金属切削机床基本知识课件

第第2 2章制造工艺装备章制造工艺装备2.22.2金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识2.32.3车床车床2.42.4齿轮加工机床齿轮加工机床2.52.5磨床磨床2.62.6组合机床组合机床2.72.7数字控制机床简介数字控制机床简介第2章制造工艺装备1第第2 2章章 制造工艺装备制造工艺装备 本章教学目的本章教学目的 1 1、了解及熟悉机械加工中各类机床的用、了解及熟悉机械加工中各类机床的用途、工艺范围和特点，重点是熟悉车床和齿途、工艺范围和特点，重点是熟悉车床和齿轮加工机床；轮加工机床；2 2、掌握认识、分析机床（机床的运动和、掌握认识、分析机床（机床的运动和传动）的方法。传动）的方法。本章教学内容及要求本章教学内容及要求 1 1、了解机床的分类情况；、了解机床的分类情况；2 2、掌握分析机床运动和传动的方法；、掌握分析机床运动和传动的方法；3 3、熟悉典型车床、齿轮加工机床的用途、熟悉典型车床、齿轮加工机床的用途、工艺范围及机床传动系统；工艺范围及机床传动系统；4 4、了解其他类型机床的用途、工艺范围、了解其他类型机床的用途、工艺范围及特点。及特点。机床机床刀具刀具夹具夹具第2章 制造工艺装备机床2p 本章教学重点及难点本章教学重点及难点p 认识、分析机床运动和传动的方法，典型车床认识、分析机床运动和传动的方法，典型车床及滚齿机的传动系统。及滚齿机的传动系统。p 教材和参考书教材和参考书p 1 1熊良山等，机械制造技术基础，华中熊良山等，机械制造技术基础，华中科技大学出版社，科技大学出版社，2012 2012年第年第2 2版？版？p 2 2唐宗军主编，机械制造基础唐宗军主编，机械制造基础 机械工业机械工业出版社出版社p 教学内容以教材为主，教学内容以教材为主，“CA6140“CA6140机床传动系统机床传动系统分析分析”部分补充了参考书中的内容。部分补充了参考书中的内容。提提示示 注注意意结结合合金金工工实实习和生产实习习和生产实习 本章教学重点及难点提示 注意结合金工实习和生产实习32.2 2.2 金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识 金属切削机床是采用切削的方法把金金属切削机床是采用切削的方法把金属毛坯加工成机械零件的机器，它是制属毛坯加工成机械零件的机器，它是制造机器的机器，简称机床。是一种工作造机器的机器，简称机床。是一种工作母机。母机。2.2.1 2.2.1 机床的分类及型号机床的分类及型号 2.2.2 2.2.2 机床的运动机床的运动 2.2.3 2.2.3 机床的传动机床的传动2.2 金属切削机床的基本知识42.2.1 2.2.1 机床的分类及型号机床的分类及型号1.1.机床的分类机床的分类 机床的品种规格繁多，为便于区别、使用和管理，必须加机床的品种规格繁多，为便于区别、使用和管理，必须加以分类。常用的机床分类方法有以分类。常用的机床分类方法有3 3种：种：（1 1）按加工性质、所用刀具和机床用途分（按工作原理分）按加工性质、所用刀具和机床用途分（按工作原理分）依据国家标准金属切削机床型号编制方法（依据国家标准金属切削机床型号编制方法（GB/T GB/T 15375-200815375-2008），机床分为：车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工机），机床分为：车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工机床、螺纹加工机床、刨插床、拉床、锯床（切断机床）和其它床、螺纹加工机床、刨插床、拉床、锯床（切断机床）和其它机床（共机床（共1111类）。在每一类机床中，又按工艺范围、布局形式类）。在每一类机床中，又按工艺范围、布局形式和结构性能的不同，分为和结构性能的不同，分为1010个组，每一组又分若干系（型）。个组，每一组又分若干系（型）。不含以前分类方法中的特种加工机床不含以前分类方法中的特种加工机床金金工工实实习习中中见见过过那那些些类类型型机床？机床？2.2.1 机床的分类及型号金工实习中见过那些类型机床？5 （2 2）按按机机床床的的通通用用性性程程度度分分 同同类类机机床床又又可可分分为为：通通用用机机床（万能机床）、专门化机床（专能机床）和专用机床。床（万能机床）、专门化机床（专能机床）和专用机床。通通用用机机床床 工工艺艺范范围围宽宽，通通用用性性好好，能能加加工工一一定定尺尺寸寸范范围围的的多多种种类类型型零零件件，完完成成多多种种工工序序。如如卧卧式式车车床床CA6140CA6140、万万能能外外圆圆磨磨床床M1432AM1432A等等。通通用用机机床床的的结结构构往往往往比比较较复复杂杂，生生产产率率也也较较低低，适用于单件小批生产。