金属切削机床实践报告.doc

中文名称：金属切削机床 定义：用切削、磨削或特种加工方法加工各种金属工件，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机床（手携式的除外）。 通常狭义的机床仅指金属切削机床类产品。金属切削机床是采用切削的方法把金属毛坯加工成机器零件的机器， 它是制造机器的机器，所以又称为”工作母机”或”工具机”，习惯上简称机床。金属切削的过程是刀具与工件相互运动、相互作用的过程。刀具与工件的相对运动可以分解为两个方面，一个是主运动，另一个是进给运动。使工件与刀具产生相对运动而进行切削的最主要的运动，称为主运动。刀刃上选定点相对于工件的主运动速度称为切削速度。主运动特点是运动速度最高，消耗功率最大。主运动一般只有一个。保证金属的切削能连续进行的运动，称为进给运动。工件或刀具每转或每一行程时，工件和刀具在进给运动方向的相对位移量，称为。进给运动的特点是运动速度低，消耗功率小。进给运动可以有几个，可以是连续运动，也可以是间歇运动。 金属切削过程是通过刀具切削工件切削层而进行的。在切削过程中，刀具的刀刃在一次走刀中从工件待加工表面切下的金属层，被称为切削层。切削层的截面尺寸被称为切削层参数。此外，在切削层中需介绍一重要概念背吃刀量ap，对于外圆车削，它指已加工表面与待加工表面间的垂直距离。1.金属切削机床分类方法机床的传统分类方法，主要是按其工作原理和加工性质进行分类。根据我国 定制的金属切削机床型号编制方法，目前将机床划分为 12 类：车床、铣床、钻床、 镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、刨床、插床、拉床、锯床及其他机 床。在每一类机床中，又按工艺范围、布局形式和结构等，分为 10 个组，每一组 又细分为若干系（系列） 。其他分类方法1.1通用性程度按通用性程度，同类型机床可分为以下三种：1.通用机床 它可用于加工多种零件的不同工序，加工范围较广，通用性较 大，但结构比较复杂。这种机床主要适用于单件小批量生产，例如卧式车床、万 能外圆磨床、万能升降台铣床等。2.专门化机床 3.专用机床 钻、镗组合机床等。它的工艺范围较窄，只能用于加工某一类（或少数几类） 它的工艺范围最窄，一般是为加工某一种零件的某一道特定 零件的某一道或少数几道特定工序，如曲轴车床、凸轮车床、螺旋桨铣床等。 工序而设计制造的，适用于大批量生产。如汽车、拖拉机制造中广泛适用的各种 镗，钻床组合等。1.2质量和尺寸按质量和尺寸，同类型机床可分为仪表机床、中型机床（一般机床） 、大型机 床（质量达 10t） 、重型机床（质量达 30t）和超重型机床（质量达 100t） 工作精度1.3按工作精度同类型机床又可分为普通精度机床、精密机床和高精密机床， 分别为精度、性能等符合有关标准中规定的普通级、精密级和高精密级要求的机 床。 自动化程度1.4按自动化程度机床又可分为手动、机动、半自动和自动的机床。调整好后 无需工人参与便能完成自动工作循环的机床称为自动机床；若装卸工件仍需人工 进行，能完成半自动工作循环的机床称为半自动机床。 主要工作部件的数目1.5按主要工作部件的数目机床可分为单轴的、多轴的或单刀的、多刀的机床 等。 2.金属切削机床及刀具的发展趋势预测分析金属切削机床是采用切削的方法把金属毛坯加工成机 金属切削机床 器零件的机器，因其是制造机器的机器而又被称为“工作母 工作母 机”广泛用于制造业。随着现在科技的飞速发展，金属切削 机床已经发生了翻天覆地的变化，机床的发展也必然带动刀 具的更新，下面就让我们来看看现今金属切削机床的发展和 刀具的更新状态。 2.1国内外机床的发展趋势2.1.1日本机床发展走向。 日本机床发展走向。 日本机械工业协会已制定 2010 至 2025 年机床 技术革新战略，重点在强调网络连接加工型态、信息化/智能 化对应技术、远距离诊断/控制、三维电脑辅助设计/电脑辅助制造 (3DCAD/CAM)、环境调和、省能源、微小化、高精度、高速化对应技 术等。日本虽经历十年不景气，但机床厂对未来十年市场仍乐观。各 厂纷纷加强信息科技技术及网络应用、环境保护、人材培养、经营弹 性、顾客满意度、收益能力等。 2.1.2美国机床发展趋势。 美国机床发展趋势。 