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1、2019年9月24日,机械制造装备设计,模块一认识金属切削机床,模块一 认识金属切削机床,机械零件尽管种类繁多，其结构复杂程度不一，但其表面形状不外乎是几种基本形状的表面：平面、圆柱面、圆锥面以及各种成形面。当零件精度和表面质量要求较高时，需要在机床上使用切削刀具或磨具切除多余材料，以获取几何形状、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的零件。由于各种机械零件形状、尺寸和表面质量的不同，其切削加工方法和切削加工设备也就各不相同。,项目一 金属切削机床的基础知识 金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的一种机器，人们习惯上称为机床。由于切削加工仍是机械制造过程中获取具有一定尺寸、形状和精度的
2、零件的主要加工方法，所以机床是机械制造系统中最重要的组成部分，它为加工过程提供刀具与工件之间的 相对位置和相对运动，为改变工件形状、质量提供能量。,任务一 机床的分类及编号 目前金属切削机床的品种和规格繁多，为便于区别、使用和管理，需对机床进行分类及编号作具体的介绍。,一、机床的分类 根据国家标准GB/T15375-94，按加工性质和所用刀具的不同 ，机床可分为11大类：分别是车床、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、特种加工机床、锯床。,二、 机床型号的编制方法,现行的编制方法是按1994年颁布的GBT 15375-1994金属切削机床型号编制方法执行，适用于各
3、类通用及专用金属切削机床、自动线，不包括组合机床、特种加工机床。,1通用机床的型号 编制,表1一3机床的主参数及折算系数,具体机床编号实例 例1 CA6140 C A 6 l 40,例2 MGl432A M G 1 4 32 A,十 二 五 规 划 创 新 教 材机械制造装备设计,卧式镗床,铲齿车床,普通车床,插 床,摇臂钻床,立式钻床,牛头刨床,平面磨床,龙门刨床,数控车床,加工中心,数控铣床,数控钻床,任务二 工件表面的成形运动,一 工件的表面形状及其形成方法,机械零件的形状多种多样，但构成其内、外轮廓表面的不外乎几种基本形状的表面：平面、圆柱面、圆锥面以及各种成型面(见图11),工件表面
4、可以看成是一条线沿着另一条线运动而形成的。并且把这两条线叫做母线和导线，统称发生线。如图12所示有些表面其母线和导线可以互换，如圆柱面和直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓表面等，称为可逆表面。而有些表面，其母线和导线不可互换，如圆锥面、螺纹面，称为不可逆表面。,由于加工方法和使用的刀具切削刃形状的不同，机床上形成发生线的方法和所需运动也不同，归纳起来有以下四种：轨迹法、成型法、相切法、展成法。,二 机床的运动,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。,1成形运动按其组成情况分类,成形运动按其组成情况不同，可分为简单运动和复杂运动两种。,如果一个独立的成形运动是有单独的旋转运动或直
5、线运动构成的，则此成形运动称为简单成形运动。,通常用符号A表示直线运动，用符号B表示旋转运动。,如果一个独立的成形运动，是由两个或两个以上的旋转运动或直线运动，按照某种确定的运动关系组合而成，则称此成形运动为复合成形运动。,形成螺旋形发生线所需的刀具和工件之间的相对螺旋轨迹运动，通常将其分解为工件的等速旋转运动 和刀具的等速直线移动 。它们之间必须保证严格的运动关系。,2成形运动按在切削过程中的作用分类,成形运动按其在切削过程中所起的作用，又可分为主运动和进给运动。 1)主运动 主运动是指直接切除工件上多余材料(切削层)，使之转变为切屑，以形成工件新表面的运动。主运动只有一个 2)进给运动 进
