。在表面成形运动中，必须有而且只能有一个主运动。一般运动中，必须有而且只能有一个主运动。一般地，主运动消耗的功率较大，速度也较高。地，主运动消耗的功率较大，速度也较高。 2）进给运动）进给运动

7、 维持切削继续的运动称为进给运动。它配维持切削继续的运动称为进给运动。它配合主运动连续不断地切削工件，同时形成具有合主运动连续不断地切削工件，同时形成具有所需几何形状的已加工表面。所需几何形状的已加工表面。 3）合成切削运动）合成切削运动 由同时进行的主运动和进给运动合成的向由同时进行的主运动和进给运动合成的向量和称为合成切削运动。合成切削运动的方向量和称为合成切削运动。合成切削运动的方向即为主运动和进给运动向量和方向，合成切削即为主运动和进给运动向量和方向，合成切削速度速度ve即为主运动速度和进给运动速度的向量即为主运动速度和进给运动速度的向量和。和。 图图2-6 刀具相对于工件的运动刀具相

8、对于工件的运动 4）辅助运动）辅助运动 除上述的表面成形外，机床上还有在切削除上述的表面成形外，机床上还有在切削加工过程中所必须的其它一些运动，统称为机加工过程中所必须的其它一些运动，统称为机床的辅助运动。例如车床上的快进、快退运动床的辅助运动。例如车床上的快进、快退运动和插齿机上的让刀运动等。机床的转位、分度、和插齿机上的让刀运动等。机床的转位、分度、换向以及机床夹具的夹紧与松开等操纵运动也换向以及机床夹具的夹紧与松开等操纵运动也属于辅助运动。维持切削继续的运动称为进给属于辅助运动。维持切削继续的运动称为进给运动。它配合主运动连续不断地切削工件，同运动。它配合主运动连续不断地切削工件，同时形

9、成具有所需几何形状的已加工表面。时形成具有所需几何形状的已加工表面。2.2 金属切削机床的类型及特点金属切削机床的类型及特点 （1）机床的分类与型号编制）机床的分类与型号编制 1）机床的技术性能）机床的技术性能 为正确选择和合理使用机床，应了解机床为正确选择和合理使用机床，应了解机床的技术性能。通常机床的技术性能包括：工艺的技术性能。通常机床的技术性能包括：工艺范围、机床的主要技术参数或技术规格、加工范围、机床的主要技术参数或技术规格、加工精度和表面粗糙度、生产效率和自动化程度、精度和表面粗糙度、生产效率和自动化程度、人机关系、成本等。人机关系、成本等。 表表2-1 常用机床的主参数和第二参数

10、常用机床的主参数和第二参数序序号号机床名称机床名称主参数主参数第二主参数第二主参数12345678910111213 普通车床普通车床 立式车床立式车床 摇臂钻床摇臂钻床 卧式镗床卧式镗床 坐标镗床坐标镗床 外圆磨床外圆磨床 矩台平面磨床矩台平面磨床 滚齿机滚齿机 龙门铣床龙门铣床 升降台铣床升降台铣床 龙门刨床龙门刨床 牛头刨床牛头刨床 卧式内拉床卧式内拉床 床身上工件最大回转直径床身上工件最大回转直径 最大车削直径最大车削直径 最大钻孔直径最大钻孔直径 主轴直径主轴直径 工作台工作面宽度工作台工作面宽度 最大磨削直径最大磨削直径 工作台工作面宽度工作台工作面宽度 最大工件直径最大工件直径

11、工作台工作面宽度工作台工作面宽度 工作台工作面宽度工作台工作面宽度 最大刨削宽度最大刨削宽度 最大刨削长度最大刨削长度 额定拉力额定拉力 工件最大长度工件最大长度 最大跨距最大跨距 工作台作面长度工作台作面长度 最大磨削长度最大磨削长度 工作台工作面长度工作台工作面长度 最大模数最大模数 工作台工作面长度工作台工作面长度 工作台工作面长度工作台工作面长度 最大行程最大行程 2）机床的分类）机床的分类 机床的传统分类方法，主要是按机床的加机床的传统分类方法，主要是按机床的加工性质和使用的刀具分类。根据我国制定的机工性质和使用的刀具分类。根据我国制定的机床型号编制方法，目前将机床分为床型号编制方法

12、，目前将机床分为12大类：车大类：车床、钻床、镗床、铣床、刨（插）床、拉床、床、钻床、镗床、铣床、刨（插）床、拉床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、切断机磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、切断机床、超声波及电加工机床、其它机床。每一大床、超声波及电加工机床、其它机床。每一大类机床中，按结构、性能、工艺范围、布局形类机床中，按结构、性能、工艺范围、布局形式和结构的不同，还可细分为若干组，每一组式和结构的不同，还可细分为若干组，每一组又细分为若干系（系列）。又细分为若干系（系列）。 3）机床型号的编制方法）机床型号的编制方法 按按1985年国家机械工业部颁布的年国家机械工业部颁布的金属切金属切削

13、机床型号编制方法削机床型号编制方法部颁标准（部颁标准（JB1838-85）和和1994年国家标准局颁布的年国家标准局颁布的金属切削机床型金属切削机床型号编制方法号编制方法国家推荐标准（国家推荐标准（GB/T15375-94），），普通机床型号用下列方式表示。普通机床型号用下列方式表示。 （） （） （）（）（/） 类别代号类别代号 通用特性和结构特性代号通用特性和结构特性代号 组别、系别代号组别、系别代号 主参数或设计序号主参数或设计序号 第二主参数（用第二主参数（用分开）分开） 重大改进顺序号重大改进顺序号 同一型号机床的变型代号（用同一型号机床的变型代号（用/分开）分开） 其中：有“”符号

