《机械制造基础（下册）教学课件肖华 王国顺第2章 金属切削机》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造基础（下册）教学课件肖华 王国顺第2章 金属切削机（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章 金属切削机床简介,2.1 金属切削机床基本知识 2.2机床的分类与型号编号 2.3 机床的基本传动形式 2.4 普通车床传动系统分析 2.5 万能外圆磨床传动系统分析 2.6 卧式镗床结构与传动系统分析,2.1 金属切削机床基本知识,2.1.1金属切削机床的发展概况 2.1.2机床的基本组成和构造,2.1.1金属切削机床的发展概况,机床的发展历史与人类社会的进步密切相关，机床是由使用工具演变而来。人类近6000年的文明史，在各种工具的发展和应用上，经历了从手用工具到现代机床的演变过程。 1. 石器时代（远古时期） 人类最早发明和使用的工具是经过加工的特殊的石块（石刀、石斧），用来延伸或
2、加强人的双手或牙齿的功能。这个时期我国开始应用弓钻在石斧、陶器上钻孔。 2. 青铜时代（大约公元前3000年开始） 这个时期开始应用金属工具。我国商代（公元前1611世纪）应用青铜钻头在卜骨上钻孔。 3. 铁器时代（公元前770476年） 这个时期开始使用铸铁，车削工具开始使用当时加工对象主要是木料。古埃及国王墓碑上就出现有最古老的车床图案。 4. 中古时期（封建社会） 我国西汉（公元前206年公元23年）使用杆钻和管钻在“金缕玉衣”上的四千多块玉片上钻了18000多个孔（直径12 mm）。我国古代还发明了舞钻(利用飞轮的惯性)。这个时期出现了原始的钻床和木工车床，如：弓弦车床、足踏车床等(人
3、力作为动力源)。,5. 近代 17世纪中叶，用畜力代替人力作为机床动力。1668年加工天文仪器上的大铜环利用（直径2丈约6.67米）镶片铣刀铣削装上磨石可进行磨削。 18世纪，工场手工业向资本主义机器大工业过渡时期，欧美国家在英国产业革命后进入资本主义社会。这一时期发明了刀架代替了手持刀具，标志着切削加工中一次质的飞跃。马克思曾指出：“真正的工具一从人手转到一个机构，机器便代替简单的工具出现了”。随后各种类型的机床陆续创制出来（18世纪末已用蒸汽机为动力源）。各类机床出现的大致年代如下： 1751年出现刨床为了加工水泵泵体。 1770年出现卧式镗床加工蒸汽机汽缸（650mm精度1mm）。 18
4、181855年出现铣床及万能铣床、仿形车床。 19世纪末出现近代磨床加工硬度、精度较高的工件；专用机床及半自动、自动机床生产军火、自行车、缝纫机；大型机床生产大型发电机、汽轮机、轧钢机等。当时的传动方式多为：天轴皮带塔轮传动，传动效率很低。 20世纪初叶出现坐标镗床等高精度机床加工精度要求更高的工件。天轴、皮带、塔轮传动发展到单独电机、齿轮变速箱传动。 20世纪40年代自动生产线开始出现主要用于汽车轴承工业（美国）。 20世纪50年代（1952年）美国研制出世界第一台“NC机床”三坐标数控铣床（使用电子管元件）。这又是一次切削加工技术的质的飞跃，机床工业的一次革命，后来又经过三年的改进与自动程
5、序编制的研究。于1955年进入实用阶段，投产了一百台类似的产品。这些数控铣床在复杂的曲面零件加工中，发挥了很大作用。 1958年美国研制出第一台加工中心（自动换刀多工位加工数控机床）。 1970年美国研制出DNC（群控系统）直接数字控制。,从这以后，随着微电子技术、计算机技术、信息技术以及激光技术的快速发展，促进机床工业不断向前突飞猛进，机床产品不断推陈出新。当今，数控机床的发展呈现如下发展趋势： （1）高精度化 目前数控加工中心的定位精度可达到0.0015mm/全程；加工中心的加工精度可达到0.001，甚至更高。 （2）高速度化 提高生产率是机床技术发展追求的基本目标之一，而实现这个目标最主
