《精编》机械加工方法及设备论述

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1、第一节金属切削机床基本知识 一 对金属切削机床的基本要求 1 机床的性能方面 1 工艺范围是指机床适应不同加工要求的能力 通用机床专用机床 2 加工精度机床的加工精度是指该机床加工零件表面的实际几何参数与理想几何参数的符合程度 如 零件加工表面的尺寸 形状 位置及粗糙度 3 生产效率及自动化程度生产效率即是单位时间内机床所能加工的工件数量 全自动半自动普通机床 4 人机适应性人机适应性的基本要求是可靠 安全和舒适 2 机床的经济性方面机床的经济性包括两方面 机床制造厂的经济效益机床使用厂的经济效益 机床品种系列化 零部件通用化和标准化是生产和使用机床的一项重要的技术经济措施 二 金属切削机床的

2、分类 1 按机床的加工性能分类车床C钻床Z铣床X镗床T磨床M齿轮加工机床Y拉床L螺纹加工机床S锯床G刨插床B其他机床Q 2 按机床的通用性分类1 通用机床2 专门化机床3 专用机床 3 按机床的自动化程度分类1 手动机床2 机动机床3 半自动机床4 全自动机床 4 按机床的工作精度分类1 普通精度机床2 精密机床3 高精度机床 5 按机床的主要工作部件数目精度分类1 单刀机床2 多刀机床3 单轴机床4 多轴机床 6 按机床的重量和尺寸分类1 仪表机床2 中型机床3 大型机床4 重型机床5 超大型机床 7 按加工过程的控制方式分类1 普通机床2 数控机床3 加工中心4 柔性制造单元 三 金属切削

3、机床型号的编制 1 机床的技术参数及其结构尺寸系列机床的技术参数是表示机床尺寸大小及加工能力的各种数据 机床的技术参数包括 主参数第二主参数主要工作部件的结构尺寸 如工作台面 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电机功率机床轮廓尺寸 主参数 机床主参数是表示机床规格大小的一种参数 它直接反应出机床的加工能力的大小 2 机床型号机床型号是用来表明机床的类型 通用特性 结构特性 主要技术参数等 1 机床类别的划分及其代号 机床的类别用汉语拼音大写字母表示 类别代号及其读音如表所示 分类代号用数字表示 只有磨床才有 2 机床组 系的划分 机床的组别和系别代号用两位数字表示 每类机床按其

4、结构性能及使用范围划分为10组 用数字0 9表示 系的划分原则是 主参数相同 并按一定公比排列 工件和刀具本身的及相对的运动特点基本相同 且基本结构及布局型式相同的机床 即划为同一系 详见标准JB1838 85 3 机床的主参数和第二主参数 主参数 主参数是反映机床最大工作能力的一个主要参数 它直接影响机床的其他参数和基本结构的大小 主参数一般是以机床加工的最大工件尺寸或与此有关的机床部件尺寸来表示 第二主参数 一般是指主轴数 最大跨距 最大工件长度 工作台工作面长度等 4 通用性 结构性代号 表示机床所具有的特殊性能 当某类型机床除有普通型外 还具有如下表所列的某种通用特性 则在类别代号之后

5、加上相应的特性代号 5 机床重大改进顺序号 当机床的性能及结构布局有重大改进 并按新产品重新设计 试制和鉴定时 在原机床型号的尾部 加重大改进顺序号 以区别于原机床型号 序号按A B C 字母的顺序选用 CA6140 C 类别代号 床类 A 结构性代号 A结构 6 组别代号 卧式车床组 1 系别代号 普通车床系 40 主参数代号 床身上最大回转直径400mm THM6350 JCS T 类别代号 镗床类 H 结构性代号 加工中心 M 通用特性代号 精密 6 组别代号 卧式铣镗床组 3 系别代号 卧式铣镗床系 50 主参数代号 工作台面宽度500mm JCS 企业代号 北京机床研究所 Z3040

6、X46 S2 Z 类别代号 钻床类 3 组别代号 摇臂钻床组 0 系别代号 摇臂钻床系 40 主参数代号 最大钻孔直径40mm X46 第二主参数 最大跨距1600mm S2 企业代号 沈阳第二机床厂 MM7132A M 类别代号 磨床类 M 通用特性代号 精密 7 组别代号 平面及端面磨床组 1 系别代号 卧轴矩台平面磨床系 32 主参数代号 工作台面宽度320mm A 重大改进顺序号 第一次重大改进 第二节外圆车削 下面以CA6140普通卧式车床为例 介绍车床的功能和运动 一 车床的用途和分类 1 用途主要用于加工各种回转表面和回转体的端面 有些车床还能加工螺纹 CA6140车床的功能 2