适用于单件小批生产。专专门门化化机机床床 只只能能加加工工一一定定尺尺寸寸范范围围内内的的某某一一类类或或几几类类零零件件，完成其中的某些特定工序。如曲轴车床、凸轮轴磨床等。完成其中的某些特定工序。如曲轴车床、凸轮轴磨床等。专专用用机机床床 工工艺艺范范围围最最窄窄，通通常常只只能能完完成成某某一一特特定定零零件件的的特特定工序。组合机床属于专用机床。定工序。组合机床属于专用机床。（2）按机床的通用性程度分 同类机床又可分为：通用机6 （3 3）按按机机床床工工作作精精度度分分 同同类类机机床床又又可可分分为为：普通机床、精密机床和高精度机床。普通机床、精密机床和高精度机床。其他分类方法其他分类方法 按按机机床床的的重重量量和和尺尺寸寸分分 仪仪表表机机床床、中中型型机机床床、大大型机床、重型机床和超重型机床。型机床、重型机床和超重型机床。按自动化程度分按自动化程度分 手动、机动、半自动和自动机床。手动、机动、半自动和自动机床。按按主主要要工工作作器器官官的的数数目目分分 单单轴轴机机床床、多多轴轴机机床床、单刀机床和多刀机床。单刀机床和多刀机床。另外，机床还有普通机床与数控机床之分。另外，机床还有普通机床与数控机床之分。（3）按机床工作精度分 同类机床又可分为：普通机床、72.2.机床的技术参数与尺寸系列机床的技术参数与尺寸系列 技技术术参参数数 是是表表示示机机床床尺尺寸寸大大小小和和加加工工能能力力的的各各种种技技术术数数据据。一一般般包包括括：主主参参数数、第第二二主主参参数数、主主要要工工作作部部件件的的结结构构尺尺寸寸、主主要要工工作作部部件件的的移移动动行行程程范范围围，各各种种运运动动的的速速度度范范围围和级数、各电机的功率、机床轮廓尺寸等。和级数、各电机的功率、机床轮廓尺寸等。主主参参数数 反反映映机机床床最最大大工工作作能能力力的的一一个个主主要要参参数数，它它直直接接影影响响机机床床的的其其它它参参数数和和基基本本结结构构的的大大小小。一一般般以以机机床床加加工工的的最最大大工工件件尺尺寸寸或或与与此此有有关关的的机机床床部部件件尺尺寸寸来来表表示示。例例如如：普普通通卧卧式式车车床床、外外圆圆磨磨床床最最大大加加工工直直径径，铣铣床床工工作作台台工作面宽度。工作面宽度。第第二二主主参参数数 为为了了更更完完整整地地表表示示其其工工作作能能力力和和尺尺寸寸大大小小，还还规规定定有有第第二二主主参参数数。普普通通车车床床的的第第二二主主参参数数是是最最大大工工件件长长度，例如度，例如CA6140CA6140：750750、10001000、15001500、20002000。2.机床的技术参数与尺寸系列 83.3.机床型号编制机床型号编制 机床型号机床型号 是机床产品的代号，用以简明的表示是机床产品的代号，用以简明的表示机床的类型、主要技术参数以及性能和结构特性机床的类型、主要技术参数以及性能和结构特性等。等。机床型号编制方法机床型号编制方法 机床型号的编制依据国家机床型号的编制依据国家标准标准GB/T 15375-2008 GB/T 15375-2008 金属切削机床型号编制金属切削机床型号编制方法进行。方法进行。GB/T 153752008 GB/T 153752008规定规定 采用大写汉语拼音字采用大写汉语拼音字母和阿拉伯数字相结合的方式来表示机床型号。母和阿拉伯数字相结合的方式来表示机床型号。通用机床型号表示方法如下：通用机床型号表示方法如下：3.机床型号编制9金属切削机床基本知识课件10 （1 1）类别代号（按机床的第一种分类方法分类）类别代号（按机床的第一种分类方法分类）用大写汉语拼音字用大写汉语拼音字母表示。母表示。（2 2）机床的特性代号）机床的特性代号 表示机床的性能和结构特性，包括通用特性和表示机床的性能和结构特性，包括通用特性和结构特性。结构特性。（1）类别代号（按机床的第一种分类方法分类）用11n 通用特性代号（在前）当机床具有表中的特性时，使用表中的代号来表示机床的通用特性。n 结构特性代号（在后）为了区别主参数相同而结构不同的同类机床，在型号中用拼音字母区分。不能用通用特性代号中的字母。例：CA6140n （3）机床的组别和系（型）别代号 每类机床按用途、性能、结构相近或有派生关系分为10组（即从09组）；每组中又分为10系（型）（即从09系），是对机床类型的进一步细分。各用1位数字表示。