机械制造第四章

1、第四章第四章 金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识 机床是制造机器的机器，被称为工作母机，根据加工工艺方法的不同，机床可分为：金属切削机床、锻压机床、电加工机床、坐标测量机、铸造机床、热处理机床等。第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号 一.机床的基本组成1.动力源：为机床提供动力 (功率) 和运动的驱动部分。2.传动系统：包括主传动系统、进给传动系统和其他运动的传动系统。3.支承件：用于安装和支承其他固定的或运动的部件，承受其重力和切削力。4.工作部件：(1)与最终实现切削加工的主运动和进给运动有关的执行部件； 与工件和刀具安装及调整有关的部件或装置； 与上述

2、部件或装置有关的分度、转位、定位机构和操纵机构等。第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号5.控制系统：用于控制各工作部件的正常工作。6.冷却系统：用于对加工工件、刀具及机床的某些发热部位进行冷却。7.润滑系统：用于对机床的运动副 进行润滑，以减小摩擦、磨损和发热。8.其它装置：如排屑装置、自动测量装置等。第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号二.机床的运动机床的运动分为表面形成运动和辅助运动。 1.表面形成运动：表面形成运动是机床最基本的运动，亦称工作运动。表面形成运动包括主运动和进给运动，主 运动只有一个，进 给运动可以有一个 或几个。 第一节

3、第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号a)主运动：机床主运动是形成切削速度并从工件上切除多余材料起主要作用的工作运动，机床功率主要消耗于主运动。b)进给运动：进给运动是使工件上的多余材料不断被去除的工作运动，是维持切削得以继续的运动。 第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号 主运动的形式：1)工件（如车床）或刀具（如钻床）作旋转运动，其表示方式为转速；2)工件（如龙门刨床）或刀具（如插床）作直线运动，其表示方式为工作行程运动速度或每分钟往复行程 (冲程) 次数；3)复合运动，如卧式车床车螺纹时的螺旋运动，它是由主轴带动工件的旋转运动和刀架溜板的直线运动

4、合成的。第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号进给运动的形式： 进给运动可以有一个或几个：钻床、刨床等机床有一个进给运动；外圆磨床的进给运动有工件主轴的旋转运动和工作台的直线运动；车床有刀架溜板的纵向进给运动和横向进给运动。 第一节 金属切削机床的分类与编号 进给运动也可以是复合运动，如在数控车床车削圆锥或回转曲面工件时，进给运动就是复合运动，它可视为径向 (X轴) 迸给与纵向(Z轴) 进给的合成，由数控系统保证这两个进给运动的准确。 第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号2.辅助运动：机床在加工过程中加工工具与工件除工作运动以外的其他运动称为辅

5、助运动，用以实现机床的各种辅助动作。a)切入运动：用于保证工件被加工表面获得所需要的尺寸，使工具切入工件表面一定深度；b)各种空行程运动：空行程运动主要是指进给前后的快速运动；c)其它辅助运动：包括分度运动、操纵和控制运动等。 第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号三.机床技术性能指标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。第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号a)通用机床具有较宽的工艺范围，在同一台机床上可以满足较多的加工需要，适用于单件小批生产。第一节第一节 金属切削机床的分

6、类与编号金属切削机床的分类与编号b)专用机床是为特定零件的特定工序而设计的，自动化程度和生产率都较高，但它的加工范围很窄。第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号c)数控机床则既有较宽的工艺范围，又能满足零件较高精度的要求，并可实现自动化加工。第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号2.机床的技术参数：机床的主要技术参数包括：尺寸参数、运动参数与动力参数。尺寸参数一一具体反映机床的加工范围，包括主参数、第2主参数和与加工零件有关的其他尺寸参数。如下表：机床名称主参数第2主参数普通车床车身上工件最大回转直径 工件最大长度摇臂钻床最大钻孔直径最大跨距坐标

7、镗床工作台工作面宽度工作台工作面长度外圆磨床最大磨削直径最大磨削长度第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号运动参数一一指机床执行件的运动速度，例如主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(或进给速度)。动力参数一一指机床电动机的功率，有些机床还给出主轴允许承受的最大转矩等其他内容。第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号四、机床精度与刚度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，机床本身必须具备的精度称为机床精度。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方面。 各类机床按

8、精度可分为普通精度级、精密级和高精度级。 第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号1.几何精度 几何精度是指机床空载条件下，在不运动 (机床主轴不转或工作台不移动等情况下) 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度。几何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。 第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号2.运动精度 运动精度是指机床空载并以工作速度运动时，主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一个重要指标。它与结构设计及制造

9、等因素有关。第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号3.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。 第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号4.定位精度 定位精度是指机床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位精度。第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号5.工作精度 加工规定的试件，用试件的加工精度表示机床的工

10、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、工件的刚度及热变形等。 第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号6.精度保持性 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。第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号机床刚度指机床系统抵抗变形的能力。 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

11、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，后者是抗振性的一部分。习惯所说刚度一般指静刚度。第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号五.机床的型号编制 1.通用机床的型号编制 第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号例：CA6140型卧式车床 第一节第一节 金属切削机床的分类与编号金属切削机床的分类与编号2.专用机床的型号编制例：北京第一机床厂设计制造的第一百种专用机床为专用铣床，属于第三组其编号为：B1-3100 第二节第二节 机床运动分析机床运动分析 一、机床的运动联系一、机床的运动联系 1. 机床传动的组成机床传动的组成（1 1