6、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。进给运动可以是一个(如钻削加工时)或多个(如磨削加工时)，也可能没有(如拉削加工时)。,即使是用同一种工艺方法和刀具结构加工相同表面，由于具体加工条件不同，表面成形运动在刀具和工件之间的分配也往往不同。例如，车削圆柱面图1-5这就决定了机床结构形式的多样化。,3)辅助运动,该运动不直接参与切削运动，但为切削加工的工件运动创造了加工的必要条件 (1)切人运动。(2)分度运动 (3)操纵和控制运动 (4)调位运动 (5)各种空行程运动,三 机床的传动联系和传动原理图,1机床传动的组成,必须有执行件、动力源和传动装置三个基本部分。 1)执
7、行件 执行件是执行机床运动的部件，如主轴、刀架、 工作台等。 2)动力源 动力源是为执行件提供动力和运动的装置 3)传动装置 传动装置是传递运动和动力的装置 2机床的传动联系和传动链,构成一个传动联系的一系列传动件，称为传动链。传动链中的传动机构可分为定比传动机构和换置机构两种。,根据传动联系的性质不同，传动链还可分为外联系传动链和内联系传动链。 1)外联系传动链,外联系传动链传动比的变化，只影响生产率或表面粗糙度，不影响发生线的性质。因此，外联系传动链不要求动力源与执行件之问有严格的传动比关系。 2)内联系传动链 内联系传动链联系的是复合运动中的多个分量，也就是说它所联系的是有严格运动关系的
8、两执行件，以获得准确的加工表面形状及较高的加工精度。,3机床的传动原理图,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线路表示出来，这就是传动原理图。图1-6是传动原理图经常使用的一部分符号,例11 卧式车床传动原理图。,卧式车床用螺纹车刀车削螺纹时的传动原理如图l-7所示。 (1)主轴一4一5Ux67一丝杠： (2)动力源一12一Uv 一34一主轴：,例12数控车床的传动原理图。,数控车床的传动原理图基本上与卧式车床相同，所不同的是数控车床多以电气控制，如图18所示。,项目二 认识车床,车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、
9、板牙和滚花工具等进行相应的加工。,为完成各种加工工序，车床必须具备下列成型运动，如图1一8所示，工件的旋转运动主运动；刀具的直线运动进给运动。其中，刀具平行于工件旋转轴线方向的移动称为纵向进给运动；垂直于工件旋转轴线方向的移动称为横向进给运动。,任务一 CA6140型普通车床 一 、CA6140型普通车床车削加工概述 CA6140型普通车床的加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。它适用于加工各种轴、套筒类和盘类零件，应用较广。在机械零件中，回转表面的加工占有很大比例，如内外圆柱面、内外圆锥面及回转成形面等。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于
10、单件、小批生产和修配车间。,CA6140型普通车床是普通精度级的万能机床,CA6140型卧式车床的主参数床身上最大工件回转直径为400mm。第二主参数最大加工长度有750mm、1000mm、l500mm、2000mm四种。CA6140型卧式车床的外形如图1一9卧式车床外形图所示。,一、机床的组成和主要技术规格,主 轴 箱,刀 架,尾 座,床 身,右 床 腿,溜 板 箱,左 床 腿,卡 盘,进 给 箱,1、机床的组成,挂 轮 箱,1） 主轴箱: 主轴箱1固定在床身4的左边，内部装有主轴和变速传动机构。工件通过卡盘等夹具装夹在主轴前端。主轴箱的功能是支承主轴，并把动力经变速机构传给主轴，使主轴带动
11、工件按规定的转速旋转，以实现主运动。,2) 刀架,刀架2可沿床身4上的刀架导轨作纵向移动。刀架部件由几层组成，它的功用是装夹车刀，实现纵向、横向和斜向运动。 3)尾座 尾座3安装在床身4右端的尾座导轨上，可沿导轨纵向调整位置。它的功用是用后顶尖支承长工件，也可以安装钻头，铰刀等孔加工刀具进行孔加工。 4)进给箱 进给箱8固定在床身4的左端前侧。进给箱内装有进给运动的传动及操纵装置，改变进给量的大小、改变所加工螺纹的种类及导程。 5)床身 床身4固定在左右床腿7和5上。床身上安装着机床的各部件，并保证它们 之间具有要求的相互准确位置。床身上面有纵向进给运动导轨和尾座纵向调整移动的导轨。,6) 溜
