機械制造技術基礎第13講(2015)

1、第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備 三、鏜孔三、鏜孔鏜孔是在預制孔上用切削刀具使之擴大的一種加鏜孔是在預制孔上用切削刀具使之擴大的一種加工方法，其加工范圍很廣，可以對不同直徑的孔工方法，其加工范圍很廣，可以對不同直徑的孔進行粗加工、半精加工和精加工。進行粗加工、半精加工和精加工。鏜孔工作既可以在鏜床上進行，也可以在車床、鏜孔工作既可以在鏜床上進行，也可以在車床、銑床、數(shù)控加工中心及自動機床上進行。銑床、數(shù)控加工中心及自動機床上進行。第三節(jié)第三節(jié) 孔孔 加加 工工第三章第三章 機械制造中的加工方法及

2、裝備機械制造中的加工方法及裝備1鏜孔方式鏜孔方式（1）工件旋轉，刀具作進給運動）工件旋轉，刀具作進給運動 這種鏜孔方這種鏜孔方式適于加工與外圓表面有同軸度要求的孔。式適于加工與外圓表面有同軸度要求的孔。圖圖3-37 工件旋轉、刀具進給的鏜孔方式工件旋轉、刀具進給的鏜孔方式刀具進給方向與刀具進給方向與工件回轉軸線平行工件回轉軸線平行刀具進給方向與工刀具進給方向與工件回轉軸線不平行件回轉軸線不平行第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備（2）刀具旋轉，工件作進給運動）刀具旋轉，工件作進給運動 這種鏜孔方這種鏜孔方式鏜桿的懸伸長度一定，鏜桿變形對孔的軸向形式鏜桿的懸伸長度一

3、定，鏜桿變形對孔的軸向形狀精度無影響。狀精度無影響。 但工作臺進給方但工作臺進給方向的偏斜會使工向的偏斜會使工件孔中心線產生件孔中心線產生位置誤差。位置誤差。 圖圖3-38a） 刀具旋轉、工件進給的鏜孔方式刀具旋轉、工件進給的鏜孔方式1-鏜桿鏜桿 2-鏜刀鏜刀 3-工件工件 4-工作臺工作臺 5-主軸主軸 6-拖板拖板 7-鏜模鏜模第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備圖圖3-38b為專用鏜模鏜孔，鏜桿與機床主軸浮動為專用鏜模鏜孔，鏜桿與機床主軸浮動聯(lián)接，鏜桿支承在鏜模的兩個導套中，剛性較聯(lián)接，鏜桿支承在鏜模的兩個導套中，剛性較圖圖3-38b） 刀具旋轉、工件進給的

4、鏜孔方式刀具旋轉、工件進給的鏜孔方式1-鏜桿鏜桿 2-鏜刀鏜刀 3-工件工件 4-工作臺工作臺 5-主軸主軸 6-拖板拖板 7-鏜模鏜模 好。此時對好。此時對所加工孔的所加工孔的位置精度由位置精度由鏜模精度直鏜模精度直接保證。接保證。 第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備在專用鏜模上用普通鏜刀鏜孔時，鏜桿變形量的在專用鏜模上用普通鏜刀鏜孔時，鏜桿變形量的大小將隨著鏜模的移動而發(fā)生變化，致使工件孔大小將隨著鏜模的移動而發(fā)生變化，致使工件孔 產生縱向形產生縱向形狀誤差?？蔂钫`差。可改用雙刃浮改用雙刃浮動鏜刀解決動鏜刀解決此類問題。此類問題。圖圖3-38b） 刀具旋轉、

5、工件進給的鏜孔方式刀具旋轉、工件進給的鏜孔方式1-鏜桿鏜桿 2-鏜刀鏜刀 3-工件工件 4-工作臺工作臺 5-主軸主軸 6-拖板拖板 7-鏜模鏜模普通鏜刀普通鏜刀浮動鏜刀浮動鏜刀第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備（3）刀具即旋轉又進給）刀具即旋轉又進給 這種鏜孔方式因鏜桿這種鏜孔方式因鏜桿圖圖3-38 刀具既旋轉又進給的鏜孔方式刀具既旋轉又進給的鏜孔方式1-鏜桿鏜桿 2-鏜刀鏜刀 3-工件工件 4-工作臺工作臺 5-主軸主軸 的懸伸長度是變的懸伸長度是變化的，所以鏜桿化的，所以鏜桿的受力變形也是的受力變形也是變化的，鏜出來變化的，鏜出來的孔必然會產生的孔必然會產