14、者，为大写的汉语拼音字母；有“”符号者，为阿拉伯数字； 有“（）”的代号或数字，当无内容时，则不表示。若有内容，则不带括号。 分类代号分类代号表表2-2 普通机床类别代号普通机床类别代号类别车床钻床磨床齿轮加工机床螺纹加工铣床刨插床拉床特种加工锯床其它机床代号CZM2M3MYSXBLDGQ读音车钻磨2磨3磨牙丝铣刨拉电割其 表表2-3 机床通用特性代号机床通用特性代号通用特通用特性性高 精高 精度度精精密密自自动动半 自半 自动动数数控控 加工中心加工中心 （ 自 动 换（ 自 动 换刀）刀）仿仿形形轻轻型型加 重加 重型型简简式式代号代号GMZBKHFQCJ读音读音高高密密自自半半控控换换仿

15、仿轻轻重重简简 （2） 机床的传动联系和传动原理图机床的传动联系和传动原理图 1）机床的传动链）机床的传动链 机床的基本使命就是：牢固地装夹工件和机床的基本使命就是：牢固地装夹工件和刀具，并把二者组合在一个统一体中；提供一刀具，并把二者组合在一个统一体中；提供一定的运动和足够的动力；使二者作表面成形运定的运动和足够的动力；使二者作表面成形运动，并通过切削过程形成所要求的加工表面。动，并通过切削过程形成所要求的加工表面。 为了得到所需要的运动，机床需要通过一为了得到所需要的运动，机床需要通过一系列的传动件把安装刀具和工件的执行件和动系列的传动件把安装刀具和工件的执行件和动源，或者把执行件和执行件

16、连接起来，构成一源，或者把执行件和执行件连接起来，构成一个传动联系。构成这样一个传动联系的一系列个传动联系。构成这样一个传动联系的一系列传动件称为传动链。传动件称为传动链。 外联系传动链联系动力源和执行件，外联系传动链联系动力源和执行件，使执行件得到预定速度的运动，并传递一使执行件得到预定速度的运动，并传递一定的动力。此外，外联系传动链还包括变定的动力。此外，外联系传动链还包括变速机构和换向机构等。外联系传动链的变速机构和换向机构等。外联系传动链的变化只影响生产率或表面粗糙度，不影响发化只影响生产率或表面粗糙度，不影响发生线的性质。生线的性质。 内联系传动链联系复合成形之间的各内联系传动链联系

17、复合成形之间的各个运动分量，所联系的执行件之间的相对个运动分量，所联系的执行件之间的相对速度（及相对位移量）有严格的要求，即速度（及相对位移量）有严格的要求，即有严格的传动比要求，以确保运动轨迹正有严格的传动比要求，以确保运动轨迹正确性。确性。 传动链包括各种传动机构，如带传动、传动链包括各种传动机构，如带传动、定比齿轮副、齿轮齿条副、丝杠螺母副、定比齿轮副、齿轮齿条副、丝杠螺母副、蜗轮蜗杆副、滑移齿轮变速机构、离合器蜗轮蜗杆副、滑移齿轮变速机构、离合器变速机构、交换齿轮或挂轮架以及各种电变速机构、交换齿轮或挂轮架以及各种电的、液压的和机械的无级变速机构、数控的、液压的和机械的无级变速机构、数

18、控机床的数控系统等。上述各种机构又可以机床的数控系统等。上述各种机构又可以分为具有固定传动比的分为具有固定传动比的“定比机构定比机构”（例（例如定比齿轮副、齿轮齿条副、丝杠螺母副如定比齿轮副、齿轮齿条副、丝杠螺母副等）和可变换传动比的等）和可变换传动比的“换置机构换置机构”（例（例如齿轮变速箱、挂轮架、各类无级变速机如齿轮变速箱、挂轮架、各类无级变速机构等）两类。构等）两类。 2）传动原理图）传动原理图 为便于研究机床的传动联系，常用一些简明的为便于研究机床的传动联系，常用一些简明的符号把机床的传动原理和传动路线表示出来，符号把机床的传动原理和传动路线表示出来，这就是传动原理图。图这就是传动原

19、理图。图2-8为传动原理图常用的为传动原理图常用的一些符号，其中表示执行件的符号因未统一规一些符号，其中表示执行件的符号因未统一规定，一般多采用较直观的示意图表示。定，一般多采用较直观的示意图表示。 图图2-8 绘制机床传动原理图常用的一些示意符号绘制机床传动原理图常用的一些示意符号（a）电动机；）电动机； （b）主轴；）主轴； （c）车刀；）车刀； （d）滚刀；）滚刀； （e）直线运动机构（）直线运动机构（f）换置机构）换置机构；（g）定比机构；）定比机构； （h）电的联系；）电的联系； （i）脉冲发生器；（）脉冲发生器；（j）快速换置机构）快速换置机构数控系统数控系统（a） （b） （c）

20、图图2-9 车削外圆柱面时传动原理图的几种设计方案车削外圆柱面时传动原理图的几种设计方案2.3 车床及其传动原理分析车床及其传动原理分析 （1）车床概述）车床概述 车床主要用于加工回转表面及其端面等。车床主要用于加工回转表面及其端面等。主运动是主轴的回转运动，进给运动是刀架的主运动是主轴的回转运动，进给运动是刀架的直线移动。车床上使用的刀具主要是车刀，也直线移动。车床上使用的刀具主要是车刀，也使用钻头、铰刀、扩孔钻、中心钻等刀具。由使用钻头、铰刀、扩孔钻、中心钻等刀具。由于具有回转表面的零件较多，车床的性能又比于具有回转表面的零件较多，车床的性能又比较广泛，因而车床的应用最为普遍，往往可占较广

