第一章 機(jī)械加工機(jī)床的基礎(chǔ)知識(shí)

1、金屬切削機(jī)床概論金屬切削機(jī)床概論主講人：魏巍TEL-mail： 第一章第一章 機(jī)床的基礎(chǔ)知識(shí)機(jī)床的基礎(chǔ)知識(shí) 第一節(jié) 機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位及其發(fā)展簡(jiǎn)史 第二節(jié) 機(jī)床的分類(lèi)和型號(hào) 第三節(jié) 對(duì)機(jī)床的一般要求 第四節(jié) 機(jī)床上工件表面成形方法和所需運(yùn)動(dòng) 第六節(jié) 機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)計(jì)算 第五節(jié) 機(jī)床的傳動(dòng)原理 第七節(jié) 機(jī)床的精度 第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位及其發(fā)展簡(jiǎn)機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位及其發(fā)展簡(jiǎn)史史 金屬切削機(jī)床是一種用切削方法加工金屬零件的工作機(jī)械。它是制造機(jī)器的機(jī)器，因此又稱(chēng)工作母機(jī)或工具機(jī)，在我國(guó)，習(xí)慣上常簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)床。 一個(gè)國(guó)家要繁榮富強(qiáng)，必須實(shí)現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、

2、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，這就需要一個(gè)強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)提供現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備與裝備，即各種機(jī)器、儀器和工具等。 1770年 鏜削蒸汽機(jī)汽缸內(nèi)孔用的鏜床 1797年 帶有機(jī)動(dòng)刀架的車(chē)床 19世紀(jì)末 車(chē)、鉆、鏜、刨、拉、銑、磨、齒輪加工等基本類(lèi)型的機(jī)床先后形成 20世紀(jì)初 高速鋼和硬質(zhì)合金出現(xiàn)，刀具切削性能不斷提高，機(jī)床沿著高主軸轉(zhuǎn)速、加大驅(qū)動(dòng)功率和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度的方向發(fā)展。 20世紀(jì)50年代 數(shù)控機(jī)床機(jī)床發(fā)展簡(jiǎn)史現(xiàn)代機(jī)床發(fā)展的總趨勢(shì) 提高生產(chǎn)效率 提高加工精度 擴(kuò)大產(chǎn)品品種 提高自動(dòng)化程度機(jī)床加工精度的提高情況 第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)床的分類(lèi)和型號(hào)機(jī)床的分類(lèi)和型號(hào) 一、機(jī)床的分類(lèi) 機(jī)床最

3、基本分類(lèi)是按機(jī)床的主要加工方法、所用刀具及其用途進(jìn)行分類(lèi)，共分12類(lèi)：車(chē)、鉆、鏜、磨、齒輪加工、螺紋加工、銑、刨插、拉、特種加工、鋸、其它，類(lèi)下有組，組下有系。 按照工藝范圍寬窄，分為通用機(jī)床、專(zhuān)門(mén)化機(jī)床、專(zhuān)用機(jī)床。 按照重量和尺寸不同，分為儀表、中型、大型（10t） 、重型（30t） 、超重型（100t） 。二、機(jī)床的技術(shù)參數(shù)與尺寸系列 機(jī)床的技術(shù)參數(shù)是表示機(jī)床尺寸大小及其工作能力的各種技術(shù)數(shù)據(jù)，一般包括以下幾方面內(nèi)容： (1) 主參數(shù)和第二主參數(shù) (2) 主要工作部件的結(jié)構(gòu)尺寸 (3) 主要工作部件移動(dòng)行程范圍 (4) 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度和變速級(jí)數(shù)，快速空行程運(yùn)動(dòng)速等 (5) 主電動(dòng)機(jī)

4、、進(jìn)給電動(dòng)機(jī)和各種輔助電動(dòng)機(jī)的功率 (6) 機(jī)床的輪廓尺寸(長(zhǎng)寬高)和重量 機(jī)床規(guī)格：常用主參數(shù)表示機(jī)床規(guī)格大小 機(jī)床尺寸系列：不同規(guī)格的機(jī)床主參數(shù)序列，通常是等比數(shù)列 例如，中型臥式車(chē)床的尺寸系列： 250 320 400 500 630 800 1000 1250不同規(guī)格的臥式車(chē)床的主參數(shù)為公比等于不同規(guī)格的臥式車(chē)床的主參數(shù)為公比等于1.25的等比數(shù)列的等比數(shù)列 三、機(jī)床的型號(hào) 機(jī)床型號(hào)舉例第三節(jié)第三節(jié) 對(duì)機(jī)床的一般要求對(duì)機(jī)床的一般要求 功能：工藝范圍、加工精度和表面粗糙度 經(jīng)濟(jì)性：機(jī)床制造和使用兩個(gè)方面的經(jīng)濟(jì)性 對(duì)機(jī)床的一般要求功能 經(jīng)濟(jì)性 人機(jī)關(guān)系 環(huán)境保護(hù) 人機(jī)關(guān)系：目標(biāo)是使操作者工