6、生形狀誤差。形狀誤差。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備此外，鏜桿的懸伸長度增大，主軸因自重引起的此外，鏜桿的懸伸長度增大，主軸因自重引起的 彎曲變形也增彎曲變形也增大，孔軸線將大，孔軸線將產生相應的彎產生相應的彎曲。這種鏜孔曲。這種鏜孔方式只適于加方式只適于加工較短的孔。工較短的孔。圖圖3-38 刀具既旋轉又進給的鏜孔方式刀具既旋轉又進給的鏜孔方式1-鏜桿鏜桿 2-鏜刀鏜刀 3-工件工件 4-工作臺工作臺 5-主軸主軸第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備2金剛鏜金剛鏜由于金剛鏜最初是用金剛石鏜刀加工，故稱金剛由于金剛鏜最初是用金剛

7、石鏜刀加工，故稱金剛鏜?，F(xiàn)在普遍采用硬質合金、鏜?，F(xiàn)在普遍采用硬質合金、CBN和人造金剛石和人造金剛石刀具材料。刀具材料。金剛鏜的特點是背吃刀量和進給量小，切削速度金剛鏜的特點是背吃刀量和進給量小，切削速度高，它可以獲得很高的加工精度（高，它可以獲得很高的加工精度（IT7 IT6級）級）和很光潔的表面（和很光潔的表面（Ra為為0.4 0.05m）。）。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備金剛鏜最初用于加工有色金屬工件，現(xiàn)在也廣泛金剛鏜最初用于加工有色金屬工件，現(xiàn)在也廣泛用于加工鑄鐵件和鋼件。但需注意的是，在加工用于加工鑄鐵件和鋼件。但需注意的是，在加工鑄鐵件和鋼件

8、時，只能使用硬質合金或鑄鐵件和鋼件時，只能使用硬質合金或CBN制作制作的鏜刀。的鏜刀。金剛鏜的加工質量好，生產效率高，在大批大量金剛鏜的加工質量好，生產效率高，在大批大量生產中它被廣泛用于精密孔的最終加工。生產中它被廣泛用于精密孔的最終加工。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備3鏜刀鏜刀鏜刀可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。鏜刀可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。圖圖3-40 單刃鏜刀單刃鏜刀通孔單刃鏜刀通孔單刃鏜刀盲孔單刃鏜刀盲孔單刃鏜刀第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備圖圖3-41所示的浮動的雙刃鏜刀，可消除因鏜刀安所示的浮動的雙刃鏜刀，可消除因

9、鏜刀安圖圖3-41 浮動鏜刀浮動鏜刀 裝誤差或鏜桿偏擺引裝誤差或鏜桿偏擺引起的誤差；但它與鉸起的誤差；但它與鉸孔相似，只能保證尺孔相似，只能保證尺寸精度，不能校正鉸寸精度，不能校正鉸孔前孔軸線的位置誤孔前孔軸線的位置誤差。差。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備4鏜孔的工藝特點及應用范圍鏜孔的工藝特點及應用范圍鏜孔和鉆鏜孔和鉆擴擴鉸工藝相比，孔徑尺寸不受刀具鉸工藝相比，孔徑尺寸不受刀具尺寸的限制，且鏜孔具有較強的誤差修正能力，尺寸的限制，且鏜孔具有較強的誤差修正能力，可通過多次走刀來修正原孔軸線偏斜誤差，而且可通過多次走刀來修正原孔軸線偏斜誤差，而且能使所鏜孔與定

10、位表面保持較高的位置精度。能使所鏜孔與定位表面保持較高的位置精度。鏜孔時，由于刀桿系統(tǒng)的剛性差、變形大，散熱鏜孔時，由于刀桿系統(tǒng)的剛性差、變形大，散熱排屑條件不好，工件和刀具的熱變形較大排屑條件不好，工件和刀具的熱變形較大 。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備綜上分析可知，綜上分析可知， 鏜孔工藝范圍廣，可加工各種鏜孔工藝范圍廣，可加工各種不同尺寸和不同精度等級的孔，對于孔徑較大、不同尺寸和不同精度等級的孔，對于孔徑較大、尺寸和位置精度要求較高的孔和孔系，鏜孔幾乎尺寸和位置精度要求較高的孔和孔系，鏜孔幾乎是唯一的加工方法。是唯一的加工方法。鏜孔的加工精度為鏜孔的

11、加工精度為IT9IT7級，表面粗糙度級，表面粗糙度Ra為為3.2 0.8m。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備第四節(jié)第四節(jié) 平面及復雜曲面加工平面及復雜曲面加工一、概述一、概述二、銑平面二、銑平面1. 銑削方式銑削方式銑平面有端銑和周銑兩種方式。銑平面有端銑和周銑兩種方式。按照銑平面時主運動方向與進給運動方向的相對按照銑平面時主運動方向與進給運動方向的相對關系，周銑有順銑和逆銑之分。關系，周銑有順銑和逆銑之分。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備工件進給方向與銑刀的旋

