机械类-金属切削机床的基本知识课件

金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识成形工艺基础切削211 1 机床的类型与结构机床的类型与结构 一、机床的一、机床的类型类型 机机床床种种类类很很多多,可可以以有有不不同同的的分分类类方方法法;1.1.按加工方式、对象和主要用途按加工方式、对象和主要用途分分 车车(C)(C)床床、钻钻(Z)(Z)床床、镗镗(T)(T)床床、磨磨(M)(M)床床、铣铣(X)(X)床床、刨刨(B)(B)插插床床、拉拉(L)(L)床床、螺螺纹纹(S S)加加工工机机床床、齿齿轮轮(Y Y)加加工工机机床床、锯锯(G)(G)床床、其其他他(Q)(Q)机床及机床及特种加工特种加工机床。机床。成形工艺基础切削22 2.2.按加工工件和机床质量按加工工件和机床质量分为分为:仪表机床、中小机床、大型机床仪表机床、中小机床、大型机床(10(1030t)30t)、重型机床、重型机床(30(30100t)100t)和超重型机床和超重型机床(100t)100t)。3.3.按适用范围分按适用范围分:通用机床、专门机床和专用机床。通用机床、专门机床和专用机床。4.4.按加工精度分按加工精度分:普通精度级、精密和高精度机床普通精度级、精密和高精度机床成形工艺基础切削23 二、机床的二、机床的编号编号 GB/T15375-1994GB/T15375-1994规定了机床型号的规定了机床型号的编制方法编制方法。如如:普通车床型号举例如下普通车床型号举例如下:C G 6 140-AC G 6 140-A表示第一次重大改进表示第一次重大改进 主参数加工工件主参数加工工件回转直径回转直径400mm400mm 系系代代号号:卧卧式式车车床床 组组代代号号:落落地地及及卧式车床组卧式车床组 通通用用特特性性代代号号:高精度高精度 类代号类代号:车床车床成形工艺基础切削24 企业中正在使用的车床型号企业中正在使用的车床型号,如如C616C616,CA6140CA6140等是按等是按19591959年年“GB”GB”或或19851985年以前年以前机械工业部机械工业部“部部标标”规定编制的规定编制的;在新在新GBGB中还规定允许使用中还规定允许使用“厂标厂标”表示表示,如如:CX5112A/WFCX5112A/WF,为为瓦房店瓦房店机床厂生产的最机床厂生产的最大车削直径为大车削直径为1250mm,1250mm,经第一次重大改进的数显经第一次重大改进的数显单柱立式车床。单柱立式车床。三、常见机床的基本构造三、常见机床的基本构造 机床主要组成部分机床主要组成部分:成形工艺基础切削252 2 机床的传动机床的传动 主传动部主传动部件件:如主轴箱如主轴箱,变速箱变速箱,磨床磨头磨床磨头等。等。进给传动进给传动部部件件:进给机构进给机构,磨床液压传动磨床液压传动机构。机构。工件安装工件安装装置装置:如车床的卡盘如车床的卡盘,尾座尾座,工作工作台。台。刀具刀具安装安装装置装置:如刀架如刀架,刀轴刀轴,砂轮轴等。砂轮轴等。支承件和支承件和动力源动力源:如电如电动机动机。一、机床的机械传动一、机床的机械传动 1 1.带带传动传动;成形工艺基础切削26 2 2.齿轮齿轮传动传动;3 3.蜗杆蜗杆传动传动;4.4.齿轮齿轮齿条齿条传动传动;5.5.螺杆螺杆传动传动;6.6.传动示意传动示意简图简图 二、二、传动链传动链及其传动比及其传动比 传传动动链链是是指指实实现现从从首首端端件件向向末末端端件件传传递递运运动动的的一一系系列列传传动动件件的的总总和和,它它是是由由若若干干传传动动副按一定方法依次组合副按一定方法依次组合起来的起来的。成形工艺基础切削27 前述四图表为其简化符号。前述四图表为其简化符号。在本例中在本例中,已知已知n n1 1、d d1 1、d d2 2、z z1 1、z z2 2、z z3 3、z z4 4、z z5 5、z z6 6、k k、z z7 7的具体数字的具体数字,便可求出传动链便可求出传动链中任何一轴的转速。中任何一轴的转速。