《金属切削机床》PPT课件.ppt

,第2章金属切削机床与刀具,本章要点,机械零件表面的成形方法,金属切削机床,刀具,一、机床的作用,金属切削机床是用切削加工的方法将金属毛坯加工成机器零件的一种工艺装备，人们习惯上称为机床。,机床是机械制造系统中最重要的组成部分，它为加工过程提供刀具与工件之间的相对位置和相对运动，提供加工过程中所需的动力。,2.2.1机床概述,2.2金属切削机床,一、机床的作用,2.2.1机床概述,二、机床的构成及布局,支撑及定位部分连接机床上各部件并使刀具与工件保持正确的相对位置运动部分提供加工过程所需的切削运动及进给运动动力部分加工过程和辅助过程的动力源控制部分启动、停止机床，完成为实现给定的工艺过程所需的刀具和工件的运动,2.2.1机床概述,2.2金属切削机床,卧式车床的组成,变速箱,进给箱,主轴箱,刀架,溜板箱,尾座,床身,床腿,二、机床的构成及布局,刀具布置在被加工工件的前面或后面刀具布置在被加工工件的侧面刀具布置在被加工工件的上方刀具相对于被加工工件扇形布置,2.2.1机床概述,2.2金属切削机床,按通用程度分：通用、专门化、专用机床按加工精度分：普通、精密、高精度机床按自动化程度：手动、机动、半自动、自动机床按机床质量分：仪表、中型、大型、重型机床、超重型,根据国家标准GB/T15375-94，按加工性质和所用刀具的不同，机床可分为12大类：,此外，机床还可以按主要工作器官的数目进行分类，如：单刀机床、多刀机床、单轴机床、多轴机床等。目前，机床正在向数控化方向发展，而且其功能也在不断增加。,三、机床的分类,2.2.1机床概述,卧式铣床立式铣床,立式钻床摇臂钻床,卧式镗床外形,牛头刨床(HorizontalShaper),插齿(GearShaping)机,特种加工机床,四、机床型号的编制方法,根据GB/T15375-94金属切削机床型号编制方法规定，我国的机床型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律组合而成，适用于各类通用机床和专用机床（组合机床除外）。,2.2.1机床概述,1、机床的类别代号,用大写的汉语拼音字母表示，并按相应的汉字字意读音。当需要时，每类又可分为若干分类，分类代号用阿拉伯数字表示，放在类代号之前，但第一分类不予表示。机床的类代号、分类代号及其读音见下表。,四、机床型号的编制方法,2、机床的通用特征和结构特征代号,通用特征代号位于类代号之后，用大写汉语拼音字母表示。,四、机床型号的编制方法,如：“CK”表示数控车床；如果同时具有两种通用特性时，则可按重要程度排列，用两个代号表示，如“MBG”表示半自动高精度磨床。,如：CA6140中的“A”和CY6140中的“Y”，均为结构特性代号，它们分别表示为沈阳第一机床厂和云南机床厂生产的基本型号的卧式车床。,2、机床的通用特征和结构特征代号,结构特征代号无统一规定，位于通用特性代号之后，用大写汉语拼音字母表示。,四、机床型号的编制方法,3、机床的组别、系别代号,组、系代号用两位阿拉伯数字表示，前一位表示组别，后一位表示系别。每类机床按其结构性能及使用范围划分为用数字09表示的10个组。在同一组机床中，又按主参数相同、主要结构及布局型式相同划分为用数字09表示的10个系。,四、机床型号的编制方法,4、机床主参数、设计顺序号及第二主参数,机床主参数是表示机床规格大小的一种尺寸参数。在机床型号中，用阿拉伯数字给出主参数的折算值，位于机床组、系代号之后。某些通用机床,当无法用一个主参数表示时，则用设计顺序号来表示。第二主参数是对主参数的补充,如最大工件长度、最大跨距、工作台工作面长度等，第二主参数一般不予给出。,例如，CA6140型卧式机床中主参数的折算值为40（折算系数是1/10），其主参数表示在床身导轨面上能车削工件的最大回转直径为400mm。,四、机床型号的编制方法,各类主要机床的主参数和折算系数,5、机床的最大改进顺序号,当机床的性能及结构有重大改进，并按新产品重新设计、试制和鉴定时，在原机床型号尾部加重大改进顺序号，即汉语拼音字母A、B、C。