21、泛，因而车床的应用最为普遍，往往可占机床总台数的机床总台数的20-35%。图。图2-10是卧式车床所能是卧式车床所能加工的典型表面。加工的典型表面。图图2-10 卧式车床所能加工的典型表面卧式车床所能加工的典型表面 车床按其用途和结构的不同可分为：普通车床按其用途和结构的不同可分为：普通车床、六角车床、立式车床、塔式车床、自动车床、六角车床、立式车床、塔式车床、自动和半自动车床、数控车床等等。普通车床是车和半自动车床、数控车床等等。普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床总数的床中应用最广泛的一种，约占车床总数的60%，其中，其中CA6140 卧式车床为目前最为常见的型卧式车床为目前最为常见

22、的型号之一。为正确选择和合理使用机床，应了解号之一。为正确选择和合理使用机床，应了解机床的技术性能。通常机床的技术性能包括：机床的技术性能。通常机床的技术性能包括：工艺范围、机床的主要技术参数或技术规格、工艺范围、机床的主要技术参数或技术规格、加工精度和表面粗糙度、生产效率和自动化程加工精度和表面粗糙度、生产效率和自动化程度、人机关系、成本等。度、人机关系、成本等。 图图2-11 CA6140型普通卧式车床外形型普通卧式车床外形1-主轴箱；主轴箱； 2-刀架；刀架； 3-尾座；尾座； 4-床身；床身； 5-右床腿；右床腿； 6-光杠；光杠； 7-丝杠；丝杠； 8-溜板箱；溜板箱； 9-左床腿；

23、左床腿； 10-进给箱；进给箱； 11挂轮变速机构挂轮变速机构CA6140 型普通卧式车床的主要技术性能和参数如下型普通卧式车床的主要技术性能和参数如下 几何参数几何参数 床身最大工件回转直径床身最大工件回转直径 400mm 最大工件长度最大工件长度 750；1000；1500；2000mm 最大车削长度最大车削长度 650；900；1400；1900mm 刀架上最大工件回转直径刀架上最大工件回转直径 210mm 主轴内孔直径主轴内孔直径 48 mm 运动参数运动参数 主轴转速主轴转速 正转正转24级级 10-1400r/min 反转反转12级级 14-1580r/min 进给量进给量 纵向进

24、给量纵向进给量64级级 0.028-6.33mm/r 横向进给量横向进给量64级级 0.014-3.16mm/r 溜板箱及刀架纵向快移速度溜板箱及刀架纵向快移速度 4m/min 车削螺纹范围车削螺纹范围 公制螺纹公制螺纹 44种种 S=1-192mm 英制螺纹英制螺纹 20种种 a= 2-24扣扣/in 模制螺纹模制螺纹 39种种 m=0.25-48mm 径节螺纹径节螺纹 37种种 DP=1-96牙牙in动力参数动力参数 主电机功率和转速主电机功率和转速 7.5Kw， 1450r/min加工精度加工精度 精车外圆的圆度精车外圆的圆度 0.01mm 精车外圆的圆柱度精车外圆的圆柱度 0.01mm

25、/100mm 精车端面的平面度精车端面的平面度 0.02mm/300mm 精车螺纹的螺距精度精车螺纹的螺距精度 0.04m100mm，0.06mm/300mm 精车表面粗糙度可达精车表面粗糙度可达 Ra=1.25-2.5 m （6） （1）CA6140型车床的传动系统分析型车床的传动系统分析 CA6140 型普通卧式车床在卧式车床中具有典型的型普通卧式车床在卧式车床中具有典型的代表意义。作为示例，下面以代表意义。作为示例，下面以CA6140普通卧式车床为普通卧式车床为例，分析其传动系统及其换置机构传动比的计算方法。例，分析其传动系统及其换置机构传动比的计算方法。 图图2-9所示的机床传动原理图

26、仅仅给出了机床主运动所示的机床传动原理图仅仅给出了机床主运动和进给运动间最基本的原理和逻辑关系，机床全部运动和进给运动间最基本的原理和逻辑关系，机床全部运动的传动关系最后要通过机床的传动系统图体现出来。机的传动关系最后要通过机床的传动系统图体现出来。机床的传动系统图通常用简单的规定符号代表各种传动元床的传动系统图通常用简单的规定符号代表各种传动元件，按照运动的先后顺序，以展开图的形式画出来，并件，按照运动的先后顺序，以展开图的形式画出来，并尽可能反映各部件的相对位置和机床外形。传动系统图尽可能反映各部件的相对位置和机床外形。传动系统图只表示传动关系，并不代表各元件的实际尺寸和空间位只表示传动关

27、系，并不代表各元件的实际尺寸和空间位置。图置。图2-12为为CA6140型普通车床的传动系统图。型普通车床的传动系统图。 1）主运动传动链）主运动传动链 主运动的动源是电动机，执行件是主轴。运动由电主运动的动源是电动机，执行件是主轴。运动由电动机经三角带轮传动副传至主轴箱中的轴动机经三角带轮传动副传至主轴箱中的轴I。轴。轴I上装有一上装有一个双向多片摩擦离合器个双向多片摩擦离合器M1，离合器左半部接合时，主轴，离合器左半部接合时，主轴正转；右半部接合时，主轴反转；左右都不接合时，轴正转；右半部接合时，主轴反转；左右都不接合时，轴I空转，主轴停止转动。轴空转，主轴停止转动。轴运动经运动经M1轴轴

