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1、4 金属切削机床n金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成所要求的机械零件的机器。n它是制造机器的机器，所以称为“工作母机”或“工具机”（Machine tool），习惯上简称为机床。n金属切削机床是机械制造的主要加工设备。4.1 零件表面的形成方法及所需成形运动一、工件表面的形成n一切机器都是由机器零件组成的。n 组成各类机器的零件种类繁多，形状和大小也各异。n但不难发现，机器零件的表面一般是由为数不多和形状比较简单的表面组合而成的。n各种表面的组合构成了不同的零件形状，所以零件的切削加工归根到底是表面成形问题。工件表面的形成n从几何学观点来看，机器零件上每个表面都可看作是一条线(母线)沿
2、着另一条线(导线)运动的轨迹。n母线和导线统称为形成表面的生线(生成线、成形线)。n在切削加工的过程中，这两根生线是通过刀具的切削刃与毛坯的相对运动来实现，并把零件的表面切削成形。例如n平面是一条直线沿另一条直线移动的轨迹。n圆柱面是一个圆线沿直线移动的轨迹，或者是一条直线绕旋转轴心与其平行的圆移动的轨迹。n齿轮渐开线表面则是渐开线沿直线移动，或者直线沿渐开线移动的轨迹。被加工的成形表面形状，取决于n生线的原始位置n刀刃的形状n表面成形方法生线原始位置与成形表面的关系 图中的几种表面的生线都相同(母线都是直线1，导线都是绕轴心线o-o旋转的圆2)，所需要的运动也相同，但由于母线相对于旋转轴线o
3、-o的原始位置不同，所产生的表面也就不同。刀刃的形状n刀刃的形状与成形表面的成形方法有着极其密切的关系。这是因为成形表面是通过刀具的切削刃和工件的相对运动得到它的两根生线的。n刀刃形状是指刀具切削刃与工件成形表面相接触部分的形状。n从外观上看，它不外乎是一个切削点(实际上是一段很短的切削线)，或者是一条切削线。n根据刀刃形状和成形表面生线之间的关系，可以划分为三类。1) 切削刃的形状为一切削点n 刀刃与被形成表面可看成为点接触。n在切削加工时，刀具2应作轨迹运动3，才使切削点描画出生线1。2) 切削刃的形状是一条切削线n切削线2与要成形的生线1完全吻合一致。n在切削加工时，刀刃是与被成形的表面
4、作线接触，刀刃无需任何运动就可得到所需生线形状。3) 切削刃的形状仍然是一条切削线，但不与被成形表面生线的形状相吻合n事实上，切削线2与生线1互为共轭关系，切削加工时，刀具刀刃与被成形表面相切，为点接触。n所需成形的生线1是刀具切削线2的包络线，因此刀具与工件需要有共轭的范成运动。表面成形方法n要使成形表面成形，通过刀具和工件间的相对运动形成它的两根生线。n由于使用的刀刃形状和采取的加工方法不同，形成生线的方法也就不同。n形成生线的方法可归纳为四种：轨迹法、成型法、相切法、范成法。1) 轨迹法n刀刃为切削点1，它按着一定的规律作轨迹运动3而形成所需生线2。n采用轨迹法来形成生线需要1个独立的成
5、形运动。2) 成型法n刀刃为一条切削线1，它的形状和长短与需要成形的生线2一致。n用成型法来形成生线，不需要专门的成形运动。3) 相切法n刀刃为切削点，由于所采用的加工方法的需要，该点是旋转刀具刀刃上的点1，切削时刀具的旋转中心按一定规律作轨迹运动3，它的切削点运动轨迹的包络线(相切线)就形成了生线2。n相切法形成生线需要2个独立的成形运动(其中包括刀具的旋转运动)。4) 范成法n刀具刀刃的形状为一条切削线1，但它与需要成形的生线2不相吻合。n在形成生线的过程中，范成运动3使切削刃1与生线2相切并逐点接触而形成与它共轭的生线，即生线2是切削线1的包络线。n范成法形成生线需要1个独立的复合成形运
6、动3(即图中的A十B)。二、表面形成所需的成形运动n机床上用作保证刀具和工件之间的相对运动，以形成被加工工件表面，这种运动称为机床成形运动。这是机床上最基本的运动。n同一种表面，因采用的工艺方法不同，所用的刀具不同，所需机床的成形运动也不同，从而使机床具有不同的结构。车削外圆柱面时的成形运动用车刀车削外圆柱面，其形成母线和导线的方法属于轨迹法。工件的旋转运动B1产生母线(圆)，刀具的纵向直线运动A 2产生导线(直线)，运动B1和A2就是两个表面成形运动。n旋转运动和直线运动是两种最简单的成形运动，因而称为简单成形运动。其它运动n分度运动：当加工的表面是出局部表面所组成时，为使表面成形运动得以周
7、期地连续进行的运动。如车双头螺纹时，在车完一条螺纹后，工件相对于刀具要回转180。再车第二条螺纹。这个工件相对于刀具的旋转，就是分度运动。n切入运动：保证被加工表面获得所需尺寸的运动。n辅助运动：为切削加工创造条件的运动。如进刀、退刀、回程、转位等。n操纵及控制运动：用以操纵机床，使它得到所需的运动和运动参数。例如操纵离合器接通传动链，改变速度和改变进给量等所进行的运动。4.2 金属切削机床的类型及特点 一、机床的技术性能n机床的工艺范围n机床的技术参数n加工质量n生产率和自动化程度n人机关系n成本机床的工艺范围n机床的工艺范围是指在机床上能够加工的工序种类、被加工工件的类型和尺寸、使用刀具的
