《金属切削与机床》课件第5章

第5章机床的基本知识5.1机床的类型和型号

5.2机床的运动

5.3机床的传动5.4机床的传动系统

5.1机床的类型和型号5.1.1机床的类型按加工性质和所用刀具，分为11大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床和其它机床除上述基本分类方法外，

根据机床的其它特征还可对机床进一步区分。

根据通用性程度，同类机床又可划分为：通用机床、专门化机床、专用机床。根据机床的加工精度可分为：普通精度级、精密级和超精密级机床。根据机床的自动化程度可分为:手动、机动、半自动和自动机床。根据机床的质量和尺寸可分为：仪表机床、中型机床（一般机床）、大型机床（重10t以上）、重型机床（重30t以上）和超重型机床（重100t以上）。根据机床的主轴或刀架数目又可进一步划分为:单轴、

多轴、

多刀等机床。

5.1.2机床型号的编制方法

1．通用机床的型号

1）通用机床型号的表示

2）机床的分类及类代号机床的类代号用大写的汉语拼音字母表示。分类代号在类代号之前，作为型号的首位，并用阿拉伯数字表示。第一分类代号前的“1”可省略，第“2”、“3”分类代号则应予以表示。机床的类代号按其相对应的汉字字音读音。例如,铣床类代号“X”读作“铣”。

3）机床的通用特性代号、结构特性代号通用特性代号、结构特性代号用大写的汉语拼音字母表示，位于类代号之后。（1）通用特性代号。通用特性代号有统一的固定含义，它在各类机床的型号中表示的意义相同。机床通用特性代号见表5-1。表5-1机床通用特性代号（2）结构特性代号。对主参数相同而结构、性能不同的机床，在型号中加结构特性代号予以区分。结构特性代号在同类机床中起区分机床结构、性能不同的作用。当型号中有通用特性代号时，结构特性代号应排在通用特性代号之后。结构特性代号用汉语拼音字母（通用特性代号已用的字母和“I、O”两个字母不能用）表示，当单个字母不够用时，可将两个字母组合起来使用，如AD、AE等，或DA、EA等。

4）机床组、系的划分原则及其代号（1）机床组、系的划分原则:将每类机床划分为10个组，每个组又划分为10个系（系列）。组系划分的原则如下：①同一类机床中，主要布局或使用范围基本相同的机床，即为同一组。②同一组机床中，其主要参数相同、主要结构及布局形式相同的机床，即为同一系。（2）机床的组、系代号:机床的组用一位阿拉伯数字表示，位于类代号或通用特性代号、结构特性代号之后;机床的系用一位阿拉伯数字表示，位于组代号之后。

5）主参数的表示方法机床型号中的主参数用折算值表示,位于系代号之后。当折算值大于1时，取整数，前面不加“0”；当折算值小于1时，则取小数点后第一位数，并在前面加“0”。

6）通用机床的设计顺序号某些通用机床当无法用一个主参数表示时，则在型号中用设计顺序号表示。设计顺序号由1起始，当设计顺序号小于10时，

由01开始编号。

7）主轴数和第二主参数的表示方法（1）主轴数的表示方法:对于多轴车床、多轴钻床、排式钻床等机床，其主轴数应以实际数值列入型号，置于主参数之后，用“×”分开，读作“乘”。单轴可以省略，不予表示。（2）第二主参数的表示方法:第二主参数（多轴机床的主轴数除外）一般不予表示。在型号中表示的第二主参数，一般以折算成两位数为宜，最多不超过三位数。以长度、深度值表示的，其折算系数为1/100；以直径、宽度值表示的，其折算系数为1/10；以厚度、最大模数值等表示的，其折算系数为1。当折算系数大于1时，则取小数点后第一位数，并在前面加“0”。

8）机床重大改进顺序号当机床的结构、性能有更高的要求，并需按新产品重新设计、试制和鉴定时，按改进的先后顺序选用A、B、C等汉语拼音字母（但“I、O”两个字母不得选用），加在型号基本部分的尾部，以区别原机床型号。凡属局部的小改进或增减某些附件、测量装置及改变装夹工件的方法等，不属于重大改进，其型号不变。

9）其它特性代号及其表示方法其它特性代号置于辅助部分之首。其中同一型号机床的变型代号，一般应放在其它特性代号之首位。其它特性代号可用汉语拼音字母（“I、O”两个字母除外）表示。其它特性代号也可以用阿拉伯数字表示，还可以用阿拉伯数字和汉语拼音字母组合表示。