12、轉方向相反稱為逆銑；工件進給方向與銑刀的旋轉方向相反稱為逆銑；工件進給方向與銑刀的旋轉方向相同稱為順銑。工件進給方向與銑刀的旋轉方向相同稱為順銑。順銑和逆銑各有特點，應根據(jù)加工的具體條件合順銑和逆銑各有特點，應根據(jù)加工的具體條件合理選擇。理選擇。圖圖3-50 順銑與逆銑順銑與逆銑a）b）逆銑逆銑順銑順銑第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備（1）從切屑截面形狀分析）從切屑截面形狀分析 逆銑時，刀齒的切削厚度由零逐漸增加，由于切逆銑時，刀齒的切削厚度由零逐漸增加，由于切削刃鈍圓半徑的影響，刀齒在已加工表面上滑擦削刃鈍圓半徑的影響，刀齒在已加工表面上滑擦一段距離后才能真

13、正切入工件，因而刀齒磨損快，一段距離后才能真正切入工件，因而刀齒磨損快，加工表面質量較差。順銑時則無此現(xiàn)象。加工表面質量較差。順銑時則無此現(xiàn)象。順銑時銑刀壽命比逆銑高順銑時銑刀壽命比逆銑高23倍，加工表面質量倍，加工表面質量也比較好，但順銑不宜銑帶硬皮的工件。也比較好，但順銑不宜銑帶硬皮的工件。圖圖3-50 順銑與逆銑順銑與逆銑逆銑逆銑順銑順銑第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備（2）從工件裝夾可靠性分析）從工件裝夾可靠性分析 逆銑時，刀齒對工件的垂直作用力逆銑時，刀齒對工件的垂直作用力Fv向上，容易向上，容易使工件的裝夾松動；使工件的裝夾松動；順銑時，刀齒對工件

14、的垂直作用力順銑時，刀齒對工件的垂直作用力Fv向下，使工向下，使工件壓緊在工作臺上，加工比較平穩(wěn)。件壓緊在工作臺上，加工比較平穩(wěn)。 圖圖3-50 順銑與逆銑順銑與逆銑逆銑逆銑順銑順銑第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備（3）從工作臺絲杠、螺母間隙分析）從工作臺絲杠、螺母間隙分析 逆銑時，工件承受的水平銑削力逆銑時，工件承受的水平銑削力FH與進給速度與進給速度vf的方向相反，銑床工作臺絲杠始終與螺母接觸。的方向相反，銑床工作臺絲杠始終與螺母接觸。vfvFHFv圖圖3-51 銑削時絲杠和螺母銑削時絲杠和螺母的間隙的間隙 a）逆銑）逆銑螺母固定螺母固定絲杠移動絲杠移動第

15、三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備順銑時，工件承受的水平銑削力順銑時，工件承受的水平銑削力 FH 與進給速度與進給速度 vf 相同，由于絲杠螺母間有間隙，銑刀會帶動工相同，由于絲杠螺母間有間隙，銑刀會帶動工件和工作臺竄動，使銑削進給量不均勻，容易打件和工作臺竄動，使銑削進給量不均勻，容易打刀。刀。采用順銑法加工時必須采取措施消除絲杠與螺母采用順銑法加工時必須采取措施消除絲杠與螺母之間的間隙。之間的間隙。vfFHFVv圖圖3-51 銑削時絲杠和螺母銑削時絲杠和螺母的間隙的間隙 b）順銑）順銑螺母固定螺母固定絲杠移動絲杠移動第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械

16、制造中的加工方法及裝備端銑時，銑刀刀齒切入切出工件階段會受到很大端銑時，銑刀刀齒切入切出工件階段會受到很大的沖擊。由圖的沖擊。由圖3-52可知，從減小刀齒切入工件時可知，從減小刀齒切入工件時圖圖3-52 對稱銑和不對稱銑對稱銑和不對稱銑a）對稱銑）對稱銑 b）不對稱銑）不對稱銑 受到的沖擊考受到的沖擊考慮，圖慮，圖3-52b所示的不對稱所示的不對稱銑比圖銑比圖3-52a所示的對稱銑所示的對稱銑較為有利。較為有利。 第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備2. 銑刀及其幾何角度銑刀及其幾何角度銑刀的種類很多，如圖銑刀的種類很多，如圖3-53所示。所示。圖圖3-53 銑刀

17、的類型銑刀的類型圓柱銑刀圓柱銑刀面銑刀面銑刀三面刃銑刀三面刃銑刀第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備圖圖3-53 銑刀的類型銑刀的類型鋸片銑刀鋸片銑刀立銑刀立銑刀鍵槽銑刀鍵槽銑刀第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備圖圖3-53 銑刀的類型銑刀的類型模具銑刀模具銑刀角度銑刀角度銑刀成形銑刀成形銑刀第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備下面主要介紹圓柱銑刀和面銑刀。下面主要介紹圓柱銑刀和面銑刀。 （1） 圓柱形銑刀的結構圓柱形銑刀的結構 刀齒排列在刀體圓周刀齒排列在刀體圓周上的銑刀稱為圓柱形銑刀。上的銑刀稱為圓

