金屬切削機(jī)床實驗報告-中北大學(xué)講解

1、金屬切削機(jī)床實驗報告班級 姓名 學(xué)號 中北大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院實驗中心實驗一 普通車床各部件的結(jié)構(gòu)和功用一、實驗?zāi)康钠胀ㄜ嚧簿哂休^典型的機(jī)械傳動系統(tǒng)及操縱機(jī)構(gòu)， 應(yīng)用了較多的機(jī)械傳動機(jī) 構(gòu)如帶傳動、齒輪傳動、鏈傳動、摩擦傳動、螺旋機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、曲柄機(jī)構(gòu)、 杠桿機(jī)構(gòu)等等和較多的機(jī)械零件如軸承、 齒輪、鏈輪、帶輪、鍵、花鍵、聯(lián)軸器、 離合器等零件。本實驗的目的一是了解這些機(jī)構(gòu)和零件是怎樣組合完成一定的功 用的；二是掌握以普通車床為代表的機(jī)床各部件的傳動系統(tǒng)的傳動原理及路線、 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功用。、實驗內(nèi)容1了解車床的用途、布局、各操縱手柄的作用和操作方法；2了解主運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動的傳動路線；2了解主

2、運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動的調(diào)整方法；3了解和分析機(jī)床主要機(jī)構(gòu)的構(gòu)造及工作原理。三、實驗步驟學(xué)生在實驗指導(dǎo)人員帶領(lǐng)下，到 CA6140型普通車床現(xiàn)場教學(xué)。 1 觀察CA6140型普通車床的主軸箱結(jié)構(gòu)，注意調(diào)整方法； 2觀察、了解進(jìn)給互鎖機(jī)構(gòu)及絲杠螺母機(jī)構(gòu)的工作原理； 3根據(jù)實物了解車床主要附件的使用。四分析討論題1. 結(jié)合實驗說明C6140機(jī)床主軸正、反轉(zhuǎn)與操縱手柄位置的對應(yīng)關(guān)系，并闡述主 軸正、反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)的工作原理。主軸正轉(zhuǎn)：操縱手柄向上扳，左離合器壓緊，主軸正轉(zhuǎn)； 主軸反轉(zhuǎn)：操縱手柄扳至下端，右離合器壓緊，主軸反轉(zhuǎn)； 主軸停轉(zhuǎn)：操縱手柄處于中間位置，離合器脫開，主軸停轉(zhuǎn)。工作原理： 主軸的正反轉(zhuǎn)、 停

3、轉(zhuǎn)是由雙向多片摩擦離合器實現(xiàn)的。 摩擦離合器由內(nèi)外摩 擦片、止推片、壓塊、空套齒輪組成。例如左離合器，內(nèi)摩擦片的孔是花鍵孔，裝在主軸花 鍵上， 隨主軸旋轉(zhuǎn)的外摩擦片的孔是圓的，直徑略大于花鍵外徑。 外圓上有 4 個凸起， 嵌在 空套齒輪的缺口中， 內(nèi)外摩擦片相間安裝。 當(dāng)桿通過銷向左推動壓塊時， 將內(nèi)片與外片互相 壓緊。軸的轉(zhuǎn)矩便通過摩擦片間的摩擦力矩傳給齒輪，使主軸正轉(zhuǎn)，同理，壓塊向右時，使 主軸反轉(zhuǎn)，當(dāng)壓塊處于中間位置時，離合器脫開，主軸停止運(yùn)動。2. 根據(jù)實驗觀察和教材189頁內(nèi)容，繪出C6140車床主軸的結(jié)構(gòu)。說明主軸中孔 與莫氏錐孔的作用。主軸中孔：是為了能通過較粗的棒料成管料。莫氏

4、錐孔：用來安裝心軸，檢測機(jī)床精度；在制作一些需要精確重復(fù)定位的夾具時，作為定位基準(zhǔn)；可擴(kuò)大車床的使用范圍，可直接裝夾刀具。具有定心性好，自鎖性。3. 絲杠與光杠在結(jié)構(gòu)上有何不同？作用分別是什么？如何操作才能使絲杠起傳 動作用？光杠傳動與絲杠傳動的互鎖如何實現(xiàn)？（1）絲杠表面有螺紋；光杠截面為正六邊形。（2）絲杠能帶動大拖板縱向移動，用來車削螺紋；光杠用于機(jī)動進(jìn)給時傳遞運(yùn)動，用于一般車削。（3）合上開合螺母（4）光杠與絲杠的互鎖是靠溜板箱中的互鎖機(jī)構(gòu)實現(xiàn)的。當(dāng)合上開合螺母時，機(jī)動進(jìn)給的操縱手柄就被鎖在中間位置不能扳動，即不能再接通機(jī)動進(jìn)給，則光杠不能動，絲杠可動；當(dāng)向左扳機(jī)動進(jìn)給手柄，接通縱向進(jìn)