10）企业代号及其表示方法企业代号包括机床生产厂及机床研究单位代号。企业代号置于辅助部分之尾部，用“—”分开，读作“至”。若在辅助部分中仅有企业代号，

则不加“—”。

2．专用机床的型号

1）专用机床型号的表示方法专用机床的型号一般由设计单位代号和设计顺序号组成。

型号构成如下：

2）设计单位代号设计单位代号包括机床生产厂和机床研究单位代号（位于型号之首）。

3）专用机床的设计顺序号专用机床的设计顺序号按该单位的设计顺序号排列，由001起始，位于设计单位代号之后，并用“—”隔开，读作“至”。例如，北京第一机床厂设计制造的第100种专用机床为专用铣床，则其代号为“B1-100”。

3．机床自动线的型号

1）机床自动线代号由通用机床或专用机床组成的机床自动线，其代号为“ZX”（读作“自线”），位于设计单位代号之后，并用“—”分开，读作“至”。

2）机床自动线型号的表示方法机床自动线的型号构成如下：

例如,北京机床研究所以通用机床或专用机床为某厂设计的第一条机床自动线,其型号为JCS—ZX001。5.2机

床

的

运

动

5.2.1表面成形运动刀具与工件之间能够形成加工表面的运动叫做表面成形运动,简称成形运动。如图5-1(a)所示,车削圆柱表面时,工件的旋转运动n和车刀平行于工件轴线方向的运动f,就是圆柱表面的成形运动;如图5-1(b)所示,车削端面时,工件的旋转运动n和车刀垂直于工件轴线方向的运动f,就是该端面的表面成形运动。根据切削过程中所起的作用不同,成形运动可分为主运动和进给运动。主运动是切除工件上的切削层,使之转变为切屑的主要运动。进给运动是不断地把切削层投入切削,以逐渐切出整个工件表面的运动。图5-1表面成形运动(a)车削外圆;(b)车削端面;(c)车削螺纹成形运动按其组成又可分为简单成形运动和复合成形运动。如果一个独立的成形运动由单独的旋转运动或直线运动构成,则称为简单成形运动,简称简单运动，如图51(a)所示。如果一个独立的成形运动由两个或两个以上的旋转运动或(和)直线运动,则称为复合成形运动,简称复合运动。如图51(c)所示。5.2.2辅助运动辅助运动种类很多,一般包括:(1)切入运动:刀具相对工件切入一定深度,以保证工件达到要求的尺寸精度。(2)分度运动:多工位工作台、刀架等的周期转位或移位,以便依次加工工件上的各个表面,或依次使用不同刀具对工件进行顺序加工。(3)调位运动:加工前机床有关部件的移位,以调整刀具和工件之间的相对位置。（4)其他空行程运动:如切削刀具或工件的快速趋近和退回运动,开车、停车、变速、变向等控制运动,装卸、夹紧、松开工件的运动等。5.3机

床

的

传

动

5.3.1机床的传动装置

1．液压传动液压传动是以液压油为传动介质传递运动和动力的一种传动方式。液压泵将液压油输入系统，经液压元件调节其流量、压力后，再输送到液压缸和液压马达，以传递运动和动力。液压传动较多地用于直线运动，运动较平稳，易实现自动化，多用于磨床、组合机床及刨床等。

2．电气传动在大型、重型机床上较多应用直流电动机、发电机组；在数控机床上，常用机械传动与步进电机和伺服电机等联合传动，用以实现机床的无级变速等。电气传动最易实现自动控制。

3．气动传动气动传动是以气体为传动介质传递运动和动力的一种传动方式。

4．机械传动机械分级变速传动装置：

1）传动件的连接机械传动件有齿轮、蜗杆、蜗轮、带轮等，其在轴上的连接方式有三种：活动连接、花键连接和固定连接。传动件在轴上的连接方式、简图及其与轴的相对运动情况如表5－3所示。

表5-2传动件的连接方式

2）定比传动机构定比传动机构包括齿轮传动副、齿轮齿条传动副、蜗杆传动副、丝杠丝母传动副和带传动副等。这种传动副的共同特点是传动比固定不变，其中齿轮齿条传动副和丝杠螺母传动副可以将旋转运动转变为直线移动。

