机床的基本概念

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,机械制造技术基础,112,硬件,软件,机械加工工艺系统,工件,机床,刀具,夹具,工艺方法,工艺过程,数控程序,2,.3,机床的基本概念,车床、铣床、钻床、镗床、磨床、刨（插）床、拉床、,齿轮加工机床,螺纹加工机床,其他机床（珩磨机床、锯床、键槽加工机床）,金属切削机床分类,利用切削刀具与金属工件的相对运动从工件上切除多余的金属或预留层，以获得符合规定的,尺寸,、,形状,、,精度,及,表面质量,要求的零件。,按加工方式分,：,2.3.1,机床的分类与型号表示法,1,分类,Harbin Institute of Technology,通用机床,专用机床,专门化机床,自动生产线,按通用性分：,按精度分：,普通精度机床,精密机床,高精度机床,超精密机床,按自动化程度分：,手动机床,自动机床,半自动机床,2.3.1,机床的分类与型号表示法,1,分类,2.3.1,机床的分类与型号表示法,2,机床型号表示方法,类别,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,电加工机床,切断机床,其他机床,代号,C,Z,T,M,Y,S,X,B,L,D,G,Q,表,2.14,机床的类别代号,表,2.15,机床的通用性代号,通用,特性,高精度,精密,自动,半自动,数控,自动,换刀,仿形,万能,轻型,简式,代号,G,M,Z,B,K,H,F,W,Q,J,2.3.1,机床的分类与型号表示法,2,机床型号表示方法,2.3.1,机床的分类与型号表示法,2,机床型号,举例,（万能）特性代号,C,W,6,1,40,（,车床）类别代号,（卧式）组别代号,（普通）型别代号,（直径,1/10,）主参数,卧式,X,6,2,W,铣床类,（,2,号工作台）主参数,（万能）改进序号,2.3.1,机床的分类与型号表示法,2,机床型号举例,2.3.1,机床的分类与型号表示法,2,机床型号举例,2.3.1,机床的分类与型号表示法,2,机床型号举例,普通机床图片,-,刨床,普通机床图片,-,刨床,普通机床图片,-,刨床,普通机床图片,-,刨床,普通机床图片,-,插床,普通机床图片,-,车床,普通机床图片,-,车床,普通机床图片,-,车床,普通机床图片,-,车床,普通机床图片,-,车床,普通机床图片,-,车床,普通机床图片,-,镗床,普通机床图片,-,镗床,普通机床图片,-,镗床,普通机床图片,-,钻床,普通机床图片,-,钻床,普通机床图片,-,磨床,普通机床图片,-,磨床,普通机床图片,-,磨床,普通机床图片,-,磨床,普通机床图片,-,磨床,数控机床图片,-,车床,数控机床图片,-,车床,数控机床图片,-,车床,数控机床图片,-,车床,数控机床图片,-,车床,数控机床图片,-,车床,数控机床图片,-,车床,数控机床图片,-,车床,数控机床图片,-,车床,数控机床图片,-,车床,数控机床图片,-,车床,数控机床图片,-,车床,普通机床图片,-,镗床,数控机床图片,-,镗床,数控机床图片,-,钻床,数控机床图片,-,铣床,数控机床图片,-,铣床,数控机床图片,-,车铣床,数控机床图片,-,磨床,数控机床图片,-,磨床,2.3.2,机床的基本组成,图,2.21,立式钻床,图,2.22,摇臂钻床,2.3.2,机床的基本组成,图,2.24,卧式镗床,图,2.25,牛头刨床,2,.3.2,机床的基本组成,图,2.30,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,图,2.29 M2120,内圆磨床,1-,床身；,2-,头架；,3-,砂轮修整器；,4-,砂轮；,5-,磨具架；,6-,工作台；,7-,操纵磨具架手轮；,8-,操纵工作台手轮,2,.3.2,机床的基本组成,图,2.23,立式车床,1-,立刀架溜板；,2-,立刀架；,3-,横梁；,4-,花盘；,5-,横刀架；,6-,立柱,2.3.2,机床的基本组成,图,2.26,龙门刨床,图,2.27 M7120A,平面磨床,1-,床身；,2-,垂直进给手轮；,3-,工作台；,4-,行程挡块；,8-,拖板；,9-,磨头；,10-,驱动工作台手轮,5-,立柱；,6-,砂轮修整器；,7-,横向进给手轮；,2,.3.2,机床的基本组成,图,2.28 