28、轴轴，然，然后分成两条路线传给主轴：当主轴后分成两条路线传给主轴：当主轴上的滑移齿轮上的滑移齿轮Z50移移至左边位置时，运动从轴至左边位置时，运动从轴经齿轮副直接传给主轴，使经齿轮副直接传给主轴，使主轴得到高转速；当滑移齿轮主轴得到高转速；当滑移齿轮Z50向右移，使齿轮式离合向右移，使齿轮式离合器器M1接合时，则运动经轴接合时，则运动经轴传给主轴传给主轴，使主，使主轴获得中、低转速。轴获得中、低转速。 主运动传动路线表达如下：主运动传动路线表达如下： （主轴）（右，反转）（左，正转）电动机VIMVIVIIIIIVIIMMI211505180205050802050635822503041393

29、034345043513856230130 正转时，正转时，轴上的双联滑移齿轮可有两种啮合位置，分轴上的双联滑移齿轮可有两种啮合位置，分别经别经56/38或或51/43使轴使轴获得两种速度。其中的每种转速经获得两种速度。其中的每种转速经轴轴的三联滑移齿轮的三联滑移齿轮39/41或或22/58或或30/50的齿轮啮合，使轴的齿轮啮合，使轴获得三种转速，因此轴获得三种转速，因此轴的两种转速可使轴的两种转速可使轴获得获得23=6种转速。经高速分支传动路线时，由齿轮副种转速。经高速分支传动路线时，由齿轮副63/50使主轴获得使主轴获得6种高转速。经低速分支传动路线时，轴种高转速。经低速分支传动路线时，

30、轴的的6种转速经轴种转速经轴上的两对双联滑移齿轮，使主轴得到上的两对双联滑移齿轮，使主轴得到622=24种转速种转速 。图图2-12 CA6140型普通车床传动系统图型普通车床传动系统图 2）进给运动传动链）进给运动传动链 车床进给运动传动链是实现刀具纵向或横车床进给运动传动链是实现刀具纵向或横向移动的传动链。卧式车床在切削螺纹时，进向移动的传动链。卧式车床在切削螺纹时，进给传动链是内联系传动链。主轴每转给传动链是内联系传动链。主轴每转1转，刀架转，刀架的位移量应等于螺纹的导程。在切削外圆柱面的位移量应等于螺纹的导程。在切削外圆柱面和端面时，进给传动链是外联系传动链，进给和端面时，进给传动链是

31、外联系传动链，进给量也以工件每转刀架的位移量计。因此，在分量也以工件每转刀架的位移量计。因此，在分析进给传动链时，都把主轴和刀架当作传动链析进给传动链时，都把主轴和刀架当作传动链的两端。的两端。 车削螺纹时，主轴与刀架之间必须保持严车削螺纹时，主轴与刀架之间必须保持严格的传动比关系，即主轴每转一转，刀架应均格的传动比关系，即主轴每转一转，刀架应均匀地移动一个螺距，即导程匀地移动一个螺距，即导程S。 由此可列出车削螺纹传动链的运动平衡方程式由此可列出车削螺纹传动链的运动平衡方程式1（主轴）（主轴）u t丝丝 = S = KT（mm）式中式中 u - 从主轴到丝杠之间全部传动副的总传动比；从主轴到

32、丝杠之间全部传动副的总传动比； t丝丝-机床丝杠的导程（由于是单头螺纹故等于螺距）机床丝杠的导程（由于是单头螺纹故等于螺距），t丝丝 =12 mm； T -工件的螺距；工件的螺距； K -工件的头数。工件的头数。 公制螺纹是我国常用的螺纹，在国家标准中已规定了如公制螺纹是我国常用的螺纹，在国家标准中已规定了如表表2-4 所示的标准螺纹距（所示的标准螺纹距（mm）值。）值。 表表2-4 公制螺纹标准螺距公制螺纹标准螺距 单位：单位：mm11.25（2.5）1.53（6）（12）（24）（48）（96）1.753.571428561122481632641282.254.591836721442.

33、5510204080160 5.511224488176 612244896192 可以看出，公制标准螺纹螺距数列是分段的等差级数，可以看出，公制标准螺纹螺距数列是分段的等差级数，既每行为一段，每段都是等差数列，而每列又是公比为既每行为一段，每段都是等差数列，而每列又是公比为2的的等比数列。等比数列。CA6140型普通车床是由进给箱中的双轴滑移齿型普通车床是由进给箱中的双轴滑移齿轮机构（或称基本传动组）实现等差数列的传动比，再由轮机构（或称基本传动组）实现等差数列的传动比，再由增倍组实现等比数列的传动比，将两传动组串联，就获得增倍组实现等比数列的传动比，将两传动组串联，就获得各种不同螺距的螺纹

34、。各种不同螺距的螺纹。 车削公制螺纹时，进给箱中的离合器车削公制螺纹时，进给箱中的离合器M3和和M4脱开，脱开，M5接合。此时，运动由主轴接合。此时，运动由主轴经齿轮副经齿轮副58/58、换向机构、换向机构33/33（车左螺纹时经（车左螺纹时经33/2525/33）、挂轮）、挂轮63/100100/75传到进给箱中轴传到进给箱中轴，然后由移换机构的，然后由移换机构的齿轮副齿轮副25/36传到轴传到轴 ，由轴，由轴 经双轴滑移变速机经双轴滑移变速机构中的构中的8对齿轮副中的任何一对（该对齿轮副中的任何一对（该8对齿轮副称为基本对齿轮副称为基本组，用表示）传至轴组，用表示）传至轴，以获得按等差级数