18、柱形銑刀。整體圓柱銑刀整體圓柱銑刀它的結構形式分為由高它的結構形式分為由高速鋼制造的整體圓柱形速鋼制造的整體圓柱形銑刀（圖銑刀（圖3-53a）和鑲焊）和鑲焊硬質合金刀片的鑲齒圓硬質合金刀片的鑲齒圓柱形銑刀（圖柱形銑刀（圖3-54）。）。圖圖3-54 鑲齒圓柱形銑刀鑲齒圓柱形銑刀圓柱形銑刀一般圓柱形銑刀一般采用螺旋刀齒，采用螺旋刀齒，以提高切削工作以提高切削工作的平穩(wěn)性。的平穩(wěn)性。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備（2） 面銑刀的結構面銑刀的結構 面銑刀的刀齒排列在刀體面銑刀的刀齒排列在刀體端面上，硬質合金面銑刀是加工平面的最主要刀端面上，硬質合金面銑刀是加工平面

19、的最主要刀具。具。焊接夾固式面銑刀的結構如圖焊接夾固式面銑刀的結構如圖3-55所示。這種銑所示。這種銑刀有兩種重磨方式：一種是體內刃磨；另一種是刀有兩種重磨方式：一種是體內刃磨；另一種是體外刃磨。體外刃磨。圖圖3-55 焊接夾固式面銑刀焊接夾固式面銑刀第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備將刀片用機械夾固方式固定在刀體上的面銑刀將刀片用機械夾固方式固定在刀體上的面銑刀叫做機夾可轉位面銑刀。叫做機夾可轉位面銑刀。圖圖3-56 錐柄機夾可轉位面銑刀錐柄機夾可轉位面銑刀第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備（3） 銑刀的幾何角度銑刀的幾何角度圖

20、圖3-57 銑刀的幾何角度銑刀的幾何角度a）圓柱形銑刀）圓柱形銑刀圓柱銑刀和面圓柱銑刀和面銑刀是銑刀的銑刀是銑刀的基本形式，圖基本形式，圖3 -57給出了這給出了這兩種刀具的幾兩種刀具的幾何角度。何角度。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備圖圖3-57 銑刀的幾何角度銑刀的幾何角度b）面銑刀）面銑刀第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備3. 銑削的工藝特點及應用范圍銑削的工藝特點及應用范圍由于銑刀是多刃刀具，刀齒能連續(xù)地依次進行切由于銑刀是多刃刀具，刀齒能連續(xù)地依次進行切削，且主運動為回轉運動，可實現(xiàn)高速切削，故削，且主運動為回轉運動，

21、可實現(xiàn)高速切削，故銑平面的生產效率一般都比刨平面高。銑平面的生產效率一般都比刨平面高。其加工質量與刨平面相當，經粗銑其加工質量與刨平面相當，經粗銑 精銑后，精銑后，尺寸精度可達尺寸精度可達 IT9 IT7 級，表面粗糙度級，表面粗糙度Ra可達可達6.3 1.6m。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備由于銑平面的生產率高，故在大批大量生產中銑由于銑平面的生產率高，故在大批大量生產中銑平面已逐漸取代了刨平面。在成批生產中，中小平面已逐漸取代了刨平面。在成批生產中，中小件加工大多采用銑削，大件加工則銑、刨加工兼件加工大多采用銑削，大件加工則銑、刨加工兼用，一般都是先粗銑

22、后精刨。而在單件小批生產用，一般都是先粗銑后精刨。而在單件小批生產中，特別是在一些重型機器制造廠中，刨平面仍中，特別是在一些重型機器制造廠中，刨平面仍被廣泛采用。被廣泛采用。另外，因刨平面不能獲得足夠的切削速度，故有另外，因刨平面不能獲得足夠的切削速度，故有色金屬材料的平面加工幾乎全部都用銑削。色金屬材料的平面加工幾乎全部都用銑削。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備三、復雜曲面加工三、復雜曲面加工曲面加工在機械制造中也占一定比例。從表面成曲面加工在機械制造中也占一定比例。從表面成形的觀點分析，有些

23、曲面在形成原理上與平面相形的觀點分析，有些曲面在形成原理上與平面相同。但另外還有一類曲面，如螺旋槳的表面，渦同。但另外還有一類曲面，如螺旋槳的表面，渦輪葉片表面，復雜模具型腔面等，其表面形狀比輪葉片表面，復雜模具型腔面等，其表面形狀比較復雜，不能用基本立體幾何要素（例如棱柱、較復雜，不能用基本立體幾何要素（例如棱柱、棱錐、球等）描述，通常稱之為復雜曲面。棱錐、球等）描述，通常稱之為復雜曲面。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備復雜曲面的切削加工方法有仿形銑和數(shù)控銑兩種，復雜曲面的切削加工方法有仿形銑和數(shù)控銑兩種，使用的刀具一般為頭部為圓形的球頭銑刀。使用的刀具一般

