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1、开封大学机电工程学院,第一章 机械加工工艺及工装,第一章 金属切削机床,第一节 金属切削机床概述 第二节 机床的分类和型号编制 第三节 金属切削机床的运动 第四节 机床的传动,第一节 金属切削机床概述,金属切削机床就是利用刀具对金属毛坯进行切削的一种加工设备。所以，金属切削机床是一种制造机器的机器，可称之为工作母机，通常简称为机床。 一切机器都是由机器零件组成的。制造机器零件的方法很多，如铸造、锻造、焊接、冲压、挤压、切削加工等等。但对于尺寸精度、形状位置精度要求较高，以及具有较细的表面粗糙度的零件，一般都需用切削加工的方法制造。因此，金属切削机床是加工机器零件的主要设备，在各类机器制造部门所
2、拥有的装备中，机床占50以上，所担负的工作量占机械制造总工作量的4060。机床的技术水平高低直接影响机械产品的质量和零件制造的经济性。,当前机床技术发展的主要方向,（1）机床加工工艺范围 为减少工件装夹次数，提高机床生产效率及加工精度，要求毛坯安装到机床上后，能完成尽可能多的工序。目前，一台数控镗铣床（通常称为加工中心）可对一次装夹零件进行五面加工或全部工序加工。在有的车削中心上，可进行车、铣、钻（径向或轴向孔）、车螺纹、铰、锪、滚压、磨和测量等多种工序 （2）提高机床加工精度 近年来，随着新技术及新切削材料的使用，机床工作精度日益提高。目前超精数控机床的定位精度可达0.050.1，精密车床采
3、用金刚石刀具加工可达到0.05的加工精度，高精度磨床则可获得更高的加工精度；超精度加工已进入纳米（0.001）时代,（3）提高切削速度，缩短辅助时间 随着高速轴承及高速主轴部件的出现，极大地提高了机床主轴的转速，从而提高了机床的加工效率。当前，一般加工中心主轴转速可达600012000r/min，而高速加工机床的主轴最高转速可达2000030000r/min，内圆磨床转速可达每分钟几万至几十万转。随着主轴转速的提高，切削速度也有很大提高，如高速铣削铝制变速箱体时，切削速度可高达25003000m/min。 （4）机床自动化程度日益提高 随着微电子、计算机技术的不断发展，机床的自动化程度越来越高
4、。数控机床的出现可说是机床自动化技术发展的里程碑。在发达国家中，计算机数控机床（CNC）已成为机床制造业的主导产品。计算机不仅可直接控制机床的加工过程，而且可担当起控制工件测量，监控刀具磨损及破损，控制工件自动供给等等工作，大大提高了机床的自动化程度。,总之，高效、柔性生产自动化、精密化、产品多样化已成为机床发展的趋势。 我国在建国后50多年来，机床工业逐步形成了布局比较合理，门类齐全的工业体系，机床的拥有量和销售量已进入世界前列。在机床的品种、质量和性能等方面也有很大的发展和提高，有些机床已接近世界先进水平。但是我国的大部分高精密度机床的性能还不能满足要求，特别是高效和数控机床的质量、数量和
5、技术水平方面都比较落后。 当前，我国机床工业面临量大面广的普通机床的更新换代，要采用高新技术改造现有产品，开发设计我国自己的数控产品：包括普通数控（NC）、加工中心（MC）、计算机控制（CNC）、微机控制（MNC）等机床；少量生产柔性制造系统（FMS），有重点地推广计算机集成制造系统（CIMS）；在科学研究方面，要加强机床基础理论和应用技术的研究，把握机床技术发展的总趋势，努力追赶、缩短与世界先进技术的差距。,第二节 机床的分类和型号编制,一、机床的分类 二、机床型号的编制方法,机床的分类,金属切削机床的品种和规格繁多，为了便于区别、管理和使用机床，在国家制订的机床型号编制方法中，按照机床的加
6、工方式、使用的刀具及其用途，将机床分为11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。,还可按机床的其它特征分类。如按机床自动化程度的不同，可分为手动、机动、半自动和自动机床设备 按机床重量的不同，分为仪表机床、中型机床、大型机床、重型机床和超重型机床等 按加工精度的不同，同类型机床可分为普通精度级机床、精密级机床和高精度级机床 按机床工艺范围的宽窄（万能性程度）可分为通用机床、专门化机床及专用机床。通用机床的加工范围较广，可加工多种零件的不同工序。常见的卧式车床、万能升降台铣床、摇臂钻床等均属此类机床。专门化机床用于加工不同尺寸的一类或几类零
7、件的某一道（或几道）特定工序,机床型号的编制方法,通用机床型号 专用机床的型号 机床自动线的型号,通用机床型号,（1）型号表示方法 通用机床的型号由基本部分和辅助部分组成，中间用“/”隔开，读作“之”。基本部分需统一管理，辅助部分是否纳入型号由企业自定 （2）机床类、组、系的划分及其代号 机床的类代号，用大写的汉语拼音字母表示。必要时，每类可分为若干分类。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。每一分类代号前的“1”省略，第“2”、“3”分类代号则应予以表示。例如，磨床类分为M、2M、3M三个分类 （3）机床的通用特性代号和结构特性代号 这两种特性代号，用大写的汉语拼音字母表
8、示，位于类代号之后 （4）机床主参数和设计顺序号 机床主参数代表机床规格的大小，用折算值（主参数乘以折算系数）表示，位于系代号之后,（5）主轴数和第二主参数的表示方法 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”。 （6）机床的重大改进顺序号 当对机床的结构、性能有更高的要求，并需按新产品重新设计、试制和鉴定时，才按改进的先后顺序选用A、B、C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 （7）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