35、排列的传，以获得按等差级数排列的传动比。这八对齿轮副是动比。这八对齿轮副是26/28 、28/28、32/28、36/28、19/14、20/14、32/21 、36/21 。 然后再由移换机构的齿然后再由移换机构的齿轮副轮副传至轴传至轴，经过轴，经过轴与轴与轴之间的齿轮副之间的齿轮副（可变换四种传动比，称为倍增组，用（可变换四种传动比，称为倍增组，用ub表示）传至轴表示）传至轴，最后经由齿式离合器，最后经由齿式离合器M5传至丝杠传至丝杠。 XVuXIVXIIIXXIIXVIj)(362575100100633325253333335858基本组（左螺纹）（右螺纹）主轴）（主轴）mmuuSbj

36、122536362535257510010063333358581刀架（丝杠）（啮合）倍增组IXXMVIIIXuVIXb5)(36252536 当溜板箱中的开合螺母与丝杠接合时，就可带动刀架车削公制螺当溜板箱中的开合螺母与丝杠接合时，就可带动刀架车削公制螺纹，其传动路线的表达式如下：纹，其传动路线的表达式如下： 表表2-5 CA6140 型车床车削公制螺纹导程表型车床车削公制螺纹导程表 单位：单位：mm 基本组基本组UJi增倍组增倍组Ubi26/2828/2832/2836/2819/14 20/1432/2136/21Ub1=18/45 15/48=1/811.251.5Ub1=28/35

37、15/48=1/41.7522.252.53Ub1=18/45 35/28=1/23.644.555.56Ub1=28/35 35/28=1789101112 3）传动系统的转速图）传动系统的转速图 在分析机床的传动系统和进行机床传动系在分析机床的传动系统和进行机床传动系统设计时，为简化计算，常采用图解分析法，统设计时，为简化计算，常采用图解分析法，即用转速图表示机床各轴的转速和传动比的方即用转速图表示机床各轴的转速和传动比的方法。通常我们通过转速图可以了解该机床主轴法。通常我们通过转速图可以了解该机床主轴的每一级转速是通过哪些传动副得到的，这些的每一级转速是通过哪些传动副得到的，这些传动副之

38、间的关系如何，各传动轴的转速是多传动副之间的关系如何，各传动轴的转速是多少等。少等。 图图2-13是是CA6140型车床主传动系统的转速图。转速图型车床主传动系统的转速图。转速图由以下三部分组成由以下三部分组成1）距离相等的一组竖线代表各轴。轴号写在竖线上面。）距离相等的一组竖线代表各轴。轴号写在竖线上面。竖线间的距离不代表实际的中心距，故一般取等间距。竖线间的距离不代表实际的中心距，故一般取等间距。2）距离相等的一组水平线代表各级转速。与各竖线交点）距离相等的一组水平线代表各级转速。与各竖线交点代表各轴的转速。由于机床分级变速机构转速的设计通常是代表各轴的转速。由于机床分级变速机构转速的设计

39、通常是按等比数列排列的，故转速采用对数坐标。相邻两水平线之按等比数列排列的，故转速采用对数坐标。相邻两水平线之间的速度间隔为间的速度间隔为lg，其中，其中为相邻两级转速之比，称为公为相邻两级转速之比，称为公比。为简化起见，转速图中省略了对数符号。比。为简化起见，转速图中省略了对数符号。3）各轴之间连线的倾斜方式代表了传动副的传动比，斜）各轴之间连线的倾斜方式代表了传动副的传动比，斜线倾斜线倾斜x格表示传动副的实际传动比为格表示传动副的实际传动比为u = z主主/z被被 =x，其，其中中“+”号为升速，在图中表现为向上倾斜，号为升速，在图中表现为向上倾斜，“-”号为降速，号为降速，在图中表现为向

40、下倾斜。在图中表现为向下倾斜。图图2-13 CA6140型普通车床主运动传动链的转速图型普通车床主运动传动链的转速图2.4 其它典型机床概述其它典型机床概述 （1）钻床概述）钻床概述 1) 钻床的功用和类型钻床的功用和类型 钻床主要用来加工外形较复杂，没有对称回钻床主要用来加工外形较复杂，没有对称回转轴线的工件上的孔，如箱体、机架等零件上的转轴线的工件上的孔，如箱体、机架等零件上的各种孔。在钻床上加工时，工件不动，刀具旋转各种孔。在钻床上加工时，工件不动，刀具旋转作主运动，并沿轴向移动完成进给运动。在钻床作主运动，并沿轴向移动完成进给运动。在钻床上可完成钻孔、扩孔、铰孔、锪平面、攻螺纹等上可完

41、成钻孔、扩孔、铰孔、锪平面、攻螺纹等工作。钻床的加工方法如图工作。钻床的加工方法如图2-14所示。所示。 a） b） c） d） e） f） 图图2-14 钻床的加工方法钻床的加工方法a）钻孔）钻孔 b）扩孔）扩孔 c）铰孔）铰孔 d）攻螺纹）攻螺纹 e）钻埋头孔）钻埋头孔 f）刮平面）刮平面 钻床的主要类型有：立式钻床、台式钻床、摇臂钻床、钻床的主要类型有：立式钻床、台式钻床、摇臂钻床、深孔钻床及其它钻床等。深孔钻床及其它钻床等。 2）立式钻床）立式钻床 图图2-15a为立式钻床的外形图。由主轴箱、进给箱、主轴为立式钻床的外形图。由主轴箱、进给箱、主轴、工作台、立柱、底座等部件组成。主运动是