8、种类及材料等。a)a)通用机床具有较宽的工艺范围，在同一台机床上可以通用机床具有较宽的工艺范围，在同一台机床上可以满足较多的加工需要，适用于单件小批生产。满足较多的加工需要，适用于单件小批生产。b)b)专用机床是为特定零件的特定工序而设计的，自动化专用机床是为特定零件的特定工序而设计的，自动化程度和生产率都较高，但它的加工范围很窄。程度和生产率都较高，但它的加工范围很窄。c)c)数控机床则既有较宽的工艺范围，又能满足零件较高数控机床则既有较宽的工艺范围，又能满足零件较高精度的要求，并可实现自动化加工。精度的要求，并可实现自动化加工。机床的技术参数n 机床的主要技术参数，又称技术规格，主要包括：
9、尺寸参数、运动参数与动力参数。1.尺寸参数反映机床的加工范围，包括有主参数、第二主参数和与被加工零件有关的其他尺寸参数。2.运动参数是指机床执行件的运动速度、行程范围或分级范围。例如车床主轴转速范围和分级数、刀架纵横向进给速度和进给量范围等。3.动力参数多指机床上主电机的功率，有些机床还给出主轴允许的最大扭矩等其它内容。机床精度机床精度加工中保证被加工工件达到要求的精度和表面粗糙度，加工中保证被加工工件达到要求的精度和表面粗糙度，并能在机床长期使用中保持这些要求，机床本身必须并能在机床长期使用中保持这些要求，机床本身必须具备的精度称为具备的精度称为机床精度机床精度。包括：几何精度、传动精。包括
10、：几何精度、传动精度、运动精度、定位精度及精度保持性等几个方面。度、运动精度、定位精度及精度保持性等几个方面。n加工精度和表面粗糙度是由机床、刀具、夹具、切削条件以及操作者技木水平等因素所决定。国家制订的机床精度标准规定的各种机床的加工精度、表面粗糙度以及通常机床说明书中所给出的机床加工精度和表面粗糙度，是指在正常工艺条件下所能达到的经济精度，并非机床可能实现的最高加工精度和表面粗糙度。生产率和自动化程度n机床的生产率一般是指单位时间内机床所能加工的工件数量，它直接影响生产成本。n提高机械加工生产率的主要途径之一是提高机床的自动化程度。最大限度地提高机床的自动化程度是现代机床发展的重要趋势之一
11、。人机关系n机床应操作方便、省力、安全可靠，易于维护和修理等。成本n 选用机床时，通常应根据被加工零件的类型、形状、尺寸、技术要求以及生产批量和生产方式等，选择技术性能与之相适应的机床，才能充分地发挥机床的效能，取得良好的经济效益。n不切实际地选用高性能(高精度、高效率)和大规格的机床，只会造成设备的浪费和生产成本的增加。二、 金属切削机床的分类n机床主要是按加工性质和所用刀具进行分类。n目前我国将机床分为12大类。n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、超声波及电加工机床、切断机床及其它机床。n上述为基本分类法，还有其它分类方法。按照通用性程度，机床可分为（
12、1）通用机床（万能机床）（2）专门化机床（专能机床）（3）专用机床（1）通用机床n可以加工多种零件的不同工序，加工范围广。n如：普通车床、卧式镗床、万能升降台铣床等。n通用性较好，结构比较复杂。n主要用于单件小批生产。（2）专门化机床n用于加工不同尺寸的一类或几类零件的某一种（或几种）特定工序。n如：精密丝杠车床、凸轮轴车床、曲轴连杆颈车床等。（3）专用机床n用于加工某一种（或几种）零件的特定工序。n如：制造机床主轴箱的专用镗床、制造车床床身导轨的专用龙门磨床等。n根据特定的工艺要求专门设计、制造。n生产效率比较高，自动化程度也比较高。n组合机床实质上也是专用机床。 按照加工精度不同，同一类机
13、床分为三种精度等级：（1）普通精度（2）精密精度（3）高精度按照自动化程度的不同，分为：n手动机床n机动机床n半自动机床n自动机床按照机床重量不同，分为：n仪表机床n中型机床（一般机床）n大型机床n重型机床按照机床主要器官的数目，分为：n单轴机床、多轴机床n单刀机床、多刀机床n通常，机床是按照加工方式（如车、钻、刨、铣、磨等）及某些辅助特征来进行分类的。n如：多轴自动车床，就是以车床为基本类型，再加上“多轴”、“自动”等辅助特征，以区别于其它种类车床。三、 金属切削机床型号编制方法n按照1994年颁布的标准GB/T15375-94“金属切削机床型号编制方法” 规定。n采用汉语拼音和阿拉伯数字相
14、结合的方式来表示机床型号。通用机床的型号编制 普通机床类别代号类别代号用该类别机床名称的汉语拼音大写字母表示。例如，车床用“C”表示；磨床用“M”表示。特性代号n机床的特性代码表示机床所具有的某些通用特性和结构特性。n当某类型的机床除了普通型外，还具有如表所示的某种通用特性，则在类别代号之后加上相应的特殊代号。n例如：“CK”表示数控车床。若同时具有两种通用特性，则可以同时用两个代码示之，例如“MBG”表示半自动高精度磨床。机床的组别和型别代号n机床的组别和系别代号用两位数字表示。n每类机床按其结构性能及使用范围划分为10个组，用数字0一9表示。n每组机床又分若干个系(系列)。n系的划分原则是
15、：主参数相同，并按一定公比排列，工件和刀具本身及相对运动特点基本相同，且基本结构及分布型式相同的机床，即划为同一系。n机床的类、组划分参见JBl83885。主参数n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，通常折算系数取为11、110或1100。n各类通用机床的主参数及其折算系数参见JBl83885。n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。设计顺序号用01，02，03，的顺序选用。第二主参数n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。n第二主参数也用与主参数相同的折算值(第二主参数乘以折算系数)表示。n当机床的性能