,6、其它特性代号与企业代号,其它特性代号用以反映各类机床的特性，如对数控机床，可用来反映不同的数控系统；对于一般机床可用以反映同一型号机床的变型等。其它特性代号可用汉语拼音字母或阿拉伯数字或二者的组合来表示。企业代号与其它特性代号表示方法相同，位于机床型号尾部，用“”与其它特性代号分开，读作“至”。若机床型号中无其它特性代号，仅有企业代号时，则不加“”，企业代号直接写在“/”后面。,四、机床型号的编制方法,CA6140,C：类别代号（床类）,6：组别代号（卧式车床组）,1：系别代号（普通车床系）,例1：,40：主参数代号（床身上最大回转直径400mm）,A：结构性代号（A结构）,根据通用机床型号编制方法，举例如下：,MM7132A,M：类别代号（磨床类）,M：通用特性代号（精密）,7：组别代号（平面及端面磨床组）,1：系别代号（卧轴矩台平面磨床系）,A：重大改进顺序号（第一次重大改进）,例2：,32：主参数代号（工作台面宽度320mm）,THM6350/JCS,T：类别代号（镗床类）,M：通用特性代号（精密）,6：组别代号（卧式铣镗床组）,3：系别代号（卧式铣镗床系）,JCS：企业代号（北京机床研究所）,例3：,50：主参数代号（工作台面宽度500mm）,H：结构性代号（加工中心）,Z：类别代号（钻床类）3：组别代号（摇臂钻床组）0：系别代号（摇臂钻床系）40：主参数代号（最大钻孔直径40mm）X46:第二主参数（最大跨距1600mm）S2：企业代号（沈阳第二机床厂）,Z304046/S2,例4：,一、机床传动的基本组成部分,机床的传动必须具备以下的三个基本部分：执行件：执行机床运动的部件。常用执行件有主轴、刀架、工作台等，是传递运动的末端件。运动源：为执行件提供动力和运动的装置。通常为电动机，如交流异步电动机、直流电动机、直流和交流伺服电动机、步进电动机、交流变频调速电动机等。传动件：传递动力和运动的零件。如齿轮、链轮、带轮、丝杠、螺母等，除机械传动外，还有液压传动和电气传动元件等。,2.2.2机床传动原理,二、机床的传动链,把运动源和执行件或执行件之间联系起来的一系列顺序排列的传动件，构成了一个传动联系，称其为传动链。传动链两端的元件称为末端件。,根据传动链的性质，传动链可分为两类：,外联系传动链：联系运动源与执行件的传动链，称为外联系传动链。如卧式车床中，从主电动机到主轴之间的传动链内联系传动链：联系两个执行件，以形成复合成形运动的传动链，称为内联系传动链。如滚齿机的范成运动传动链也属于内联系传动链。,2.2.2机床传动原理,外联系传动链：运动源执行件联系动源和机床执行件，使执行件得到运动，并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。例如：车螺纹时，从电机到车床主轴的传动链就是外联系传动键，它只决定车螺纹速度的快慢，而不影响螺纹表面的成形。,二、机床的传动链,2.2.2机床传动原理,外联系传动链,内联系传动链：执行件执行件联系复合运动之内的各个分解部分，传动链所联系的执行件相互之间的相对速度（及相对位移量）有严格的要求，用来保证运动的轨迹。例如：车螺纹时，为保证所需螺纹的导程大小，主轴（工件）转一周时，车刀必须沿工件轴向移动一个导程。联系主轴刀架之间的螺纹传动链，就是一条传动比有严格要求的内联系传动键。,二、机床的传动链,2.2.2机床传动原理,内联系传动链,车床上车单头螺纹时的内联系。内联系传动链由3对齿轮串联而成，其作用是将两执行件，即主轴与刀架联系起来，保证主轴转一周，刀架移动一个被加工导程，从而将两个单元运动，即主轴旋转n1和刀架纵向移动n2，组成复合运动（n1n2）。,再如：用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮时，滚刀转1/K转时（K是滚刀头数），工件就必须转1/Z转（Z为齿轮齿数）。联系滚刀旋转B11和工件旋转B12的传动链必须保证严格的运动关系。所以也是内联系传动链。