03金属切削机床的基本知识

1、第三章 金属切削机床的基本知识金属切削机床是用切削的方法使金属工件获得所要求的几何 形状、尺寸精度和表面质量的机器。它是制造机器的机器，所以又 称工作母机或工具机。在一般机械制造厂， 机床所负担的工作量约占机械制造总工作 量的 40% 60%。机床的技术水平和性能将直接影响机械产品的质 量和成本，关系到机械制造的生产率。第一节 机床的分类和型号一、机床的分类机床分类方法主要是按加工性质和所用的刀具进行分类的。 根 据国家制定的机床型号编制方法，机床共分为 11 类：车床、钻床 等，每一类机床中，又按工艺特点、布局形式、结构性能等不同， 分为若干组，每一组又细分为若干系列。机床分类方式：按万能性

2、程度：通用机床、专门化机床、专用机床。按加工精度：普通精度级机床、精密级机床、高精度级机床。按自动化程度： 手动机床、机动机床、半自动机床、 自动机床按机床质量和尺寸：仪表机床、中型机床、大型机床、重型机 床、超重型机床。按机床功能：单轴机床、多轴机床、单刀机床、多刀机床。通常，机床根据加工性质及某些辅助特征来进行分类：多刀半 自动车床、多轴自动车床等。二、机床型号机床的编制方法机床型号是机床产品的代号，用以简明地表示机床的类型、主 要技术参数、性能和结构特点等。 金属切削机床型号编制方法 GB/T15375-94 颁布我国机床型号的标准，由汉语拼音字母和数字 按一定的规律组合而成。1、型号表

3、示方法由基本部分和辅助部分组成。2、机床类、组、系的划分及其代号机床分类按类、组、系划分，每类分十组，每组分十系。类代号用大写的汉语拼音字母表示 （表 3-1 ）；组代号用一位阿拉伯数字表示（表 3-2 ）；系代号用一位阿拉伯数字表示。3、通用特性代号、结构特性代号当某些机床除有普通式外， 还有某种通用特性时， 则在类代号 后用大写的汉语拼音字母表示； 有结构特性的在通用特性后用大写的汉语拼音字母表示（表 3-3 ）4、主参数、主轴数和第二主参数的表示方法 主参数是在系代号后用阿拉伯数字（折算值）表示；主轴数和 第二主参数在主参数后用“”隔开用阿拉伯数字表示，其中主轴数为 必标。5、机床的重大

4、改进顺序号按先后顺序用 A、B、C 等汉语拼音字母表示。6、其它特性代号用阿拉伯数字或字母表示。7、企业代号及其表示方法用阿拉伯数字或字母表示。例 1：北京 机床研 究所生 产的精密卧式加工中心型号THM6350/JCS例 2 ：沈阳第二机床厂生产的最大钻孔直径为 40 ，最大跨距为1600 的摇臂钻床型号 Z3040/S2 。例 3：某机床厂生产的最大磨削直径为 320 的半自动万能外圆 磨床型号 MBE1432 。新标准颁布以前的机床型号沿用 JB1838-85 标准。第二节 机床的基本要求机床的基本要求如下：1、工艺范围机床适应不同生产要求的能力， 包括在机床上能完成的工序种 类、可加工

5、零件的类型、材料和毛坯种类以及尺寸范围等。2、加工精度和表面粗糙度 由于机床是“制造机器的机器”，所以要求机床本身的精度和零 件的表面粗糙度值均应比其它机械产品高和小。3、生产率和自动化程度 在保证机床的加工精度的前提下，应尽可能提高生产率，主要 是减少切削时间和辅助时间； 同时机床自动化程度有助于提高生产 率。4、噪声和效率 噪声危害操作者身心，妨碍工作，要尽量降低；在保证机床工作精度和降低噪声的基础上必须采取措施提高机床传动的效率。5、人机关系（又称宜人性） 机床的操作应方便省力和安全可靠， 操纵机床的动作应符合人 的生理习惯，不易发生误操作和故障，减少工人的疲劳，保证工人 和机床的安全。