16、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。n序号按A，B，C，字母的顺序选用。n某些机床，根据加工的需要，在基本型号机床的基础上仅改变机床的部分性能结构时，则在该机床型号后面加1，2，3，作为同一型号机床的变型代号。n例：例：CA6140CA6140型卧式车床型卧式车床专用机床型号例：北京第一机床厂设计制造的第一百种专用机床为专用铣床，属于第三组其编号为：B1-3100 4.2 普通卧式车床 n车削类机床是切削加工中应用最为广泛的一种机床类型，它主要用于加工各种回转表面回转表面。n根据其用途和结构的不同，车削类机床可分为下列
17、几类： 普通车床及落地车床；立式车床；六角车床；多刀半自动车床；仿形车床及仿形半自动车床；单轴自动车床；多轴自动车床及多轴半自动车床等几类。n还有各种专门化车床，例如仪表车床、凸轮轴车床、曲轴车床、铲齿车床、高精度丝杆车床、车轮车床等。n在大批大量生产的工厂中还有各种专用车床。n所谓卧式与立式车床，是依据其床身导轨的卧与立而定义的一种形式。4.2.1 用途n普通卧式车床万能性大，适于加工各种轴类、轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面套筒类和盘类零件上的回转表面。n可以车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成形回转表面；n车削端面及加工各种常用的公制、英制（英寸制）、模数制和径节制螺纹；n它还可用作各种孔
18、加工，如作钻孔、扩孔、铰孔与滚花等工件。卧式车床所能加工的典型表面卧式车床所能加工的典型表面卧式车床所能加工的典型表面4.2.2 CA6140型车床nCA6140型车床是普通精度级机床，且具有较广的加工范围，但它的结构复杂，自动化程度较低，适用于单件、小批生产及修配车间一、CA6140型车床的运动 为加工出各种回转表面，车床必须具备下列三种运动：）工件的旋转运动）刀具作平行于工件中心线的纵向运动）刀具作垂直于工件中心线的横向移动工件的旋转运动n是机床的主运动，通常以（转分）表示。n这一运动的目的是使刀具与工件间作相对运动，从而获得所需的切削速度。n机床的主运动是实现切削最基本的运动，它的特点是
19、速度较高及消耗的动力较多。刀具作平行于工件中心线的纵向运动n这是机床的纵向进给运动，通常以S纵（毫米转）表示。n这一运动的目的是使毛坯上新的金属层被不断地投入切削，以便切削出整个加工表面。刀具作垂直于工件中心线的横向移动n这是机床的横向进给运动。n常以横（毫米转）表示。n纵向和横向进给统称为机床的进给运动，进给运动的速度较低，消耗的动力也较少。n机床的主运动和进给运动是车削形成加工表面形状所需要的运动，习惯上称为表面成形运动表面成形运动。n机床还应具有一些辅助运动，诸如切入运动、分度运动、刀架的快进快退运动等。n切入运动：即进刀、吃刀运动，它的目的是使工件达到所需的尺寸。要将毛坯加工到所需要的
20、尺寸，常需将毛坯上多余的金属分为几层进行切削，每切削一层就要吃刀一次。二、机床的总体布局机床的主要部件）主轴箱（床头箱）1）刀架部件2）尾架（尾座）3）进给箱（走刀箱）8）溜板箱6）床身4CA6140车床的外形图n主轴箱的功用是支撑主轴并把动力经主轴箱内的变速传动机构传给主轴，使主轴带动工件按规定的转速旋转，以实现主运动，包括实现车床的启动、停止、变速和换向等。n刀架部件的功用是装夹车刀，实现纵横向或斜向运动。n尾座的功用是用后顶尖支承长工件，也可以安装钻头、中心钻等刀具进行孔类表面加工。n进结箱内装有进给运动的换置机构，包括变换螺纹导程和进给量的变速机构(包括基本组和增倍组)、变换公制与英制
21、螺纹路线的移换机构、丝杠和光杠的转换机构、操纵机构以及润滑系统等。n进给箱上有三个操纵手柄，右边两个手柄套装在一起。全部操纵手柄及操纵机构都装在前箱盖上，以便装卸及维修用于改变机动进给的进给量或所加工螺纹的导程。n溜板箱与刀架联结在一起作纵向运动，把进给箱传来的运动传递给刀架，使刀架实现纵向和横向进给或快速移动或车削螺纹。n床身用于安装车床的各个主要部件，使它们在工作时保持准确的相对位置或运动轨迹。三、主要技术性能nCA6140型普通卧式车床的主要技术性能和参数如下：四、传动系统n机床的成形运动是由各个传动链实现的。n对于一台现有机床，分析其传动链的方法就是先找出该传动链的两个末端件，再按照这
22、两个末端件找出它们的传动联系，从而得到传动路线。（1）主传动链n对于主传动链来说，它是实现将电动机的功率转化为刀具的切削速度，因此，两个末端件为电动机和主轴。n根据这两个末端件，可以很方便地找出它们的传动联系，即可得到以下的传动路线：主轴转速级数及转速值主轴转速的运动平衡式：主轴的最高和最低转速：主轴正转的传递路线主轴正转时获得的实际转速级数3到5轴间的四种传动比为主轴反转时传动路线转速低速高速转速图n在分析机床的传动系统和进行机床传动系统设计时，为简化计算，常采用图解分析法，即用转速图表示机床各轴的转速和传动比的方法。n通过转速图可以了解该机床主轴的每一级转速是通过哪些传动副得到的，这些传动
