机制工艺装备-机床

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,金属切削机床的基本知识,一、综 述,（一）机床的分类及型号,1. 机床的分类,机床的品种规格繁多，为便于区别、使用和管理，必须加以分类。对机床的分类方法有以下几种：,第四章 机械制造工艺装备,-,钻 床,按加工性质、所用刀具和机床用途分,齿轮加工机床,螺纹加工机床,铣 床,刨 插 床,镗 床,磨 床,拉 床,特种加工机床,锯 床,车 床,其它机床,按机床的通,用性程度分,通用机床,专门化机床,专用机床,按机床工,作精度分,普通机床,精密机床,高精度机床,按机床的自动化程度分,手动机床,机动机床,半自动机床,自动机床,按机床重量和尺寸分,仪表机床,中型机床,大型机床,重型机床,超重型机床,按机床主要部件数目分,单刀机床,多刀机床,单轴机床,多轴机床,按机床的数控功能分,普通机床,数控机床,加工中心,柔性制造单元,柔性制造系统,2. 机床的技术参数与尺寸系列,机床的技术参数是表示机床的尺寸大小和加工能力的各种数据，一般包括：主参数,(,如最大加工直径,),，第二主参数,(,如最大模数、转矩、最大工件长度等），主要工作部件的结构尺寸，主要工作部件的移动行程范围，各种运动的速度范围和级数，各电机的功率，机床轮廓尺寸等。,尺寸参数：,反映机床的加工范围，包括主参数，第二主参数和与被加工零件有关的其他尺寸参数,运动参数：,指机床执行件的运动速度。例如主轴的最高与最低转速、刀架的最大与最小进给量等。,动力参数：,多指机床电动机的功率，有些机床还给出主轴允许的最大扭矩等其他内容。,GB/T15375-94 (JB1838/85),3. 机床的型号编制,普通机床的类别代号,通用特性代号,续,C,A,6,1,40,类别代号（车床类）,结构特性代号（结构不同）,组别代号（落地及卧式车床组）,系别代号（卧式车床系）,主参数代号（最大工件回转直径400,mm）,举例：,4.,机床的组成,1,）,动力源：,为机床提供动力（功率）和运动的驱动部分,2,）,传动系统,：包括主传动系统、进给传动系统和其他运动的传动系统，如变速箱、进给箱等部件,3,）,支撑件,：用于安装和支承其它固定的或运动的部件，承受其重力和切削力，如床身、底座、立柱等,4,）,工作部件,：包括,与主运动和进给运动的有关执行部件，如主轴及主轴箱、工作台及其溜板、滑枕等安装工件或刀具的部件；,与工件和刀具有关的部件或装置，如自动上下料装置、自动换刀装置、砂轮修整器等；,与上述部件或装置有关的分度、转位、定位机构和操纵机构等。,5,）控制系统：控制系统用于控制各工作部件的正常工作，主要是电气控制系统，有些机床局部采用液压或气动控制系统。数控机床则是数控系统。,6,）冷却系统,7,）润滑系统,8,）,其他装置,：如排屑装置，自动测量装置,（二）、机床的运动,1. 工件表面的形成方法,1）机械零件上常见的表面（见下图,A,）,图,A,机械零件上常见的表面,图,B,零件表面的形成,2）零件表面的形成（见下图,B,）,是一条母线沿一条导线运动而形成,。,母线和导线统称为表面发生线。,2）零件表面的形成,形成发生,线的方法,轨迹法（见下,图,Ca,）,成形法（见下,图,Cb,）,相切法（见下,图,Cc,）,展成法（见下,图,Cd,）,图,C,形成发生线所需的运动,1刀尖或切削刃；2发生线；3刀具轴线的运动轨迹,a,轨迹法,b,成形法,c,相切法,d,展成法,轨迹法,利用刀具做一定规律的轨迹运动来对工件进行加工的方法。如图所示，刀刃为切削点,1,，它按一定规律做直线或曲线运动，从而形成所需的发生线,2,。,成形法,利用成形刀具对工件进行加工的方法。