通用特性代号（在前）当机床具有表中的特性时，使用表12 组别 类别0123456789车床C仪表车床单轴自动半自动车床多轴自动、半自动车床回轮、转塔车床曲轴及凸轮轴车床立式车床落地及落地及卧式卧式车床床仿形及多刀车床轮、轴、辊、锭及铲齿车床其他车床钻床Z坐标镗钻床深孔钻床摇臂钻床台式钻床立式钻床卧式钻床铣钻床中心孔钻床镗床T深孔镗床坐标镗床立式镗床卧式铣镗床精镗床汽车、拖拉机修理用镗床磨床M仪表磨床外外圆磨磨床床内圆磨床砂轮机坐标磨床导轨磨床刀具刃磨床平面及端面磨床曲轴、凸轮轴、花键轴及轧辊磨床工具磨床2M超精机内圆珩磨机外圆及其他珩磨机抛光机砂带抛光及磨削机床刀具刃磨及研磨机床可转位刀片磨削机床研磨机其他磨床3M球轴承套圈沟磨床滚子轴承套圈滚道磨床轴承套圈超精机叶片磨削机床滚子加工机床钢球加工机床气门、活塞及活塞环磨削机床汽车、拖拉机修磨机床表表2-6 机床类别、组别划分表机床类别、组别划分表 组别 0123456789车床C仪13续续 表表 组别 类别0123456789齿轮加工机床Y仪表齿轮加工机锥齿轮加工机滚齿及及铣齿机机剃齿及珩齿机插齿机花键轴铣床齿轮磨齿机其他齿轮加工机齿轮倒角及检查机螺纹加工机床S套丝机攻丝机螺纹铣床螺纹磨床螺纹车床铣床X仪表铣床悬臂及滑枕铣床龙门铣床平面铣床仿形铣床立式升降台铣床卧式升降台铣床床身铣床工具铣床其他铣床刨插床B悬臂刨床龙门刨床插床牛头刨床边缘及摸具刨床其他刨床拉床L侧拉床卧式外拉床连续拉床立式内拉床卧式内拉床立式外拉床键槽及螺纹拉床其他拉床锯床G砂轮片锯床卧式带锯床立式带锯床圆锯床弓锯床锉锯床其他锯床Q其他仪表机床管子加工机床木螺钉加工机刻线机切断机续 表 组别 0123456789齿14 （4 4）主主参参数数代代号号 代代表表机机床床规规格格大大小小的的一一种种参参数数，用用阿阿拉拉伯伯数数字字表表示示，通通常常用用主主参参数数的的折折算算值值（1/101/10或或1/1001/100）来来表表示，一般用示，一般用2 2位数字表示。位数字表示。（5 5）重重大大改改进进序序号号 当当机机床床的的性性能能和和结结构构出出现现重重大大改改进进时时，按按其其设设计计改改进进的的次次序序分分别别用用汉汉语语拼拼音音字字母母表表示示，附附在在机机床床型号的末尾，以示区别。型号的末尾，以示区别。（习习惯惯上上读读英英文文字字母母的的音音，如如Y3150EY3150E中中E E）（4）主参数代号 代表机床规格大小的一种参数，用阿15（6）机床型号示例）机床型号示例（6）机床型号示例16Z 5 6 254 AZ 5 6 254 AT H M 6 3 50T H M 6 3 50C M 6 1 40C M 6 1 40M 1 4 32 AM 1 4 32 AZ 5 6 254 A17请写出下列机床型号中各代号的含义：请写出下列机床型号中各代号的含义：1 1、XZ5625A XZ5625A 2 2、XQ6132AXQ6132A3 3、Z56254AZ56254A4 4、Y3150EY3150E请写出下列机床型号中各代号的含义：18 因因此此，对对运运动动的的分分析析要要从从表表面面入入手手，表表面面 运运动动 举例：车削圆柱面、端面举例：车削圆柱面、端面2.2.2 2.2.2 机床的运动机床的运动1.1.工工件件表表面面的的形形成成方方法法 零零件件表表面面的的形形成成需需要要机机床床的的运运动动刀刀具具相相对对工工件的运动，机床的运动形成了工件表面。件的运动，机床的运动形成了工件表面。通通常常，不不同同的的运运动动形形成成了了不不同同的的表表面面不不同同的的表表面面需需要要不不同同的的运运动动（还还和和使使用用的的刀刀具具有有关关，图图2-37 2-37）。）。在机床上如何实现工在机床上如何实现工件表面的加工？（结件表面的加工？（结合金工实习进行思考）合金工实习进行思考）p 金金属属切切削削机机床床是是采采用用切切削削的的方方法法把把金金属属毛毛坯坯加加工工成成机机械械零零件件的的机机器器，它它是是制制造造机机器器的的机器，简称机床。机器，简称机床。2.2.2 机床的运动 零件表面的形成需要机床的运动刀具19图图2-37 2-37 图2-37 20 图图2-35 2-35 机械零件上常见的表面（机械零件上常见的表面（P134P134）1-1-平面；平面；2-2-圆柱面；圆柱面；3-3-圆锥面；圆锥面；4-4-成形表面成形表面机械零件机械零件表面被设表面被设计成便于计成便于切削加工切削加工获得。获得。一个好的一个好的设计师首设计师首先是一个先是一个好的工艺好的工艺师。师。（1 1）机械零件上常见的表面）机械零件上常见的表面 图2-35 机械零件上常见的表面（P134）机械零21 （2 2）零件表面的形成）零件表面的形成 运动的分析方法运动的分析方法 几几何何观观点点 机机械械零零件件的的表表面面几几何何上上可可以以看看作作是是一一条条母母线线沿沿着着一一条条导导线线运运动动而而形形成成的的，母母线线和和导导线线统统称称为发生线，见图为发生线，见图2-36 2-36。如如何何进进行行由由表表面面到到运动的分析？运动的分析？引入发生线的概念引入发生线的概念零件表面零件表面 发生线发生线 机机床运动床运动 零零件件表表面面的的形形成成需需要要机机床床的的运运动动刀刀具具相相对对工工件件的的运运动动，机床运动形成了工件表面。