23、副之间的关系如何，各传动轴的转速是多少等。nCA6140型普通车床主运动传动系统的转速图（转速分布图）如下图。图中 竖线代表传动轴。横线代表转速值。圆点表示传动轴实际具有的转速。竖线之间的连线代表传动副，连线的倾斜程度代表此传动副的传动比。从转速图中得到的信息n传动轴的数量及各轴传递运动的先后顺序。n使主轴获得所需转速的变速组数量及每一变速组中的传动副对数（能变换的传动比种数）。n各传动副的传动比。n各轴的转速级数及转速值。（2）进给运动传动链n进给运动传动链是使刀架实现纵向或横向运动的传动链。n进给运动的动力也来自主电动机（75KW，1450r/min）。n运动由电动机经主运动传动链传至主轴
24、、再由主轴经进给运动传动链至刀架，使刀架带着车刀实现机构的纵向进给、横向进给或车削螺纹。n虽然刀架移动的动力来自电动机，但因为刀架的进给量以及螺纹导程均以主轴每转一转时刀架的移动量来表示，故在分析此传动链时把主轴作为传动链的一末端件，而把刀架作为传动链的另一末端件。进给运动传动链n车削螺纹n机动进给n刀架的快速移动车削螺纹CA6140可以加工的螺纹有：标准螺纹（即公制螺纹、英制螺纹、模数制螺纹、径节制螺纹）；大螺距螺纹；非标准螺纹；车螺纹n主轴每转一转，刀具应均匀地移动个导程的距离。n这种关系可用计算位移来表示。n计算位移：两末端件的运动参数关系 主轴转转刀架移动（mm）其中 被加工螺纹的导程
25、（mm）车螺纹时的运动平衡式1（主轴）ut丝=S式中：u从主轴到丝杠之间全部传动副的总传动比。t丝机床丝杠的导程（等于螺距）。 t丝=12mm常用螺距规律：分段之间为等差，各段之间为等比。车削公制螺纹车削公制螺纹时，进给箱中的齿式离合器M3和M4脱开，M5接合。这时的传动路线为车削公制螺纹(右旋)时的运动平衡式：将上式简化可得由此式可知，如适当选择uj和ub值，就可以得到各种S值。其中基本组uj的8种传动比是这组变速机构是获得螺纹导程的基本机构，组内传动副的传动比值基本为等差数列排列。改变uj值，就可以车削出按等差数列排列的导程组。轴17-18间的倍增组ub可变换4种不同的传动比它们之间是2倍
26、的关系。改变ub值，可把由基本组获得的导程值成倍地扩大或缩小。这两种变速机构组合的结果，即可获得按分段的等差级数排列的工件导程。CA6140型车床车削公制螺纹导程表从表中可以看出，此处能车削的公制螺纹的最大导程是12mm扩大螺距：传动比增大4倍或16倍，从而车削的螺纹螺距值也相应地扩大4倍或16倍应当指出，扩大螺距机构的传动齿轮就是主运动中的传动齿轮，当主轴转速确定后，螺距可能扩大的倍数也就确定了。车削模数螺纹螺距：螺纹的导程：模数m的标准值也是分段的等差数列CA6140可加工：m=0.548mm模数螺纹用模数m表示螺距的大小k为螺纹的线数模数螺纹的螺距数列与公制螺纹的螺距数列区别在于：导程的
27、表达式中，包含有特殊因子这就必须在平衡方程中的传功链传动比U中也含有因子因此，车削公制螺纹和模数螺纹在传动链上唯一差别在于此时换上挂轮这时的运动平衡式为n从上述运动平衡式可见，适当地选择挂轮和移换机构的传动比，就可使Sm值中包含有特殊因子 。n再采用车削公制螺纹的那一套“uj和“ub”的排列组合方式，就可以列出CA6140型普通车床按分段等差数列排列的各种模数螺纹。n在加工模数螺纹时，若经扩大螺距机构传动，也可以车削出大导程的模数螺纹。英制螺纹n英制螺纹以每英寸长度上的螺纹扣数a(扣英寸)表示，因此英制螺纹的导程由于丝杠是公制螺纹，被加工的英制螺纹也应换算成以毫米为单位的相应导程，即：a的标准
28、也是按分段等差数列的规律排列的，所以英制螺纹导程的分母为分段的等差级数。此外，还有特殊因子25.4。对此，车削英制螺纹的传动路线应有两点变动：第一，将基本组两轴(轴14和15)的主、被动关系对调，使轴15变为主动铀，轴14变为被动轴，就可以使分母为等差数列。第二，在传动链中实现特殊因子25.4。进给箱中的离合器M3和M5接合，M4脱开，轴16左端的滑移齿轮25移至左面位置与固定在轴14上的齿轮相啮合。运动由轴13经M3先传到轴15，然后传至轴14，再经齿轮副3625传至轴16。其余部分的传动路线与车削公制螺纹相同。其中其运动平衡式为：径节螺纹n径节螺纹是用径节DP来表示的，其导程为径节DP也是
29、按分段的等差数列的规律排列的径节螺纹导程排列的规律与英制螺纹相同，只是含有特殊因子25.4车削径节螺纹时，传动路线与车削英制螺纹时完全相同，但挂轮需换为它和移换机构轴1416间的齿轮副3625组合，得到传动比值车非标准和较精密螺纹n当车削非标准螺纹或者虽是标准螺纹，但精度要求较高时，将进给箱内的离合器M3、M4和M5全部合上，则轴13、15、18和29（丝杠）直接相连成为一轴，螺纹传动链不再经过进给箱内任何齿轮，这样，传动路线大大缩短，减少了齿轮传动误差，提高了传动精度。车削螺纹的传动路线纵向和横向进给传动链 齿式离合器M5脱开注意：n为了避免发生事故，纵向机动进给、横向机动进给及车螺纹三种传
30、动路线，同时只允许接通其中一种，这是由操纵机构及互锁机构来保证的。刀架的快速移动n减轻工人劳动强度n缩短辅助时间五、机床的主要结构（1）主轴箱CA6140型普通车床主轴箱的展开图CA6140 型普通车床主轴箱剖面图（2）主轴部件n轴的结构形状n主轴支承及定位形式和轴向载荷的传递n轴承的间隙调整n主轴上传动元件的布局n主轴部件的润滑和密封主轴的结构形状n空心的阶梯轴。n内孔可用来通过棒料或拆卸顶尖时所用的钢棒，或安装夹紧装置的杆件等。n主轴前端的锥孔为莫氏6号锥度，用以安装顶尖或心轴。利用锥面配合的摩擦力直接带动心轴和工件转动。n主轴后端的锥孔是加工主轴时的工艺基面。n主轴尾端的外圆柱面可作为安