6、要、最直接的方法就是提高切削速度和减少辅助时间。 提高主轴转速是提高切削速度最直接、最有效的方法。随着刀具、电机、轴承、数控系统等关键技术的突破及机床本身基础技术的进步，近十几年来，主轴转速已经翻了几番。目前加工中心的主轴转速最高可达50000r/min，甚至100000r/min。另外，进一步提高进给速度，缩短换刀时间和工作台交换时间，也是高速度化的有效措施。 （3）高柔性化 “柔性”是指机床适应加工对象变化的能力（灵活性、通用性）。传统的自动化设备和生产线，由于是机械或刚性连接和控制的，当被加工对象变换时，调整很困难，甚至是不可能的，有时只得全部更换更新。数控机床的出现，开创了柔性自动化加
7、工的新纪元。对加工对象的变换有很强的适应能力，非常适合单件小批量的生产。对零件的变换只需更换ROM中的控制程序，而机床及硬件不需调整。 为了进一步提高柔性化程度和规模生产能力，在数控机床软硬件的基础上，增加不同容量的刀库和自动换刀机械手，增加第二主轴，增加交换工作台装置，或配以工业机器人和自动运输小车以组成新的加工中心、柔性制造单元（FMC）或柔性制造系统（FMS）以及介于传统自动线与FMS之间的柔性自动生产线（FTL）。,（4）高自动化 是指包括加工，物料流和信息流的柔性自动化。自80年代中期以来，以数控机床为主体的加工自动化已从“点”（单台数控机床）发展到“线”的自动化（FMS、FTL）和
8、“面”的自动化（柔性制造车间）。结合信息管理系统的自动化，逐步形成整个工厂“体”的自动化。 在国外已出现FA（自动化工厂）和CIM（计算机集成制造）工厂的雏形实体。尽管这种高自动化的技术还不够完备，投资过大，回收期较长。但数控机床的高自动化以及向FMC、FMS的系统集成方向发展的总趋势仍然是机械制造业发展的主流。 1）复合化 复合化包含工序复合化和功能复合化。数控机床的发展已模糊了粗精加工工序的概念。加工中心（包括车削中心、磨削中心、电加工中心等）的出现。又把车、铣、镗、钻等类的工序集中到一台机床来完成。打破了传统的工序界限和分开加工的工艺规程。例如一台具有自动换刀装置，自动变换工作台和自动转
9、换立卧主轴头的镗、铣加工中心，不仅一次装夹便可完成镗、铣、钻、铰、攻丝和检验等工序，而且还可以完成箱体五个面粗、精加工的全部工序等。 2）高可靠性 数控机床的可靠性是数控机床产品质量的一项关键性指标。数控机床能否发挥其高性能，高精度，高效率，并获得良好的效益，关键取决于可靠性。因而，美、日、德等机床工业大国，已在机床产品中应用了可靠性技术，并取得了明显得进展。衡量可靠性的重要的量化指标是平均无故障工作时间（MTBF）。 3）宜人化 宜人化是一种新的设计思想和观点。是将功能设计与美学设计有机结合，一台机床就是一件艺术品，是技术与经济、文化、艺术的协调统一，核心是使产品变为更具魅力，更适销对路的商
10、品，引导人们进入一种新的生活方式和工作方式。使用户在操作安全，使用方便，性能可靠的同时，还能体会到一种享受感、舒服感、欣赏感，令人在赏心悦目之中，心情愉快的完成工作。,2.1.2机床的基本组成和构造,1. 机床的基本组成 由于机床运动形式、刀具及工件类型的不同，机床的构造和外形有很大区别。但归纳起来，各种类型的机床都应有以下几个主要部分组成。 （1）主传动部件 用来实现机床主运动的部件，它形成切削速度并消耗大部分动力。例如带动工件旋转的车床主轴箱；带动刀具旋转的钻床或铣床的主轴箱；带动砂轮旋转的磨床砂轮架；刨床的变速箱等。 （2）进给传动部件 用来实现机床进给运动的部件，它维持切削加工连续不断
11、的进行。例如车床的进给箱、留板箱；钻床和铣床的进给箱；刨床的进给机构；磨床工作台的液压传动装置等。 （3）工件安装装置 用来安装工件。例如车床的卡盘和尾座；钻床、刨床、铣床、平面磨床的工作台；外圆磨床的头架和尾座等。 （4）刀具安装装置 用来安装刀具。例如车床、刨床的刀架；钻床、立式铣床的主轴，卧式铣床的刀杆轴，磨床的砂轮架主轴等。 （5）支承件 机床的基础部件,用于支承机床的其它零部件并保证它们的相互位置精度。例如各类机床的床身、立柱、底座、横梁等。 （6）动力源 提供运动和动力的装置，是机床的运动来源。普通机床通常采用三相异步电机作动力源（不需对电机调整，连续工作）；数控机床的动力源采用的
