1、1,第3章 机械加工方法及装备3.1金属切削机床概述金属切削机床的定义： 用金属切削的方法，将零件毛坯加工成机器零件的机器。被称为“工作母机”或者“工具机”。 *加工零件的方法有： 铸、锻、焊 特种加工 切削加工在机器生产中机器零件的加工是有金属切削机床完成的,2,一、 机床的分类、型号编制机床的作用: 为加工工件提供正确的相对位置 相对运动 切削能量,3,机床的分类：分类的方法有许多种 1、国家标准根据机床加工性质、使用刀具，把机床分成12大类。,4,对于每类机床根据工艺范围、布局型式和结构 分若干组 每一组又可 分若干系列,5,2、同类机床(如车床)根据通用性程度可分： 1）普通机床（通用
2、机床） 加工的零件范围广（如CA6140） 2）专门化机床： 加工某一类（或几类）零件的 某道（或几道）特定工序的机床 （如曲轴车床、凸轮轴车床） 3）专用机床： 加工某工件的某道工序的机床 （如大批大量生产中用的组合机床、 专用机床）,6,3 、根据工作精度分： 普通精度机床 精密机床 高精度机床4、根据自动化程度分： 手动机床 机动机床 半自动机床 自动机床,7,5 、根据重量、尺寸分： 仪表机床、 中型机床、 大型机床（10吨） 重型机床（30吨）、 超重型机床（100吨）五种。 机床的分类还可以有其他分类方法如根据机床工作部件的数目：单、多轴或单刀的、多刀机床,8,机床型号的编制法（P
3、60）：普通机床型号由汉语拼音字母和数字组成1、普通机床型号各部分的意义：分类代号（一位数字）： 用阿拉伯数字表示，一般该项没有，仅在磨床中有，如2M、3M中的2、3类别代号：共有12类，用汉语拼音表示 C、Z、T、M、Y、S、X、B、L、D、G、Q,9,10,机床的特性代号 通用特性：Ck(数控)、MBG(高精度半自动磨床) 结构特性：如CA6140(结构与C6140不同) 机床的特性代号只有在具有某种通用特性之后才标，否则不标,11,组、系代码 (用两数字表示)： 组：09（每类机床不一定全有） 组之下分系：系根据主参数，刀工之间的运 动、布局形式划分 组、系代码：该项是各类机床都具有的项
4、 如 C6140。主参数或设计顺序： 主参数：表示机床的规格（大小） C6140(最大车削直径400) Z3040(最大钻削直径40),12,机床主参数及折算系数,13,第二主参数：主轴数、最大跨距、最大工作长度机床重大改进顺序号: A、B、C、D Y3150E,14,三、机床运动分析（P62）：1、工件的加工表面及其形成方法 加工表面主要是：平面、圆柱面、锥面、 成型表面、渐开线面（1）、工件表面形成的方法： 一条曲线沿另一条曲线运动形成前者：母线； 后者：导线母线、导线统称发生线母线、导线可以互换的表面可逆表面母线、导线不可以互换的表面不可逆表面,15,（2）、发生线形成的方法及需要的运动
5、：根据刀刃与发生线的关系 形成发生线的方法有四种*、轨迹法： 刀刃与工件点接触，发生线由接触点的运动形成。 只需一个成形运动。如外圆车削所需的两条发生线即用此法获得,16,*、相切法： 刀具转动+中心线移动。 圆柱铣刀：各齿刃依次与工件相切 刀具的轴线（或工作台）平移 从而形成发生线。故需二个成形运动,17,*、成形法： 刀刃为一条发生线。 即：该发生线不需成形运动 如拉削，成型车削,18,*、展成法：刀刃上各点分别与工件上相应位置上的点连续相切，包络形成一条发生线，需一个复杂的成形运动。一般要多个运动合成：（如图）刀工间的纯滚动，刀具转动+刀具绕工件的公转,19,（一）机床运动分类,1、表面