31、装各种辅具的基面。n主轴前端为短圆锥法兰结构，用来安装卡盘或拨盘，短园锥作定位基面。卡盘及拨盘的安装主轴支承n主轴安装在三个支承上。n前支承中有三个滚动轴承。n前面是D级精度的3182121型双列短圆柱滚子轴承，用于承受径向力。这种轴承具有刚性好、精度高、尺寸小及承载能力大等优点。n前支承中还有2个D级精度的8120型推力球轴承(部分机床是一 个双列60度角接触向心推力轴承)，用于承受正反两方向的轴向力，因此，此主轴采用的是前端定位形式。n前端定位形式使主轴受热后向后端伸长，所以对加工精度的影响较小。n后支承采用一个E级精度的3182115型双列短圆柱滚子轴承。n主轴的中间支承是一个E级精度的
32、32216型单列向心短圆柱滚子轴承。n主轴的轴向载荷靠前支承中的两个推力轴承传至主轴箱体。轴承的间隙调整n主轴支承对主轴的旋转精度及刚度影响很大，主轴轴承应在无间隙(或少量过盈)条件下进行运转。n轴承中的间隙，直接影响机床的加工精度，因此，主轴轴承的间隙须定期地进行调整。前轴承间隙的调整方法n松开支承右端的螺母(前端螺母)，拧动支承左端带锁紧螺钉的调整螺母，这时318212l型的内环就相对于主轴锥面向右移动，由于轴承的内环很薄，而且内孔也和主轴锥面一样，具有1:12的锥度，因此，内环在轴向移动的同时作径向弹性膨胀，以调整轴承径向间隙，调整妥当后，拧紧前端螺母，然后稍微松动调整螺母，以免推力轴承
33、过紧，最后，拧紧调整螺母的锁紧螺钉。n主轴的径向跳动及轴向跳动允差都是0.01mm。n主轴的径向跳动影响加工表面的不圆度或向心度；n轴向跳动影响加工端面的不平度及螺距精度。n当主轴的跳动量超过允许值时，般情况下，只须适当地调整前支承的间隙，就可使主轴跳动量调整到允许值内。n如径向跳动仍达不到要求，应调整后轴承。n中间支承的间隙不能调整。主轴上传动元件的布局n主轴上装有三个齿轮。n右端的斜齿圆柱齿轮Z58(m4，10，左旋)空套在主轴上。采用斜齿轮的目的是使主轴运转平稳，传动时此齿轮作用在主轴上的轴向力方向，与切削力(纵向)的方向相反，因此，可以减少主轴前支承所承受的轴向力。n中间齿轮Z50在主
34、轴上能够滑移。当它移动到右端位置时，主轴可低速运转；移到左端位置时，主轴可高速运转；当齿轮Z50处于中间不啮合的位置（“空挡”位置)时，主轴与轴3及5间的传动联系被断开，这时可用于转动主轴，以便作测量主轴精度及装夹的找正等工作。n左端的齿轮Z58(m2）固定在主轴上，用于传动进给系统。n主轴上承受载荷最大的是主轴前端的左旋斜齿轮。n由于这个齿轮用于转速范围中的较低转速档，所以承受载荷大，容易引起主轴的较大变形，而主轴刚度的强弱直接影响机床的加工精度。n因此，将这个齿轮置与接近主轴前支承处。这是由于前支承采用了刚性高的双列短圆柱滚子轴承，且箱体壁厚有所加强，即支承刚性好的原故。主轴部件的润滑和密
35、封n主轴前后支承的滑润，都是由润滑油泵供油，润滑油通过进油孔对轴承进行充分的润滑，并带走轴承运转所产生的热量。n为了避免漏油，在前后支承处采用了油沟式密封，即在前端螺母及后支承套筒的外表面上都有锯齿截面的环形槽，主轴旋转时，由于离心力的作用，油液就沿着斜面(朝箱内方向)被甩到法兰盘的接油槽里，油液经回油孔流到箱底，然后再流回到左床腿内的油池中。（3）双向多片式摩擦离合器n组成n工作原理n操纵机构n摩擦离合器的过载保险作用组成n双向摩擦离合器装在轴I上。n摩擦离合器由内摩擦片3、外摩擦片2、止推片10、压块9及空套双联齿轮块所组成。n离合器左、右两部分结构是相同的。n左离合器传动主抽正转，正转用
36、于切削，传递的扭短较大，所以片数较多(外摩擦片8片，内摩擦片9片)。n右离合器(图中末画出)传动主轴反转，主要用于退刀，片数较少(外摩擦片4片，内摩擦片5片)。工作原理n图中剖开部分是左离合器。n图中内摩擦片3装在轴I的花键上，与轴I一起旋转。n外摩擦片2外圆上相当于键的四个凸起装在齿轮的缺口槽中，外片空套在轴I上。n当杆7通过销5向左推动压块9时，使内片3与外片2互相压紧，于是轴I的运动便通过内外片之间的摩擦力传给左侧齿轮，使主轴正向转动。n当压块9处于中间位置时，左、右离合器都处于脱开形状，这时，轴I虽然转动，但离合器不传递运动，主轴处于停止状态。操纵机构n离合器的接合或脱开(也就是压块7
37、处于左端、右端或中间位置)是由手柄来操纵元宝销6。n为了操纵方便，在操纵轴上共有2个操纵手把，它们分别位于进给箱及溜板箱的右侧。n由于元宝销6是用销装在轴I上的，所以这时元宝销就向顺时针方向摆动，于是元宝销下端的凸缘便推动装在轴I内孔中的杆7向左移动，杆7通过其左端的销5带动压块9，使压块9向左压。n同理，将手柄向下扳至下端位置时，主轴反转。n当手柄处于中间位置时，离合器脱开，主轴停止转动。摩擦离合器的过载保险作用n当机床超载时，摩擦片间产生打滑，于是主轴就停止转动。这样，就可避免损坏机床。因此，摩擦片之间的压紧力是根据离合器应传递的额定扭矩来确定的。n制动器(刹车)安装在轴4上。它的功用是在