42、由电动机经主、工作台、立柱、底座等部件组成。主运动是由电动机经主轴箱驱动主轴旋转，同时又作轴向进给运动。钻床主轴部件轴箱驱动主轴旋转，同时又作轴向进给运动。钻床主轴部件的结构与卧式车床主轴部件是不同的，如图的结构与卧式车床主轴部件是不同的，如图2-15b所示，加所示，加工时主轴在主轴套筒中旋转，同时，由进给箱传来的运动通工时主轴在主轴套筒中旋转，同时，由进给箱传来的运动通过小齿轮和主轴套筒上的齿条，使主轴随着主轴套筒作轴向过小齿轮和主轴套筒上的齿条，使主轴随着主轴套筒作轴向进给运动。进给箱和工作台可沿着立柱的导轨调整上下位置进给运动。进给箱和工作台可沿着立柱的导轨调整上下位置，以适应加工不同高

43、度的工件。，以适应加工不同高度的工件。 在立式钻床上当加工完一个孔后再钻另一个孔时，需要在立式钻床上当加工完一个孔后再钻另一个孔时，需要移动工件，使刀具与另一个孔对准，这对大而重的工件操作移动工件，使刀具与另一个孔对准，这对大而重的工件操作很不方便。因此，立式钻床适用于在单件、小批生产中加工很不方便。因此，立式钻床适用于在单件、小批生产中加工中、小型工件。中、小型工件。 图图2-15 立式钻床立式钻床1工作台工作台 2主轴主轴 3进给箱进给箱 4变速箱变速箱 5立柱立柱 6底座底座 7主轴套筒主轴套筒3）台式钻床）台式钻床 台式钻床简称台式钻床简称“台钻台钻”，实质上是加工小孔，实质上是加工小

44、孔的立式钻床，钻孔直径一般小于的立式钻床，钻孔直径一般小于15mm，最小可，最小可以加工十分之几毫米的孔。由于加工孔径小，以加工十分之几毫米的孔。由于加工孔径小，所以台钻主轴的转速很高，最高可达每分钟几所以台钻主轴的转速很高，最高可达每分钟几万转。台钻结构简单、小巧灵活、使用方便，万转。台钻结构简单、小巧灵活、使用方便，适合于加工小孔。但是，自动化程度低，通常适合于加工小孔。但是，自动化程度低，通常是手动进给，工人劳动强度大，在大批量生产是手动进给，工人劳动强度大，在大批量生产中一般不用这种机床。中一般不用这种机床。 4）摇臂钻床）摇臂钻床 对于大而重的工件，在立式钻床上加工很不方便，这对于大

45、而重的工件，在立式钻床上加工很不方便，这时希望工件不动而移动主轴，使主轴能在空间任意调整位置，时希望工件不动而移动主轴，使主轴能在空间任意调整位置，对准被加工孔的中心，因此就产生了摇臂钻床。图对准被加工孔的中心，因此就产生了摇臂钻床。图2-16为摇为摇臂钻床的外观图。机床主轴箱臂钻床的外观图。机床主轴箱5可沿摇臂可沿摇臂4的导轨作横向移动的导轨作横向移动调整位置，摇臂可沿外立柱调整位置，摇臂可沿外立柱3的圆柱面上下移动调整位置。的圆柱面上下移动调整位置。由于摇臂钻床结构上的这些特点，可以很方便地调整主轴由于摇臂钻床结构上的这些特点，可以很方便地调整主轴6的位置，这时工件固定不动。的位置，这时工

46、件固定不动。 摇臂钻床广泛地应用于单件和中、小批生产中加工大中摇臂钻床广泛地应用于单件和中、小批生产中加工大中型零件。型零件。 图图2-16 摇臂钻床外观图摇臂钻床外观图5）深孔钻床）深孔钻床 深孔钻床主要用于加工深孔，例如加工炮筒、深孔钻床主要用于加工深孔，例如加工炮筒、枪管、油缸和机床主轴等零件的深孔。由于加工的枪管、油缸和机床主轴等零件的深孔。由于加工的孔较深，为了减少孔中心线的偏斜，加工时由工件孔较深，为了减少孔中心线的偏斜，加工时由工件转动来实现主运动，而深孔钻头并不转动，只作直转动来实现主运动，而深孔钻头并不转动，只作直线进给运动。这种机床加工的孔较深，工件又较长，线进给运动。这种

47、机床加工的孔较深，工件又较长，为了排除切屑方便及避免机床过于高大，通常深孔为了排除切屑方便及避免机床过于高大，通常深孔钻床是卧式布局。深孔钻床中设有冷却液输送装置钻床是卧式布局。深孔钻床中设有冷却液输送装置和周期退刀排屑装置。和周期退刀排屑装置。 （2）刨床和插床概述）刨床和插床概述 刨床和插床因其主运动都是直线运动，故又刨床和插床因其主运动都是直线运动，故又称为直线运动机床。刨床主要用于加工各种平面称为直线运动机床。刨床主要用于加工各种平面和沟槽，插床主要用于插削槽、平面和成形表面和沟槽，插床主要用于插削槽、平面和成形表面。当工件的尺寸和质量较小时，由刀具移动实现。当工件的尺寸和质量较小时，