6、成形运动： 图示为外圆柱表面加工 工件转动（产生母线） 刀具移动（产生导线） 习惯上：移动用A表示 转动用B表示即:B1下标“1”主运动（有的书上为运动次序） A2下标“2”为进给运动进给运动：连续运动，间隙运动均可。外圆柱表面加工所需的发生线都是轨迹法产生的,20,相应的成形运动的种类：简单运动：主轴、刀具的转动或刀具、工作台的移动， 这种运动最易得到，故称为简单运动。复合运动：在机床上不能直接由某一部件提供,而是由 二个或二个以上的运动部件提供的运动经复 合之后形成的运动。,21,例如螺纹车削：直线（母线）+螺旋线（导线） 直线：切削刃 螺旋线：B11+A12 第一位下标“1”，表示主运动
7、，同时也说B11和A12同属一个运动，即复合运动。 第二位下标“1”、“2”表示两个分量,22,2、辅助运动： 1、各种空行程运动（快进、退） 2、切入、切出运动 3、分度运动（如铣齿、车多头螺纹） 4、操纵、控制运动3、主运动和进给运动 根据成形运动在切削加工中的作用，成形运动 可分成： 主运动 进给运动,23,3、机床传动联系和传动原理图（P64）一、机床传动联系： 每个运动，有三个基本部分： 动力源、传动装置、执行件传动联系：（动力源、传动装置、执行件）或 （执行件、传动装置、执行件）,24,（1）、机床传动链：连接动力源和执行件或执行件和执行件（端件）的一系列传动件（或构成一个传动联系
8、的一系列传动件）动力源、执行件、一系列传动件构成传动联系传动链类型：外联系传动链、内联系传动链外联系传动链：连接动力源和执行件 特点：传动链内各传动副的传动比不要求十分准确内联系传动链：连接执行件和执行件 特点：传动链内各传动副的传动比要求准确,25,机床传动链常用的机构：带传动、齿轮副、丝杠螺母、蜗轮蜗杠。定比传动机构：变换传动比机构换置器官：（2）、传动原理图传动原理图：用一系列来简明符号表示机床传动联系和传动路线的图简明符号 动力源符号 执行件符号等端件、传动件符号 见P65图3-2,26,例、 车床的传动原理（加工螺纹）内联系传动链: 主轴45if67丝杠外联系传动链： 电动机12iv
9、34主轴 （加工外圆柱表面）-可用图2-15的传动原理,27,3.2车床与车削（Lathe）,一、车床的用途和运动：1、用途：加工各种回转表面2、运动：工件的转动 刀具纵、横移动 辅助运动，切入、切出，自动机的快进 快退。二、分类：卧式和落地车床 立式,28,图1.1 卧式车床,29,转塔车床,进给箱,主轴箱,前刀架,转塔刀架,床身,溜板箱,30,回轮车床,底座,进给箱,主轴箱,夹料夹头,回轮刀架,挡块轴,床身,31,立式车床,1.底座 2.工作台 3.立柱 4.垂直刀架 5.横梁 6.8.进给箱 7.侧刀架 9.顶梁,32,液压仿形半自动车床,下刀架,主轴,靠模,液压仿形刀架,顶尖,床身,3
10、3,工艺范围（讲能加工的表面） （尺寸范围略）,34,二、机床的布局(布局见图)组成：1、主轴箱（iv）（大部分车床在该部分有 变速、换向、制动机构） 2、刀架：大拖板、小拖板、刀架 3、底座：支承件、装刀具 4、进给箱（if） 5、溜板箱（与刀架的大拖板相联） 6、床身,35,36,2、运动主参数：在床身上最大直径D=400 第二参数：750、1000、1500、2000四种卧式车床应具备的传动链：1、实现主运动的传动链： 电机-主轴2、实现进给运动的传动链： 电机-刀具（纵向） 电机-刀具（横向）3、实现复合运动的传动链：主轴-刀具4、快速空行程传动链：电机-刀具,37,二、 CA6140