如如:求轴求轴 的转速的转速n n,可按下式计算可按下式计算:成形工艺基础切削28 式中式中:i:i1 1ii5 5分别为传动链中相应传动副的传动比分别为传动链中相应传动副的传动比.i i总总传动链的总传动比传动链的总传动比,i,i总总i i1 1ii2 2ii3 3ii4 4ii5 5,即传动链的总传动比等于传即传动链的总传动比等于传动链中各传动副传动比的乘积。动链中各传动副传动比的乘积。三、机床常用的变速机构三、机床常用的变速机构 机床在对工件进行切削加工时机床在对工件进行切削加工时,需求各需求各种不同的切削速度种不同的切削速度,最好是无级变速机床最好是无级变速机床,但在实但在实际中际中,一般机床多通过变速机构一般机床多通过变速机构,来选取接近要求来选取接近要求的转速。的转速。成形工艺基础切削29 机床变速基本形式是应用齿轮箱中的两种机床变速基本形式是应用齿轮箱中的两种变速机构变速机构:1.1.滑动滑动齿轮变速齿轮变速机构机构 从动轴从动轴上上,装有三联滑动装有三联滑动齿轮。通过手柄可使它们分别与齿轮。通过手柄可使它们分别与主动轴主动轴上的固定齿轮上的固定齿轮z z1 1、z z3 3、z z5 5相啮合相啮合,轴轴可得可得:i i1 1z z1 1/z/z2 2;i i2 2=z z3 3/z/z4 4;i i3 3=z=z5 5/z/z6 6。其传动链的形式其传动链的形式表示为表示为:成形工艺基础切削210 2.2.离合器离合器式齿轮变式齿轮变速速机构机构 在从动轴在从动轴上上,空空套套有齿轮有齿轮z z2 2、z z4 4,它们分别可它们分别可以和固定在主动轴以和固定在主动轴上的固上的固定齿轮定齿轮z z1 1、z z3 3相啮合相啮合,轴轴可可得得:i i1 1z z1 1/z/z2 2;i;i2 2=z=z3 3/z/z4 4;其传动链的形式表示为其传动链的形式表示为:四、卧式车床传动简介四、卧式车床传动简介 常见常见车床车床外观图外观图成形工艺基础切削211 本课以本课以C616C616型普通卧式车床为例型普通卧式车床为例,用国标用国标规定简图符号表达的规定简图符号表达的机床传动机床传动链链。图中罗马数字表示轴的编号图中罗马数字表示轴的编号;阿拉伯数字阿拉伯数字表示是以齿轮齿数代表齿轮名表示是以齿轮齿数代表齿轮名;下式为主运动传动下式为主运动传动链链成形工艺基础切削212 进给运动传动链详见邓本进给运动传动链详见邓本P37P37 五、机床机械传动的组成五、机床机械传动的组成 1.1.定比传动机构定比传动机构 2.2.变速机构变速机构 3.3.换向机构换向机构 4.4.操纵机构操纵机构 5.5.箱体及其他装置箱体及其他装置 六、机械传动的优缺点六、机械传动的优缺点成形工艺基础切削213 优点优点:1.1.传动比准确传动比准确;2.2.结构简单结构简单,传递扭矩大传递扭矩大;3.3.故障易查故障易查,好维修。好维修。缺点缺点:请同学们参见邓本请同学们参见邓本P38,P38,自己总结自己总结 七、机床的液压传动七、机床的液压传动 1.1.外圆磨床液压传动外圆磨床液压传动简介简介 2.2.机床液压传动组成机床液压传动组成成形工艺基础切削214 动力元件泵动力元件泵;执行机构缸、马达执行机构缸、马达;控制元件阀控制元件阀;辅助装置箱、管、表辅助装置箱、管、表;工作介质。工作介质。3 3.优缺点优缺点(自己归纳自己归纳)成形工艺基础切削215成形工艺基础切削216成形工艺基础切削217成形工艺基础切削218成形工艺基础切削219成形工艺基础切削220成形工艺基础切削221成形工艺基础切削222成形工艺基础切削223成形工艺基础切削224成形工艺基础切削225成形工艺基础切削226成形工艺基础切削227成形工艺基础切削228成形工艺基础切削229成形工艺基础切削230成形工艺基础切削231成形工艺基础切削232成形工艺基础切削233成形工艺基础切削234成形工艺基础切削235成形工艺基础切削236成形工艺基础切削237TNA400车铣中心车铣中心CHD6126车铣中心车铣中心CHD6163车铣中心车铣中心TNA300车铣中心车铣中心成形工艺基础切削238机械加工是一种用加工机械对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。按被加工的工件处于的温度状态分为冷加工和热加工。