金属工艺学下册第二章

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1、返回返回金属工艺学（下册）金属工艺学（下册）第二章第二章 金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识 1返回返回本章主要介绍机床的类型、基本构造和机床的传动本章主要介绍机床的类型、基本构造和机床的传动一、机床的类型及基本结构：一、机床的类型及基本结构：1 1机床类型：机床类型： 按按加加工工性性质质和和使使用用刀刀具具，机机床床分分为为12大大类类，如如：车车床床、铣铣床床、刨刨床床、钻钻床床、磨磨床床、拉拉床床、锯锯床床、特特种种机机床床、镗镗床床、齿齿轮轮加工机床、螺纹加工机床等。加工机床、螺纹加工机床等。 按加工精度分：普通机床、精密机床和高精度机床。按加工精度分：普通机床、精密机床和

2、高精度机床。 按按重重量量分分：仪仪表表机机床床、中中小小型型机机床床、大大型型机机床床（1030t）、重型机床（重型机床（30100t）、超重型机床（）、超重型机床（100t） 按自动化程度不同分：按自动化程度不同分： 普通机床和数控机床普通机床和数控机床2返回返回2 2机床的结构：机床的结构： 尽尽管管机机床床的的种种类类繁繁多多，外外形形、布布局局和和构构造造各各不不相相同同，但但归归纳纳起起来来，它它们们都都由由主主传传动动部部件件、进进给给传传动动部部件件、工工件件安安装装装装置置、刀刀具具安安装装装装置置、支支承承件件六六个个主主要要部部分分组组成成。因因为为车车床床、铣铣床床、刨

3、刨床床、钻钻床床、磨磨床床是是五五种种最最基基本本的的机机床床，所所以以以以他他们们为为例例进进行行说说明。明。见图见图2-12-1，2-52-51）主传动部件：以实现机床的主运动，例如：车床、铣床、钻床主轴箱，刨床的变速箱，磨床的磨头。 2）进给传动部件；以实现机床的进给运动，如：车床的进给箱和溜板箱，铣床、钻床、刨床的进给箱或进给机构，磨床的液压传动装置。3）工件安装装置：以安装工件，如：卡盘、尾架、工作台等。 4）刀具安装装置：以安装刀具，如：车床、刨床的刀架，立式铣床、钻床的主轴，卧式铣床的刀轴，磨床磨头的砂轮轴。 5）支承件：用来支撑和连接机床的各部分，是机床的基础构件。如各类机床的

4、床身、立柱、底座、横梁等。 6）动力源：电机。 3返回返回第二节第二节机床的传动机床的传动 机床传动有机械、液压、气动和电气等，这一节我机床传动有机械、液压、气动和电气等，这一节我们主要讲述机械传动和液压传动。们主要讲述机械传动和液压传动。一一.机床的机械传动机床的机械传动1用来传递运动和动力的装置用来传递运动和动力的装置机床上常用的机床上常用的传动副（或定比传动机构）及其传动关系传动副（或定比传动机构）及其传动关系传动比是指从动轴与主动轴的转速之比，通常用从传动比是指从动轴与主动轴的转速之比，通常用从动轴的转速动轴的转速(n2)比上主动轴的转速比上主动轴的转速(n1)，用字符，用字符i= n

5、2/ n1表示。表示。机床上常用的传动副有带传动、齿轮传动、蜗杆传机床上常用的传动副有带传动、齿轮传动、蜗杆传动、齿轮齿条传动和螺杆传动等（见动、齿轮齿条传动和螺杆传动等（见P34表表2-1）。）。下面学习常用的传动副的传动特点和传动比的计算。下面学习常用的传动副的传动特点和传动比的计算。 4返回返回机床上的常用传动副机床上的常用传动副5返回返回1）带传动：（转动）带传动：（转动转动）转动） 带传动比：主动轮直径与从动轮直径之比。 若带传动的滑动系数为q() 一般q0.98特点：传动平稳，过载可滑，结构简单，便于维护，轴间距大。 但；摩擦损失大，传动比不准确，传动效率低。但；摩擦损失大，传动比