5、給時，開合螺母操 縱手柄不能轉(zhuǎn)動，開合螺母不能閉合，則光杠能動，絲杠不能動。4. 根據(jù)觀察闡述C6140車床組成部件的名稱及作用。（1）主軸箱：支承主軸并把動力經(jīng)變速傳動機(jī)構(gòu)傳給主軸，使主軸帶動工件按規(guī)定的 轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)運(yùn)動。（2）刀架：裝夾車刀，實現(xiàn)縱向、橫向、斜向運(yùn)動。（3）尾座：用后頂尖支承長工件，也可安裝鉆頭、鉸刀等孔加工刀具進(jìn)行孔加工。（4）進(jìn)給箱：內(nèi)裝有進(jìn)給運(yùn)動的變速機(jī)構(gòu)，用于改變機(jī)動進(jìn)給的進(jìn)給量或所加工螺紋 的導(dǎo)程。（5）溜板箱：把進(jìn)給箱傳來的運(yùn)動傳遞給刀架，使刀架實現(xiàn)縱向和橫向進(jìn)給或快速移 動或車螺紋。（6）床身：安裝車床的各個主要部件，使他們在工作時保持準(zhǔn)確的相對位置或運(yùn)

6、動軌 跡。實驗二 數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)了解一、實驗?zāi)康谋緦嶒炇箤W(xué)生了解 FA-40M型立式加工中心和 CJK6163數(shù)控車床布局、主軸系統(tǒng)、進(jìn)給 機(jī)構(gòu)、 掌握立式加工中心刀庫、 換刀機(jī)械手、 換刀方法， 使學(xué)生進(jìn)一步明確數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 和用途。二實驗內(nèi)容使學(xué)生了解和掌握 FA-40M立式加工中心的組成、主運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動傳動關(guān)系、換刀機(jī) 構(gòu)，分析數(shù)控車床的組成、加工過程、進(jìn)給運(yùn)動、主運(yùn)動傳動關(guān)系、刀架結(jié)構(gòu)的作用。三實驗步驟1. 了解FA-40M立式加工中心的布局，掌握主軸系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及各部分主要零 件的作用；2. 了解 CJK6163 數(shù)控車床的布局，掌握主軸系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及各部分

7、主要零件 的作用；3. 了解CK7136數(shù)控車床的布局，掌握刀塔的換刀過程；四分析討論題1. 標(biāo)出FA-40M立式加工中心的主要組成部分名稱，敘述 FA-40M立式加工中心 的工作原理與功能？加工中心組成：輸入裝置、數(shù)控裝置、伺服與測量反饋系統(tǒng)、機(jī)床本體。加工中心總體結(jié)構(gòu)：主軸箱、工作臺與進(jìn)給裝置、刀庫、底座與立柱。主軸系統(tǒng)包括：主軸與軸承、拉桿裝置、主軸箱。工作臺進(jìn)給裝置由工作臺、下拖板、底座及進(jìn)給裝置等構(gòu)件組成。 斗笠式刀庫由刀盤、選刀回轉(zhuǎn)裝置、刀庫橫移裝置等構(gòu)件組成。工作原理： 根據(jù)零件圖紙技術(shù)要求， 制定工藝方案， 編寫零件加工程序并輸入數(shù)控裝置， 經(jīng)處理與運(yùn)算后， 程序中的信息代碼轉(zhuǎn)

8、換為脈沖信息， 通過伺服系統(tǒng)功率放大、 調(diào)整主軸與 進(jìn)給速度、 控制刀庫換刀以及工件與刀具相對運(yùn)動， 按零件的加工工藝與輪廓規(guī)跡加工所需 要的零件。在數(shù)控機(jī)床加工原理中，PMC是數(shù)控機(jī)床的控制核心，與 NC實現(xiàn)相互間信息傳遞，還能實現(xiàn)對機(jī)床側(cè)的控制及信息傳遞。功能：加工中心有自動換刀的功能、 無級調(diào)整主軸速度與進(jìn)給速率的功能， 立式加工中 心在主軸部件中有主軸箱平衡功能， 在銑削加工中有刀具半徑補(bǔ)償、 刀具長度補(bǔ)償、 滾珠絲 桿螺距補(bǔ)償?shù)榷喾N補(bǔ)償功能，通過 PMC 實現(xiàn)與 NC 及機(jī)床側(cè)間的信息傳遞，應(yīng)用 DNC 技 術(shù)，由輸入裝置與輸出裝置在以太網(wǎng)上進(jìn)行信息傳遞。2. 標(biāo)出FA-40M立式加