7、 车床的分类1 卧式车床及落地车床2 回轮车床及转塔车床3 立式车床4 仿形车床及多刀车床5 单轴自动车床6 多轴自动 半自动车床 3 CA6140车床的运动1 车床的表面成型运动工件的旋转运动刀具的进给运动 2 CA6140车床的组成 a 执行件 通常为电动机 包括交流电动机 直流电动机 伺服电动机 变频调速电机 步进电机等 b 动力源 机床上直接夹持刀具或工件并实现所需运动的零部件 如主轴 刀架 工作台等 c 传动装置 把动力源的动力和运动按要求传递给执行件或将运动由 个执行件传递到另一执行件的零部件 如齿轮 丝杠螺母 液压传动件等 恻盖 主轴箱 尾座 床身 卡盘 齿条 小刀架 拖板 方刀

8、架 溜板箱 床鞍 接盘 左床腿 操作手柄 进给箱 光杆 丝杆 右床腿 操纵杆 操作手柄 二 CA6140卧式车床的传动系统 什么是机床传动系统图 机床传动系统图是表示机床运动传递关系的示意图 一 机床的机械传动 1 机床上常用的传动副及其传动关系 1 带传动带传动是利用传动带与带轮之间的摩擦作用 将主动带轮的转动传到从动带轮 带传动的优点是传动平稳 轴间距离较大 结构简单 制造和维护方便 过载时打滑 不致引起机器损坏 但带传动不能保证准确的传动比 并且摩擦损失大 传动效率较低 2 齿轮传动齿轮传动是目前机床中应用最多的一种传动方式 齿轮传动的优点是机构紧凑 传动比准确 可传递较大的圆周力 传动

9、效率高 缺点是制造比较复杂 当精度不高时传动不平稳 有噪声 3 蜗杆传动 蜗杆为主动件 将其转动传给蜗轮 这种传动方式只能是蜗杆带动蜗轮转 反之则不可能 蜗杆传动的优点是可以获得较大的降速比 因为k比z小很多 而且传动平稳 无噪声 结构紧凑 但传动效率低 需要有良好的润滑条件 4 齿轮齿条传动 若齿轮按箭头所指方向旋转 则齿条向左作直线移动 其移动速度为 齿轮齿条传动可以将旋转运动变成直线运动 齿轮为主动 也可以将直线运动变为旋转运动 齿条为主动 齿轮齿条传动的效率较高 但制造精度不高时传动的平稳性和准确性较差 2 传动链及其传动比传动链是指实现从首端件向末端件传递运动的一系列传动件的总和 它

10、是由若干传动副按一定方法依次组合起来的为了便于分析传动链中的传动关系 把各种传动件进行简化 并规定了一些简图符号 表2 1 来表示各种传动件 3 机床常用的变速机构变换机床转速的主要装置是机床的齿轮箱 齿轮箱中的变速机构是由一些基本的机构组成的 1 滑动齿轮变速机构 图2 12a 带长键的从动轴 上 装有三联滑动齿轮 z2 z4和z6 通过手柄可使它分别与固定在主动轴I上的齿轮z1 z3和z5相啮合 轴 可得到三种转速 2 离合器式齿轮变速机构 图2 12b 从动轴 两端套有齿轮z2和z4它们可以分别与固定在主动轴I上的齿轮z1和z3相啮合 轴 的中部带有键3 并装有牙嵌式离合器4 当由手柄5

11、左移或右移离合器时 可使离合器的爪1或爪2与齿轮z或z4相咬合 轴 可得到两种不同的转速 4 卧式车床传动简介图2 13为C616型 相当于新编型号C6132 卧式车床的传动系统图 它用规定的简图符号表示出整个机床的传动链 图中各传动件按照运动传递的先后顺序 以展开图的形式画出来 传动系统图只能表示传动关系 而不能代表各传动件的实际尺寸和空间位置 图中 罗马数字表示传动轴的编号 阿拉伯数字表示齿轮齿数或带轮直径 字母M表示离合器等 5 机床机械传动的组成机床机械传动主要由以下几部分组成 1 定比传动机构具有固定传动比或固定传动关系的传动机构 例如前面介绍的几种常用的传动副 2 变速机构改变机床