24、為頭部為圓形的球頭銑刀。目前數(shù)控銑削已成為復雜曲面切削加工最主要的目前數(shù)控銑削已成為復雜曲面切削加工最主要的方法。大型的復雜曲面需要在多軸聯(lián)動加工中心方法。大型的復雜曲面需要在多軸聯(lián)動加工中心上加工，加工中心上設有刀庫，一般都配備十幾上加工，加工中心上設有刀庫，一般都配備十幾把、幾十把甚至上百把刀具用來完成不同曲率半把、幾十把甚至上百把刀具用來完成不同曲率半徑曲面的粗、精加工。徑曲面的粗、精加工。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備第五節(jié)第五節(jié) 數(shù)控機床與數(shù)控加工數(shù)控機床與數(shù)控加工一、數(shù)控機床的加工原理一、數(shù)控機床的加工原理1. 數(shù)控機床及其坐標系數(shù)控機床及其坐標

25、系用數(shù)字化信息進行控制的技術稱為數(shù)字控制技術；用數(shù)字化信息進行控制的技術稱為數(shù)字控制技術；裝備了數(shù)控系統(tǒng)，能應用數(shù)字控制技術進行加工裝備了數(shù)控系統(tǒng)，能應用數(shù)字控制技術進行加工的機床稱為數(shù)控機床。數(shù)控機床按用途分為普通的機床稱為數(shù)控機床。數(shù)控機床按用途分為普通數(shù)控機床和加工中心兩大類。數(shù)控機床和加工中心兩大類。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備數(shù)控機床的加工原理如數(shù)控機床的加工原理如3-58圖所示。圖所示。輸入裝置輸入裝置數(shù)控裝置數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)機床本體機床本體反饋裝置反饋裝置加工程序加工程序輸入裝置、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機床本體是數(shù)輸入裝置、數(shù)控裝置、伺

26、服系統(tǒng)和機床本體是數(shù)控機床的四個基本組成部分?？貦C床的四個基本組成部分。 圖圖3-58 數(shù)控機床的加工原理框圖數(shù)控機床的加工原理框圖第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備在數(shù)控機床中，機床直線運動的坐標軸按照在數(shù)控機床中，機床直線運動的坐標軸按照ISO 841和我國的和我國的JB/T3051-1999標準，規(guī)定為右手直標準，規(guī)定為右手直角笛卡爾坐標系。角笛卡爾坐標系。 圖圖3-59 數(shù)控機床的坐標系數(shù)控機床的坐標系第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備機床數(shù)控系統(tǒng)能夠控制的運動數(shù)目通常稱為坐標機床數(shù)控系統(tǒng)能夠控制的運動數(shù)目通常稱為坐標（軸

27、）數(shù)。（軸）數(shù)。數(shù)控機床在加工過程中不同坐標軸之間可以聯(lián)動，數(shù)控機床在加工過程中不同坐標軸之間可以聯(lián)動，所謂聯(lián)動是指機床可在各坐標軸方向按一定的速所謂聯(lián)動是指機床可在各坐標軸方向按一定的速度和軌跡同時獨立運動，它們的合成運動速度及度和軌跡同時獨立運動，它們的合成運動速度及軌跡符合預先規(guī)定的加工要求。軌跡符合預先規(guī)定的加工要求。 第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備2. 數(shù)控機床的數(shù)控裝置數(shù)控機床的數(shù)控裝置 數(shù)控機床早期的數(shù)控裝置使用專用計算機，稱為數(shù)控機床早期的數(shù)控裝置使用專用計算機，稱為（普通）數(shù)控（普通）數(shù)控（NC）。而目前數(shù)控裝置采用的）。而目前數(shù)控裝置采用

28、的是通用計算機，稱為計算機數(shù)控（是通用計算機，稱為計算機數(shù)控（CNC）。）。CNC裝置是數(shù)控機床的控制中心，由它接收和裝置是數(shù)控機床的控制中心，由它接收和處理輸入信息，并將處理結果通過接口輸出，對處理輸入信息，并將處理結果通過接口輸出，對機床進行控制。機床進行控制。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備數(shù)控機床數(shù)數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)的組控系統(tǒng)的組成如圖成如圖3-60所示，圖中所示，圖中點劃線框內點劃線框內的部分構成的部分構成CNC裝置。裝置。圖圖3-60 數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)的組成數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)的組成第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備CNC