6、不准确，传动效率低。6返回返回2) 齿轮传动齿轮传动 : （转动（转动转动）转动）特点：结构紧凑，传动比准确，传动效率高。 但：噪声、振动大，结构、制造相对复杂。已知 Z1, Z2, Z3, Z4,n1,求n2，n3同理：传动齿轮末级转速第一级转速 7返回返回 3）蜗杆传动：蜗杆为主动件，转速蜗杆为主动件，转速 ，螺纹，螺纹 头数头数 K 蜗轮为从动件，转速 ，齿数为的Z2则： 特特点点：降降速速比比大大，传传动动平平稳稳，无无噪噪声声，结构紧凑。结构紧凑。但：传动效率低，需要良好润滑条件。但：传动效率低，需要良好润滑条件。所以，n2=(n1*K )/ Z2已知分度头为单头蜗杆，蜗轮Z=40，

7、当工件每转60（被分成60份）时计算手柄转动角度若工件被分成若工件被分成3636份时，计算手柄每次转速份时，计算手柄每次转速n1n1。即当工件转30时，手柄的转速（2/3）*360=240所以， n1=(n2*Z2)/K=(1/60)*40/1 =40/60=2/3因为， n2=1/60, K=1,Z2=40,8返回返回 4 4 ）齿轮齿条传动：主动：齿轮）齿轮齿条传动：主动：齿轮 ; ; 从动：齿条从动：齿条 齿条齿距 ， m:齿轮齿条模数 特点：齿轮齿条传动可以实现由旋转运动与直线运动的转换，即 齿轮（主）齿条（从） 旋转直线 齿条（主）齿轮（从） 直线旋转效率较高，但平稳性、准确性较差

8、9返回返回5）螺杆（丝杠螺母）传动：（旋转）螺杆（丝杠螺母）传动：（旋转直线传动）直线传动） 螺螺杆杆（丝丝杆杆）旋旋转转、螺螺母母不不转转，它它们们之之间间沿沿轴轴线线方方向向相相对对移移动。若螺杆转速为动。若螺杆转速为n，单头螺杆螺距为，单头螺杆螺距为p，则，则，多头螺杆的头数为K，则 特点：传动平稳、传动精度较高，振动、噪声小，但传动效率低。 10返回返回2.常用的变速机构常用的变速机构 1用来改变机床转速的机构用来改变机床转速的机构常用的变速机常用的变速机构：一是滑移齿轮变速机构，二是离合器式齿轮构：一是滑移齿轮变速机构，二是离合器式齿轮变速机构变速机构 。见课件。见课件传动链传动链

9、是用来表示传动件从首端向末端传递动力是用来表示传动件从首端向末端传递动力的状态，它是由若干传动副按一定方法依次组合的状态，它是由若干传动副按一定方法依次组合起来的。传动链的表示形式如下起来的。传动链的表示形式如下 I 11返回返回3.C6132卧式车床的传动系统卧式车床的传动系统 12返回返回C 6132机床的机械传动系统框图机床的机械传动系统框图 13返回返回4机械传动的组成：机械传动的组成： 定比传动结构：带传动，齿轮传动，蜗杆蜗轮传动等机构变速传动机构：滑移齿轮变速机构和离合器式齿轮变速机构换向机构： 操纵机构：手柄手轮、杠杆、凸轮、按钮、滑块等。实现机床变速、换向、启动、 的机构箱体及

10、其他机构14返回返回4机械传动的特点：机械传动的特点：1）传动比准确，适合于定比传动。）传动比准确，适合于定比传动。2）实现回转传动的结构简单，能传动较大扭矩）实现回转传动的结构简单，能传动较大扭矩3）故障排除、维修方便）故障排除、维修方便4）噪声、振动大，实现无级变速机构复杂、成本高）噪声、振动大，实现无级变速机构复杂、成本高适用于速度不太高的有级变速机构。适用于速度不太高的有级变速机构。三、机床的液压传动三、机床的液压传动1磨床的液压传动磨床的液压传动 15返回返回16返回返回3液压传动的特点：1）易于实现无级变速（大范围内实现）2）传动平稳，自动防止过载，可频繁换向动作3）便于实现电液联

11、合控制、实现自动化，能很方便地实现远程控制4）机件在油中工作，润滑好，寿命长5）油有可压缩性，且容易泄漏，不适用于定比传动6）液压件一般加工精度要求高，结构较为复杂。7）工作过程中有较大的能量损失，效率低8）对油温变化比较敏感，性能受温度的影响较大。17返回返回例题：例题： 请画出下图系统的传动系统图，并计算此状态下传动系统的转速。请画出下图系统的传动系统图，并计算此状态下传动系统的转速。 N2=n1*i1=1440*100/150=960(940.8)r/minN3=n2*i2=960*50/20=2400(2352)r/minN4=n3*i3=2400*30/25=2880(2822.4)