9、它特性代号之首 （8）企业代号及其表示方法 企业代号中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“”。,（ 9）通用机床型号实例 例1 最大棒料直径为50mm的六轴棒料自动车床，其型号为：C21506。 例2 北京机床研究所生产的精密卧式加工中心，其型号为：THM6350/JCS。 例3 工作台面宽度为630mm的单柱坐标镗床，经第一次重大改进后的型号为： T4163A。 例4 最大回转直径为400mm的半自动曲轴磨床的第一种变型的型号为：MB8240/1。第二种变型的型号则为：MB8240/2，依此类推,专用机床的
10、型号,（1）型号表示方法 专用机床的型号一般由设计单位代号和设计顺序号组成 （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”,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”），它位于设计单位代号之后，并用“”分开，读作“至” （2）机床自动线的型号表示方法,第三节 金属切削机床的运动,在金属切削机床上切削工件时，工件与刀具之间必须有相对运动，就其运动性质而言，有旋
11、转运动和直线运动两种。通常用符号表示直线运动，用符号表示旋转运动。但就机床的运动而言，可分做为表面成形运动、切入运动、分度运动、辅助运动、操纵及控制运动和校正运动。,一、表面成形运动,机床加工零件时，为获得所需表面，必须形成一定形状的母线和导线。而形成母线和导线，除成形法外，都需要刀具和工件作相对运动。这种形成发生线，亦即形成被加工零件表面的运动，称为表面成形运动，简称成形运动,二、切入运动,用于实现使工件表面逐步达到所需尺寸的运动,三、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。,四、辅助运动,为切削加工创造条件的运动称
12、为辅助运动。例如工件或刀具的调位、快速趋近、快速退出和工作行程中空程的超越运动，以及修整砂轮、排除切屑、刀具和工件的自动装卸和夹紧等。 辅助运动虽然不直接参与表面成形过程，但对机床整个加工过程却是不可缺少的，同时还对机床的生产率、加工精度和表面质量有较大的影响,五、操纵及控制运动,操纵及控制运动包括起动、停止、变速、换向、部件与工件的夹紧和松开、转位以及自动换刀、自动测量、自动补偿等运动。,六、校正运动,在精密机床上，为了消除传动误差的运动称为校正运动。如精密螺纹车床或螺纹磨床中的螺距校正运动。,第四节 机床的传动,一、机床传动的组成 二、机床的传动链 三、传动原理图 四、传动系统图,机床传动
13、的组成,为了实现加工过程中所需的各种运动，机床必须具备三个基本部分：执行件、运动源和传动装置。执行件是执行机床运动的部件，如主轴、刀架、工作台等，其任务是装夹刀具和工件，直接带动它们完成一定形式的运动，并保证其运动轨迹的准确性旋转运动的正圆度和直线运动的直线度。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、直流电动机、步进电机等。传动装置是传递运动和动力的装置，通过它把执行件和运动源或一个执行件与另一个执行件联系起来，使执行件获得一定速度和方向的运动，并使有关执行件之间保持某种确定的运动关系。 机床的传动装置有机械、液压、电气、气压等多种形式，本书将主要讲述机械的传动装置。它应用皮带
14、、齿轮、齿条、丝杠螺母等传动件实现运动联系,机床的传动链,使执行件和运动源以及两个有关的执行件保持运动联系的一系列顺序排列的传动件，称为传动链。 传动链中通常包含两类传动机构：一类是传动比和传动方向固定不变的传动机构，如定比齿轮副、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等，称为定比传动机构；另一类是根据加工要求可以变换传动比和传动方向的传动机构，如挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器换向机构等，统称为换置机构 根据传动联系的性质，传动链可以分为两类 外联系传动链 内联系传动链,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
15、 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。如图1-3所示，车圆柱螺纹时，从电动机传到车床主轴的传动链“12uv34”就是外联系传动链，它只决定车螺纹速度的快慢，而不影响螺纹表面的成形,图1-3,内联系传动链,当表面成形运动为复合的成形运动时，它是由保持严格的相对运动关系 的几个单元运动（旋转或直线运动）所组成，为完成复合的成形运动，必须有传动链把实现这些单元运动的执行件与执行件之间联系起来，并使其保持确定的运动关系，这种传动链叫做内联系传动链。如图1-3所示，车削圆柱螺纹时需要工件旋转B11和车刀直线移动A12组成的复合运动，这两个单元运动应保持严格的运动关系是：工件每转1
16、r，车刀准确地移动工件螺纹一个导程的距离。为保证这一运动关系，需用传动链“45ux67”将两个单元运动的执行件（主轴和刀架）联系起来，并且这条传动链的总传动比必须准确地满足上述运动关系的要求。改变传动链中的换置机构ux，可以改变工件和车刀之间的相对运动关系，以满足车削不同导程螺纹的需要。上例这种联系复合的成形运动内部两个单元运动的执行件的传动链，即是内联系传动链。由于内联系传动链本身不能提供运动和动力，为使执行件获得运动，还需有一条外联系传动链将运动源的运动和动力传到内联系传动链上来，如图1-3中的由电动机至主轴的主运动传动链。换置机构uv用于改变整个复合运动的速度。,内联系传动链必须保证复合运动的两个单元运动严格的运动关系，其传动比是否准确以及由其确定的两个单元运动的相对运动方向是否正确，将会直接影响被加工表面的形状精度。因此，内联系传动链中不能有传动比不确定或瞬时传动比变化的传动机构，如带传动、链传动和摩擦传动等,传动原理图,为了便于研究机床的传动联系，常用一些简单的符号表示运动源与执行件及执行件与执行件之间的传动联系，这就是传动原理图。传动原理图仅表示形成某一表面所需的成形、分度和与表面成形有直接关系的运动及其传动联系。图1-4所示为传动原理图常用的一部分符号。,