29、裝置的主要功能為：裝置的主要功能為：（1）功能控制）功能控制 控制機床冷卻液供給、主軸電控制機床冷卻液供給、主軸電機開停、調速以及換刀等功能。機開停、調速以及換刀等功能。（2）位置控制）位置控制 控制刀具與工件的相對運動位控制刀具與工件的相對運動位置或軌跡。置或軌跡。（3）信號處理）信號處理 對系統(tǒng)運行過程中得到的機床狀對系統(tǒng)運行過程中得到的機床狀態(tài)信號進行分析處理，使系統(tǒng)作出相應的反應。態(tài)信號進行分析處理，使系統(tǒng)作出相應的反應。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備3. 數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng)數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng) 數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng)由伺服驅動電路、伺服數(shù)控機

30、床的進給伺服系統(tǒng)由伺服驅動電路、伺服驅動裝置，機械傳動機構及執(zhí)行部件組成。驅動裝置，機械傳動機構及執(zhí)行部件組成。其作用是接受數(shù)控裝置發(fā)出的進給速度和位移指其作用是接受數(shù)控裝置發(fā)出的進給速度和位移指令信號，由伺服驅動電路作數(shù)模轉換和功率放大令信號，由伺服驅動電路作數(shù)模轉換和功率放大后，經伺服驅動裝置和機械傳動機構驅動機床的后，經伺服驅動裝置和機械傳動機構驅動機床的執(zhí)行機構，以某一確定的速度、方向和位移量，執(zhí)行機構，以某一確定的速度、方向和位移量，沿機床坐標軸移動，實現(xiàn)加工過程的自動循環(huán)。沿機床坐標軸移動，實現(xiàn)加工過程的自動循環(huán)。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備數(shù)

31、控機床的進給伺服系統(tǒng)按位置檢測和反饋方式數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng)按位置檢測和反饋方式的不同分為以下兩類：的不同分為以下兩類：（1）開環(huán)伺服系統(tǒng)（圖）開環(huán)伺服系統(tǒng)（圖3-61）圖圖3-61 開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng)第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備（2）閉環(huán)伺服系統(tǒng)（圖）閉環(huán)伺服系統(tǒng)（圖3-62）圖圖3-62 閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備數(shù)控機床的檢測反饋信號不是取自機床終端運動數(shù)控機床的檢測反饋信號不是取自機床終端運動部件的閉環(huán)系統(tǒng)稱為半閉環(huán)系統(tǒng)（圖部件的閉環(huán)系統(tǒng)稱為半閉環(huán)系統(tǒng)（圖3-62中虛線中虛線部

32、分）。部分）。圖圖3-62 閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備二、數(shù)控銑床及加工中心的主運動及進給運動系二、數(shù)控銑床及加工中心的主運動及進給運動系統(tǒng)統(tǒng)1. 主運動系統(tǒng)主運動系統(tǒng) 數(shù)控銑床的主運動系統(tǒng)應比普通銑床有更寬的調數(shù)控銑床的主運動系統(tǒng)應比普通銑床有更寬的調速范圍，以保證加工時能選用合理的切削速度，速范圍，以保證加工時能選用合理的切削速度，充分發(fā)揮機床性能。充分發(fā)揮機床性能。而加工中心為適應各種不同而加工中心為適應各種不同類型刀具和各種材料的切削要求，對主軸的調速類型刀具和各種材料的切削要求，對主軸的調速范圍要求更高。范圍要求更高。第

33、三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備為保證數(shù)控機床總是能在最有利的切削速度下進為保證數(shù)控機床總是能在最有利的切削速度下進行加工，數(shù)控機床的主軸轉速在其調速范圍內通行加工，數(shù)控機床的主軸轉速在其調速范圍內通常都是無級調速的。常都是無級調速的。 在數(shù)控機床中，由于機床主軸的變速功能主要是在數(shù)控機床中，由于機床主軸的變速功能主要是通過主軸電動機的無級調速來實現(xiàn)的，故其主運通過主軸電動機的無級調速來實現(xiàn)的，故其主運動傳動系統(tǒng)的結構相對比較簡單。動傳動系統(tǒng)的結構相對比較簡單。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備數(shù)控機床和加工中心的主傳動系統(tǒng)有以下

34、三種不數(shù)控機床和加工中心的主傳動系統(tǒng)有以下三種不同形式：同形式： （1）電動機直接帶動主軸旋轉）電動機直接帶動主軸旋轉其優(yōu)點是結構緊湊，缺點是其優(yōu)點是結構緊湊，缺點是主軸的轉速主軸的轉速轉矩輸出特性轉矩輸出特性和電動機輸出特性相同，使和電動機輸出特性相同，使用上受到一定限制。用上受到一定限制。 圖圖3-63 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的三種形式數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的三種形式第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備（2）電動機經）電動機經V帶或同步齒形帶傳動主軸帶或同步齒形帶傳動主軸其優(yōu)點是結構簡單，安裝調試方便，機床主軸的其優(yōu)點是結構簡單，安裝調試方便，機床主軸的圖圖3-63