一般在常温下加工，并且不引起工件的化学或物相变化称冷加工。一般在高于或低于常温状态的加工会引起工件的化学或物相变化称热加工。冷加工按加工方式的差别可分为切削加工和压力加工。热加工常见有热处理煅造铸造和焊接。机械加工另外装配时常常要用到冷热处理。例如：轴承在装配时往往将内圈放入液氮里冷却使其尺寸收缩，将外圈适当加热使其尺寸放大，然后再将其装配在一起。火车的车轮外圈也是用加热的方法将其套在基体上，冷却时即可保证其结合的牢固性（此种方法现在依旧应用于某些零部件的转配过程中）。机械加工包括：灯丝电源绕组、激光切割、重型加工、金属粘结、金属拉拔、等离子切割、精密焊接、辊轧成型、金属板材弯曲成型、模锻、水喷射切割、精密焊接等。机械加工：广意的机械加工就是指能用机械手段制造产品的过程；狭意的是用车床（Lathe Machine）、铣床(Milling Machine)、钻床(Driling Machine)、磨床(Grinding Machine)、冲压机、压铸机机等专用机械设备制作零件的过程。编辑本段微型机械加工技术的国外发展现状 机械产品1959 年，Richard P Feynman(1965年诺贝尔物理奖获得者)就提出了微型机械的设想。1962 年第一个硅微型压力传感器问世，其后开发出尺寸为50500m的齿轮、齿轮泵、气动涡轮及联接件等微机械。1965 年，斯坦福大学研制出硅脑电极探针，后来又在扫描隧道显微镜、微型传感器方面取得成功。1987 年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为6012m的利用硅微型静电机，显示出利用硅微加工工艺制造小可动结构并与集成电路兼容以制造微小系统的潜力。微型机械在国外已受到政府部门、企业界、高等学校与研究机构的高度重视。美国MIT、Berkeley、StanfordAT&T 的15名科学家在上世纪八十年代末提出小机器、大机遇：关于新兴领域-微动力学的报告的国家建议书，声称由于微动力学(微系统)在美国的紧迫性，应在这样一个新的重要技术领域与其他国家的竞争中走在前面，建议中央财政预支费用为五年5000 万美元，得到美国领导机构重视，连续大力投资，并把航空航天、信息和MEMS作为科技发展的三大重点。美国宇航局投资1亿美元着手研制发现号微型卫星，美国国家科学基金会把MEMS作为一个新崛起的研究领域制定了资助微型电子机械系统的研究的计划，从1998 年开始，资助MIT，加州大学等8所大学和贝尔实验室从事这一领域的研究与开发，年资助额从100万、200万加到1993 年的500万美元。1994 年发布的美国国防部技术计划报告，把MEMS列为关键技术项目。美国国防部高级研究计划局积极领导和支持MEMS的研究和军事应用，现已建成一条MEMS标准工艺线以促进新型元件/装置的研究与开发。美国工业主要致力于传感器、位移传感器、应变仪和加速度表等传感器有关领域的研究。很多机构参加了微型机械系统的研究，如康奈尔大学、斯坦福大学、加州大学伯克利分校、密执安大学、威斯康星大学、老伦兹得莫尔国家研究等。加州大学伯克利传感器和执行器中心(BSAC)得到国防部和十几家公司资助1500 万元后，建立了1115m2研究开发MEMS的超净实验室。日本通产省1991 年开始启动一项为期10年、耗资250亿日元的微型大型研究计划，研制两台样机，一台用于医疗、进入人体进行诊断和微型手术，另一台用于工业，对飞机发动机和原子能设备的微小裂纹实施维修。该计划有筑波大学、东京工业大学、东北大学、早稻田大学和富士通研究所等几十家单位参加。欧洲工业发达国家也相继对微型系统的研究开发进行了重点投资，德国自1988 年开始微加工十年计划项目，其科技部于1990 1993 年拨款4万马克支持微系统计划研究，并把微系统列为本世纪初科技发展的重点，德国首创的LIGA工艺，为MEMS的发展提供了新的技术手段，并已成为三维结构制作的优选工艺。法国1993 年启动的7000 万法郎的微系统与技术项目。欧共体组成多功能微系统研究网络NEXUS，联合协调46个研究所的研究。瑞士在其传统的钟表制造行业和小型精密机械工业的基础上也投入了MEMS的开发工作，1992 年投资为1000 万美元。英国政府也制订了纳米科学计划。