机床运动形成了工件表面。通常，不同的表面需要不同的运动。通常，不同的表面需要不同的运动。（2）零件表面的形成 如何进行由表面到运动的分22图图2-36 2-36 零件表面的形成（几何观点）零件表面的形成（几何观点）P135P1351-1-母线；母线；2-2-导线导线u 切削观点 在切削加工过程中，通过刀具和工件的相对运动形成母线和导线，从而加工出零件表面。形成发生线的方法有4种。（将表面和运动联系到一起）图2-36 零件表面的形成（几何观点）P135 切削观点 23（3 3）发生线的形成方法）发生线的形成方法图图2-37 2-37 形成发生线所需的运动形成发生线所需的运动1-1-刀尖或切削刃；刀尖或切削刃；2-2-发生线；发生线；3-3-刀具轴线的运动轨迹刀具轴线的运动轨迹（3）发生线的形成方法图2-37 形成发生线所需的运动24 1 1）轨迹法）轨迹法 图图2-37(a)2-37(a)刀刀具具切切削削刃刃与与被被加加工工表表面面为为点点接接触触。为为了了获获得得所所需需的的发发生生线线，切切削削刃刃必必须须沿沿发发生生线线运运动动。因因此此，采采用用轨轨迹迹法法形形成成所所需需的的发发生生线线需要一个独立的运动。需要一个独立的运动。可能不是简单的圆轨迹或直线轨迹可能不是简单的圆轨迹或直线轨迹 2 2）成成形形法法 图图2-37(b)2-37(b)采采用用成成形形刀刀具具加加工工时时，切切削削刃刃的的形形状状与与所所需需生生成成的的发发生生线线形形状状一一致致。因因此此加加工工时时不不需需要要任任何何运运动动便便可可获获得所需的发生线。得所需的发生线。1）轨迹法 图2-37(a)25 3 3）相相切切法法 图图2-37(c)2-37(c)用用铣铣刀刀、砂砂轮轮等等旋旋转转刀刀具具加加工工时时，刀刀具具圆圆周周上上多多个个切切削削点点（刃刃）轮轮流流与与工工件件表表面面相相接接触触。此此时时除除了了刀刀具具作作旋旋转转运运动动之之外外，还还要要使使刀刀具具轴轴线线沿沿着着一一定定的的轨轨迹迹运运动动，而而各各个个切切削削点点运运动动轨轨迹迹的的包包络络线线就就是是所所加加工工表表面面的的一一条条发发生生线线。因因此此，采采用用相相切切法法形形成成发发生生线线，需需要要刀刀具具旋旋转转和和刀刀具具轴轴线线与与工工件件之之间间的的相相对对移移动动两两个个彼彼此此相相互互独立的运动。独立的运动。3）相切法 图2-37(c)用铣刀、砂轮等旋转26 4 4）展展成成法法（范范成成法法）图图2-37(d)2-37(d)发发生生线线（渐渐开开线线）是是切切削削刃刃（是是一一条条线线）在在各各瞬瞬时时位位置置时时的的包包络络线线。加加工工时时，工工件件和和刀刀具具运运动动之之间间保保证证严严格格的的运运动动关关系系，二二个个运运动动之之间间不不是是彼彼此此独独立立的的，共共同同组组成成一一个个复复合合运运动动。加加工工时时，刀刀具具和和工工件件再再现现机机构构工工作作时时的的运运动动关系，需要一个独立运动。关系，需要一个独立运动。简单运动简单运动 指机床的直线和旋转运动。指机床的直线和旋转运动。复复合合运运动动 由由彼彼此此之之间间具具有有相相互互联联系系的的、彼彼此此不不独独立的几个简单运动组成，是一个独立的运动。立的几个简单运动组成，是一个独立的运动。4）展成法（范成法）图2-37(d)发生线272.2.机床的运动机床的运动 几何观点、切削观点几何观点、切削观点 形形成成（2 2条条）发发生生线线的的运运动动称称为为表表面面成成形形运运动动（工工作作运运动动、切切削削运运动动），除除了了成成形形运运动动外外，机机床床的其他运动称为辅助运动。的其他运动称为辅助运动。辅辅助助运运动动包包括括切切入入运运动动、分分度度运运动动、调调位位运运动动和其他运动。综合起来，机床运动包括：和其他运动。综合起来，机床运动包括：（1 1）表面成形运动（工作运动、切削运动）表面成形运动（工作运动、切削运动）是是形形成成被被加加工工表表面面所所必必须须的的运运动动，它它是是机机床床上上最最基基本本的的运运动动是是形形成成2 2条条发发生生线线所所需需运运动动的的综综合合。例如图例如图2-372-37。2.机床的运动 几何观点、切削观点28n 表表面面成成形形运运动动从从切切削削的的角角度度分分为为主主运运动动和和进进给给运动。运动。n课堂练习：课堂练习：n（1 1）分分析析图图2-36(d)2-36(d)所所示示，车车削削螺螺纹纹表表面面的的成成形形方法及所需的成形运动。方法及所需的成形运动。n（2 2）分分析析图图2-36(e)2-36(e)所所示示，滚滚切切直直齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮齿齿面的成形方法及所需的成形运动。面的成形方法及所需的成形运动。