35、數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的三種形式數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的三種形式 轉速轉速轉矩輸出特性可轉矩輸出特性可得到改善。這種傳動方得到改善。這種傳動方式主要用于轉速較高、式主要用于轉速較高、變速范圍不大、扭矩特變速范圍不大、扭矩特性要求低的主軸傳動。性要求低的主軸傳動。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備（3）電動機經）電動機經14對變速齒輪傳動主軸對變速齒輪傳動主軸其優(yōu)點是機床主軸的轉速其優(yōu)點是機床主軸的轉速轉矩輸出特性好，缺轉矩輸出特性好，缺圖圖3-63 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的三種形式數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的三種形式 點是結構復雜。點是結構復雜。圖圖3-63c所示帶有變速所示帶有變

36、速齒輪的主傳動是大中齒輪的主傳動是大中型數(shù)控機床經常采用型數(shù)控機床經常采用的傳動形式。的傳動形式。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備在帶有變速齒輪的在帶有變速齒輪的主軸箱中，齒輪變主軸箱中，齒輪變速大多采用液壓撥速大多采用液壓撥叉或直接由液壓缸叉或直接由液壓缸帶動齒輪來實現(xiàn)。帶動齒輪來實現(xiàn)。圖圖3-64是三位液壓是三位液壓撥叉的原理圖。撥叉的原理圖。 圖圖3-64 三位液壓撥叉的工作原理三位液壓撥叉的工作原理1、5-液壓缸液壓缸 2-活塞桿活塞桿 3-撥叉撥叉 4-套筒套筒第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備2. 刀具自動夾緊裝置和

37、主軸周向定向裝置刀具自動夾緊裝置和主軸周向定向裝置 加工中心為了實現(xiàn)刀具在主軸上的自動裝卸，要加工中心為了實現(xiàn)刀具在主軸上的自動裝卸，要求配置刀具自動夾緊裝置，其作用是自動地將刀求配置刀具自動夾緊裝置，其作用是自動地將刀具夾緊或松開，以便機械手能在主軸上安放或取具夾緊或松開，以便機械手能在主軸上安放或取走刀具。圖走刀具。圖3-71為為JCS018型立式加工中心的主型立式加工中心的主軸結構圖，刀具自動夾緊裝置裝在主軸內孔中。軸結構圖，刀具自動夾緊裝置裝在主軸內孔中。圖圖3-71 主軸結構主軸結構1-刀柄刀柄 2-主軸主軸 3-拉釘拉釘 4-鋼球鋼球 5-蝶形彈簧蝶形彈簧 6-拉桿拉桿 7-螺旋彈

38、簧螺旋彈簧 8-活塞活塞 9、10-行程開關行程開關第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備圖圖3-72是一種使用彈性卡爪的刀具自動夾緊機構是一種使用彈性卡爪的刀具自動夾緊機構圖圖3-72 使用使用彈性卡爪的刀具自動夾緊機構彈性卡爪的刀具自動夾緊機構1-主軸主軸 2-刀柄刀柄 3-拉釘拉釘 4-彈性卡爪彈性卡爪 5-蝶形彈簧蝶形彈簧 6-拉桿拉桿第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備在刀具切削時，通常在主軸前端設置兩個端面鍵在刀具切削時，通常在主軸前端設置兩個端面鍵來傳遞切削轉矩。換刀時，刀柄上的鍵槽必須對來傳遞切削轉矩。換刀時，刀柄上的鍵

39、槽必須對準端面鍵。為此，主軸在停止轉動時，要求主軸準端面鍵。為此，主軸在停止轉動時，要求主軸必須準確地停在某一指定的周向位置上，主軸定必須準確地停在某一指定的周向位置上，主軸定向裝置就是為保證換刀時主軸能準確停止在換刀向裝置就是為保證換刀時主軸能準確停止在換刀位置而設置的。位置而設置的。圖圖3-73 主軸周向定向裝置示意圖主軸周向定向裝置示意圖 1-塔輪塔輪 2-磁感應器磁感應器 3-發(fā)磁體發(fā)磁體 4-墊片墊片第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備3. 進給運動系統(tǒng)進給運動系統(tǒng) 數(shù)控機床進給運動系統(tǒng)與普通機床不同。伺服電數(shù)控機床進給運動系統(tǒng)與普通機床不同。伺服電動機

40、在接收到控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號后產生相動機在接收到控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號后產生相應的角位移運動，再通過減速齒輪傳動或直接帶應的角位移運動，再通過減速齒輪傳動或直接帶動絲杠螺母副運動轉換成縱向、橫向或垂直向的動絲杠螺母副運動轉換成縱向、橫向或垂直向的直線運動。因此，數(shù)控機床進給系統(tǒng)的機械傳動直線運動。因此，數(shù)控機床進給系統(tǒng)的機械傳動機構變得十分很簡單。機構變得十分很簡單。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備在數(shù)控機床的進給系統(tǒng)中普遍采用滾珠絲杠副。在數(shù)控機床的進給系統(tǒng)中普遍采用滾珠絲杠副。圖圖3-65為滾珠絲杠的結構示意圖。為滾珠絲杠的結構示意圖。圖圖3-65 滾珠