12、r/minN5=n4*i4=2880*1/40=72(70.56)r/min1/40 100/150 30/4050/2040/3020/5030/2520/3518返回返回第三节第三节 自动机床和数控机床简介自动机床和数控机床简介一自动机床和数控机床简介一自动机床和数控机床简介二、数控机床二、数控机床 1、数控机床加工的基本原理、数控机床加工的基本原理 2、数控机床的种类、数控机床的种类 3、数控机床加工的特点和应用、数控机床加工的特点和应用 4、加工中心、加工中心19返回返回一、自动机床一、自动机床采用各种自动控制装置，采用各种自动控制装置， 实现机床自动实现机床自动加工的机床。加工的机床

13、。自动机床控制方式分为机械程序、油液自动机床控制方式分为机械程序、油液程序、电程序、数字程序。程序、电程序、数字程序。图图2-16为机械程序控制的自动车床。为机械程序控制的自动车床。 这类机床适合于大批大量地生产形状这类机床适合于大批大量地生产形状不太复杂的零件。自动生产单件、小批不太复杂的零件。自动生产单件、小批量，特别是高精度、复杂型面零件的加量，特别是高精度、复杂型面零件的加工，普遍采用数控机床。工，普遍采用数控机床。20返回返回二、数控机床二、数控机床1、数控机床：是用数控装置或计算机进行程、数控机床：是用数控装置或计算机进行程序控制的一种高效能自动化机床。序控制的一种高效能自动化机床

14、。2、数控机床的基本工作过程、数控机床的基本工作过程网络传输网络传输21返回返回2、数控机床的基本工作过程、数控机床的基本工作过程编写程序编写程序按照零件加工的技术要求和工艺要求，按照零件加工的技术要求和工艺要求， 用规定的代码和程序格式编写零件的加工程序。用规定的代码和程序格式编写零件的加工程序。输入程序输入程序将加工程序手工输入到数控系统，或通将加工程序手工输入到数控系统，或通过数控系统上串口或并口接受计算机发来的数控程序过数控系统上串口或并口接受计算机发来的数控程序（NC代码）。代码）。翻译程序翻译程序首先由数控系统将首先由数控系统将NC代码翻译为机器码。代码翻译为机器码。机器码是一种由

15、机器码是一种由“0”和和“1”组成的二进制文件，其内组成的二进制文件，其内包含了包含了NC程序的各种指令信息，如主轴及工作台的平动程序的各种指令信息，如主轴及工作台的平动或转动信息、冷却液开关和换刀等辅助信息。再由数控或转动信息、冷却液开关和换刀等辅助信息。再由数控系统将机器码转换为控制电机运动以及其他辅助处理的系统将机器码转换为控制电机运动以及其他辅助处理的信号。信号。控制指令的传输控制指令的传输 上述信息只有传送到相应的执行上述信息只有传送到相应的执行元器件中才能获得所需要的动作。元器件中才能获得所需要的动作。执行部件运动，完成零件的加工执行部件运动，完成零件的加工 22返回返回3、数控机

16、床的分类、数控机床的分类 1、按照机床运动的控制轨迹分类、按照机床运动的控制轨迹分类 点位控制、直线控制、轮廓控制点位控制、直线控制、轮廓控制2、按伺服控制方式分类、按伺服控制方式分类 开环控制和闭环控制开环控制和闭环控制 3、按加工方法分类、按加工方法分类 4、按数控系统的功能水平分类、按数控系统的功能水平分类 23返回返回3、按加工方法分类、按加工方法分类（1）金属切削类数控机床）金属切削类数控机床 如数控车床、加工如数控车床、加工中心、数控钻床、数控磨床、数控镗床等。中心、数控钻床、数控磨床、数控镗床等。（2）金属成型类数控机床）金属成型类数控机床 如数控折弯机、数如数控折弯机、数控弯管