加工零件表面时，通过刀具与工件的相对运加工零件表面时，通过刀具与工件的相对运动形成动形成2条发生线，从而形成所要加工的表面。条发生线，从而形成所要加工的表面。成形运动是形成成形运动是形成2条发生线所需运动的综合。条发生线所需运动的综合。表面成形运动从切削的角度分为主运动和进给运动。29n 每每个个独独立立成成形形运运动动有有5 5个个参参数数：起起点点、方方向向、轨轨迹、速度、行程。迹、速度、行程。n （2 2）切切入入运运动动（吃吃刀刀运运动动）刀刀具具切切入入工工件件表面一定深度，以使工件获得所需的尺寸。表面一定深度，以使工件获得所需的尺寸。n （3 3）分分度度运运动动 工工作作台台或或刀刀架架的的转转位位或或移移位位，以以顺顺序序加加工工均均匀匀分分布布的的若若干干个个相相同同的的表表面面或或使使用用不不同的刀具作顺次加工。同的刀具作顺次加工。n （4 4）调调位位运运动动 根根据据工工件件的的尺尺寸寸大大小小，在在加加工之前调整机床上某些部件的位置，以便于加工。工之前调整机床上某些部件的位置，以便于加工。每个独立成形运动有5个参数：起点、方向、轨迹、速度、行程。30 （5 5）其其它它各各种种运运动动 如如刀刀具具快快速速趋趋近近工工件件或或退退回回原原位位的的空空行行程程运运动动，控控制制运运动动的的开开、停、变速和换向等的操纵运动等。停、变速和换向等的操纵运动等。以以上上表表面面成成形形运运动动之之外外的的运运动动，称称为为辅辅助助运动。运动。作业作业:P200 P200，2-10(1)2-10(1)、(2)(2)（画出加工简图）（画出加工简图）思考题：思考题：P200 P200，2-11 2-11 （5）其它各种运动 如刀具快速趋近工件或退回原位的31作作业业:以以简简图图分分析析进进行行下下列列加加工工时时的的成成形形方方法法，并并标明机床上所需的运动。（标明机床上所需的运动。（2 2）在卧式车床上钻孔。）在卧式车床上钻孔。思思考考题题：举举例例说说明明什什么么叫叫成成形形运运动动、简简单单运运动动、复复合运动？合运动？成形运动成形运动 形成发生线的运动。形成发生线的运动。简单运动简单运动 指机床的直线和旋转运动。指机床的直线和旋转运动。复复合合运运动动 由由彼彼此此之之间间具具有有相相互互联联系系的的、彼彼此此不不独独立的几个简单运动组成，是一个独立的运动。立的几个简单运动组成，是一个独立的运动。母线：直线母线：直线 轨迹法轨迹法 1 1个运动个运动导线：圆导线：圆 轨迹法轨迹法 1 1个运动个运动综合：综合：2 2个独立运动个独立运动 强调相对运动强调相对运动作业:以简图分析进行下列加工时的成形方法，并标明机床上所需32 为为了了进进行行机机床床运运动动的的分分析析，在在由由表表面面到到运运动动的的分分析析过过程程之之间间，引引入了发生线的概念。入了发生线的概念。零零件件表表面面的的形形成成需需要要机机床床的的运运动动刀刀具具相相对对工工件的运动，机床运动形成了工件表面。件的运动，机床运动形成了工件表面。通通常常，不不同同的的运运动动形形成成了了不不同同的的表表面面不不同同的的表面需要不同的运动。表面需要不同的运动。对运动的分析要从加工表面入手，表面对运动的分析要从加工表面入手，表面 运动运动几何观点几何观点切削观点切削观点机床的运动是如何实现的？机床的运动是如何实现的？为了进行机床运动的分析，在由表面到运动的分析过程之间332.2.3 2.2.3 机床的传动机床的传动 机机床床的的运运动动是是通通过过机机床床的的传传动动系系统统实实现现的的，通通过过机机床床的的传传动动系系统统将将运运动动和和动动力力由由运运动动源源（电电动动机机）传递到机床的执行件。因此机床的运动分析采取：传递到机床的执行件。因此机床的运动分析采取：（表面（表面 ）运动）运动 传动的认识、分析方法传动的认识、分析方法 机机床床传传动动系系统统 由由实实现现机机床床运运动动所所必必须须的的一一系系列列传传动元件组成。动元件组成。1.1.机床传动系统的组成机床传动系统的组成 为为了了实实现现加加工工过过程程中中所所需需的的各各种种运运动动，机机床床传传动动系统必须有运动源、执行件和传动装置三个基本部分。系统必须有运动源、执行件和传动装置三个基本部分。机床的运动是如何实现的？机床的运动是如何实现的？2.2.3 机床的传动 机床的运动是如何实现的？34n 运运动动源源 是是为为执执行行件件提提供供运运动动和和动动力力的的装装置置，如如交交流流异异步步电电动动机机，直直流流、交交流流调调速速电电动动机机，伺伺服服电电动动机等。机等。n 执执行行件件 是是执执行行运运动动的的机机床床部部件件，如如主主轴轴、刀刀架架、工工作作台台等等，其其任任务务是是装装夹夹刀刀具具和和工工件件，直直接接带带动动它它们们完成一定形式的运动（旋转或直线运动）。完成一定形式的运动（旋转或直线运动）。