38、摩擦离合器脱开的时刻制动主轴，使主轴迅速地停止转动，以缩短辅助时间。变速操纵机构n主轴箱中共有7个滑动齿轮，其个5个用于改变主轴的转速，另外2个分别用于车削左、右螺纹及正常螺距、扩大螺距的变换。n在主轴箱中共有三套操纵机构操纵这些滑动齿轮，即轴2和3上滑动齿轮的操纵机构，轴4和5上滑移齿轮的操纵机构和轴9及10上滑动齿轮的操纵机构。n它们的原理都是一样的，这里仅以轴9及10上滑动齿轮的操纵机构为例加以说明。n轴9及10上的滑动齿轮各有二个位置。n图中是轴9及10上滑动齿轮的操纵机构简图。n在操纵手柄轴1上固定有盘形凸轮2，转动凸轮2就可操纵齿轮Z33及Z58，共可得4种不同的传动路线(车削左、
39、右螺纹；车正常螺距或扩大螺距)。主轴箱中各传动件的润滑nCA6140型车床主轴箱润滑的特点是(箱)体外循环。n油液将主轴箱中摩擦所产生的热量带至箱体外的左床腿中，冷却后再流入箱体，因此就可减少主轴箱的热变形(主轴位置变化小)，以提高机床的加工精度。主轴箱的润滑系统方框图n这一外循环靠专门的润滑系统供油的方式来实现。n装在左床腿上的润滑油泵是由电动机经三角皮带传动的，油泵转动后，就使装在左床腿(油箱)内的润滑油(30号机油)经粗滤油器及油泵，由油管流到装在主轴箱左端的细滤油器中，然后再经油管流到主轴箱上部的分油器内，于是润滑油便通过分油器的油孔及各分支油管，分别润滑主轴箱内各传动件(齿轮、轴承等
40、)及操纵机构并润滑和冷却第1轴上的摩擦离合器。n为了使主轴轴承可靠地工作，并保证摩擦离合器充分地冷却，主轴轴承及摩擦离合器是出分油器单独用油管供应润滑油，以便供应充分的润滑油。n分油器上有油管通向油标，以观察主轴箱的润滑情况是否正常。4.4 其它类型机床简介其它类型机床简介n4.4.1 钻床 一、钻床的功用和类型一、钻床的功用和类型n钻床主要用来加工外形较复杂，没有对称回转轴线的工件上的孔，如箱体、机架等零件上的各种孔。n在钻床上加工时，工件不动，刀具旋转作主运动，并沿轴向移动完成进给运动。n在钻床上可完成钻孔、扩孔、铰孔、锪平面、攻螺纹等工作。 钻床的加工方法 钻床的主要类型n立式钻床n台式
41、钻床n摇臂钻床n深孔钻床n其它钻床 立式钻床 1一工作台2一主轴3一进给箱4一变速箱5一立柱6一底座7主轴套筒 二、立式钻床二、立式钻床n主运动是由电动机经主轴箱驱动主轴旋转，同时又作轴向进给运动。n钻床主轴部件的结构与卧式车床主轴部件是不同的，加工时主轴在主轴套筒中旋转，同时，由进给箱传来的运动通过小齿轮和主轴套筒上的齿条，使主轴随着主轴套筒作轴向进给运动。n进给箱和工作台可沿着立柱的导轨调整上下位置，以适应加工不同高度的工件。 n在立式钻床上当加工完一个孔后再钻另一个孔时，需要移动工件，使刀具与另一个孔对准，这对大而重的工件操作很不方便。n因此，立式钻床适用于在单件、小批生产中加工中、小型
42、工件 。三、台式钻床三、台式钻床 n台式钻床简称“台钻”，实质上是加工小孔的立式钻床，钻孔直径一般小于15mm，最小可以加工十分之几毫米的孔。n由于加工孔径小，所以台钻主轴的转速很高，最高可达每分钟几万转。n台钻结构简单、小巧灵活、使用方便，适合于加工小孔。n但是，自动化程度低，通常是手动进给，工人劳动强度大，在大批量生产中一般不用这种机床。四、摇臂钻床四、摇臂钻床 n对于大而重的工件，在立式钻床上加工很不方便，这时希望工件不动而移动主轴，使主轴能在空间任意调整位置，对准被加工孔的中心，因此就产生了摇臂钻床。n摇臂钻床广泛地应用于单件和中、小批生产中加工大中型零件。 摇臂钻床 1一底座2立柱3
43、一立柱 4一摇臂5主轴箱6一立轴 n机床主轴箱5可沿摇臂4的导轨作横向移动调整位置，摇臂可沿外立柱3的圆柱面上下移动调整位置。n由于摇臂钻床结构上的这些特点，可以很方便地调整主轴6的位置，这时工件固定不动。 五、深孔钻床五、深孔钻床 n深孔钻床主要用于加工深孔，例如加工炮筒、枪管、油缸和机床主轴等零件的深孔。n出于加工的孔较深，为了减少孔中心线的偏斜，加工时由工件转动来实现主运动，而深孔钻头并不转动，只作直线进给运动。n这种机床加工的孔较深，工件又较长，为了排除切屑方便及避免机床过于高大，通常深孔钻床是卧式布局。n深孔钻床中设有冷却液输送装置和周期退刀排屑装置。4.4.2 刨床和插床 n刨床和
44、插床因其主运动都是直线运动，故又称为直线运动机床。n刨床主要用于加工各种平面和沟槽，插床主要用于插削槽、平面和成形表面。n当工件的尺寸和质量较小时，由刀具移动实现主运动，而工件的移动完成进给运动，如牛头刨床和插床。n当工件大而重时，由工作台带动工件作直线往复运动实现主运动，而刀具移动完成进给运动，如龙门刨床。 牛头刨床 1工作台2滑座3刀架4滑枕5床身6底座 一、牛头刨床一、牛头刨床n滑枕4带着刀架可沿床身导轨在水平方向作往复直线运动，使刀具实现主运动；n而工作台1带着工件作间歇的横向进给运动。n滑座2可在床身上升降，以适应不同的工件高度。 牛头刨床牛头刨床n牛头刨床的刀具在反向运动时不加工，
45、浪费时间。n滑枕在换向的瞬间有较大的惯量，限制了主运动速度的提高，因此切削速度较低。n牛头刨床通常采用单刀加工，不能多刀同时加工，所以生产率较低。n使用刀具简单，多用于单件小批生产或机修、工具车间。 插床插床 n当滑枕带着刀具在竖直方向作往复直线运动(主运动)时，这类机床称为插床，其实质是立式刨床。n插床主要用于单件小批量生产中插削槽、平面和成形表面。 插床 1一工作台2滑枕3立柱4一分度盘5下滑座6一上滑座 n由滑枕2带着插刀沿立柱3上下方向往复运动实现主运动；n工件安装在圆工作台1上，圆工作台的回转作间歇的圆周进给运动或分度运动。n上滑座6和下滑座5可带动工件作纵向和横向进给运动。 三、龙