41、絲杠的結構示意圖滾珠絲杠的結構示意圖1-絲杠絲杠 2-螺母螺母 3-滾珠滾珠 4-插管插管第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備為了提高滾珠絲杠為了提高滾珠絲杠的軸向剛度，滾珠的軸向剛度，滾珠絲杠常用推力軸承絲杠常用推力軸承來支承。來支承。滾珠絲杠常用的支滾珠絲杠常用的支承方式見圖承方式見圖3-66。 圖圖3-66 滾珠絲杠常用的支承方式滾珠絲杠常用的支承方式第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備為了提高傳動精度的穩(wěn)定性及進給系統(tǒng)的剛度，為了提高傳動精度的穩(wěn)定性及進給系統(tǒng)的剛度，應消除絲杠螺母間隙和對絲杠螺母預加載荷。應消除絲杠螺母間隙和

42、對絲杠螺母預加載荷。圖圖3-67 絲杠螺母的預緊絲杠螺母的預緊第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備三、三、JCS-018型立式加工中心型立式加工中心1. 機床布局機床布局 JCS-018型立式加工中心是一種具有自動換刀裝型立式加工中心是一種具有自動換刀裝置的數(shù)控立式鏜銑床。在工件的一次裝夾中，機置的數(shù)控立式鏜銑床。在工件的一次裝夾中，機床可連續(xù)自動地對其上平面進行銑削和對垂直孔床可連續(xù)自動地對其上平面進行銑削和對垂直孔進行鉆、擴、鉸、鏜、锪、攻絲等多種加工。進行鉆、擴、鉸、鏜、锪、攻絲等多種加工。JCS-018型立式加工中心型立式加工中心外形及布局見外形及布局見圖

43、圖3-68。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備圖圖3-68 JCS-018型立式加工中心型立式加工中心1-床身床身 2-滑座滑座 3-工作臺工作臺 4-立柱立柱 5-數(shù)控柜數(shù)控柜 6-刀庫刀庫 7-機械手機械手 8-主軸箱主軸箱 9-操作面板操作面板 10-驅動電柜驅動電柜第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備2. 傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)如圖如圖3-68所所示為示為 JCS-018型立式型立式加工中心的加工中心的傳動系統(tǒng)簡傳動系統(tǒng)簡圖。圖。圖圖3-69 JCS-018型立式加工中心傳動系統(tǒng)簡圖型立式加工中心傳動系統(tǒng)簡圖第三章第三章 機械制造

44、中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備3. 伺服進給系統(tǒng)伺服進給系統(tǒng)JCS-018型立式加工中心工作臺縱向（型立式加工中心工作臺縱向（X軸）伺軸）伺服進給裝置如圖服進給裝置如圖3-70所示。所示。圖圖3-70 工作臺縱向（工作臺縱向（X軸）伺服進給裝置軸）伺服進給裝置1-電動機電動機 2-錐環(huán)無鍵聯(lián)軸器錐環(huán)無鍵聯(lián)軸器 3-十字滑塊聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器 4-絲杠絲杠 5、8-螺母螺母 6-墊圈墊圈 7-聯(lián)接鍵聯(lián)接鍵 9-螺母座螺母座第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備4. 主要部件結構主要部件結構（1）主軸部件）主軸部件（2）自動換刀裝置）自動換刀裝置JCS-

45、018型立式加工中心設有刀庫式自動換刀裝型立式加工中心設有刀庫式自動換刀裝置，它安裝在立柱左側上部，由刀庫和機械手兩置，它安裝在立柱左側上部，由刀庫和機械手兩部分組成，刀庫可容納部分組成，刀庫可容納16把刀具。把刀具。圖圖3-74給出了刀庫及刀座的主要結構。給出了刀庫及刀座的主要結構。第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備圖圖3-74 刀庫及刀座刀庫及刀座1-撥叉撥叉 2-刀座頂部滾子刀座頂部滾子 3-支承板支承板 4-刀座刀座 5-滾子滾子 6-固定導盤固定導盤 7-刀庫圓盤刀庫圓盤 8-蝸輪蝸輪 9-蝸桿蝸桿 10-彈簧球頭銷彈簧球頭銷 11-彈簧彈簧 12-銷銷第三章第三章 機械制造中的加工方法及裝備機械制造中的加工方法及裝備JCS-018機床上使用的換刀機械手為回轉式單臂機床上使用的換刀機械手為回轉式單臂雙手機械手。雙手機械手。在換刀過程中（參見圖在換刀過程中（參見圖3-75），機械手要完成抓），機械手要完成抓刀、拔刀、交換主軸上和刀庫