n 传传动动装装置置（一一系系列列传传动动件件）是是传传递递运运动动和和动动力力的的装装置置，通通过过传传动动装装置置将将运运动动和和动动力力从从运运动动源源传传至至执执行行件件，使使执执行行件件获获得得运运动动，以以及及使使有有关关执执行行件件之之间间保保持持某某种种确确定定的的相相对对运运动动关关系系。包包括括机机械械、电电气气、液液压压、气动等类型。气动等类型。n 机床传动系统可进一步分解成若干条传动链。机床传动系统可进一步分解成若干条传动链。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352.2.传动链传动链 传动链传动链 构成一个传动联系的一系列顺序排列的传动构成一个传动联系的一系列顺序排列的传动件。件。传动联系传动联系 机床上为了得到所需的运动，需要通过一机床上为了得到所需的运动，需要通过一系列的传动件把运动源与执行件（如电机和主轴）或系列的传动件把运动源与执行件（如电机和主轴）或者把执行件与执行件（如主轴和刀架）联系起来，称者把执行件与执行件（如主轴和刀架）联系起来，称为传动联系。为传动联系。机床上的所有传动链一起构成了一台机床的传动机床上的所有传动链一起构成了一台机床的传动系统。系统。末端件末端件 传动链两端的元件称为末端件。传动链两端的元件称为末端件。计算位移计算位移 传动链两个末端件的转角或移动量以及传动链两个末端件的转角或移动量以及它们之间要保证的关系称为计算位移。它们之间要保证的关系称为计算位移。P137P137 例如：车削螺纹进给传动链的计算位移为：例如：车削螺纹进给传动链的计算位移为：主轴转主轴转1r1r刀架移动刀架移动L(mm)L(mm)运动源和执行件运动源和执行件2.传动链 运动源和执行件36 传动链的分析方法传动链的分析方法 “抓两端，联中间抓两端，联中间”传动链按传动性质分为：传动链按传动性质分为：外联系传动链和内联系传动链。外联系传动链和内联系传动链。（1 1）外联系传动链）外联系传动链 是是联联系系运运动动源源（如如电电动动机机）和和执执行行件件（如如主主轴轴、刀刀架架、工工作作台台等等）之之间间的的传传动动链链，使使执执行行件件获获得得运运动动，而而且且能能改改变变运运动动的的速速度度和和方方向向，不不要要求求运运动动源源和执行件之间有严格的传动比关系。和执行件之间有严格的传动比关系。每一个独立运动都需要一个外联系传动链，每一个独立运动都需要一个外联系传动链，将运动和动力传到执行件。将运动和动力传到执行件。例如：车削外圆柱面时，实现主轴旋转的传动链。例如：车削外圆柱面时，实现主轴旋转的传动链。传动链的分析方法 “抓两端，联中间”每一个独立运37 （2 2）内联系传动链）内联系传动链 当当传传动动链链的的两两个个末末端端件件转转角角或或移移动动量量之之间间有有严严格格的的比比例例关关系系要要求求时时，该该传传动动链链称称为为内内联联系系传传动动链链，其其通常连接一个复合运动的两个简单运动。通常连接一个复合运动的两个简单运动。例如：车削螺纹时，主轴和刀架之间的传动链。例如：车削螺纹时，主轴和刀架之间的传动链。传传动动链链两两个个末末端端件件的的转转角角或或移移动动量量之之间间如如果果有有严严格格的的比比例例关关系系要要求求，这这样样的的传传动动链链就就是是内内联联系系传传动链；若没有这种要求，则为外联系传动链。动链；若没有这种要求，则为外联系传动链。机机床床上上的的每每一一个个独独立立运运动动都都需需要要一一条条外外联联系系传动链，将运动和动力传到执行件；传动链，将运动和动力传到执行件；对于复合运动还再需要一条内联系传动链。对于复合运动还再需要一条内联系传动链。通通过过前前面面由由表表面面到到运运动动的的分分析析，我我们们可可以以知知道道加工某一个表面所需要的成形运动数。加工某一个表面所需要的成形运动数。（2）内联系传动链 传动链两个末端件的转角或38*3.*3.传动原理图传动原理图 （要求会画典型机床的传动原理图（要求会画典型机床的传动原理图 ）传传动动原原理理图图 用用一一些些简简单单的的符符号号表表示示各各执执行行件件、运运动动源源及及之之间间传传动动联联系系的的图图形形称称为为传传动动原原理理图图（图图2-392-39）。它它并并不不表表达达实实际际传传动动机机构构的的种种类类和和数数量量，用用于于拟拟订订和和分分析析机机床床的的传传动原理。（符号没有标准动原理。（符号没有标准)图图中中表表达达内内容容 运运动动源源，传传动动装装置置（定定比比传传动动机机构构和和换换置置机机构构），执执行行件件，工工件件和和刀刀具具，执执行行件件的的运运动动及及方方向向，传传动动装置的端点序号等。装置的端点序号等。定定比比传传动动机机构构 传传动动方方向向和和传传动动比比固固定定不不变变的的传传动动机机构构，如齿轮副、丝杠螺母副、蜗轮蜗杆副等。