美国企业通过网络企业对企业(B2B)的 服务有效整合供应商与客户的采购和存货系统； 大型汽车公司(通用、 福特、戴姆勒/克莱斯勒)和航天航空公司(波音、洛克希德)都通过 B2B 在全球范围内与相关体系同步设计开发。机床业的制程管理、远 端监控、 故障排除和售后服务日渐普及。 铣床主轴采用液压轴成模具， 运用非接触式取代滚珠轴承；线性马达摆脱应用限制，进入商品化。 精密测量的应用，如扫描设备附加于加工设备，可短时间收集大量信 息，加以分析、解读，可使使用者快速调整步伐。可见，电子化、高 速化、精密化已明显成为美国机床业发展的主轴。2.1.3中国机床发展趋势。 高速高精与多轴加工成为数控机床的主流，纳米控制成为高速高精加工的潮流。多任务和多轴加工数控机床 越来越多地应用到能源、航空航天等行业。 智能化加工与监测功能不断扩充， 车间的加工监测与管理可实时 获取机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床的状态，提前进 行相关的维护，避免事故的发生，减少机床的故障率，提高机床的利 用率。 最新的机床误差检测与补偿技术能够在较短的时间内完成对机 床的补偿测量，与传统的激光干涉仪相比，对机床误差的补偿精度能 够提高 34 倍，同时效率得到大幅度提升。 CAD/CAM 技术为多轴多任务数控机床的加工提供强有力的支持， 可以大幅度提高加工效率。 2.2国内外金属切削机床的差异中国机床行业经过近几年技术改造和产品开发锻炼， 无论是生产 能力还是产品技术水平都有长足进步， 但是与国外产品相比还有很大 不足。最大的差别是核心运行部件的技术水平和运行速度、产品精度 保持性、机床可靠性，以及整体机床制造工艺水平与质量几个方面。 国产数控机床的几何精度和工作精度在试制期间可以达到高于 设计标准，但是批量产品中却无法达到台台高精度的要求。而国外企 业通过先进的生产制造工艺控制，可实现数控机床的批量高精度出 产。国产数控机床从样品（展品）到商品还有一段距离。 中国重型机床制造企业还缺乏自主创新和基础理论研究能力。 把当今最新的技术和自己新开发的技术以模块化形式应用到新产品上， 这也是中国重型机床的发展趋势。 新产品开发工作要特别注意： 一是深入研究用户行业产品工艺的 特点和要求，结合工艺特点开发出高水平加工设备。二是注重基础理 论的研究工作，加强关键零部件的实验研究，加强对新产品、首台套 的整机的运转试验和售后跟踪服务工作。三是加强对新产品的整顿和 完善工作，缩小展品到商品和形成产业化的时间。 2.3国内重型数控机床与国外同类产品的差距尽管我国重型机床行业在最近几年来有了长足进步， 取得可喜的 发展。但是绝大部分中、高档重型数控机床还是依靠进口，其中德国 和意大利的产品较多，它们代表着世界先进水平。国内产品与国外产 品在结构上的差别并不大，采用的新技术也相差无几，但在先进技术 应用和制造工艺水平上与世界先进国家还有一定差距。 新产品开发能 力和制造周期还满足不了国内用户需要， 零部件制造精度和整机精度 保持性、 可靠性尚需很大提高， 尤其是在与重型机床配套的数控系统、 功能部件，如刀库、机械手和两坐标铣头等部件，还需要境外厂家配 套满足。 国内重型机床制造企业的制造能力很强，但大而不精，其主要原 因还是加工设备落后，数控化率很低，尤其是缺乏高精水平的加工设 备。同时，国内企业普遍存在自主创新能力不足，因为重型机床单件 小批量的市场需求特点，决定了对技术创新的要求更高。国内重型数 控机床产品与发达国家著名企业相比仍存在一定差距， 产品水平的差 距主要体现在： （1）主轴转速 国外先进水平已发展到最高达 30004000r/min, 而国内主要徘徊在 8001500r/min. （2）快速进给 国外先进水平达 2000030000mm/min,而国内主 要在 600010000mm/min. （3）精度 国外先进水平定位精度 0.015/1000mm,重复定位精度 0.0030.007mm;国内产品定位精度 0.025/1000mm,重复定位精度 0.010.015mm. （4）其他 机床的可靠性、精度的稳定性、复合多功能、柔性化、 智能化方面不如国外厂家，外观质量也有明显的差距。 国内厂家尽管技术略逊于国外先进水平， 但在制造能力和价格上 有很大的优势，尤其是超重型机床已达到当代国际先进水平。