6、第三节 机床的传动联系和传动原理图一、机床的基本组成机床应具备三个基本部分：1、执行件 执行运动的部件。2、动力源 为执行件提供运动和动力的装置。3、传动装置 传递运动和动力的装置。二、机床的传动链和传动联系为了得到所需的运动， 需要通过一系列的传动件把执行件和动 力源，或者把执行件与执行件连接起来，这种连接称为传动联系。构成一个传动联系的一系列传动件， 称为传动链。 传动链中通 常包含两类传动机构： 定比传动机构是传动比和传动方向固定不变 的传动机构； 换置机构是根据加工要求可以变换传动比和传动方向 的传动机构。传动链可分为内、 外联系两种。 外联系传动链是联系动力源和 机床执行件之间的传动

7、链； 内联系传动链是传动件与传动件之间的 传动联系，构成内联系的传动链。三、传动原理图机床所有传动链和它们之间的相互联系， 组成了机床的传动系 统。为了简明地表示机床加工过程中各个运动的传动联系，常用简 单的传动原理图。传动原理图中规定用一些简明的标准符号来表示传动链的各 传动件和执行件等， 并且只表示与表面形成直接有关的运动和传动 联系。图 3-2 例。第四节车床一、概述车床主要用于加工各种回转表面，包括内外圆柱面、圆锥面、成形回转面、螺纹和回转体的端面。车床的种类很多，按其结构和用途的不同，主要可以分为：落 地及卧式车床、立式车床、回转及转塔车床、数控车床和车削中心 等等共十类；其中以卧式

8、车床应用最广。ra 3-4 卧式车床的外略卧式车床主要对各种轴类、套类和盘类零件进行加工。外形如图示，它的主要部件有：1、主轴箱（ 1）：装有主轴装夹工件，变速传动机构实现主运 动； 2、刀架、拖板（ 2）：刀架装夹刀具，拖板沿导轨纵、横 向移动； 3、尾座（ 3）：支承或安装孔加工刀具；4、床身（ 4、5、 9）：基本支承件；5、溜板箱（ 8）：实现刀架的手动或自动的纵、横向或车螺纹 进给；6、进给箱（ 10）：改变机动进给量或螺纹导程卧式车床的主参数是床身上最大工件回转直径， 第二主参数是卧式车床，上图传动系统包括CA6140最大工件长度。但受加工情况的限制，第一参数直径有变化CA6140

9、 型车床型车床是普通精度的为其传动系统图。其主传动链和进给运动传动链1、主运动传动链 主运动传动链的两末端件分别是电动机和主轴， 其功用是将动 力源的运动及能量传给主轴。传动线路：电动机（ 7.5KW,1450r/min ）V 形带轴轴 轴或轴轴轴（主轴）低速 或轴（主轴） 高速 主轴反转转速大于正转，可以节省辅助时间。2、进给运动传动链 进给运动传动链的两末端件分别是主轴和刀架， 其功用是实现 刀架的纵、横向运动的自动进给。车螺纹时：主轴与刀具之间必须保持严格的运动关系，即主 轴每转一周，刀具应均匀地移动一个导程（而不是螺距）的距离传动线路：轴（主轴）轴轴轴轴轴 轴轴轴（丝杠）刀架车螺纹时需

10、注意：特殊因子、。机动进给：实现机动的纵、横向自动进给，但在传动中一次 只能执行一个方向的运动以防止同时进给发生事故， 用互锁机构来 保证。传动线路：轴（主轴）轴轴轴轴轴 轴轴轴（光杠）轴轴或轴轴齿条（纵向进给）或轴轴（丝杠、横向进给） 刀架快速移动：电动机（ 0.25KW,2800r/min ）轴再由 双向离合器 M8 、 M9 控制方向。另有 M6 超越离合器起节省时间和简化操作的作用。3、机床的主要机构主轴箱主轴组件：由主轴、前后轴承、轴上齿轮等组成，用来安装工 件或夹具、用轴承将主轴安装于主轴箱的正确位置、齿轮传递主轴 运动和将主轴运动传递到进给箱等。变速操纵机构： 三套变速机构 （链