12、部件运动速度的机构 例如 图2 13中变速箱的轴 一 一 间采用的为滑动齿轮变速机构 主轴箱中轴 一V一 间采用的为离合器式齿轮变速机构等 3 换向机构变换机床部件运动方向的机构 为了满足加工的不通需要 例如车螺纹时刀具的进给和返回 车右旋螺纹和左旋螺纹等 机床的主传动部件和进给传动部件往往需要正 反向的运动 机床运动的换向 可以直接利用电动机反转 例如C616车床主轴的反转 也可以利用齿轮换向机构 例如图2 13主轴箱中 轴间的换向齿轮 等 4 操纵机构用来实现机床运动部件变速 换向 启动 停止 制动及调整的机构 机床上常见的操纵机构包括手柄 手轮 杠杆 凸轮 齿轮齿条 拔叉 滑块及按钮等

13、5 箱体及其他装置箱体用以支承和连接各机构 并保证它们相互位置的精度 为了保证传动机构的正常工作 还要设有开停装置 制动装置 润滑与密封装置等 6 机械传动的优缺点机械传动与液压传动 电气传动相比较 其主要优点如下 1 传动比准确 适用于定比传动 2 实现回转运动的结构简单 并能传递较大的扭矩 3 故障容易发现 便于维修 二 C6140传动系统 1 主运动传动链1 主运动传动链的传动路线 2 主轴的转速级数和转速值 1 主轴转速运动平衡式为 n主 n电d D 1 u12u23u36主轴最高转速为 n主 1450 130 230 1 0 02 56 38 39 41 63 50 1400r mi

14、n主轴最低转速为 n主 1450 130 230 1 0 02 51 43 22 58 20 80 20 80 26 58 10r min2 主轴转速级数正转时2 3 1 3 6 18 24级反转时1 3 1 3 3 9 12级 2 进给运动传动链1 机床的传动联系a 执行件 通常为电动机 包括交流电动机 直流电动机 伺服电动机 变频调速电机 步进电机等 b 动力源 机床上直接夹持刀具或工件并实现所需运动的零部件 如主轴 刀架 工作台等 c 传动装置 把动力源的动力和运动按要求传递给执行件或将运动由 个执行件传递到另一执行件的零部件 如齿轮 丝杠螺母 液压传动件等 2 运动链的内部联系和外部联

15、系 传动链 构成一个传动联系得一系列传动件 动力源 传动装置 执行件 执行件 传动装置 执行件 称为传动链 1 外联系传动链 联系动力源和机床执行件之间才的传动链 电动机 传动装置 主轴 刀架 工作台等 特征 能改变运动的速度和方向 不要求动力源和执行件之间有严格的传动比关系 2 内联系传动链 联系复合运动内的各个分解部分 特征 所联系的执行件间的相对速度 相对位移量 有严格的要求 以保证运动的轨迹 3 进给传动链a 车削外圆表面和端面的传动路线 b 车削螺纹的传动链主轴转1r 刀具移动Smm运动平衡式1主轴 uS丝 S 车削米 公 制螺纹 运动平衡式 S 1 58 58 33 33 63 1

16、00 100 75 25 36 u基 25 36 36 25 u倍 12 7u基u倍可得8 4 32种导程值 符合标准的只有20种 通过背轮可车24种大螺距螺纹 车削模数螺纹导程为 Sm K m运动平衡式 Sm 1 58 58 33 33 64 100 100 97 25 36 u基 25 36 36 25 u倍 12 7 4u基u倍m 7u基u倍 4K 车削英制螺纹导程为 Sa KPa K 25 4 a运动平衡式 Sm 1 58 58 33 33 63 100 100 75 1 u基 36 25 u倍 12 4 7 25 4 u倍 u基a 7K 4 u基 u倍 扣 英寸 车削径节螺纹径节DP Z D分PDP D分 Z DP吋导程为 SDP KPDP K DP 25 4mmSDP 1 58 58 33 33 64 100 100 97 1 u基 36 25 u倍 12 7 25 4 u倍 u基mmDP 7Ku基 u倍牙 英寸 车削非标准螺距及精密螺纹离合器M3 M4 M5全部啮合 螺纹导程靠调整挂轮传动比u挂来实现运动平衡式 导程 S KP非 1 58 58 33 33 u挂 12u挂