48、由刀具移动实现主运动，而工件的移动完成进给运动，如牛头刨主运动，而工件的移动完成进给运动，如牛头刨床和插床。当工件大而重时，由工作台带动工件床和插床。当工件大而重时，由工作台带动工件作直线往复运动实现主运动，而刀具移动完成进作直线往复运动实现主运动，而刀具移动完成进给运动，如龙门刨床。给运动，如龙门刨床。 1）牛头刨床）牛头刨床 牛头刨床见图牛头刨床见图2-17所示。底座上装有床身。滑所示。底座上装有床身。滑枕带着刀架可沿床身导轨在水平方向作往复直线运枕带着刀架可沿床身导轨在水平方向作往复直线运动，使刀具实现主运动，而工作台带着工件作间歇动，使刀具实现主运动，而工作台带着工件作间歇的横向进给运

49、动。滑座可在床身上升降，以适应不的横向进给运动。滑座可在床身上升降，以适应不同的工件高度。牛头刨床的刀具在反向运动时不加同的工件高度。牛头刨床的刀具在反向运动时不加工、浪费时间。滑枕在换向的瞬间有较大的惯量，工、浪费时间。滑枕在换向的瞬间有较大的惯量，限制了主运动速度的提高，因此切削速度较低。牛限制了主运动速度的提高，因此切削速度较低。牛头刨床通常采用单刀加工，不能多刀同时加工，所头刨床通常采用单刀加工，不能多刀同时加工，所以生产率较低。但是，使用刀具简单，多用于单件以生产率较低。但是，使用刀具简单，多用于单件小批生产或机修、工具车间。小批生产或机修、工具车间。 2-17牛头刨床外形牛头刨床外

50、形2）插床）插床 当滑枕带着刀具在竖直方向作往复直线运当滑枕带着刀具在竖直方向作往复直线运动（主运动）时，这类机床称为插床，其实质是动（主运动）时，这类机床称为插床，其实质是立式刨床。图立式刨床。图2-18为插床的外形图。由滑枕带着为插床的外形图。由滑枕带着插刀沿立柱上下方向往复运动实现主运动，工件插刀沿立柱上下方向往复运动实现主运动，工件安装在圆工作台上，圆工作台的回转作间歇的圆安装在圆工作台上，圆工作台的回转作间歇的圆周进给运动或分度运动。上滑座和下滑座可带动周进给运动或分度运动。上滑座和下滑座可带动工件作纵向和横向进给运动。插床主要用于单件工件作纵向和横向进给运动。插床主要用于单件小批量

51、生产中插削槽、平面和成形表面。小批量生产中插削槽、平面和成形表面。 218 插床外形插床外形3）龙门刨床）龙门刨床 当需要刨削较长的大型或重型工件时，因牛头当需要刨削较长的大型或重型工件时，因牛头刨床的滑枕行程有限，需要具有龙门式布局的龙门刨床的滑枕行程有限，需要具有龙门式布局的龙门刨床。图刨床。图2-19为龙门刨床的外形图。龙门刨床主要为龙门刨床的外形图。龙门刨床主要由顶梁、立柱、床身、横粱组成，构成一个由顶梁、立柱、床身、横粱组成，构成一个“龙门龙门”式框架。工作台式框架。工作台2可在床身上作纵向直线往复运可在床身上作纵向直线往复运动，使刀具实现主运动。两个立刀架动，使刀具实现主运动。两个

52、立刀架4可在横粱可在横粱3上上作横向运动。两个横刀架作横向运动。两个横刀架9可分别在两根立柱上作可分别在两根立柱上作升降运动。升降运动。 219 龙门刨床外形龙门刨床外形（3）铣床）铣床 1）升降台式铣床）升降台式铣床 升降台式铣床包括卧式升降台铣床、万能升升降台式铣床包括卧式升降台铣床、万能升降台铣床和立式升降台铣床三大类，适用于单件降台铣床和立式升降台铣床三大类，适用于单件、小批及成批生产中的小型零件加工。、小批及成批生产中的小型零件加工。 2）龙门铣床）龙门铣床 龙门铣床是一种大型高效通用铣床，它可以龙门铣床是一种大型高效通用铣床，它可以通过多个铣头同时加工几个面，来提高生产效率通过多个

53、铣头同时加工几个面，来提高生产效率。龙门铣床主要用于加工各类大型工件上的平面。龙门铣床主要用于加工各类大型工件上的平面、沟槽等。、沟槽等。 万能铣床万能铣床立式铣床立式铣床（3）镗床的功用与分类）镗床的功用与分类 镗床是指主要用镗刀在工件上加工已有预镗床是指主要用镗刀在工件上加工已有预制孔的机床。通常，镗刀旋转为主运动，镗刀制孔的机床。通常，镗刀旋转为主运动，镗刀移动或工件移动为进给运动。此外，镗床也可移动或工件移动为进给运动。此外，镗床也可以进行钻床上的一些加工，还可以用铣刀铣削以进行钻床上的一些加工，还可以用铣刀铣削平面等。因此，镗床的工艺范围较广，尤其适平面等。因此，镗床的工艺范围较广，

54、尤其适用于尺寸较大的箱体类工件的孔或孔系加工，用于尺寸较大的箱体类工件的孔或孔系加工，而且精度较高。而且精度较高。 1） 卧式铣镗床卧式铣镗床 卧式铣镗床是镗床类机床中应用较广泛的一卧式铣镗床是镗床类机床中应用较广泛的一种通用机床，可对各种大中型工件进行钻孔、镗种通用机床，可对各种大中型工件进行钻孔、镗孔、扩孔、铰孔、锪平面等加工；若安装铣刀或孔、扩孔、铰孔、锪平面等加工；若安装铣刀或其他附件，还可进行铣平面、切制螺纹；利用平其他附件，还可进行铣平面、切制螺纹；利用平旋盘径向刀架，还可镗大孔和铣大平面等。因此旋盘径向刀架，还可镗大孔和铣大平面等。因此，在卧式铣镗床上，工件可在一次装夹中完成其，