9、工中心主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各部分的名稱（至少 6個以上） 活塞 主軸 拉桿 彈力卡爪 碟形彈簧 軸套 行程開關(guān)裝置 角接觸軸承 主軸前端蓋 軸承擋塊 傳動齒輪 端面鍵 刀具3. 標(biāo)出FA-40M立式加工中心刀庫結(jié)構(gòu)各部分的名稱，并敘述換刀過程結(jié)構(gòu)：刀罩 刀柄座 軸 電機(jī) 氣缸 托架 庫盤 發(fā)信體 防塵圈 拐盤 導(dǎo)桿座 壓 桿 刀桿邊接座 隔圈換刀過程： 斗笠式刀庫裝置工作過程二步：放回刀具與取出刀具。1、放回刀具過程：主軸軸向準(zhǔn)停至換刀位置， 主軸周向準(zhǔn)停使主軸上二塊鍵與刀柄上鍵槽孔對準(zhǔn)， 斗笠式刀庫 選空刀位后向右橫移，夾住刀柄，打刀缸運(yùn)動松刀夾，主軸向上運(yùn)動脫離刀柄，斗笠式刀庫 向左橫移完成放回刀

10、具過程。 2 、取出刀具過程：斗笠式刀庫選換刀位后向右橫移，主軸 向下運(yùn)動，打刀缸運(yùn)動夾住刀柄，斗笠式刀庫向左橫移完成取出刀具過程。4. 標(biāo)出CJK6163數(shù)控機(jī)床的主要組成部分名稱，敘述 CJK6163數(shù)控車床的工作 原理與功能？數(shù)控車床結(jié)構(gòu)： 數(shù)控車床主要結(jié)構(gòu)有數(shù)控裝置、 床身、主軸箱、 大拖板與中拖板進(jìn)給裝 置、刀塔和尾架，還有液壓傳動系統(tǒng)、排屑裝置、潤滑系統(tǒng)等輔助裝置。主軸箱： 主軸箱內(nèi)有主軸與軸承、液壓卡盤等構(gòu)件。液壓卡盤能自動裝夾工件，主軸 電機(jī)驅(qū)動主軸，主軸通過同步帶驅(qū)主軸編碼器，編碼器起主軸準(zhǔn)停、加工螺紋等作用。尾架： 在尾架套筒內(nèi)裝上頂尖，主要功能是夾持細(xì)長工件起定位作用。拖

11、板： 刀塔安裝在拖板上，隨著拖板做進(jìn)給運(yùn)動，連續(xù)切削加工工件。刀塔： 按數(shù)控車床刀塔軸線的布置形式分類， 有刀塔軸線與主軸軸線垂直和刀塔軸線與 主軸軸線平行的二種形式。在刀塔上可以同時放置多把切削刀具，如外圓刀與內(nèi)孔刀。工作原理： 數(shù)控車床的工作原理基于數(shù)字控制， 數(shù)控機(jī)床是一臺裝有數(shù)控裝置的機(jī)床， 能夠方便應(yīng)用加工程序， 通過脈沖技術(shù)控制伺服系統(tǒng)工作， 保證數(shù)控機(jī)床按零件輪廓軌跡加 工所需要的工件。數(shù)控車床的工作特點(diǎn)，通過工件旋轉(zhuǎn)，刀具沿 X 軸與 Z 軸方向運(yùn)動對工 件進(jìn)行切削加工，數(shù)控車床有一個能自動換刀的刀塔和一個加工細(xì)長軸需要固定定位的尾 座。功能：1、切削加工功能：通過工件旋轉(zhuǎn)，刀