M1432A,万能外圆磨床,1-,床身；,2-,工作台；,3-,头架；,4-,砂轮；,5-,内圆磨头；,6-,砂轮架；,7-,尾架,2,.3.2,机床的基本组成,图,2.21,立式钻床,图,2.22,摇臂钻床,2.3.2,机床的基本组成,动力源,传动系统,支撑件,工作部件 包括,控制系统,冷却系统,润滑系统,其他装置,机床基本部分组成：,图,2.21,立式钻床,图,2.22,摇臂钻床,2.3.2,机床的基本组成,动力源,为机床提供动力（功率）和运动的驱动部分,传动系统,支撑件,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,交流电动机,直流电动机,液压马达,主传动系统 变速箱、主轴箱,进给传动系统 进给箱,其他运动的传动系统,床身,底座,立柱,图,2.21,立式钻床,图,2.22,摇臂钻床,2.3.2,机床的基本组成,工作部件, 与主运动和进给运动的有关执行部件，例如主轴及主轴箱，工作台及其溜板或滑座，刀架及其溜板，以及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。不同种类的机床，由于其用途、表面形成运动和结构布局的不同，这些工作部件的构成和结构差异很大。,图,2.21,立式钻床,图,2.22,摇臂钻床,2.3.2,机床的基本组成,控制系统,用于控制各工作部件的正常工作,电气控制系统,液压控制系统,气动控制系统,数控系统。,2.3.3,机床的技术性能指标,2.4,刀具的基本概念,2.4.1,刀具切削部分的组成,车刀,2.4.1,刀具切削部分的组成,-,麻花钻切削部分结构,1.,前刀面,2.,后刀面,3.,副后刀面,4.,主切削刃,5.,副切削刃,6.,横刃,图,2.32,标准麻花钻,麻花钻图,2.4.2,刀具几何角度,刀具标注角度参考系的假定条件,1,、,假定运动条件,：用刀具主运动向量近似代替合成运动向量，然后再用平行或垂直于主运动方向的坐标平面构成参考系。,2,、,假定安装条件,：假定刀具的安装位置恰好使其底面或轴线与参考系的平面平行或垂直。,图,2-59,横车的坐标平面,横车的坐标平面,坐标平面定义,基面,p,r,：通过切削刃某一点，垂直于假定主运,动方向的平面。,2),切削平面,p,s,：通过切削刃某一点，与工件加工表面（或与主切削刃）相切的平面。切削平面,p,s,与基面,p,r,垂直。,3),正交平面,P0,：通过切削刃某一点，同时垂直于切削平面,p,s,与基面,p,r,的平面。,4),法剖面,Pn,：通过切削刃某一点，垂直于切削刃的平面。,5),进给剖面,Pf,：通过切削刃某一点，平行于进给运动方向并垂直于基面,p,r,的平面。,6),背平面,Pp,：通过切削刃某一点，同时垂直于进给剖面,Pf,与基面,p,r,的平面。,图,2.35,正交平面参考系,图,2.36,法平面参考系,图,2.37,假定工作平面与,背平面参考系,刀具角度定义,图,2-62,刃倾角,刀具角度练习,S,向,o,o,f,o- o,S,向,S,向,o,o,f,o- o,外圆车刀法平面参,考系的标注角度,3.,刀具的工作角度,(1),考虑进给运动的影响（横车）,(2),刀尖位置高低的影响,图,2.43,刀尖位置高时的工作角度,2.4.2.2,钻头的几何角度,图,2.44,钻孔与车孔,图,2.45,钻头的基面与切削平面,图,2.46,钻头的螺旋角,图,2.47,钻头的几何角度,图,2.48,钻头前角的变化规律,图,2.49,钻头的工作后角,2.4.2.3,铣刀的几何角度,1.,圆柱铣刀几何参数,图,2.50,圆柱铣刀的静止坐标平面,2.,面铣刀几何参数,2.2.3-2,切削层截面参数,1.,切削层公称厚度,h,D,它是垂直于切削刃的方向上度量的切削层截面的尺寸。,2,切削层公称宽度,b,D,它是沿切削刃方向度量的切削层截面的尺寸。,3.,切削层公称横截面积,A,D,曲线刃切削层参数,钻削的切削层参数,b,),端铣,铣削的切削层参数,h,D,2.4.4,切削方式,直角切削与斜角切削,a ),图,2.58,直角切削与斜角切削,b ),逆铣与顺铣,逆铣与顺铣的特点,端铣法,(1),对称铣削,(2),不对称逆铣,(3),不对称顺铣,a,),对称铣削,b,),不对称逆铣,c,),不对称顺铣,刀具材料,工,欲,善,其,事,必,先,利,其,器,决定切削刀具切削性能因素包括：,刀具材料,刀具结构（整体、焊接、装配等）,刀具切削部分的几何参数（几何角度）,性能优良的刀具材料，是保证刀具高效工作的基本条件。,刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下工作，应具备如下的基本要求。,刀具材料应具备的性能,(1),高硬度和高耐磨性,(2),足够的强度与冲击韧性,(3),高耐热性,(4),良好的工艺性和经济性,刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属，这是刀具材料必备的基本要求，现有刀具材料硬度都在,60HRC,以上。刀具材料越硬，其耐磨性越好，但由于切削条件较复杂，材料的耐磨性还决定于它的化学成分和金相组织的稳定性。,强度是指抵抗切削力的作用而不致于刀刃崩碎与刀杆折断所应具备的性能。一般用抗弯强度来表示。,冲击韧性是指刀具材料在间断切削或有冲击的工作条件下保证不崩刃的能力，一般地，硬度越高，冲击韧性越低，材料越脆。硬度和韧性是一对矛盾，也是刀具材料所应克服的一个关键。,高耐热性,耐热性又称红硬性，是衡量刀具材料性能的主要指标。它综合反映了刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。,为了便于制造，刀具材料应有良好的工艺性，如锻造、热处理及磨削加工性能。当然在制造和选用时应综合考虑经济性。当前超硬材料及涂层刀具材料费用都较贵，但其使用寿命很长，在成批大量生产中，分摊到每个零件中的费用反而有所降低。因此在选用时一定要综合考虑。,刀具材料的种类,碳素工具钢,高速钢,合金工具钢,高速钢,高速钢是一种加人了较多的,钨,W,、铬,Gr,、钒,V,、鉬,Mo,等合金元素的高合金工具钢，,有良好的综合性能。,其强度和韧性是现有刀具材料中最高的。,由于其制造工艺简单，容易刃磨成锋利的切削刃；锻造、热处理变形小，目前在,结构复杂的刀具,，如麻花钻、丝锥、拉刀、齿轮刀具和成形刀具制造中，仍占有主要地位。,W18Cr4V,广泛用于制造各种复杂刀具。其切削速度一般不太高，切削普通钢料时为,40-60m/min,。,W12Cr4V4Mo,在普通高速钢中再增加一些含碳量、含钒量及添加钴、铝等元素冶炼而成的。它的耐用度为普通高速钢的,1.5-3,倍（,60-180m/min,）,粉末冶金高速钢是,70,年代投入市场的一种高速钢，其强度与韧性分别提高,30%-40%,和,80%-90%,使用寿命可提高,2-3,倍。,硬质合金,硬质合金是由难熔金属碳化物（、,i,）和金属粘结剂（如,o,）经粉末冶金方法而制成的。,硬度比高速钢高很多,硬质合金的抗弯强度只相当于高速钢强度的,1/21/3,硬合金的韧度比高速钢低得多,硬质合金的导热性高于高速钢，热导率是高速钢的,23,倍,硬质合金的耐热性比高速钢高很多，在,800,1000,时尚可进行切削，在高温下有良好的抗塑性变形的能力。,P,类硬质合金主要用于加工长切屑的黑色金属（,45,钢），用蓝色作标志,M,类主要用于加工黑色金属和有色金属，用黄色作标志,K,类主要用于加工短切屑的黑色金属（铸铁）、有色金属和非金属材料，用红色作标志。,硬质合金符号的意义,后面的阿拉伯数字表示其成分含量，决定其性能和,加工时承受载荷的情况或加工条件,Y G,8,硬字的汉语拼音第一个字母,钨钻类,WC+Co,钴,字的汉语拼音第一个字母,含钴,Co,量,8%,Y T,15,钨,钛,钻类,WC+TiC+Co,钛,字的汉语拼音第一个字母,含钴,TiC,量,15%,硬质合金的选用原则,YG3,YG6,YG8,铸铁,有色金属及其合金,YT30,YT15,YT5,碳钢、合金刚,淬硬钢,硬度、耐磨性、切削速度,强度、韧性、进给量,加工条件,精,粗,1) YT,类不宜加工含,Ti,的不锈钢和钛合金等难加工材料，而应采用,YG,类硬质合金。,2) YGA,类宜加工冷硬铸铁、高锰钢、淬硬钢以及含,Ti,的不锈钢、钛合金与高温合金。,3) YW,类硬质合金可用于高温合金、高锰钢、不含,Ti,的不锈钢等难加工材料的半精加工和精加工。,其他,其他刀具材料,1.,陶瓷刀具材料,(1) Al,2,O,3,系陶瓷,(2),Si,3,N,4,系陶瓷,(3),Si,3,N,4,-Al,2,O,3,系复合陶瓷,2.,超硬刀具材料,(1),金刚石,(2),立方氮化硼,金刚石与立方氮化硼,金刚石的硬度,HV10000,（硬质合金,HV13001800,），立方氮化硼硬度,HV9000,金刚石不能加工含铁金属（铁和碳亲和性高）,金刚石高温下易发生石墨化,聚晶金刚石,聚晶金刚石复合片立方氮化硼复合片,