由此可见：内联系传动链中，各传动副的传动比必须准确不变，不应有摩擦传动或是瞬时传动比变化的传动件（如链传动）。,内联系传动链,例：用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮齿面母线渐开线，展成法，需一个复合成形运动，分解为滚刀旋转B11和工件旋转B12，它们之间保持严格的相对运动关系：滚刀每转1/K（K滚刀头数）转（B11），工件转过1/Z（Z齿轮齿数）转即一个齿（B12）；导线直线，相切法，需2个独立的成形运动，即滚刀旋转运动和滚刀沿工件轴向移动A2。其中滚刀的旋转运动与展成运动的一部分B11重合；（滚刀旋转B11是主运动，工件旋转B12和滚刀沿工件轴向移动A2都是进给运动）故成形运动的总数只有2个：一个是复合成形运动（B11和B12），另一个是简单成形运动A2。,二、机床的传动链,把运动源和执行件或执行件之间联系起来的一系列顺序排列的传动件，构成了一个传动联系，称其为传动链。传动链两端的元件称为末端件。,根据传动链的功用，传动链可分为两类：,主运动传动链：进给运动传动链,2.2.2机床传动原理,传动链中通常包括两类传动机构:定比传动机构传动比和传动方向固定不变的传动机构，如定比齿轮副、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等换置机构根据加工要求可变换传动比和传动方向的传动机构，如挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器换向机构等。,二、机床的传动链,2.2.2机床传动原理,三、机床传动原理图,在机床的运动分析中，为了便于分析机床运动和传动联系，常用一些简明的符号来表示运动源与执行件、执行件与执行件之间的传动联系，这就是传动原理图,传动原理常使用的部分符号,2.2.2机床传动原理,传动原理图表示了机床传动的最基本特征。因此，用它来分析、研究机床运动时，最容易找出两种不同类型机床的最根本区别，对于同一类型机床来说，不管它们具体结构有何明显的差异，它们的传动原理图却是完全相同的。,2.2.2机床传动原理,三、机床传动原理图,并不表达实际传动机构的种类和数量,传动比i：,2.2.2机床传动原理,四、传动比,传动比u：,涡轮蜗杆传动,四、传动比,齿条移动速度：,nv-与齿条啮合的齿轮的转速,r/min;m-齿条、齿轮模数，mm;z-齿轮齿数p-齿条齿距,mm。,(mm/s),四、传动比,螺母移动速度：,nv-丝杠转速,r/min;p-单头螺杆螺距,mm。,(mm/s),丝杠螺母传动,四、传动比,一、机床传动系统图,2.2.3机床的传动系统,为了清晰地表示机床传动系统中各个零件及其相互连接关系，按照国家标准规定的图形符号画出机床各个传动链的综合简图，称为机床传动系统图。,传动系统图中：罗马数字表示传动轴的编号，阿拉伯数字表示齿轮齿数或带轮直径，字母M表示离合器等。,它比传动原理图更准确、更清楚、更全面地反映了机床的传动关系。在图中用简单的规定符号代表各种传动元件；机床的传动系统画在一个能反映机床外形和各主要部件相互位置的投影面上，并尽可能绘制在机床外形的轮廓线内。图中的各传动元件是按照运动传递的先后顺序，以展开图的形式画出来的。该图只表示传动关系，并不代表各传动元件的实际尺寸和空间位置。,一、机床传动系统图,2.2.3机床的传动系统,机床的传动系统,空套连接,普通平键连接,导向平键连接,花键连接,二、机床常用传动件的简图符号,2.2.3机床的传动系统,二、机床常用传动件的简图符号,2.2.3机床的传动系统,二、机床常用传动件的简图符号,2.2.3机床的传动系统,二、机床常用传动件的简图符号,2.2.3机床的传动系统,二、机床常用传动件的简图符号,2.2.3机床的传动系统,二、机床常用传动件的简图符号,2.2.3机床的传动系统,二、机床常用传动件的简图符号,2.2.3机床的传动系统,二、机床常用传动件的简图符号,2.2.3机床的传动系统,二、机床常用传动件的简图符号,2.2.3机床的传动系统,三、转速图,卧式车床的组成,变速箱,进给箱,主轴箱,刀架,溜板