,如图所示，刀刃的切削线,1,，它的形状和长短与需要成形的发生线,2,完全重合。因此形成发生线,2,不需要运动。,相切法,利用刀具边旋转边做轨迹运动来对工件进行加工的方法，如图所示。用相切法得到的发生线需要两个成形运动，即刀具的旋转运动和刀具中心按一定规律的运动。,展成法,利用工件和刀具做展成切削运动的加工方法。如图所示，刀具切削刃为切削线,1,与发生线,2,彼此做无滑动的纯滚动。发生线,2,，就是切削线,1,在切削过程中连续位置的包络线。用展成法形成发生线需要一个成形运动,(,展成运动,),。,2. 机床的运动,就机床上各种运动的功能来看，可区分为表面成形运动、切入运动、分度运动、调位运动和其它运动等。,（1） 表面成形运动,是保证得到工件要求的表面形状的运动。它是机床上最基本的运动，是机床上的刀具和工件为了形成表面发生线而作的相对运动。例如上图,C,（,a）,中的,A,1,和,A,2,。,（2） 切入运动,使刀具切入工件表面一定深度，以使工件获得所需的尺寸。,（3） 分度运动,工作台或刀架的转位或移位，以顺序加工均匀分布的若干个相同的表面或使用不同的刀具作顺次加工。,（4） 调位运动,根据工件的尺寸大小，在加工之前调整机床上某些部件的位置，以便于加工。,（5） 其它运动,如刀具快速趋近工件或退回原位的空程运动，控制运动的开、停、变速、换向的操纵运动等。,（三）、机床的传动,1. 机床传动的组成,（1）执行件,是执行机床运动的部件，如主轴、刀架、工作台等，其任务是装夹刀具或工件，直接带动它们执行一定形式的运动（旋转或直线运动），并保证运动轨迹的准确性。（也叫工作部件）。,为了实现加工过程中所需的各种运动，机床必须有执行件、运动（动力）源和传动装置（系统）三个基本部分。,（2）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、直流或交流调速电动机和伺服电动机等。（也叫动力源）。,（3）传动装置,（传动件）,是传递运动和动力的装置，通过它将运动和动力从动力源传至执行件，使执行件获得一定运动速度和方向的运动，并使有关执行件之间保持某种确定的相对运动关系（也叫传动系统）,2. 传动链,机床上为了得到所需的运动，需要通过一系列的传动件把执行件与运动源（如把主轴和电机），或者把执行件和执行件（例如主轴和刀架）之间联系起来，称为传动联系。,构成一个传动联系的一系列顺序排列的传动件，称为传动链。,（1）外联系传动链,它是联系运动源（如电动机）和机床执行件（如主轴、刀架、工作台等）之间的传动链，使执行件得到运动，而且能改变运动的速度和方向，但不要求运动源和执行件之间有严格的传动比关系。（如下图）,外联系传动链：,运动源执行件,图,CA6140,型卧式车床传动系统图,（2）内联系传动链,当传动链的两个末端件的转角或移动量之间有严格的比例关系要求时，该传动链称为内联系传动链。（如上图）,3. 传动原理图,用一些简单的符号表示各执行件、运动源之间传动联系的图形，称为传动原理图。,内联系传动链：执行件执行件,图 车床的传动原理图,传动原理图符号,4. 转速图,用来表达传动系统中各轴转速的变化规律和传动副速比的图形，称为转速图。它可以用来拟定新的传动系统，也可以用来对现有的机床传动系统进行分析和比较。（如下图）,图 某车床主运动转速图,5. 传动系统图,如下图,6. 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相连乘组成一个等式，称为运动平衡式。