第四节 金属切削机床的基本知识

第四节金属切削机床的基本知识一、机床的分类及型号1.机床的分类机床的品种规格繁多，为便于区别、使用和管理，必须加以分类。对机床的分类方法有以下几种：钻床按加工性质、所用刀具和机床用途分齿轮加工机床螺纹加工机床铣床刨插床镗床磨床拉床特种加工机床锯床车床其它机床按机床的通用性程度分通用机床专门化机床专用机床按机床工作精度分普通机床精密机床高精度机床2.机床的技术参数与尺寸系列机床的技术参数是表示机床的尺寸大小和加工能力的各种数据，一般包括：主参数，第二主参数，主要工作部件的结构尺寸，主要工作部件的移动行程范围，各种运动的速度范围和级数，各电机的功率，机床轮廓尺寸等。3.机床的型号编制

C

A

6

1

40类别代号（车床类）结构特性代号（结构不同）组别代号（落地及卧式车床组）系别代号（卧式车床系）主参数代号（最大工件回转直径400mm）举例：二、机床的运动1.工件表面的形成方法1）机械零件上常见的表面（图2－48）2）零件表面的形成（图2－49）形成发生线的方法轨迹法（图2－50a）成形法（图2－50b）相切法（图2－50c）展成法（图2－50d）是一条母线沿一条导线运动而形成。母线和导线统称为表面发生线。图图2－48机械零件上常见的表面图2－49零件表面的形成图2－50形成发生线所需的运动1－刀尖或切削刃；2－发生线；3－刀具轴线的运动轨迹2.机床的运动就机床上运动的功能来看，可区分为表面成形运动、切入运动、分度运动、调位运动和其它运动等。（1）表面成形运动是保证得到工件要求的表面形状的运动。它是机床上最基本的运动，是机床上的刀具和工件为了形成表面发生线而作的相对运动。例如图2－50（a）中的A1和A2。（2）切入运动使刀具切入工件表面一定深度，以使工件获得所需的尺寸。（3）分度运动工作台或刀架的转位或移位，以顺序加工均匀分布的若干个相同的表面或使用不同的刀具作顺次加工。（4）调位运动根据工件的尺寸大小，在加工之前调整机床上某些部件的位置，以便于加工。（5）其它运动如刀具快速趋近工件或退回原位的空程运动，控制运动的开、停、变速、换向的操纵运动等。三、机床的传动1.机床传动的组成（1）执行件

是执行机床运动的部件，如主轴、刀架、工作台等，其任务是装夹刀具或工件，直接带动它们误差一定形式的运动（旋转或直线运动），并保证运动轨迹的准确性。为了实现加工过程中所需的各种运动，机床必须有执行件、运动源和传动装置三个基本部分。（2）运动源

是为执行件提供运动和动力的装置，如交流异步电动机、直流或交流调速电动机和伺服电动机等。（3）传动装置（传动件）

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，并使有关执行件之间保持某种确定的相对运动关系。2.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，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）外联系传动链

它是联系运动源（如电动机）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的传动比关系。（图）图2－51车床的传动原理图（2）内联系传动链

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要求时，该传动链称为内联系传动链。（图）3.传动原理图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，称为传动原理图。（图）4.转速图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析和比较。（图2－52）图2－52主运动传动链的传动路线表达式（传动结构式）图2－52某车床主运动转速图5.传动系统图图2－536.运动平衡式为了表达传动链两个末端件计算位移之间的数值关系，常将传动链内各传动副的传动比相连乘组成一个等式，称为运动平衡式。图2－53主运动传动系统图第五节车床一、CA6140卧式车床1.CA6140卧式车床的组成和主要技术参数车床主要用于加工各种回转表面，如内外圆柱面、圆锥面、成形回转面、端平面和各种内外螺纹面等。（图2－54）2.传动系统图2－56图2－54卧式车床的典型加工工序图2－56CA6140型卧式车床传动系统图二、立式车床和单轴自动车床1.立式车床图2－572.单轴自动车床图2－57立式车床1－底座；2－工作台；3－侧刀架；4－立柱；5－垂直刀架；6－横梁；7－顶梁第六节齿轮加工机床按形成轮齿的原理可分为成形法和展成法两大类。成形法加工出来的渐开线齿廓是近似的，加工精度低，且生产率低。因此主要用于单件小批和加工精度要求不高的修配行业。展成法的加工精度和生产率较高，因而在齿轮加工机床中应用最为广泛。属于展成法的有滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿等一、滚齿机1.滚齿原理依照交错轴螺旋齿轮啮合原理。滚齿时的成形运动是滚刀旋转运动和工件旋转运动组成的复合运动，这个复合运动称为展成运动。再加上滚刀沿工件轴线垂直方向的进给运动，就可切出整个齿长。（图2－59）2.滚切直齿圆柱齿轮图2－60（1）展成运动传动链

滚刀（B11）－4－5－ux－6－7－工作台（B12）（2）主运动传动链

电动机－1－2－uv－3－4－滚刀（B11）（3）轴向进给运动传动链

工作台（B12）

－7－8－uf－9－10－刀架（A2）图2－59滚齿原理1－滚刀；2－工件图2－60滚切直齿圆柱齿轮的传动原理图3.滚切斜齿圆柱齿轮（1）机床的运动和传动原理图

（2）差动运动传动链

刀架（A21）－12－13－uy－14－15－（合成）－6－7－ux

－工作台（B22）

图2－61（b）图2－61（a）4.Y3150型滚齿机图2－60滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图二、插齿机1.插齿原理插齿机加工原理类似一对圆柱齿轮相啮合，其中一个是工件，另一个是具有齿轮形状的插齿刀。（图2－64）（1）展成运动传动链