46、门刨床三、龙门刨床 n当需要刨削较长的大型或重型工件时，因牛头刨床的滑枕行程有限，需要具有龙门式布局的龙门刨床。 龙门刨床： 1一床身，2一工作台；3一横粱；4立刀架；5顶梁；6一立柱；7一进给箱；8一减速箱；9一横刀架 n龙门刨床主要由顶梁5、支柱6、床身1、横梁3组成，构成一个“龙门”式框架。n工件装夹在工作台2上，工作台可在床身上作纵向直线往复主运动。n两个立刀架4可在横粱3上作横向运动。n两个横刀架9可分别在两根立柱上作升降运动。 应用范围n龙门刨床主要用来加工大平面，尤其是长而窄的平面，也可用来加工沟槽或同时加工几个中、小型零件的平面。n应用龙门刨床进行精细刨削，可以获得较高的直线精
47、度(直线度可小于0.02mm1000mm)和较好的表面质量(Ra0.32一2.5)，可对大型机床导轨进行精细刨削加工。n适用于单件、小批生产及机修车间。n龙门刨床的主参数是最大刨削宽度。3.4.3 铣床铣床n铣床是用铣刀进行铣削加工的机床，适合于加工平面、沟槽、分齿零件、螺旋形表面等。n铣床的主运动是铣刀的旋转运动。n由于它的切削速度较高，又是多刃连续切削，所以其加工平面的效率较之刨削加工高。铣床的主要类型 n升降台式铣床n床身式(工作台不升降)铣床n龙门铣床n工具铣床n仿形铣床n各类专门化铣床 一、升降台式铣床一、升降台式铣床 n升降台式铣床包括卧式升降台铣床、万能升降台铣床和立式升降台铣床
48、三大类。n适用于单件、小批及成批生产中的小型零件加工。卧式升降台铣床 1一床身2一悬梁3一铣刀轴4一工作台5一滑座6一悬梁支架7一升降台8一底座 n卧式升降台铣床的主轴为水平布置，它由床身1、悬梁2及悬梁支架6、铣刀轴(刀杆)3、升降台7、滑座5、工作台4以及底座8等部件组成。n铣刀的旋转为主运动，工件移动为进给运动。n固定在升降台上的工件，通过工作台4、滑座5和升降台7，可以在相互垂直的三个方向实现任一方向的调整或进给。 万能升降台铣床n万能升降台铣床与卧式升降台铣床的差别，仅在于滑座5之上有回转盘，工作台4在回转盘的导轨上移动。n回转盘可绕竖轴在45范围内转动。n工作台的运动方向就不一定与
49、横向垂直，而是可以与横向成45内的任意角度，以便铣削各种角度的螺旋槽。立式升降台铣床n立式升降台铣床的主轴是竖直的，简称立铣。n立铣床可以加工平面、斜面、沟槽、台阶、齿轮、凸轮以及封闭轮廓表面等。二、二、龙门铣床n龙门铣床是一种大型高效通用铣床，它可以通过多个铣头同时加工几个面，来提高生产效率。n龙门铣床主要用于加工各类大型工件上的平面、沟槽等。 龙门铣床 1一床身；2一卧铣头(左)；3一立铣头(左)；4一立柱；5一横梁；6一立铣头(右)；7一顶梁；8一卧铣头(右)；9一工作台 n机床呈框架式结构，横梁5可以在立住4上升降，以适应工件的高度。n横粱上装有两个立式铣削主轴箱(立铣头)3和6，可在
50、横粱上作水平横向运动。n两根立柱上分别装有两个卧铣头2和8，可以在立柱上升降。n每个铣头都是一个独立的部件，内装主运动变速机构、主轴和操纵机构。n装在工作台9上的工件可通过工作台作水平纵向运动。n上述运动可以都是进给运动，也可以是调整铣头与工件间相对位置的快速调位(辅助)运动。n装在主轴套桶内的主轴可以通过手摇实现伸缩，以调整切深。 3.4.4 镗床镗床n镗床是指主要用镗刀在工件上加工已有预制孔的机床。n通常，镗床以镗刀旋转为主运动，镗刀移动或工件移动为进给运动。n镗床也可以进行钻床上的一些加工，还可以用铣刀铣削平面等。n因此，镗床的工艺范围较广，尤其适用于尺寸较大的箱体类工件的孔或孔系加工，
51、而且精度较高。分类n卧式铣镗床n坐标镗床n精镗床n深孔镗床n立式镗床n汽车、拖拉机修理用镗床 二、卧式铣镗床二、卧式铣镗床n卧式铣镗床是镗床类机床中应用较广泛的一种通用机床，可对各种大中型工件进行钻孔、镗孔、扩孔、铰孔、锪平面等加工，若安装铣刀或其他附件，还可进行铣平面、切制螺纹；利用平旋盘径向刀架，还可钻大孔和铣大平面等。n在卧式铣镗床上，工件可在一次装夹中完成其大部分或全部的加工工序。n卧式铣镗床工作的万能性较大，其主参数是镗轴直径。卧式铣镗床加工方法 卧式镗铣床 1一床身；2主轴箱；3一前立柱；4一径向刀架；5一径向刀架铀；6一平旋盘；7一工作台；8一上滑座；9一下滑座；10一后立柱；1
52、1一支承架；12一导轨 n它的主要组成部件有床身1、前立柱3、主轴箱2、工作台7和后立柱10等。n前立柱固定在床身的右端，在它上面安装有主轴箱，可沿前立柱导轨垂向移动。n主轴箱中安装有水平布置的主轴组件、主传动和进给传动的变速机构。n加工时，刀具可以安装在镗轴5前端的锥孔中，或装在平旋盘6与径向刀架4上。n镗轴的旋转为主运动，它还可沿轴向移动作进给运动。n平旋盘只能作旋转主运动，而装在平旋盘导轨上的径向刀架，可作径向进给运动。n安装工件的工作台部件有三层，工作台7可与下滑座9沿床身导轨作纵向移动，还可与上滑座8沿下滑座的导轨作横向移动。n工作台也可在上滑座的圆导轨上绕垂直轴线转位，以便加工相互