,图 主运动传动系统图,二、 车 床,车床主要用于加工各种回转表面，如内外圆柱面、圆锥面、成形回转面、端平面和各种内外螺纹面等,图 卧式车床的典型加工工序,车床种类, 卧式车床,立式车床,钻塔车床, 回轮车床,落地车床, 液压仿形车床, 多刀自动和半自动车床, 专用：曲轴车床、凸轮车床、铲齿车床,图 立式车床,1底座；2工作台；3侧刀架；4立柱；5垂直刀架；6横梁；7顶梁,转塔车床,进给箱,主轴箱,前刀架,转塔刀架,床身,溜板箱,转塔车床：,没有尾座和丝杠,，床身尾部装有,多工位刀架，,一般,不能车螺纹,40,回轮车床,底座,进给箱,主轴箱,夹料夹头,回轮刀架,挡块轴,床身,回轮刀架,车削加工中心,二、 车 床,（一）、,CA6140,卧式车床,1.,CA6140,卧式车床的组成,进给箱,主轴箱,卡盘,刀架,尾架,床身,床,腿,床腿,溜板箱,CA6140,主轴箱图,主轴箱,CA6140,主轴图,CA6140,进给箱图,CA6140,四方刀架图,CA6140,床身图,图,CA6140,型卧式车床传动系统图,2. 传动系统,51,空套连接,普通平键连接,导向平键连接,花键连接,车床常用传动件的简图符号,车床常用传动件的简图符号,车床常用传动件的简图符号,车床常用传动件的简图符号,车床常用传动件的简图符号,车床常用传动件的简图符号,车床常用传动件的简图符号,车床常用传动件的简图符号,车床常用传动件的简图符号,60,CA6140,型卧式车床的,传动系统图,齿轮,旁,数字,表示齿数,只表示传动关系,不代表实际尺寸和空间位置,车床,的传动原理,图,CA6140,型卧式车床传动系统图,62,主轴转速级数和转速,正转：,高速,6,级；低速,18,级。,(101400r/min),反转,：,12,级,(141580r/min),转速图：,竖线,轴,横线,转速。等比数列，对数坐标，转速比,=,公比,斜线,传动比。升速向上倾斜，降速向下倾斜,CA6140,型卧式车床的主运动传动链,63,传动路线,CA6140,型卧式车床的主运动传动链,主电动机,-,-I,M,1(,正转,),M,1(,反转,),-,II,III-,M,2(,脱开,),-,IV,V-,VI,（主轴）,- M,2(,接合,),64,C6140,转速分布图,65,CA6140,型卧式车床的进给传动链,车螺纹,(,经丝杆）,米制、英制、模数制和径节制,车圆柱和端面,（经光杆）,传动路线,纵向机动进给,量,64,种,横向机动进给量,64,种,f,横,=f,纵,/2,刀架的快速移动,超越离合器,66,67,（二）、立式车床和单轴自动车床（简介）,1. 立式车床,如下图,2. 单轴自动车床（,如后图,）,CA6140,主轴箱的四种主要机构：主轴组件；卸荷带轮；双向多片摩擦离合器、制动器及其操纵机构；变速操纵机构。,图 立式车床,1底座；2工作台；3侧刀架；4立柱；5垂直刀架；6横梁；7顶梁,立式车床：主要用于加工径向尺寸大而轴向尺寸相对较小且形状比较复杂的大型或重型零件。按结构形式分为单柱式和双柱式,立式车床,工艺范围,大型盘类零件内外圆柱面,圆锥面,端面,成形回转面,。,2. 单轴自动车床（,如图,）,齿轮加工机床类型,齿轮加工机床,圆柱齿轮加工机床,锥齿轮加工机床,滚齿机,插齿机,刨齿,机,铣齿,机,拉齿,机,珩齿,机,剃齿,机,磨齿,机,三、 齿轮加工机床,三、 齿轮加工机床,按形成轮齿的原理可分为成形法和展成法两大类。,成形法加工出来的渐开线齿廓是近似的，加工精度低，且生产率低。因此主要用于单件小批和加工精度要求不高的修配行业。,普通铣床。,展成法的加工精度和生产率较高，因而在齿轮加工机床中应用最为广泛。,属于展成法,有滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿等。