2.插齿机的传动原理（2）主运动传动链

（3）圆周进给运动传动链

插齿刀转动－蜗杆副B－9－8－10－ux－11－12－蜗杆副C－工作台电动机M－1－2－uv－3－4－5－曲柄偏向盘A－插齿刀主轴曲柄偏心盘A

－5－4－6－uf－7－8－9－蜗杆副B－插齿刀转动图图2－64插齿原理及所需运动第七节其它各类机床一、磨床用磨料、磨具（砂轮、砂带、油石、研磨料）为工具对工件进行切削加工的机床，统称为磨床。磨床主要用于零件精加工，尤其是淬硬钢和高硬度材料零件的精加工。1.外圆磨床（1）M1432A型万能外圆磨床

（2）无心外圆磨床

2.平面磨床二、铣床三、刨床和拉床四、钻床和镗床第九节机床夹具一、概述为了加工出符合规定技术要求的表面，必须在加工前将工件装夹在机床上或解决中。1.工件的装夹（1）装夹的目的实现工件的定位与夹紧定位：使工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。

夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。

（2）装夹的方法1）直接找正装夹

效率低，找正精度较高；适用单件小批量中形状简单的工件。

3）夹具装夹2）划线找正装夹通用性好，但效率低，精度不高；适用于单件小批量中形状复杂的铸件。

操作简单，效率高，容易保证加工精度，适用于各种生产类型。2.机床夹具的用途

机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床或刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。（图）

3.机床夹具的分类按夹具的应用范围和特点分通用夹具专用夹具可调夹具和成组夹具专用夹具图2－99尾座套筒铣键槽夹具1－油缸；2－杠杆；3－拉杆；4－压板；5－夹具体6－对刀装置；7－定向键；8－V形块；9－限位螺钉4.机床夹具的组成机床夹具的组成定位元件夹紧装置对刀、引导元件其它装置或元件夹具体连接元件二、基准及其分类基准定位基准工序基准装配基准测量基准设计基准工艺基准用于确定零件上其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面。设计图样上所采用的基准就是设计基准。（图）在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。（图）1、粗基准2、精基准3、辅助基准4、主要基准5、附加基准在加工中或加工后用来测量工件时采用的基准在装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所采用的基准在工序图上使用的基准。加工、测量、装配过程中使用的基准。图2－102钻套的设计基准图2－103齿轮的装配基准图2－104工件钻孔工序简图三、工件在夹具中的定位设计合理的定位方法、定位装置有足够的定位精度六点定位原理

定位的任务

定位的原理1、

六点定位原理

用适当分布的六个支承点消除工件的六个自由度，使工件在夹具中位置完全确定，这个原理称为六点定位原理。（图示）

图2－105工件在空间的自由度与工件六点定位

工件限制几个、限制哪几个自由度完全取决于加工技术要求。（图示）限制自由度与加工技术要求的关系

完全定位与不完全定位定位与夹紧的区别定位是工件在夹具中获得正确的位置夹紧是保证定好的位置不因外力的作用而发生改变

完全定位——工件的六个自由度全被限制的定位方式。不完全定位——按照技术要求，工件的六个自由度没有被全部限制的定位方式。图2－107完全定位与不完全定位欠定位——应该消除的自由度没有消除，不允许。过定位——几个支承点重复限制某个自由度，一般不允许，应用是有条件的。（图）欠定位与过定位

正确配置支承点正确处理过定位提高工件定位表面与定位元件之间的位置精度；改变定位元件的结构。（如图）一般按三、二、一布置。主要定位表面受力面积越大越好。图2－108常见的几种过定位实例图改善过定位的措施2、支承点与定位元件

在具体的夹具中，与工件为点接触的支承点是由对工件起定位作用的定位元件如支承钉、支承板、圆柱销等来体现的。一个定位元件可以体现一个或多个支承点。某一定位元件相当支承点的数目，由该定位元件限制的工件自由度数来判断。（图示）

常见定位方式中的定位元件所限制的自由度和相当的支承点数见表2－14。图3－12连杆的定位1－定位销2－支承板3－圆柱销4－工件应该限制五个自由度：

2、六点定位原理应用举例1）、在长方体工件上铣通槽2）、在长方体工件上铣不通槽OXYZ应该限制六个自由度：不完全定位完全定位应该限制一个自由度：3）、在球面上铣平面4）、在车床上车外圆OXYZ应该限制四个自由度：不完全定位不完全定位分析下列定位方案中各定位元件限制了那些自由度？1）车光轴外圆2）车套筒外圆

起传动作用，不起定位作用

起夹紧作用，不起定位作用分析下列定位方案中各定位元件限制了那些自由度？3）车光轴外圆的三种安装方式。a)b)c)

四、工件的夹紧（一）夹紧装置

由动力装置和夹紧机构两大部分组成图2－110夹紧装置组成示例1－气缸（动力装置）2－压板（夹紧机构）3－弹簧销4－偏心轮5－调整螺钉1.夹紧装置的组成2.夹紧装置的基本要求（1）夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置；（2）夹