11、传动、凸轮传动、滑移齿轮）。溜板箱纵、横向机动进给操纵机构：用溜板箱右侧的操纵手柄控制左 右、前后的变化，从而使拖板按操纵方向左右、前后运动；也可通 过操纵手柄上的按钮实现快速移动。安全离合器：在溜板箱底部。 当进给力过大或刀架移动受阻时， 为了避免损坏传动机构， 使传动机构在安全离合器的作用下， 切断 传动从而停止进给。三、精密和高精密卧式车床的特点1、通过提高车床关键零件的制造精度来提高车床的几何精度；2、主轴轴承采用抗振性好的高精度滑动轴承；3、主传动链采用“分离传动”；4、缩短传动链以提高精度。四、车床的主要类型和品种1、转塔车床、回轮车床这二类车床适合加工各种多工步的小型零件，上图上

12、页图为转塔、回转车床，与普通卧式车床相比无尾座和丝杠，在尾座位上有一可纵向移动的多工位刀架。右图为回轮车床， 与普通卧式车床相比无前刀架、 尾座和丝杠， 在机床右端有一个轴线与主轴中心线相平等的回轮刀架。 纵向进给 由回轮刀架在导轨上移动实现，横向进给（小量）由回轮刀架作缓 慢转动来实现。2、落地车床、立式车床落地车床无床身导轨， 主轴箱和滑座分别直接安装在地基或落 地平板上，适于加工大而短的零件。右图为立式车床，有二个刀架（垂直刀架、侧刀架或二个垂直 刀架），适于加工径向尺寸大、轴向尺寸短且形状复杂的大型或重 型零件。第五节 机床的精度和检验机床的加工精度是衡量机床性能的一项重要指标。 它决

13、定了被 加工工件在尺寸、形状和相互位置等方面所达到的准确程度。影响 机床加工精度的因素有：机床、刀具、夹具、工艺方案、工艺参数 以及操作技术水平等，其中机床本身的精度是一个重要的因素。机床的精度包括几何精度、传动精度、运动精度和定位精度。几何精度是指机床空载时，在不运动或低速运动时的精度；运动精度是指机床的主要零部件在工作状态时的几何位置精度；传动精度是指机床传动链各末端执行件之间相对运动的精度； 定位精度是指机床主要部件在运动终点的实际位置精度。 以上精度 是在空载条件下检测的精度，称为静态精度。机床是在受载荷的状态下工作的，机床的动态精度是指机床在 重力、夹紧力、切削力、各种激振力和温升的

14、作用下，主要零、部件的形位精度。影响动态精度的主要因素有机床的弹性变形、振动和热变形机床的检验一般包括：空载试验负载试验机床精度检验机床基本参数和尺寸规格检查。第六节 数控机床的概述按加工要求预先编制的程序， 由控制系统发出以数字量作为指 令信息进行工作的机床，称为数字控制（ NC ）机床，简称数控机 床。最初采用的控制系统为专用计算机，而目前大多数采用通用计 算机或微型计算机加软件作为控制系统，用 CNC 表示。一、数控机床的分类1、按工艺用途分类：一般数控机床、自动换刀数控机床；2、按运动轨迹分类：点位控制数控机床、直线控制数控机床、 轮廓控制数控机床；3、按控制方式分类：开环控制数控机床

15、、闭环控制数控机床、 半闭环控制数控机床。二、数控机床的工作原理数控机床一般由信息载体、 数控装置、 伺服系统和机床本体等 几部分组成。数控机床的自动控制目的（控制内容）包括：一是刀具与工件 之间相对运动的程序控制；二是主轴转速、进给速度的变换，更换 刀具和开关冷却系统等辅助功能的控制； 三是对机床有关工作部件 相对位移量和相对位移关系的坐标控制。三、轮廓加工的插补原理零件的轮廓形状是各种各样， 但本质上都是由直线和圆弧组成 的。而圆弧可视为由许多很短的直线段连接构成。 平面或空间的每 一微小直线段的运动轨迹， 都可以由两个或三个坐标方向的运动合 成而得。 单位长度的微小直线轨迹在平面或空间的位置不同， 则分 配给二个或三个不同坐标方向的脉冲数就不等。 这种脉冲数的分配 计算称为插补。如图示通过微小直线的轨迹变化， 分别可得到斜线或圆弧的轨四、数控机床的特点和用途特点：1、适应性和通用性强2、生产效率高3、加工精度高、加工质量稳定4、改善劳动条件、便于进行现代化的生产管理用途：数控机床最适宜于加工形状复杂、精度要求高、用通用机床无法加工，或虽能加工但很难保证加工质量的零件；用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件；必须在一次安装中合并完成 铣