11、型卧式车床的传动系统图（P) 机动示意图规定画法 齿轮旁数字表示齿数 只表示传动关系 不代表实际尺寸和空间位置,38,39,2、主运动传动链（两端件为电动机-主轴） 主运动链：电机-定比传动机构-主轴变速机构iv-定比机构-主轴 iv的作用：使主轴获得不同的转速和转向新概念：集中传动：全部齿轮变速机构和主轴装在同一箱体内（中型机床） 分离传动：齿轮变速机构，主轴分别装在两个箱体中，两个箱体中用皮带传动（中小型、高速、精密车床用） 特点：,40,41,（1）、传动路线：电机-皮带传动-轴，其上有双 向摩擦比式离合器。 它有左、中、右三个位置。 当在左位时，轴上的运动传给左面的双联空套齿轮56、5
12、1，使主轴正转。 当在右位时，轴上的运动传给右面的齿轮50经3430，使主轴反转。 当在中位时，主轴不转动。正转的传动路线： 轴的传动经离合器M1双联齿轮，经、轴的一组滑移齿轮传到轴,42,（）、CA6140型卧式车床的主运动传动链传动路线表达式,主电动机-,-I,M1(正转),M1(反转)-,II,III-,M2(脱开) -,IV,V-,VI（主轴）,- M2(接合),43,运动到达轴后，分两条路线，传到主轴：M2处在左位：轴上的运动经63/50主轴M2处在右位：轴,44,（）、主轴转速级数 主轴正转时的级数：在轴上，可有二种转速 轴上：2*3种在-间，可有四种传动路线： 即：其中i2、i4
13、仅用于车削 故-轴间仅有三种传动比,45,到达轴上，共有 而不是：最终在主轴上，有6+18=24反转传动路线（反转用于车削螺纹时用） 轴-轴-轴： 轴共有12级转速，且比正转的要高（-轴降速大。）当正转时，图示位置的主轴转速：,46,、进给传动链普通车削，可以加工螺纹，加工螺纹：属内联系 车削（一般为了讨论刀具负荷，用f较多） 外联系 ：可以电机-刀架 vf 可以主轴-刀架 f通常，都是从主轴到刀架1、车削螺纹：在CA6140上，可加工公制、英制、模数制和径节制，此外可加工大导程的螺纹。加工公制螺纹： 其导程用S 表示 运动平衡方程式：工件一转itl=s,47,48,49,50,51,i：主轴
14、到丝杆的总传动比 tl：机床丝杆的导程 tl=12mm s：被加工螺纹的导程；公制螺纹的导程已标准化 见表导程为等差数列（主轴转速为等比数列） 段与段之间为等比数列（112表3-3）进给箱中：M3、M4脱开，M5合上，保证等差数列的基本组 挂轮选用： 其中100为公用齿轮,52,传动路线表达式：其中-轴之间有8种传动比，有轴上有4个，滑移齿轮分别与轴上8个固定齿轮啮合。,53,除i基1、i基5外，基分子为等差数列 基本组。-轴之间，可组合成四种传动比。保证分段等比数列 倍增组从而经过增倍组后，传动成四段等差数列（1、1/2、1/4、1/8）,54,其运动平衡式为：列出S的各个值，与表相符，最大
15、导程S=12mm当要车导程更大的螺纹，使主轴上的离合器M2合上，,55,56,传动路线：而后面的传动路线不变，相当于使导程扩大4倍和16倍，但主轴转速只能在相应转速上,57,模数螺纹：车螺杆或模数制螺纹，其导程用Sm表示，在蜗轮蜗杆传动时，蜗轮中剖面内，蜗轮的齿距与蜗杆轴向齿距相等，而蜗轮齿距为m 蜗杆的轴向齿距也为m 当蜗杆头数为K时，导程为Km（这里，m也是分段等差数列段与段之间也是等比关系）这里有个因子由挂轮保证：（车公螺纹： ）现改成：,58,其路线与公制螺纹同，起运动平衡式为：英制螺纹：我国的部分管螺纹使用，导程用So表示。螺纹以每时上的扣数表示，Sa=1/a（英寸）一英寸=25.4