12、具沿 X軸與Z軸方向運(yùn)動對工件進(jìn)行切 削加工； 2、刀具補(bǔ)償功能：刀具尺寸補(bǔ)償、刀具圓弧半徑補(bǔ)償、刀具切削方向補(bǔ)償；3、滾珠絲桿螺距等誤差的補(bǔ)償功能； 4、車削循環(huán)功能、子程序功能、宏子程序功能；5、加工變螺距功能； 6、恒線速度功能； 7、尾座加工細(xì)長軸的固定定位功能。5. 標(biāo)出CJK6163數(shù)控車床主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各部分的名稱（至少 6個以上） 液壓缸 主軸皮帶輪 齒形皮帶輪 螺釘 齒形皮帶 主軸密封端面 雙列滾子軸承 液壓卡盤、主軸電機(jī)、編碼器 主軸缸 卡爪 卡盤體 拉桿6. 標(biāo)出CK7136數(shù)控車床刀庫結(jié)構(gòu)各部分的名稱，并敘述換刀過程結(jié)構(gòu)： 數(shù)控車床的自動換刀裝置稱為刀塔， 回轉(zhuǎn)圓盤式刀塔

13、可同時安裝多把刀具。 刀塔 部件由刀塔箱體、刀塔電機(jī)、刀盤與刀盤傳動軸、端面齒盤（二個）定位裝置、蝸輪蝸桿傳 動裝置、電磁制動器、微動開頭等構(gòu)件組成。刀盤傳動軸有外螺紋，與蝸輪的內(nèi)螺紋連接， 又與刀盤固定連接， 刀盤還與一個端面齒盤固定連接，隨蝸輪轉(zhuǎn)動，刀盤能軸向移動，又能周向轉(zhuǎn)動， 刀塔箱體與另一個端面齒盤固定連接， 使這個端面齒盤不能轉(zhuǎn)動， 電磁制動器起 制動電機(jī)軸作用，換刀結(jié)束后，蝸輪蝸桿傳動裝置觸動微動開頭，發(fā)出換刀結(jié)束信號換刀過程： 回轉(zhuǎn)刀塔由電動機(jī)作為動力源，按數(shù)控裝置的指令，通過機(jī)械傳動，實現(xiàn)松 開、轉(zhuǎn)位、定位、夾緊四個動作。實驗三數(shù)控機(jī)床典型部件解析一、實驗?zāi)康恼莆諗?shù)控機(jī)床典型

14、部件的機(jī)械結(jié)構(gòu)與基本工作原理二、實驗內(nèi)容內(nèi)容：軸承、滾珠絲杠副、伺服電機(jī)等數(shù)控機(jī)床典型部件結(jié)構(gòu)的理解。三、實驗步驟1. 觀察、了解加工中心、數(shù)控車床伺服電機(jī)2. 觀察加工中心、數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠副3了解滾動導(dǎo)軌的組成及作用4. 學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床軸承并分析受力情況四. 分析討論題1. 獲取FA-40M立式加工中心X, 丫軸伺服電機(jī)及聯(lián)軸器的圖形，說明數(shù)控機(jī)床 進(jìn)給傳動與普通機(jī)床進(jìn)給傳動的區(qū)別？工作臺進(jìn)給系統(tǒng)主要由數(shù)控機(jī)床伺服控制，通過數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的速度和位移指令信號經(jīng)過伺服驅(qū)動裝置和進(jìn)給傳動系統(tǒng)，控制工作臺與刀具相對運(yùn)動，自動完成工件的切削加工。 大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床為多軸聯(lián)動，相互間能實現(xiàn)插補(bǔ)運(yùn)動。大多數(shù)

15、數(shù)控機(jī)床工作臺進(jìn)給系統(tǒng)的伺 服電機(jī)與滾珠絲桿直接連接，滾珠絲桿螺母又與工作臺固定連接，這樣伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動， 通過滾珠絲桿與螺母副轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動，使工作臺沿著導(dǎo)軌作直線運(yùn)動。伺服電機(jī)直接與滾珠絲桿直接連接方式縮短了傳動鏈，使整個系統(tǒng)更為簡單， 減少了傳動鏈的傳動誤差，使得轉(zhuǎn)動慣量減少，伺服電機(jī)的特性也有所改善。區(qū)別：數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動：傳動鏈少，傳動精度高； 普通機(jī)床進(jìn)給傳動：傳動鏈多，傳動精度低。2. 獲取FA-40M立式加工中心工作臺滾動支承及滾動導(dǎo)軌的圖形，補(bǔ)全截面圖 形后標(biāo)注，說明其優(yōu)缺點(diǎn)。滾動支承：滾動導(dǎo)軌:優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)動輕便，摩擦力小，摩擦發(fā)熱少，磨損小，可避免出現(xiàn)爬行，可得到較高的定位精 度。缺點(diǎn)：抗震性差，對臟物比較敏感，必須有良好的防護(hù)裝置。3. 標(biāo)出FA-40M立式加工中心工作臺進(jìn)給部分滾珠絲桿結(jié)構(gòu)圖中各部分名稱X