如齿轮副、丝杠螺母副、蜗轮蜗杆副等。换换置置机机构构 传传动动方方向向或或传传动动比比可可以以变变换换的的传传动动机机构构，如如挂挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器换向机构等。轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器换向机构等。示例：车床的传动原理图示例：车床的传动原理图 P138 P138 图图2-39 2-39。*3.传动原理图（要求会画典型机床的传动原理图）39图图2-39 2-39 车床的传动原理图车床的传动原理图 图中字母说明：图中字母说明：AA直线运动。直线运动。BB旋转运动。旋转运动。XXXXXX复合运动。复合运动。第一位下标表示第一位下标表示独立运动的序号，独立运动的序号，第二位下标表示第二位下标表示复合运动中简单复合运动中简单运动的序号。运动的序号。图图中中表表达达内内容容：电电机机，主主轴轴、刀刀架架，工工件件、刀刀具具 ，定定比比传传动动机机构构、换换置置机机构构、丝丝杠杠螺螺母母副副，执执行行件件的的运运动动及及方方向向，传传动动装装置置的的端端点序号等。点序号等。图2-39 车床的传动原理图 图中字母说明：A直线40金属切削机床基本知识课件414.4.转转速速图图 （自自学学，将将在在机机械械制制造造装装备备设设计计等等设设计计类类课课中进一步学习。）中进一步学习。）转转速速图图 用用来来表表达达传传动动系系统统中中各各轴轴转转速速的的变变化化规规律律和和传传动动副副传传动动比比的的图图形形称称为为转转速速图图（是是一一种种网网格格图图）。它它可可以以用用来来拟拟定定新新的的传传动动系系统统，也也可可以以用用来来对对现现有有的的机机床床传传动动系系统统进进行行分析和比较（图分析和比较（图2 24040为某车床主运动转速图）。为某车床主运动转速图）。变变速速问问题题 通通用用机机床床的的工工艺艺范范围围很很广广，为为了了适适应应不不同同的的加加工工要要求求保保证证合合适适的的切切削削速速度度、进进给给速速度度（量量），机机床床运运动动有有变变速速的的要要求求。例例如如：车车削削外外圆圆柱柱面面，在在选选定定刀刀具具后后，可可以以确定合适的切削速度。切削速度和主轴转速的关系如下：确定合适的切削速度。切削速度和主轴转速的关系如下：n=v/Dn=v/D，保证切削速度：保证切削速度：Dn,DnDn,Dn4.转速图 （自学，将在机械制造装备设计等设计类课中42图图2-41 2-41 某车床主运动转速图某车床主运动转速图竖线竖线 代表一根轴（用罗马数字表示轴号）代表一根轴（用罗马数字表示轴号）竖线上的圆圈竖线上的圆圈 表示该轴所能得到的转速表示该轴所能得到的转速横线横线 表示转速表示转速 （图中用对数坐标给出）（图中用对数坐标给出）图2-41 某车床主运动转速图竖线 代表一根轴（用罗马数43*5.*5.传动系统图（要求能根据传动系统图进行分析及计算）传动系统图（要求能根据传动系统图进行分析及计算）传传动动系系统统图图 表表示示机机床床全全部部运运动动的的传传动动关关系系的的示示意意图图，图图中中用用规规定定的的符符号号（见见GB4460-1984GB4460-1984机机械械运运动动简简图图符符号号)代代表表各各种种传传动动元元件件，按按运运动动传传递递的的顺顺序序画画在在能能反反映映机机床床外外形形和和主要部件相互位置的展开图中（图主要部件相互位置的展开图中（图2-412-41）。）。书中图书中图2-412-41最低最高转速有错。最低最高转速有错。特特点点 只只表表示示传传动动关关系系，而而不不表表示示各各零零件件的的实实际际尺尺寸寸和和位位置置。有有时时为为了了将将空空间间机机构构展展开开为为平平面面图图形形，还还必必须须做做一一些些技技术术处处理理，如如将将一一根根轴轴断断开开绘绘成成两两部部分分，或或将将实实际际啮啮合合的的齿齿轮轮分离开画（用大括号或虚线连接起来表示啮合）。分离开画（用大括号或虚线连接起来表示啮合）。内内容容 标标明明电电机机的的转转速速和和功功率率、轴轴的的编编号号、齿齿轮轮和和蜗蜗轮轮的的齿数、带轮的直径、丝杠导程和头数等参数。齿数、带轮的直径、丝杠导程和头数等参数。*5.传动系统图（要求能根据传动系统图进行分析及计算）44图图2-41 2-41 某机床传动系统中的主运动传动部分某机床传动系统中的主运动传动部分内内容容：标标明明电电机机的的转转速速和和功功率率、轴轴的的编编号号、齿齿轮轮和和蜗蜗轮轮的的齿齿数数、带带轮轮的的直直径径、丝丝杠杠导导程程和和头头数等参数。数等参数。特特点点：只只表表示示传传动动关关系系，而而不不表表示示各各零零件件的的实实际际尺寸和位置。尺寸和位置。