5、作安全、方便和省力 環(huán)境保護(hù)：減少噪聲、滲油、漏油、粉塵 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)床上工件表面成形方法和所需運(yùn)動(dòng)機(jī)床上工件表面成形方法和所需運(yùn)動(dòng) 一、工件表面的成形方法 基本的線(xiàn)性表面： 1-平面 2-圓柱面 3-圓錐面 4-螺紋面 5-回轉(zhuǎn)體成形面 6-漸開(kāi)線(xiàn)表面 由于加工方法和使用的刀具不同，工件表面成形方法概括起來(lái)有以下四種： 1軌跡法 刨刀沿A1 形成母線(xiàn)，沿A2方向形成導(dǎo)線(xiàn)，切削刃與加工表面為點(diǎn)接觸。軌跡法所用刀具一般為尖頭車(chē)刀或刨刀。 2成型法 采用各種成形刀具加工時(shí)，切削刃與所需形成的發(fā)生線(xiàn)完全吻合，因此母線(xiàn)直接形成，導(dǎo)線(xiàn)則由刀具移動(dòng)形成。 3相切法 采用銑刀、砂輪等旋轉(zhuǎn)刀具加工時(shí)，切削

6、刃每時(shí)刻與面線(xiàn)接觸，刀具軸線(xiàn)移動(dòng)形成的包絡(luò)面即為工件表面。 4范成法（展成法） 采用插齒刀、齒輪滾刀和花鍵滾刀加工時(shí)，各瞬時(shí)切削刃和工件表面共軛線(xiàn)接觸。上圖中齒條上下運(yùn)動(dòng)，齒輪邊旋轉(zhuǎn)邊平移，當(dāng)分度圓上的旋轉(zhuǎn)線(xiàn)速度與平移速度相等時(shí)，切出漸開(kāi)線(xiàn)齒形。二、機(jī)床的運(yùn)動(dòng) 成形運(yùn)動(dòng)：形成零件表面的運(yùn)動(dòng) 按組成情況不同分為 簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)復(fù)合運(yùn)動(dòng) 按作用不同分為 主運(yùn)動(dòng)：將被切削層切除進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：將被切削層送入切削 用不同工藝方法加工不同形狀的表面，所需的表面成形方法是不同的。 即使是用同一種工藝方法和刀具結(jié)構(gòu)加工相同表面，由于具體加工條件不同，成形運(yùn)動(dòng)在刀具和工件之間的分配也不同。 成形運(yùn)動(dòng)在刀具和工件之間分配的

7、不同，決定了機(jī)床結(jié)構(gòu)形式的多樣化。 以圓柱面的車(chē)削加工舉例與表面成形過(guò)程沒(méi)有直接關(guān)系的運(yùn)動(dòng)，統(tǒng)稱(chēng)為輔助運(yùn)動(dòng)。它的種類(lèi)很多，一般包括：切入運(yùn)動(dòng) 分度運(yùn)動(dòng) 調(diào)位運(yùn)動(dòng) 其它各種空行程運(yùn)動(dòng) 第五節(jié)第五節(jié) 機(jī)床的傳動(dòng)原理機(jī)床的傳動(dòng)原理傳動(dòng)鏈：連接動(dòng)力源和執(zhí)行件以及兩個(gè)執(zhí)行件的一系列按順序排列的傳動(dòng)件。按連接對(duì)象不同分為 外聯(lián)系傳動(dòng)鏈 內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈 外聯(lián)系傳動(dòng)鏈 ：連接動(dòng)力源和執(zhí)行件內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈 ：連接兩個(gè)執(zhí)行件銑平面的傳動(dòng)鏈分析 銑平面有兩個(gè)簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)，由兩條外聯(lián)系傳動(dòng)鏈實(shí)現(xiàn)。 多條外聯(lián)系傳動(dòng)鏈可以有獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)源，也可以共用運(yùn)動(dòng)源。車(chē)圓柱螺紋的傳動(dòng)鏈分析1-2-vu-3-4 將電機(jī)和主軸聯(lián)系起來(lái)， vu為