在机械、光学、电子学等领域列出8个项目进行研究与开发。为了加强欧洲开发MEMS的力量，一些欧洲公司已组成MEMS开发集团。目前已有大量的微型机械或微型系统被研究出来，例如：尖端直径为5m的微型镊子可以夹起一个红血球，尺寸为7mm7mm2mm的微型泵流量可达250l/min能开动汽车，在磁场中飞行的机器蝴蝶，以及集微型速度计、微型陀螺和信号处理系统为一体的微型惯性组合(MIMU)。德国创造了LIGA工艺，制成了悬臂梁、执行机构以及微型泵、微型喷嘴、湿度、流量传感器以及多种光学器件。美国加州理工学院在飞机翼面粘上相当数量的1mm的微梁，控制其弯曲角度以影响飞机的空气动力学特性。美国大批量生产的硅加速度计把微型传感器(机械部分)和集成电路(电信号源、放大器、信号处理和正检正电路等)一起集成在硅片上3mm3mm的范围内。日本研制的数厘米见方的微型车床可加工精度达1.5m的微细轴。工艺基础的基本概念编辑本段生产过程和工艺过程生产过程是指从原材料（或半成品）制成产品的全部过程。对机器生产而言包括原材料的运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，零件的加工和热处理，产品的装配、及调试，油漆和包装等内容。生产过程的内容十分广泛，现代企业用系统工程学的原理和方法组织生产和指导生产，将生产过程看成是一个具有输入和输出的生产系统。能使企业的管理科学化，使企业更具应变力和竞争力。在生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）形状、尺寸和性能，使之变为成品的过程，称为工艺过程。它是生产过程的主要部分。例如毛坯的铸造、锻造和焊接；改变材料性能的热处理1；零件的机械加工等，都属于工艺过程。工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。工序是工艺过程的基本组成单位。所谓工序是指在一个工作地点，对一个或一组工件所连续完成的那部分工艺过程。构成一个工序的主要特点是不改变加工对象、设备和操作者，而且工序的内容是连续完成的。例如图32-1中cc1的零件，其工艺过程可以分为以下两个工序：工序1：在车床上车外圆、车端面、镗孔和内孔倒角；工序2：在钻床上钻6个小孔。在同一道工序中，工件可能要经过几次安装。工件在一次装夹中所完成的那部分工序，称为安装。在工序1中，有两次安装。第一次安装：用三爪卡盘夹住 外圆，车端面C，镗内孔，内孔倒角，车外圆。第二次安装：调头用三爪盘夹住外圆，车端面A和B，内孔倒角。编辑本段生产类型生产类型通常分为三类。1单件生产 单个地生产某个零件，很少重复地生产。2成批生产 成批地制造相同的零件的生产。3大量生产 当产品的制造数量很大，大多数工作地点经常是重复进行一种零件的某一工序的生产。拟定零件的工艺过程时，由于零件的生产类型不同，所采用的加方法、机床设备、工夹量具、毛坯及对工人的技术要求等，都有很大的不同。编辑本段加工余量为了加工出合格的零件，必须从毛坯上切去的那层金属的厚度，称为加工余量。加工余量又可分为工序余量和总余量。某工序中需要切除的那层金属厚度，称为该工序的加工余量。从毛坯到成品总共需要切除的余量，称为总余量，等于相应表面各工序余量之和。在工件上留加工余量的目的是为了切除上一道工序所留下来的加工误差和表面缺陷，如铸件表面冷硬层、气孔、夹砂层，锻件表面的氧化皮、脱碳层、表面裂纹，切削加工后的内应力层和表面粗糙度等。从而提高工件的精度和表面粗糙度。加工余量的大小对加工质量和生产效率均有较大影响。加工余量过大，不仅增加了机械加工的劳动量，降低了生产率，而且增加了材料、工具和电力消耗，提高了加工成本。若加工余量过小，则既不能消除上道工序的各种缺陷和误差，又不能补偿本工序加工时的装夹误差，造成废品。其选取原则是在保证质量的前提下，使余量尽可能小。一般说来，越是精加工，工序余量越小。编辑本段基准机械零件是由若干个表面组成的，研究零件表面的相对关系，必须确定一个基准，基准是零件上用来确定其它点、线、面的位置所依据的点、线、面。根据基准的不同功能，基准可分为设计基准和工艺基准两类。