12、）执行件）执行件 是执行机床运动的部件，如是执行机床运动的部件，如主轴、刀架、工作台等，其任务主轴、刀架、工作台等，其任务是装夹刀具或工件，直接带动它是装夹刀具或工件，直接带动它们误差一定形式的运动（旋转或们误差一定形式的运动（旋转或直线运动），并保证运动轨迹的直线运动），并保证运动轨迹的准确性。准确性。 为了实现加工过程中所为了实现加工过程中所需的各种运动，机床必须有需的各种运动，机床必须有执行件、运动源和传动装置执行件、运动源和传动装置三个基本部分。三个基本部分。第二节第二节 机床运动分析机床运动分析 （2 2）运动源）运动源 是为执行件提供运动和动力是为执行件提供运动和动力的装置，如交流

13、异步电动机、直的装置，如交流异步电动机、直流或交流调速电动机和伺服电动流或交流调速电动机和伺服电动机等。机等。（3 3）传动装置）传动装置 （传动件）（传动件） 是传递运动和动力的装置，是传递运动和动力的装置，通过它将运动和动力从动力源传通过它将运动和动力从动力源传至执行件，使执行件获得运动速至执行件，使执行件获得运动速度和方向的运动，并使有关执行度和方向的运动，并使有关执行件之间保持某种确定的相对运动件之间保持某种确定的相对运动关系。关系。2. 传动链传动链 机床上为了得到所需的运动，需要通过一系列的传动件把执行件与运动源（如把主轴和电机），获者把执行件和执行件（例如主轴和刀架）之间联系起来

14、，称为传动联系。构成一个传动联系的一系列顺序排列的传动件，称为传动链。（1 1）外联系传动链）外联系传动链 它是联系运动源（如电动机）它是联系运动源（如电动机）和机床执行件（如主轴、刀架、工作和机床执行件（如主轴、刀架、工作台等）之间的传动链，使执行件得到台等）之间的传动链，使执行件得到运动，而且能改变运动的速度和方向，运动，而且能改变运动的速度和方向，但不要求运动源和执行件之间有严格但不要求运动源和执行件之间有严格的传动比关系。的传动比关系。车床的传动原理图车床的传动原理图（2 2）内联系传动链）内联系传动链 当传动链的两个末端件的转角或当传动链的两个末端件的转角或移动量之间有严格的比例关系

15、要求时，移动量之间有严格的比例关系要求时，该传动链称为内联系传动链。该传动链称为内联系传动链。3. 传动原理图传动原理图 用一些简单的符合表示各执行件、用一些简单的符合表示各执行件、运动源之间传动联系的图形，称为传运动源之间传动联系的图形，称为传动原理图。动原理图。 传动原理图常用的一些示意符号传动原理图常用的一些示意符号 (a)(a)电动机；电动机；(b)(b)主轴；主轴；(c)(c)车刀；车刀；(d)(d)滚刀；滚刀；(e)(e)合成机构；合成机构；(f)(f)传动比可变换的换置机构传动比可变换的换置机构 (g)(g)传动比不变的机械联系；传动比不变的机械联系；(h)(h)电联系；电联系；

16、(i)(i)脉冲发生器；脉冲发生器；(j)(j)快调换置机构快调换置机构数控系统数控系统 4. 转速图转速图 用来表达传动系统中各轴转速的变用来表达传动系统中各轴转速的变化规律和传动副速比的图形，称为转速化规律和传动副速比的图形，称为转速图。它可以用来拟定新的传动系统，也图。它可以用来拟定新的传动系统，也可以用来对现有的机床传动系统进行分可以用来对现有的机床传动系统进行分析和比较。析和比较。 主运动传动链的传动路线表达式（传动结构式）主运动传动链的传动路线表达式（传动结构式）（主轴）电动机7218306062224242482430303636256126min/1440r第三节 机床运动的调

17、整计算 一、运动参数及其换置机构一、运动参数及其换置机构 每一个独立的运动都需要有每一个独立的运动都需要有5个参数个参数来确定。这来确定。这5个运动参数是：运动的起点、个运动参数是：运动的起点、运动的方向、运动的轨迹、运动的路程运动的方向、运动的轨迹、运动的路程和运动的速度。机床工作时由于加工对和运动的速度。机床工作时由于加工对象的不同，机床上各运动的某些参数便象的不同，机床上各运动的某些参数便需改变。所谓机床运动的调整，就是调需改变。所谓机床运动的调整，就是调整每个独立的运动的整每个独立的运动的5个参数。改变运动个参数。改变运动参数的机构称为换置机构，在传动原理参数的机构称为换置机构，在传动原理图中通常用棱形框符号表示，其旁标以图中通常用棱形框符号表示，其旁标以iv、if等表示换置量。等表示换置量。二、机床运动调整计算步骤 机床运动计算按每一传动链分别进行，其一般机床运动计算按每一传动链分别进行，其一般步骤如下：步骤如下： （1）根据对机床的运动分析，确定各传动链）根据对机床的运动分析，确定各传动链两端的末端件。例如，对于卧式车床的螺纹链两端的末端件。例如，对于卧式车床的螺纹链来说，其两端的末端件就是：主轴来说，其两端的末端件就是：