8、換向和變速機(jī)構(gòu) 車(chē)圓柱螺紋有一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)，由一個(gè)外聯(lián)系傳動(dòng)鏈和一個(gè)內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈實(shí)現(xiàn)。 外聯(lián)系傳動(dòng)鏈為復(fù)合運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈保證各個(gè)單元運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，在上圖內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈保證主軸轉(zhuǎn)一圈時(shí)，工作臺(tái)縱向移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程。內(nèi)外傳動(dòng)鏈的區(qū)別內(nèi)傳動(dòng)鏈不能有傳動(dòng)比不確定的機(jī)構(gòu) 內(nèi)傳動(dòng)鏈影響工件表面形狀 外傳動(dòng)鏈不影響工件表面形狀帶傳動(dòng)鏈傳動(dòng)摩擦傳動(dòng) 外傳動(dòng)鏈一般有帶傳動(dòng)或摩擦傳動(dòng)作為安全措施。 第六節(jié)第六節(jié) 機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)計(jì)算機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)計(jì)算一、機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工過(guò)程中全部成形運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)的各傳動(dòng)鏈，組成一臺(tái)機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)。 傳動(dòng)系統(tǒng)圖：按照運(yùn)動(dòng)傳遞的順序，在機(jī)床外形輪廓中以展

9、開(kāi)圖形式畫(huà)出傳動(dòng)部件 傳動(dòng)系統(tǒng)圖組成齒輪和蝸輪齒數(shù)蝸桿頭數(shù)絲桿導(dǎo)程帶輪直徑電動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)速主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈進(jìn)給傳動(dòng)鏈主軸電機(jī)主軸電機(jī)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈1軸固定齒輪1軸固定齒輪1軸彈性連軸器1軸彈性連軸器2軸滑移齒輪2軸滑移齒輪3軸固定齒輪3軸固定齒輪4軸右滑移齒輪4軸右滑移齒輪4軸左滑移齒輪4軸左滑移齒輪5軸固定齒輪5軸固定齒輪主軸主軸傳動(dòng)路線(xiàn)傳動(dòng)路線(xiàn)1軸制動(dòng)器1軸制動(dòng)器滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)動(dòng)畫(huà)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線(xiàn)表達(dá)式如下： 1450 26/ 54 16/ 39 18/ 47 19/ 71 29 1450 26/ 54 22/ 33 39/ 29 82/ 38 1351 主軸最小轉(zhuǎn)速

10、主軸最大轉(zhuǎn)速進(jìn)給傳動(dòng)鏈載入載入電機(jī)到電機(jī)到8軸8軸顯示顯示/消失/消失進(jìn)給傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線(xiàn)表達(dá)式如下：縱向進(jìn)給傳動(dòng)鏈的計(jì)算如下：第七節(jié)第七節(jié) 機(jī)床的精度機(jī)床的精度 機(jī)床上加工 工件所能達(dá)到的精度，決定于一系列因素，如機(jī)床、刀具、夾具、工藝方案、工藝參數(shù)及工人技術(shù)水平，其中機(jī)床精度是最重要的一個(gè)因素。 機(jī)床的精度幾何精度傳動(dòng)精度定位精度 工件的精度相對(duì)位置精度表面形狀精度尺寸精度 車(chē)刀刀架移動(dòng)方向與主軸軸線(xiàn)的平行度誤差，導(dǎo)致車(chē)出的圓柱面為中凹的回轉(zhuǎn)雙曲面。 車(chē)螺紋時(shí)主軸旋轉(zhuǎn)和車(chē)刀縱向進(jìn)給之間的傳動(dòng)誤差，會(huì)導(dǎo)致螺距誤差。 車(chē)刀橫向進(jìn)給的定位誤差，會(huì)導(dǎo)致所車(chē)出圓柱存在直徑誤差。 機(jī)床的幾何精度、傳動(dòng)精度和定位精度，通常都是在沒(méi)有切削載荷以及機(jī)床不運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)速度很低的情況下檢測(cè)的，一般稱(chēng)為靜態(tài)精度。 機(jī)床在載荷、溫升、振動(dòng)等作用下的精度，稱(chēng)為機(jī)床的動(dòng)態(tài)精度。 機(jī)床動(dòng)態(tài)精度的影響因素靜態(tài)精度剛度抗振性熱穩(wěn)定性第一章 練習(xí)CM6132C 車(chē)床M 精密61 臥式車(chē)床32 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑320mm C1336C 車(chē)床13 單軸轉(zhuǎn)塔自動(dòng)車(chē)床36 最大棒料直徑36mmC21506C 車(chē)床21 多軸棒料自動(dòng)車(chē)床50 最大棒料直徑50mm 6 軸數(shù)為6 Z304016Z 鉆床30 搖臂鉆床40 最大鉆孔直徑為40mm16 最大跨距1600mm T6112T 鏜床61 臥式銑鏜床12 鏜軸直徑1