3）变比传动机构变比传动机构可以根据需要变换传动比和传动方向，如挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、换向机构等。这种传动机构又称为换置机构。（1）滑移齿轮变速组。机床上常用的有双联和三联滑移齿轮变速组。图5-2(a)所示为三联滑移齿轮变速组，轴Ⅰ上固定连接了三个齿轮Z1、Z2和Z3，轴Ⅱ上以花键连接了三联滑移齿轮Z1′、Z2′和Z3′；当轴向移动三联滑移齿轮，使其分别处于左、中、右三个啮合位置时，由三个传动副分别得到不同的三种传动比Z1/Z1′、Z2′/Z2和Z3/Z3′，轴Ⅱ便可得到三种不同转速。（2）离合器变速组。离合器变速组如图5-2(b)所示，轴Ⅰ上固定连接了两个齿轮Z1、Z2，分别与活动连接在轴Ⅱ上的齿轮Z1′、Z2′相啮合。端面齿离合器M1与轴Ⅱ以花键相连，当离合器M1向左或向右移动，依次地与齿轮Z1′、Z2′的端面齿相啮合时，轴Ⅰ的运动由传动副Z1/Z1′或Z2/Z2′经离合器M1传给轴Ⅱ，使轴Ⅱ分别获得两种不同转速。如将端面齿离合器M1换成摩擦片式离合器，则可在运转过程中变速。图

5-2分级变速组

（3）挂轮变速组。机床上常用的挂轮变速组有一对挂轮变速组和两对挂轮变速组。图5-3(a)所示为一对挂轮变速组，在固定中心距的轴Ⅰ和轴Ⅱ上装上传动比不同，但齿数相同的齿轮A和B，轴Ⅱ便可获得不同转速。图5-3(b)所示为两对挂轮变速组，图中挂轮架可绕轴Ⅱ作调整摆动，中间轴可在挂轮架上作径向调整移动。挂轮a和挂轮d分别用键与主动轴Ⅰ和从动轴Ⅱ相连，挂轮b和c固连在套筒上，并通过套筒活动连接在中间轴上。调整中间轴的径向位置使得挂轮c和d正确啮合后，再摆动挂轮架使挂轮b和a处于正确啮合位置。可见，改变不同齿数的挂轮，可起到变速的作用。图5-3挂轮变速组

（4）换向机构。机床上常用的换向机构有滑移齿轮换向和端齿离合器换向等形式。图5-4(a)所示为滑移齿轮换向机构，轴Ⅰ上装有齿数相同的双联齿轮Z1=Z1′，轴Ⅱ上装有用花键连接的单联滑移齿轮Z2，中间轴装有一空套齿轮Z0。当滑移齿轮Z2处于图示位置时，轴Ⅰ的运动经传动副Z1/Z0、Z0/Z2传给轴Ⅱ，使轴Ⅱ的转动方向与轴Ⅰ相同；当滑移齿轮Z2向左移动与轴Ⅰ上的Z1′齿轮直接啮合时，则轴Ⅰ的运动经传动副Z1′/Z2传给轴Ⅱ，使轴Ⅱ的转动方向与轴Ⅰ上相反。图

5-4常用换向机构

5.3.2机床传动原理图与传动链

1.传动原理图为了便于研究机床的传动联系,常用一些简明的符号把传动原理和传动路线表示出来,就形成了传动原理图。

2.传动链由定比传动机构和换置机构按一定的规律构成的传动联系称为传动链。（1）外联系传动链外联系传动链是指联系运动源（如电动机）和执行件（如主轴、刀架、工作台等）之间的传动链，其主要特点是不要求运动源和执行件之间有严格的传动比关系。

2．内联系传动链内联系传动链是指相互联系的执行件之间有严格的相对运动关系的传动链。如在卧式车床上车削螺纹时，为了保证所需螺纹的导程，工件一转，车刀必须准确地移动一个导程。联系主轴和刀架就是一条内联系传动链。

图5-5(a)所示为铣平面传动原理图。主运动由主电动机经固定传动比1～2、换置机构uv和固定传动比3～4,带动铣刀作旋转运动B1,称为主运动传动链。进给运动则由进给电动机经固定传动比5～6、换置机构uf和固定传动比7～8,通过丝杠螺母机构实现工作台的进给运动A2,称为进给运动传动链。图5-5(b)所示为车螺纹传动原理图。主运动由电动机经固定传动比1～2、换置机构uv和固定传动比3～4,带动工件作旋转运动B11,称为主运动传动链。进给运动由主轴经固定传动比4～5,进给换置机构uz和固定传动比6~7,通过丝杠螺母机构实现车螺纹所需的进给运动A12,称车螺纹进给传动链。图5-5(c)所示为车圆锥螺纹传动原理图。图5-5传动原理图(a)铣平面传动原理图(b)车螺纹传动原理图(c)车圆锥螺纹传动原理图5.4机床的传动系统

5.4.1机床的传动系统机床上每一种运动，都是通过运动源、传动装置和执行件以一定的规律组成的传动链来实现的。机床上有多少个运动就有多少条传动链。实现机床加工过程中全部成形运动和辅助运动的各条传动链，就组成一台机床的传动系统。根据执行件的作用不同，传动系统中各传动链相应地被称为主运动