,滚齿机、插齿机等,（一）铣齿,成形法,（,a),盘形齿轮铣刀加工齿轮,(b),指状齿轮铣刀加工齿轮,成形法,成形法,：使用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削轮齿的方法，即由刀具的切削刃形成渐开线母线；刀具沿齿坯齿向的直线运动形成被加工齿面的导线。,优点,：,机床结构简单，可以利用通用机床加工。,缺点,：,对于同一模数的齿轮，只要齿数不同，齿廓形状就不同，就需要采用不同的成形刀具。,齿面成形方法的精度不高，生产率也较低。,用途,：,主要用于精度要求不高修配行业。此外，也可用成形刨刀在刨床上刨齿，或在插床上插齿。,成本低、加工精度低、生产率低、仅适用于单件小批生产 或加工精度不高的低速齿轮，也用于齿形的粗加工,铣齿工艺特点,弧齿锥齿轮铣齿机,磨齿,成形法磨齿,（二）展成法,展成法：,加工齿轮应用齿轮啮合的原理。其切齿过程模拟齿轮副的啮合过程，如齿轮一齿轮副，把其中的一个转化为刀具，另一个作为工件，并保证刀具和工件之间做严格的啮合运动。被加工齿的齿面是在刀具和工件包络过程中由刀具切削刃的位置连续变化而形成的。,优点：,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，加工精度和生产率都比较高。,属于展成法的有滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿等,滚齿所需要的运动,主运动：,滚刀的高速旋转,分齿运动（展成运动）：,滚刀与被切齿轮之间的啮合关系运动,垂直进给运动：,滚刀沿工件轴向的进给运动,1,、滚齿机,加工范围,:,直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、蜗轮,滚齿加工特点,齿形精度和机床分度精度较铣齿高,可滚削出同模数而不同齿数的齿轮，提高了精度，降了成本,加工范围广,连续切削，精度和生产效率高,不能滚削内齿轮和相距太近的多联齿轮,适宜于单件小批或成批大量生产,Y3150E,型滚齿机,2,、插齿机,插齿所需要的运动,主运动：,插齿刀的上下往复直线运动,分齿运动,(,展成运动,),：插齿刀和工件之间的啮合关系运动,圆周进给运动,径向进给运动,让刀运动,插齿加工特点：,节省刀具，降低成本,与滚齿的加工精度基本相同,加工出的工件的齿形精度比滚齿高，分齿精度略低于滚齿,生产效率较滚齿低,加工范围较广泛,适宜于单件小批或成批大量生产,插齿机,插齿机结构,3,、剃齿,展成法,加工特点：,齿形精加工,精度可达,7,6,级,主要用来提高齿形精度和齿向精度，减小表面粗糙度值,机床结构简单，生产效率高,用于加工插齿或滚齿后未经淬火的直齿和螺旋齿圆柱齿轮,多用于大批大量生产的齿形精加工,4,、珩齿,展成法,珩齿加工特点：,一种齿形光整加工过方法，属于展成法加工,具有磨齿、剃齿、和抛光等精加工的综合作用,对齿形精度改善不大,用于加工经过淬火的齿轮,5,、 磨齿机,磨淬硬齿轮、高精度齿轮,展成法磨齿原理,:,展成法磨齿原理,成形法磨齿原理,四、 其它各类机床,（一）、磨 床,用磨料、磨具（砂轮、砂带、油石、研磨料）为工具对工件进行切削加工的机床，统称为磨床。,磨床主要用于零件精加工，尤其是淬硬钢和高硬度材料零件的精加工。,运动：,砂轮的旋转为主运动,工艺特点,加工精度高，表面粗糙度小,可加工高硬度材料,径向分力大,磨削温度高,砂轮的自锐性,应用越来越广泛,四、 其它各类机床 （简单介绍）,（一）、磨 床,1. 外圆磨床,2. 内圆磨床,3.,平面磨床,普通外圆磨床,1,床身,2,床头箱,3,砂轮,4,砂轮主轴箱,5,尾座,6,导轨,7,工件,8,工作台,f,L,f,R,n,G,n,W,1. 