16、mm,59,根据这个特点，只需把基本组的主、从关系倒换，即M3、M5合上，M4脱开（不变）因有25.4这个因子，挂轮与车公制螺纹的挂轮同：63/100100/75 同时轴上的滑移齿轮25左移，与空套齿轮36脱开，与轴上的固定齿轮36啮合。其运动平衡式为,60,径节螺纹：加工英制蜗杆（Z：齿轮齿数；D：分度圆直径）其导程为：,61,在这里，既有25.4，又有挂轮用车模数螺纹的挂轮基本组其余的用英制螺纹的加工非标螺纹：M3、M4、M5全合上（进给箱中传动副不用）调整挂轮 得到相应的导程。把上面的五种螺纹的传动路线整合，得书表达式。2、车削圆柱面和端面传动路线：不用丝杆，用光杆，使丝杆磨损精度保持性
17、高M5脱开,62,63,而轴右边的齿轮与轴的齿轮56相啮合传给溜板箱，讲轴上的齿轮56，它支承了轴公制螺纹传线轴上的齿轮3632齿轮轴齿轮56M8安全超越离合器即：当M7啮合（M6不啮合）横向进给,64,因为i基有8种，i倍有4种，故主轴到达光杆轴时有32种传动比，当轴上的58齿轮与轴上的26齿轮啮合，而轴直接传到主轴时可获8种高速精车的进给量当用英制螺纹传动路线时，在i倍中用i=1时可得f=0.86-1.59mm/r8种传动比（其余的与公制的重合）,65,当n主=10-125r/min时，并用英制传动路线，扩大螺旋距机构获16种进给量。1.71-6.3mm/r故有64种纵向进给量 有64种横
18、向进给量（进给量小于纵向进给量的0.5左右）四、刀架的快速移动 ：,66,三、CA6140的主要构造（P77）（一）、主轴箱：包括主轴、传动机构（定比传动机构、变速机构）、起动、停止、制动机构、操纵机构。 主轴箱较复杂：展开图、向视图、剖视图 展开图：按传动顺序沿传动轴轴心线剖开并展开在一个平面上的装配图。 表示的内容：各传动件的传动关系 零件的结构，装配关系，尺寸以及箱体有关部分的轴向尺寸和结构,67,有些轴上的齿轮的啮合关系不能很好表达1、卸荷带轮（I轴）把带轮上的径向力直接传到箱体上，而不传到I轴上去。带轮“2”与花键套“1”由螺钉联成一体。花键套的外表面装有轴承由法兰盘3支承（法兰盘装
19、在箱体上）花键套的花键与I轴相配合传扭矩,68,69,70,2、双向多片摩擦离合器及制动器、操纵机构。离合器：内摩擦片与花键轴I一起转动 外摩擦片空套（内孔略大雨花键轴） 内外摩擦片由销5-压块4-螺母9向左 压，,71,（上推片10）双向离合器正反两方向 正转：切削 反转：螺纹退刀 离合器具有过载保护的作用。制动器：在IV 轴，为钢制圆盘16，制动带15（内侧有酚醛石棉f）离合器、制动器是联的 主轴的支承已操纵过程 改变，书上的3、主轴组件（主轴和卡盘的联接） 仅能承受向左 的轴向力，而 向右的力不能 大，承受的轴 向力分析轴承 等级,72,73,74,75,主轴和卡盘的联接主轴的支承（原三
20、点支承，现二点支承）讲轴向力的传出4、变速操纵机构 内齿轮3有二个位置（两段圆弧） 曲柄上使三联齿轮有左、中、右三位置 有6个组合,76,77,78,二、溜板箱： 作用：将丝杆、光杆的传动直接移动机构：纵、横向进给操纵机构 开合螺母的操纵机构 互锁机构 过载保护机构 快进、快退机构,79,80,81,82,硬质合金机夹重磨式车刀,机夹重磨式车刀，就是用机械的方法将硬质合金刀片夹固在刀杆上的车刀。刀片磨损后，可卸下重磨，然后再安装使用。,83,3.机夹可转位式车刀,机夹可转位式车刀，就是将预先加工好的有一定几何角度的多角硬质合金刀片，用机械的方法装夹在特制的刀杆上的车刀。可转位式 车刀的夹紧机构