53、平行或成一定角度的孔与平面。n后立柱10安装在床身的左端，在它上面装有支承架11，用来支承悬伸较长的刀杆，以增加刀杆的刚度。后立柱还可沿床身导轨作纵向移动，以调整位置。 落地式铣镗床n当需要加工大型和重型工件时，需要用落地式铣镗床。n落地式铣镗床的工件安装在落地工作台上固定不动，在加工过程中的成形运动和辅助运动由机床的相关部件来完成。n立柱沿床身导轨纵向移动或纵、横向移动，主轴箱可沿立柱垂向运动。n因此，镗轴的位置是由上述二者的运动来调整和确定的。n落地铣镗床有较大的万能性，可以进行镗、钻、铣等工作。n为提高运动的灵敏性和防止爬行现象，机床上采用静压导轨或滚动导轨。n为操纵方便。通常采用悬挂式
54、操纵板或集中操纵台。n为便于测量和减轻工人劳动强度，机床上移动部件设有数码显示装置。磨床 n用磨料或磨具(如砂轮、砂带、油石、研磨剂等)为工具来加工工件各表面的机床称为磨床。n磨削加工是对工件进行精加工的主要手段，其主要恃点是加工精度高，表面粗糙度低，且能够加工淬硬工件等一般切削刀具不易加工的高硬度材料，但其允许的加工余量通常较小，且生产效率低。n最近发展的一些高效磨削机床，如缓进给磨床、高效深切磨床等己可以直接将工件从毛坯加工至成品。磨床有以下几种类型 n外圆磨床：这种磨床有万能外圆磨床、宽砂轮外圆磨床等等，主要用于磨削圆柱形和圆锥形外表面。工件一般装夹在头架和尾座顶尖间进行磨削。n内圆磨床
55、：这种磨床主要用于磨削圆柱形和圆锥形内表面，砂轮主轴一般为水平布置。n无心磨床：这种磨床工件采用无心夹持，一般支承在导轮和托架之间，由导轮驱动工件旋转，主要用于磨削圆柱形表面。n平面磨床：这种磨床主要有卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床、立轴圆台平面磨床等类型，主要用于磨削工件的各种平面。n导轨磨床：这种磨床主要用于磨削机床各种形状导轨面。 n砂带磨床。这种磨床是用快速运动的柔性砂带进行磨削各种表面的磨床，特别适用于只对工件表面粗糙度提出要求的磨削加工，具有很高的磨削效率。n工具磨床：这种磨床有万能工具磨床，工具曲线磨床及各种刀刃磨床等，主要用于磨削各种工具。n其他还有珩磨机
56、、研磨机、轴承磨床、凸轮轴磨床、中心孔磨床等。(2)外圆磨床 n外圆磨床主要用来磨削外圆柱面、圆锥面和圆柱端面，其基本磨削方法有纵磨法和切入磨法。n普通精度级外圆磨床主要用于IT6IT7级精度的圆柱形或圆锥形的外表面。n所获得的加工表面粗糙度一般为Ra0.021.25m。 M1432A型万能外圆磨床nM1432A型万能外圆磨床主要用于磨削圆柱形、圆锥形的外圆和内孔表面，也可磨削阶梯轴肩或尺寸不大的平面。n该种机床适用于单件小批生产车间、工具车间或机修车间。n机床的主要工作精度为：圆度0.0030.005mm；圆柱度0.005mm；表面粗糙度Ra0.20.4m。 M1432A型万能外圆磨床 1一
57、床身；2一头架；3砂轮架；4砂轮主轴箱；5一尾座；6内圆砂轮轴；7一进给箱；8一工作台 n在床身1上装有工作台8，工作台8的台面上装有头架2和尾座5，工件支承在头架和尾座顶尖上。n或用夹盘夹持在头架主轴上，由头架的传动装置驱动工件主轴旋转。n尾座可在工作台上左右移动，以适应装夹不同长度工件的需要。 n工作台8通过液压系统驱动可沿床身上的纵向导轨往复运动，实现纵向进给运动，也可手动纵向进给。n工作台由上下两层组成，其上工作台可相对下工作台回转一定角度，以便磨削不同的圆锥面。 n装有砂轮主轴及传动装置的砂轮架(磨头)3，安装在床身顶面后部的横向导轨上。通过横向进给机构可实现周期或连续横向进给运动。
58、n内圆砂轮轴6是带有砂轮或与接长杆相连的套筒式部件，用于磨削圆柱及圆锥形内表面。n砂轮架3和头架2都可绕垂直轴线转动一定的角度，以便磨削较大的圆锥面和内孔锥面。 n磨床的主要运动有：砂轮的旋转运动n砂(即主运动)、工件的旋转运动n工(即工件圆周进给运动)、工件的纵向往复运动f1和砂轮横向间歇进给运动ft。 n该机床还有辅助运动，如砂轮架横向快速进退运动，尾座套筒轴向伸缩运动，以节省装卸工件或测量工件的时间。 nM1432A型机床的运动是由机械传动和液压传动实现的，其中，工作台的往复直线运动、砂轮架横向快速进退及尾座顶尖套简的缩回为液压传动，其余为机械传动。n磨削外圆时，砂轮的转动是由电动机经V
59、形皮带传动获得。 n磨削内圆时，砂轮的旋转由内圆砂轮轴电动机经平带传动获得。n工件的旋转是通过头架上的拨盘旋转实现的。 3.4.6 齿轮加工机床齿轮加工机床n齿轮的加工可以采用铸造、锻造、冲压和切削加工等方法。n其中切削法加工齿轮，精度最高，应用最广泛。n按形成齿轮的原理，切削齿轮的方法可分为成形法和展成法两类。成形法n用成形法加工齿轮，要求所用刀具的切削刃形状与被切齿轮的齿槽形状相同。n例如，在铣床上用盘形或指形齿轮铣刀铣削齿轮，铣完一个齿后，进行分度，接着铣下一个齿。n成形法加工的优点是，机床结构简单，可以利用通用机床加工。缺点是对于同一模数的齿轮，只要齿数不同，齿廓形状就不同，就需采用不
60、同的成形刀具。n事实上，不可能每种齿数都备有一把刀具。n为了减少刀具数量，每种模数通常只配八把或十五把刀，各自适应一定的齿数范围，因此加工出来的齿形是近似的，加工精度较低。n成形法加工齿轮，多用于精度要求不高的修配行业。展成法n展成法加工齿轮应用齿轮啮合原理，即把齿轮啮合副(齿条齿轮、齿轮齿轮)中的一个转化为刀具，另一个作为工件，并保证刀具和工件作严格的啮合运动。n被加工齿的齿廓表面是在刀具和工件包络(展成)过程中，由刀具切削刃的位置连续变化形成的。n展成法加工齿轮的优点是，只要模数和压力角相同，一把刀具可以加工任意齿数的齿轮。这种方法的加工精度和生产率一般比较高，因而在齿轮加工机床中应用最广泛。完