箱,尾座,床身,床腿,卧式车床的传动分析,电动机,变速箱,带传动,主轴箱,主轴,工件转动,换向机构,变换机构,进给箱,光杠,丝杠,溜板箱,刀架,车刀纵横移动,车床的主运动,车床的进给运动,=,1440,33/22,34/32,176/200,27/27,=,1980(r/min),n主min,=,1440,19/34,22/45,176/200,27/63,17/58,=,43(r/min),n主max,主轴转速的计算：,四、传动结构式,为了表达传动链两个末端件计算位移之间的数值关系，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,主轴转速的计算：,=,1440,33/22,34/32,176/200,27/27,=,1980(r/min),n主min,=,1440,19/34,22/45,176/200,27/63,17/58,=,43(r/min),n主max,五、运动平衡式,万能卧式升降台铣床,万能卧式升降台铣床是指主轴轴线呈水平安置的，工作台可以作纵向、横向和垂直运动，并可在水平平面内调整一定角度的铣床。,数控（NC）是以数字化信号对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。数控机床是指应用数控技术对加工过程进行控制的机床。它综合了计算机、自动控制、精密测量、机床的机构设计与制造等方面的最新成果。,2.2.4数控机床,一、数控加工的概念数控加工根据零件图样及工艺要求等原始条件，编制零件数控加工程序，并输入到数控机床的数控系统，以控制数控机床中刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。数控加工技术就是用数控机床加工零件的方法，是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们长期从事数控加工实践的经验总结。,2.2.4数控机床,制定工艺,阅读零件,工艺分析,数控编程,程序传输,虽然数控加工与传统的机械加工相比，在加工的方法和内容上有许多相似之处，但由于采用了数字化的控制形式和数控机床，许多传统加工过程中的人工操作被计算机和数控系统的自动控制所取代。,二、数控加工的过程,2.2.4数控机床,数控加工过程示意图,工艺分析,数控加工程序,工序卡,传统加工,数控加工,传统加工与数控加工的比较图,三、数控加工的原理,把文本格式表达的零件加工程序，传入数控机床的数控装置，经过译码、运算，指挥执行机构（伺服电机带动的主轴和工作台）控制刀具与工件相对运动，从而加工出符合编程设计要求的零件。,2.2.4数控机床,控制介质,输入装置,数控装置,伺服驱动装置,位置检测,辅助控制装置,机床零点,控制介质控制介质是记录零件加工程序的媒介,输入装置,将所输入的程序载体上的数控程序变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控装置内。,数控装置,数控装置是接受输入装置送来的脉冲信号，经过编译、运算和逻辑处理后，输出指令控制机床的各个部分，按程序动作的装置。数控设备的数据处理和控制电路以及伺服机构等统称数控控制系统。它由程序输入输出设备、计算机数字控制装置、可编程控制器、主轴进给及驱动装置等组成。,伺服驱动装置,伺服驱动装置的作用是把来自CNC装置的各种指令（脉冲信号），经过功率放大后，驱动电动机运转，通过机械传动装置拖动工作台或刀架运动。伺服驱动装置包括驱动部分和执行机构两大部分。在数控机床的伺服驱动机构中，常用的驱动元件有功率步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机，后二者都带有感应同步器、编码器等位置检测元件。,作用：检测机床的运动方向、速率、距离等参数，并将物理量转变成电信号显示出来或送给机床数控装置，使数控装置能够校核机床的工作情况及实际位置是否与指令一致，并由机床数控装置发出指令，纠正产生的误差。辅助控制装置,反馈检测系统,