外圆磨床,图,万能磨床加工示意图,2. 内圆磨床,普通内圆磨床的磨削方法,卧轴矩台平面磨床,3.,平面磨床,立柱,床身,工作台,砂轮架,滑座,立轴圆台平面磨床,3.,平面磨床,立柱,床身,工作台,砂轮架,平面磨床的磨削方法,（二）、铣 床,图,铣床加工的典型表面,（二）、铣 床,1,、铣削加工,运动：,铣刀旋转作主运动、工件作进给运动,应用：,平面、沟槽、复杂曲面、孔,工艺特点：,生产效率高 刀齿散热条件较好,铣削加工应用范围广泛 铣削时容易产生振动,分类：,平面铣削,端铣,周铣,逆铣,顺铣,顺铣与逆铣,顺铣：,主切削运动方向与工件进给方向相同,逆铣：,主切削运动方向与工件进给方向相反,加工特点比较,顺铣容易引起打刀；逆铣则可以避免打刀,铣削铸件或锻件等表面有硬皮的工件时，采用逆铣,逆铣时，切削厚度从零开始增大，加速刀具的磨损,逆铣时，铣削力将工件上抬，容易引起振动,（二）、铣 床,2,、铣床的种类,升降台式铣床,卧式升降台铣床：主轴水平,立式升降台铣床：主轴垂直,床身式铣床：工作台不升降，加工中等尺寸的零件,龙门铣床：适于采用大切削用量的切削,双轴圆形工作台铣床,龙门铣床,1,、刨削加工,运动：,刀具的往复直线运动为主切削运动、工件台带动工件作间歇的进给运动,应用：,平面、直槽、母线为直线的成形面,工艺特点：,机床与刀具简单，通用性好,刨削精度低,生产率低,加工成本低,（,三,）、刨床,2,、刨床的种类,(1),龙门刨床,：,工作台带着工件作直线往复运动；大型工件,牛头刨床：,滑枕带着刨刀作直线往复运动,插床：,立式刨床。主运动为滑枕带动插刀沿垂直方向的直线往复运动,（四）、钻床,（如后图）,1,、钻削加工,运动：,钻头的旋转运动为主切削运动，钻头的轴向运动为进给运动,应用：,钻、扩、铰孔；攻丝；锪孔、锪平等,（,1,）钻孔,粗加工,刀具：,麻花钻,特点：,容易产生“引偏”,排屑困难：分屑槽,切削热不易传散,加工精度差,钻头引偏,减少引偏措施,预钻锥形定心坑,导向差、刚性差、加工精度差、切削条件差 和轴向力大,四差一大,（,2,） 扩孔和铰孔,分别为,半精加工,和,精加工,扩孔钻的结构特点：,刚性较好,导向性较好,切削条件好,铰孔特点：,注意,扩孔和铰孔无法提高孔轴线的位置精度和直线度；而镗孔则可以,2,、钻床的种类 立式钻床 摇臂钻床 其他钻床（如深孔钻床）,n,n,f,立式钻床,1,工作台,2,主轴,3,主轴箱,4,立柱,5,底座,图,摇臂钻床,1,底座,2,工作台,3,立柱,4,摇臂,5,主轴箱和进给箱,6,主轴,1,、镗削加工,运动：,镗刀旋转为主切削运动，工件或镗刀直行为进给运动,应用：,直径较大的已有孔和孔系；外圆和平面,工艺特点,加工机座、箱体、支架等外形复杂的大型零件,加工范围广泛,能获得较高的精度和较低的粗糙度,可有效地校正原孔的轴线偏斜，保证孔及孔系的位置精度,生产率低,（,五,）、镗床,卧式镗床,1,床身,2,下滑座,3,工作台,4,主轴箱,5,前立柱,6,主轴,7,后立柱,8,后支撑,X,Z,f,n,2,、镗床的种类,卧式镗床,车床镗孔,镗床镗孔,区别,镗床是镗刀旋转作主运动，工件或镗刀作进给运动；车床是工件旋转作主运动，车刀作进给运动,图,卧式镗床,主轴箱,后,支,架,前立柱,主轴箱,床身,下滑座,后,支,架,后,立,柱,工作台,镗轴,平旋盘,径向刀架,前立柱,上滑座,图,卧式镗床的主要加工方法,坐标镗床,卧式坐标镗床,立式坐标镗床,立式单柱坐标镗床,立式双柱坐标镗床,（,六,）拉床,（七）加工中心,n,X,Y,Z,图,立式加工中心,1,床身,2,滑座,3,工作台,4,立柱,5,数控柜,6,机械手,7,刀库,8,主轴箱,9,驱动电柜,10,操纵面板,本章结束,