我们相 信，我国重型机床制造随着科技进步与艰苦奋斗的努力，一定会逐步 缩小与世界先进水平的差距。2.4刀具的发展趋势纵观当今世界，普通机床已逐渐已退出机械加工行业的历史舞 台，取而代之的是数控车床，加工中心。数控机床是 50 年代发展起 来的新型自动化机床,较好解决了形状复杂、精密、小批量零件的加 工需要别人解答的题目,具有适应性强、加工精密度以及生产效率高 的长处。因为数控机床综合了电子计算机、自动节制、伺服驱动、精 密测量以及新型机械结构等诸方面的先进技术,使患上数控机床的发 展日新月异,数控机床的功能越来越强大。数控机床的发展趋势表现 在数控功能、数控伺服体系、编程方法、数控机床的检测以及监控功 能、自动调整以及节制技术等方面的发展。 数控机床的迅速发展和广泛的运用于现代的制造业， 这就必然会 带动刀具行业的发展。从而促进刀具向以下几个方面发展： 1.硬质合金材料及涂层应用增多。细颗粒、超细颗粒硬质合金材料是 1.硬质合金材料及涂层应用增多。 硬质合金材料及涂层应用增多发展方向；纳米涂层、梯度结构涂层及全新结构、材料的涂层将大幅 度提高刀具使用性能；物理涂层（PVD）的应用继续增多。 2.涂层应用增多。细颗粒、超细颗粒硬质合金材料是发展方向；纳米 涂层应用增多 涂层、梯度结构涂层及全新结构、材料的涂层将大幅度提高刀具使用 性能；物理涂层（PVD）的应用继续增多。 3.新型刀具材料应用增多。 3.新型刀具材料应用增多。陶瓷、金属陶瓷、氮化硅陶瓷、PCBN、PCD 新型刀具材料应用增多 等刀具材料的韧性进一步增强，应用场合日趋增多 4、切削技术快速发展。高速切削、硬切削、干切削继续快速发展， 切削技术快速发展。 应用范围在迅速扩大。 5、刀具研发更具针对性。刀具制造商研发的重点不再是通用品牌和 刀具研发更具针对性 通用结构。面对复杂多变的应用场合和加工条件，研发针对性更强的 刀片槽形结构、牌号及相应配套刀具取代通用的槽形、牌号的刀片及 刀具。 6、刀具制造商角色转变。从单纯的刀具生产、供应，扩展至新切削 刀具制造商角色转变。 工艺的开发及相应成套技术和解决方案的开发， 为用户提供全面的技 术支持和服务 3.国内外著名的机床、刀具生产厂家3.1国外著名的机床生产厂家日本株式会社池贝上海事务所；雄克精密机械贸易（上海）有限公司 ；德国哈默；韩国韩华机械株式会社上海代表处 ；德国瓦德里希科堡（WALDRICH-COBURG）公司 ；希士（SCHIESS）公司； 意大利的茵塞（INNSE）公司 PAMA 公司； 法国费雷斯特-里内（FOREST-LINE）公司； 西班牙索拉露斯（SORALUCE）公司； 3.2国内著名的机床生产厂家沈阳机床(集团)沈阳第一机床厂；上海诚合机床有限公司 ；大连机床集团；齐重数控装备股份有限公司；齐二机床集团有限公司 ；北京第一机床厂； 济南一机床集团 ；济南二机床集团；汉川机床集团有限公司；秦川机床集团有限公司； 天水星火机床有限责任公司 。 3.3 国内、外著名的刀具生产企业 山特维克集团； 伊斯卡刀具国际贸易（上海）有限公司； 肯纳金属(中国)有限公司； 阳江十八子集团有限公司； 株洲钻石切削刀具股份有限公司 。综上所述,因为数控机床不断采纳科学技术发展中的各种新技 术,使患上其功能日趋完善,数字控制技术在机械加工中的地位也显 患上越来越重要,数控机床的广泛应用是现代制造业发展的必然趋 势。从而带动专用刀具、通用刀具代替传统的刀具走上制造业的历史新舞台。4.总结通常，机床根据加工性质进行分类，再根据其某一特点进一步描述，如多刀 半自动车床、高精度外圆磨床等。随着机床的发展，其分类方法也将不断的发展。 现在机床正向数控化方向发展，数控机床的功能日趋多样化，工序更加集中。现 在一台数控机床集中了越来越多的传统机床的功能。例如，数控车床在卧式车床 功能的基础上，集中了转塔车床、仿形车床、自动车床等多种车床功能；车削中 心出现以后，在数控车床功能的基础上，又加入了钻、铣、镗等类型机床的功能。 具有自动换刀功能的加工中心，集中看钻、铣、镗等多种类型机床的功能；有的 加工中心的主轴既能卧式又能立式，即集中了立式加工中心和卧式加工中心的功 能。可见，机床数控化引起了机床传统分类方法的变化，这种变化主要表现在机 床品种不是越分越细，而应趋向综合。