55、在卧式铣镗床上，工件可在一次装夹中完成其大部分或全部的加工工序。卧式铣镗床工作的万大部分或全部的加工工序。卧式铣镗床工作的万能性较大，其主参数是镗轴直径。能性较大，其主参数是镗轴直径。 图图2-23 卧式镗铣床外观示意图卧式镗铣床外观示意图 2） 落地镗床落地镗床 落地铣镗床有较大的万能性，可以进行镗、落地铣镗床有较大的万能性，可以进行镗、钻、铣等工作。为提高运动的灵敏性和防止爬行钻、铣等工作。为提高运动的灵敏性和防止爬行现象，机床上采用静压导轨或滚动导轨。为操纵现象，机床上采用静压导轨或滚动导轨。为操纵方便。通常采用悬挂式操纵板或集中操纵台。为方便。通常采用悬挂式操纵板或集中操纵台。为便于测

56、量和减轻工人劳动强度，机床上移动部件便于测量和减轻工人劳动强度，机床上移动部件设有数码显示装置。设有数码显示装置。 （4）磨床）磨床 用磨料或磨具（如砂轮、砂带、油石、研用磨料或磨具（如砂轮、砂带、油石、研磨剂等）为工具来加工工件各表面的机床称为磨剂等）为工具来加工工件各表面的机床称为磨床。磨削加工是对工件进行精加工的主要手磨床。磨削加工是对工件进行精加工的主要手段，其主要特点是加工精度高，表面粗糙度低段，其主要特点是加工精度高，表面粗糙度低，且能够加工淬硬工件等一般切削刀具不易加，且能够加工淬硬工件等一般切削刀具不易加工的高硬度材料，但其允许的加工余量通常较工的高硬度材料，但其允许的加工余量

57、通常较小，且生产效率低。最近发展的一些高效磨削小，且生产效率低。最近发展的一些高效磨削机床，如缓进给磨床、高效深切磨床等已可以机床，如缓进给磨床、高效深切磨床等已可以直接将工件从毛坯加工至成品。直接将工件从毛坯加工至成品。 磨床有以下几种类型磨床有以下几种类型 1）外圆磨床，有万能外圆磨床、宽砂轮外圆磨床等，主要用于磨削圆）外圆磨床，有万能外圆磨床、宽砂轮外圆磨床等，主要用于磨削圆柱形和圆锥形外表面。工件一般装夹在头架和尾座顶尖间进行磨削。柱形和圆锥形外表面。工件一般装夹在头架和尾座顶尖间进行磨削。 2）内圆磨床，这种磨床主要用于磨削圆柱形和圆锥形内表面，砂轮主）内圆磨床，这种磨床主要用于磨削

58、圆柱形和圆锥形内表面，砂轮主轴一般为水平布置。轴一般为水平布置。 3）无心磨床，这种磨床工件采用无心夹持，一般支承在导轮和托架之）无心磨床，这种磨床工件采用无心夹持，一般支承在导轮和托架之间，由导轮驱动工件旋转，主要用于磨削圆柱形表面。间，由导轮驱动工件旋转，主要用于磨削圆柱形表面。 4）平面磨床，主要有卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆）平面磨床，主要有卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床、立轴圆台平面磨床等类型，主要用于磨削工件的各种平面。台平面磨床、立轴圆台平面磨床等类型，主要用于磨削工件的各种平面。 5）导轨磨床，这种磨床主要用于磨削机床各种形状导轨面。）导轨磨

59、床，这种磨床主要用于磨削机床各种形状导轨面。 6）砂带磨床，这种磨床是用快速运动的柔性砂带进行磨削各种表面的）砂带磨床，这种磨床是用快速运动的柔性砂带进行磨削各种表面的磨床，特别适用于只对工件表面粗糙度提出要求的磨削加工，具有很高的磨床，特别适用于只对工件表面粗糙度提出要求的磨削加工，具有很高的磨削效率。磨削效率。 7）工具磨床，这种磨床有万能工具磨床，工具曲线磨床及各种刀刃磨）工具磨床，这种磨床有万能工具磨床，工具曲线磨床及各种刀刃磨床等床等,主要用于磨削各种工具。主要用于磨削各种工具。其他还有珩磨机、研磨机、轴承磨床、凸轮轴磨床、中心孔其他还有珩磨机、研磨机、轴承磨床、凸轮轴磨床、中心孔磨

60、床等磨床等 2）外圆磨床）外圆磨床 外圆磨床主要用来磨削外圆柱面、圆锥面和外圆磨床主要用来磨削外圆柱面、圆锥面和圆柱端面，其基本磨削方法有纵磨法和切入磨法圆柱端面，其基本磨削方法有纵磨法和切入磨法。普通精度级外圆磨床主要用于。普通精度级外圆磨床主要用于IT6-IT7级精度的级精度的圆柱形或圆锥形的外表面。所获得的加工表面粗圆柱形或圆锥形的外表面。所获得的加工表面粗糙度一般为糙度一般为Ra=1.25-0.02m。 图图2-24 M1432A型万能外圆磨床示意图型万能外圆磨床示意图内圆磨床示意图内圆磨床示意图平面磨床示意图平面磨床示意图（4）齿轮加工机床）齿轮加工机床 滚齿机在齿轮加工中应用十分广