1设计基准在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准。如图32-2所cc2示的轴套零件，各外圆和内孔的设计基准是零件的轴心线，端面A是端面B、C的设计基准，内孔的轴线是外圆径向跳动的基准。2工艺基准零件在加工和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同又分为装配基准、测量基准及定位基准。（1）装配基准 装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。（2）测量基准 用以检验已加工表面的尺寸及位置的基准，称为测量基准。如图32-2中的零件，内孔轴线是检验外圆径向跳动的测量基准；表面A是检验长度L尺寸l和的测量基准。（3）定位基准 加工时工件定位所用的基准，称为定位基准。作为定位基准的表面（或线、点），在第一道工序中只能选择未加工的毛坯表面，这种定位表面称粗基准.在以后的各个工序中就可采用已加工表面作为定位基准，这种定位表面称精基准。编辑本段拟定工艺路线的一般原则机械加工工艺规程的制定，大体可分为两个步骤。首先是拟定零件加工的工艺路线，然后再确定每一道工序的工序尺寸、所用设备和工艺装备以及切削规范、工时定额等。这两个步骤是互相联系的，应进行综合分析。工艺路线的拟定是制定工艺过程的总体布局，主要任务是选择各个表面的加工方法，确定各个表面的加工顺序，以及整个工艺过程中工序数目的多少等。拟定工艺路线的一般原则1、先加工基准面零件在加工过程中，作为定位基准的表面应首先加工出来，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。称为“基准先行”。2、划分加工阶段加工质量要求高的表面，都划分加工阶段，一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。主要是为了保证加工质量；有利于合理使用设备；便于安排热处理工序；以及便于时发现毛坯缺陷等。3、先面后孔1对于箱体、支架和连杆等零件应先加工平面后加工孔。这样就可以以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度，而且对平面上的孔的加工带来方便。4、光整加工 光整加工后的工件主要表面的光整加工（如研磨、珩磨、精磨滚压加工等），应放在工艺路线最后阶段进行，加工后的表面光洁度在Ra0.8um以上，轻微的碰撞都会损坏表面，在日本、德国等国家，在光整加工后，都要用绒布进行保护，绝对不准用手或其它物件直接接触工件，以免光整加工的表面，由于工序间的转运和安装而受到损伤。编辑本段具体处理原则上述为工序安排的一般情况。有些具体情况可按下列原则处理。(1)、为了保证加工精度，粗、精加工最好分开进行。因为粗加工时，切削量大，工件所受切削力、夹紧力大，发热量多，以及加工表面有较显著的加工硬化现象，工件内部存在着较大的内应力，如果粗、粗加工连续进行，则精加工后的零件精度会因为应力的重新分布而很快丧失。对于某些加工精度要求高的零件。在粗加工之后和精加工之前，还应安排低温退火或时效处理工序来消除内应力。(2)、合理地选用设备。粗加工主要是切掉大部分加工余量，并不要求有较高的加工精度，所以粗加工应在功率较大、精度不太高的机床上进行，精加工工序则要求用较高精度的机床加工。粗、精加工分别在不同的机床上加工，既能充分发挥设备能力，又能延长精密机床的使用寿命。(3)、在机械加工工艺路线中，常安排有热处理工序。热处理工序位置的安排如下：为改善金属的切削加工性能，如退火、正火、调质等，一般安排在机械加工前进行。为消除内应力，如时效处理、调质处理等，一般安排在粗加工之后，精加工之前进行。为了提高零件的机械性能，如渗碳、淬火、回火等，一般安排在机械加工之后进行。如热处理后有较大的变形，还须安排最终加工工序编辑本段机械加工常用器械加工需要的机械由数显铣床、数显成型磨床、数显车床、电火花机、万能磨床、加工中心、激光焊接、中走丝等，可进行精密零件的车、铣、刨、磨等加工，此类机械擅长精密零件的车、铣、刨、磨等加工，可以加工各种不规则形状零件，加工精度可达2m。本文档下载后可以修改编辑，欢迎下载收藏。成形工艺基础切削239