12、是直流或交流调速电机、伺服电机和步进电机等（可直接对电机调速，频繁启动）。,2. 机床的基本构造 机床的种类繁多，按其加工性质可分为十二大类（下一节介绍），其中最基本的类型有五种，即 （1）车床 （2）钻床 （3）铣床 （4）刨床 （5）磨床,（1）车床 图2-1为卧式车床的构造示意图，图中序号及引线所指部位表示机床及其工艺系统的组成构件。依次表示：1丝杠、2光杠、3溜板箱、4拖板、5进给箱、 6主轴箱、7卡盘、8工件、9刀架、10车刀、11顶尖、l2尾座、13床身。 图2-2为立式车床的构造示意图，图中序号依次表示：1底座及主轴箱、2圆形工作台、3工件、4车刀、5刀架、6横粱及进给箱、7立柱
13、。,图21,图22,（2）钻床 图2-3为立式钻床的构造示意图，图中序号依次表示：1工作台、2钻头、3主轴、4进给箱、5主轴箱、6立柱、7工件、8底座。 图2-4为摇臂钻床的构造示意图，图中序号依次表示：1工件、2立柱、3摇臂、4电动机、5主轴箱和进给箱、6钻头、7工作台。,图23,图24,（3）铣床 图2-5为卧式升降台铣床的构造示意图，图中序号依次表示：1底座、2工件、3立柱及主轴箱、4刀杆轴、5铣刀、6横粱、7工作台、8横拖板、9升降台及进给箱。 图2-6为立式升降台铣床的构造示意图，图中序号依次表示：1工件、2铣刀、3立柱、4主箱箱、5工作台、6横拖板、7升降台及进给箱、8底座。,图2
14、5,图26,（4）刨床 图2-7为牛头刨床的构造示意图，图中序号依次表示：1工作台、2工件、3虎钳、4刨刀、5刀架、6滑枕、7床身及变速箱、8底座、9进给机构、10横梁。 图2-8为龙门刨床的构造示意图，图中序号依次表示：1床身及变速机构、2工作台、3工件、4刀架、5横粱及进给机构、6立柱、7刨刀。,图27,图28,（5）磨床 图29为外圆磨床的构造示意图，图中序号依次表示：1床身、2件、3工作台、4头架、5砂轮、6尾座、7砂轮架。 图2-10为平面磨床的构造示意图，图中序号依次表示：1床鞍、2工件、3工作台、4砂轮、5砂轮架、6立柱、7床身。 其他类型机床尽管其外形、布局和构造各不相同，但基
15、本构造与上述机床类似，可认为是这几种基本类型机床的演变和发展。,图29,图210,2.2机床的分类与型号编号,2.2.1机床的分类方法 2.2.2机床的型号编制,2.2.1机床的分类方法,1. 按加工性质和所用刀具分类 这是一种主要的分类方法。目前，按这种分类法我国将机床分成为12大类，即车床、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、锯床及其他机床。 在每一类机床中，又按艺范围，布局形式和结构等，分为若干组，每一组又细分为若干系列。除上述基本分类法外，还有其它分类方法。 2. 按通用程度分类 对于同类型的机床，按其使用上的通用性程度和应用范围可分为：
16、 通用机床 用于加工多种零件的不同工序的机床，加工范围较广，但结构比较复杂，主要适用于单件、小批生产。例如卧式车床、万能升降台铣床、牛头刨床等。 专门化机床 用于加工形状类似而尺寸不同的工件的某一工序的机床。它的工艺范围较窄，适用于成批生产。例如精密丝杠车床、凸轮轴车床等。 专用机床 用于加工特定零件的特定工序的机床。它的生产率较高，工艺范围最窄，适用于大批量生产。例如用于加工某机床主袖箱的专用镗床；汽车、拖拉机制造中使用的各种组合机床等。 3. 按精度分类 同类型机床按工作精度的不同，可分为三种精度等级，即普通精度机床、精密机床和高精度机床。精密机床是在普通精度机床的基础上，提高了主轴、导轨或丝杠等主要零件的制造精度。高精度机床不仅提高了主要零件的制造精度，而且采用了保证高精度的机床结构。以上三种精度等级的机床均有相应的精度标准，其允差若以普通精度级为1，则大致比例为 10.40.25。,4. 按自动化程度分类 机床按自动化程度（即加工过程中操作者参与的程度）可分为