12、板箱,溜板箱6与刀架2的最下层纵向溜板相连，与刀架一起作纵向运动，功用是把进给箱传来的运动传给刀架,二、 机床传动系统分析,为便于了解和分析机床的传动结构及运动传递情， 把传动原理图所表示的传动关系用一种简单的示意图 形式，即传动系统图体现出来。传动系统图只表示传动关系，不表示各传动元件的实际尺寸和空间位置。,如图1-10所示卧式车床传动系统图。该机床可实现主 运动、纵向进给运动、横向进给运动和车螺纹时的纵向进给运动等4个运动,分析传动系统图的一般方法是：“抓两头、联中间”,下面以主运动传动链和进给运动传动链为例进行分析。,1主运动传动链 卧式车床的主运动是主轴带动工件的旋转运动，其传动链的两
13、端件是主电动机(22kw，1440rmin)和主轴，其传动路线为：由电动机经带传动等将运动传至轴I，然后再经I一轴间、一轴间和一轴间的三个滑移齿轮(双联齿轮)变速组，使主轴获得2 X 2 X 2=8级转速。其传动路线表达式如下：,2进给运动传动链 主轴的后端装有两个齿数相同的齿轮Z40固联在一起，由它们把运动传至刀架。主轴的运动通过轴之间的滑移齿轮变速机构传至轴。当轴上的滑移齿轮Z42与轴上的齿轮Z62或Z63啮合时运动传至轴，然后经联轴节传动丝杠X旋转，通过开合螺母机构使刀架纵向移动，这就是车削螺纹时刀架的转动路线。其表达式为,当滑移齿轮Z42右移，与轴上的内齿离合器M 接合时，运动由轴X传
14、至光杠，然后经蜗轮蜗杆副 、轴和齿轮Z35，传动轴上的空套齿轮Z33旋转。当离合器M3接合时，运动经齿轮副 、离合器M 、齿轮副 传至x V轴上的齿轮Z13。该齿轮与固定在床身上的齿条(m=2mm)啮合，当Z13在齿条上滚转时，便驱动刀架做纵向进给运动，这是普通车削时的纵向进给传动路线。,当离合器M3接合时，运动由齿轮Z33经离合器M3、齿轮副传 至横向进给丝杠 X(P=4mm)，通过丝杠螺母机构使刀架获得横向进给运动。运动传动路线表达式为,例13 根据图1-9所示车削螺纹的进给传动，确定交换齿轮变速机构的置换公式。 (1)传动链两端件：主轴一刀架。 (2)计算位移：主轴转1转一刀架移动P (
15、P 是工件螺纹导程，单位为mm)。,式中a、b、c、d为交换齿轮的齿数。 (4)换置公式：将上式化简整理，得出交换齿轮变速机构的换置公式为,将选择车削的工件螺纹导程的数值带入此换置公式，便可计算出交换齿轮变速机构的传动比及各交换齿轮的齿数。例如，P =4mm，则,由于传动系统图是用平面图形来反映立体的机床传动结构，有时不得不把一根轴画成折断线或弯曲成一定角度的折线；有时把相互啮合的传动副分开，而用虚线或大括号连接表示它们的传动联系,二 机床的调整计算,机床调整计算按每一传动链分别进行，其一般步骤如下： (1)确定传动链的两端件，如电动机一主轴，主轴一刀架等。 (2)根据传动链两端件的运动关系，
16、确定它们的计算位移，即在指定的同一时间间隔内两端件的位移量。 (3)根据计算位移以及相应传动链中各个顺序排列的传动副的传动比，列写运动平衡式。 (4)根据运动平衡式，计算出执行件的运动速度(转速、进给量等)或位移量，或者整理出换置机构的换置公式，然后按加工条件确定挂轮变速机构所需采用的配换齿轮齿数，或确定对其他变速机构的调整要求。,即交换齿轮的齿数为：a=40，b=30，c=60，d=40。,任务1.2.2 机床的传动形式,机床的传动形式按其所采用的传动介质不同，分为机械、液压、电气和气压传动以及以上几种传动方式的联合传动等。,6) 溜板箱,溜板箱6与刀架2的最下层纵向溜板相连，与刀架一起作纵向运动，功用是把进给箱传来的运动传给刀架,二 CA6140型普通车床传动系统,CA6140型车床的传动系统如图110所示。整个传动系统由主运动传动链、车螺纹传动链、纵向进给传动链、横向进给传动链及快速移动传动链组成。,主轴的最高