图2-41 某机床传动系统中的主运动传动部分内容：标明电机45 利用传动系统图分析机床传动系统利用传动系统图分析机床传动系统*将将机机床床的的传传动动系系统统分分解解成成传传动动链链，机机床床上上的的每每一一个个独独立立运运动动都都需需要要一一个个外外联联系系传传动动链链，将将运运动动和和动动力力传传到到执执行行件件；对对于于复复合合运运动动还还再再需需要要一一条条内内联系传动链。主要分析内容如下（图联系传动链。主要分析内容如下（图2-412-41）：）：末端件：电动机和主轴末端件：电动机和主轴 计算位移：电动机转速计算位移：电动机转速n n电电主轴转速主轴转速n n主主 传传动动路路线线表表达达式式（传传动动结结构构式式）将将各各种种可可能能的的传传动动路路线线全全部部列列出出并并标标出出传传动动比比，可可得得到到传传动动路路线线表达式。表达式。利用传动系统图分析机床传动系统*46金属切削机床基本知识课件47 运动平衡式 为了表达传动链两个末端件计算位移之间的数值关系，常将传动链内各传动副的传动比连乘组成一个等式，称为运动平衡式。(反映两个末端件计算位移之间关系的等式。)图2-41所示的主运动传动链在图示啮合位置时的运动平衡式如下：运动平衡式中也可以使用变量，使用变量表示运动平衡式中也可以使用变量，使用变量表示换置机构的传动比。换置机构的传动比。运动平衡式 为了表达传动链两个末端件计算位移之间的数值48作业：作业：请针对请针对P141P141，图，图2-412-41完成下列分析及计算：完成下列分析及计算：1 1、确定主运动传动链的末端件，列出计算位移；、确定主运动传动链的末端件，列出计算位移；2 2、写出传动路线表达式；、写出传动路线表达式；3 3、列列出出实实现现最最高高、最最低低转转速速的的运运动动平平衡衡式式，计计算转速级数（算转速级数（Z Z）和最高、最低转速。）和最高、最低转速。转速级数（转速级数（Z Z）：所能实现的转数的数量。）：所能实现的转数的数量。作业：49本节小结本节小结1 1、机床的分类及通用机床型号编制要点、机床的分类及通用机床型号编制要点 Z56254A Z56254A2 2、认识、分析机床的方法、认识、分析机床的方法 零件表面零件表面 机床的（成形）运动机床的（成形）运动 机机床的传动（床的传动（机构和结构）机构和结构）（1 1）机床的运动分析）机床的运动分析 零件表面零件表面 机床成形运动机床成形运动 机械零件的表面可以看作是一条母线沿着机械零件的表面可以看作是一条母线沿着一条导线运动而形成的，母线和导线统称为发一条导线运动而形成的，母线和导线统称为发生线。生线。在切削加工过程中，刀具和工件的相对运在切削加工过程中，刀具和工件的相对运动形成了母线和导线，从而形成了零件表面。动形成了母线和导线，从而形成了零件表面。本节小结50分分析析发发生生线线的的形形成成方方法法，要要重重点点掌掌握握每每种种发生线形成方法所需要的成形运动数。发生线形成方法所需要的成形运动数。加加工工一一个个表表面面所所需需成成形形运运动动是是形形成成两两条发生线所需运动的综合；条发生线所需运动的综合；1台台机机床床所所需需成成形形运运动动是是形形成成加加工工工工艺范围内所有表面所需运动的综合。艺范围内所有表面所需运动的综合。分析发生线的形成方法，要重点掌握每种发生线形成方法所需要的成51 （2 2）机床的传动分析）机床的传动分析 运动是通过机床的传动系统实现的运动是通过机床的传动系统实现的 机床的成形运动机床的成形运动 机床的传动机床的传动 机机床床上上的的每每一一个个独独立立运运动动都都需需要要一一个个外外联联系系传传动动链链，将将运运动动和和动动力力传传到到执执行行件件；对对于于复复合合运运动动还还再再需需要一条内联系传动链。要一条内联系传动链。对对于于机机床床的的认认识识，仅仅认认识识到到运运动动和和传传动动还还不不完完全全，可可进进一一步步根根据据机机床床的的运运动动和和传传动动来来认认识识、分分析析机机床床的的机机构构和和结结构构，机机床床的的机机构构和和结结构构是是保保证证实实现现机机床床运运动动和传动的基础。（通过后续设计类课程来学习）和传动的基础。（通过后续设计类课程来学习）结结合合后后面面对对典典型型机机床床的的学学习习，要要求求会会画画典典型型机机床床（车床、滚齿机）的传动原理图（车床、滚齿机）的传动原理图*。（2）机床的传动分析52 3 3、利用传动系统图分析机床传动系统、利用传动系统图分析机床传动系统*n 分析方法分析方法 将传动系统分解为将传动系统分解为传动链传动链，对，对传动链的分析方法是：传动链的分析方法是：“抓两端，联中间抓两端，联中间”n 分析内容及过程分析内容及过程 确定确定末端件末端件 明确明确计算位移计算位移 写出写出传动路线表达式传动路线表达式 列出列出运动平衡式运动平衡式 计算计算转速（最高、最低）及转速级数转速（最高、最低）及转速级数 3、利用传动系统图分析机床传动系统*53