17、机、数控回转头压力机等。控弯管机、数控回转头压力机等。（3）数控特种加工机床）数控特种加工机床 如数控线切割机床、如数控线切割机床、数控电火花成型机床、数控激光切割机等。数控电火花成型机床、数控激光切割机等。（4）其他类型的数控机床）其他类型的数控机床 如数控对刀仪、数如数控对刀仪、数控三坐标测量机等。控三坐标测量机等。4、按照数控系统的功能水平不同，通常把数控、按照数控系统的功能水平不同，通常把数控系统分为低（经济型）、中（普及型）、高系统分为低（经济型）、中（普及型）、高（全功能）三类。（全功能）三类。 24返回返回1。数控机床工作原理（1）根据零件图进行程序设计。（2）按规定代码编程序单

18、。（3）制作穿孔低带。（4）光电读带机，把电脉冲输入数控装置。（5）数控装置输往伺服驱动机构。（6）伺服驱动机构带动机床各运动部件。2。特点及用途（1）具有高度柔性，准备时间短。（2）显著减少辅助时间，机床利用率高。（3）生产率高。（4）可加工复杂表面。（5）加工精度高。25返回返回一、数控机床的组成一、数控机床的组成数控机床一般由数控系统、伺服系统、位置反馈系统、数控机床一般由数控系统、伺服系统、位置反馈系统、强电控制柜、机床本体和各类辅助装置组成强电控制柜、机床本体和各类辅助装置组成 显示器操作面板接 口主控制系统接 口PLC数控系统强电控制柜机床本体伺服驱动反馈系统伺服电机插补电源辅 助

19、 装 置过载与限位保护排屑装置液压系统润滑系统切削液装置APCATC26返回返回数控机床加工的特点和应用数控机床加工的特点和应用 数控机床与传统机床相比，主要特点如数控机床与传统机床相比，主要特点如下：下：27返回返回第四节第四节 柔性制造系统和计算机辅柔性制造系统和计算机辅助制造概述助制造概述一、机械制造系统一、机械制造系统二、柔性制造系统二、柔性制造系统FMS的概念的概念FMS的基本类型及应用的基本类型及应用柔性制造系统单元（柔性制造系统单元（FMC）柔性制造系统（柔性制造系统（FMS）柔性自动生产线（柔性自动生产线（FTL）三、计算机集成制造系统三、计算机集成制造系统28返回返回复习题复

20、习题1、机床的基本结构、机床的基本结构2 2、机械传动比的计算、机械传动比的计算3 3、会写传动链的结构式。、会写传动链的结构式。4 4、机床机械传动的主要组成部分、机床机械传动的主要组成部分5 5、常见的变速机构、常见的变速机构6 6、机床液压传动的主要组成部分、机床液压传动的主要组成部分7 7、比较机械传动与液压传动的优缺点、比较机械传动与液压传动的优缺点29返回返回8、数控机床的组成9、数控机床的分类 10、数控机床加工的特点和应用 11、什么是制造系统？列举出几种现代集成制造系统。 12、常见的自动化加工系统有哪些？ 13、什么是CIM ？14、从系统各功能角度考虑，一般认为CIMS是

21、由四个功能分系统和两个支撑系统组成 ，它们分别是什么？30返回返回实习中解决实习中解决1、机床的类型及其牌号、机床的类型及其牌号2、具体机床的组成、具体机床的组成3、31返回返回第三节第三节 切削加工自动化生产简介切削加工自动化生产简介 一、自动半自动机床一、自动半自动机床普通机床是人操纵，生产率低，质量不稳。普通机床是人操纵，生产率低，质量不稳。自动机床控制方式分为机械程序、油液程序、电程序、数字程自动机床控制方式分为机械程序、油液程序、电程序、数字程序。序。二、切削加工自动线二、切削加工自动线1、自动线的组成、自动线的组成2、自动线的类型：、自动线的类型：刚性自动线：加工对象是单一、不可变，一台故障，全线停产。刚性自动线：加工对象是单一、不可变，一台故障，全线停产。柔性自动线：加工对象可变，全线不一定有统一节拍，机床间柔性自动线：加工对象可变，全线不一定有统一节拍，机床间有储料装置发展很快。有储料装置发展很快。刚性生产线分为：刚性生产线分为：（1）通用机床自动线：自动半自动机床。）通用机床自动线：自动半自动机床。（2）组合机床自动线：组合机床联成。）组合机床自动线：组合机床联成。（3）专用机床自动线：自动化专用机床联成。）专用机床自动线：自动化专用机床联成。（4）转子机床自动线：转子机床通过转子联成。）转子机床自动线：转子机床通过转子联成。32