21、， 应该满足夹紧可靠、 装卸方便、定位准 确、结构简单等要 求。,84,一、钻削与钻床 钻床是孔加工用机床，主要用来加工外形较复杂，没有对称回转轴线的工件上的孔，如箱体、机架等零件上的各种孔。在钻床上加工时，工件不动，刀具作旋转主运动，同时沿轴向移动，作进给运动。 第四节 其它类型机床与加工方法,85,1.台式钻床：（D12 mm）,86,2.立式钻床,87,3.摇臂钻床,88,89,升降台式铣床床身式铣床龙门铣床工具铣床仿形铣床专门化铣床,铣床,凸轮铣床 曲轴铣床,1.1.2 典型机床的加工工艺范围,90,卧式升降台铣床,底座,床身,悬梁,主轴,支架,工作台,床鞍,升降台,91,92,万能卧
22、式升降台式铣床,床鞍,底座,床身,悬梁,主轴,支架,工作台,回转盘,升降台,93,图1.4 铣床加工的典型表面,94,返回铣床立式升降台式铣床,升降台,立铣头,主轴,工作台,床鞍,95,96,返回铣床圆台铣床,床身,滑座,圆工作台,立柱,主轴箱,97,返回铣床龙门铣床,床身,工作台,水平铣头,横梁,垂直铣头,立柱,顶梁,立柱,垂直铣头,水平铣头,98,99,100,2. 铣削过程不平稳，有冲击。,3. 多齿刀具切削，生产率较高。,4. 经济精度：IT8IT7，Ra6.31.6。,5. 铣削方式：周铣和端铣,101,102,拉削是用拉刀进行通孔、平面及成形表面加工的方法。 拉刀使被加工表面一次切
23、削成形，故拉床只有主运动，没有进给运动。切削时，拉刀作平稳的低速直线运动。拉刀承受的切削力很大，通常是由液压驱动的。 拉刀结构复杂，成本较高，仅适用于大批大量生产。,三、拉削与拉床,103,104,四、齿轮加工机床和齿轮加工刀具,加工精度和生产率较低; 适于单件小批生产。,加工精度和生产率较高; 一把刀可加工相同模数、相同压力角的任何齿数的齿轮。,齿轮加工方法 按轮齿成形原理分两大类：,1.成形法,2.展成法,105,1、滚齿原理、滚刀与滚齿机床,（1）滚齿原理 模拟一对螺旋齿轮啮合过程。,四、齿轮加工机床和齿轮加工刀具,106,（2）滚齿机运动分析 主运动滚刀旋转运动； 展成(啮合)运动齿坯
24、与滚刀按一定速比转动； 进给运动滚刀沿齿坯轴向运动。,四、齿轮加工机床和齿轮加工刀具,1、滚齿原理、滚刀与滚齿机床,107,四、齿轮加工机床和齿轮加工刀具,（4）滚齿机床,1、滚齿原理、滚刀与滚齿机床,108,主运动：插齿刀上下往复运动，插斜齿轮时插刀主轴在螺旋导轨上运动； 展成运动：插齿刀与齿坯按一定速比转动； 让刀运动； 径向进给运动；,四、齿轮加工机床和齿轮加工刀具,(1)插齿原理,109,插齿机用来加工内、外啮合的圆柱齿轮，尤其适合于加工内齿轮和多联齿轮，这是滚齿机无法加工的。装上附件，插齿机还能加工齿条，但插齿机不能加工蜗轮。,四、齿轮加工机床和齿轮加工刀具,(2)插齿机,110,1
25、11,2.插齿原理、插齿刀与插齿机床,(1)插齿原理 插齿机加工原理为一对圆柱齿轮的啮合。其中一个是工件，另一个是齿轮形刀具。它是按展成法加工圆柱齿轮的。,四、齿轮加工机床和齿轮加工刀具,112,外圆磨床万能磨床内圆磨床平面磨床无心磨床工具磨床专门化磨床,磨床,螺纹磨床曲轴磨床 导轨磨床,1.1.2 典型机床的加工工艺范围,砂带磨床,113,图1.5 M1432A型万能外圆磨床,液压控制箱,床身,头架,工作台,内圆磨具,砂轮架,尾座,114,返回磨床 万能磨床加工示意图,115,内圆磨床,滑鞍,床身,工作台,头架,砂轮架,116,返回磨床普通内圆磨床的磨削方法,117,卧轴矩台平面磨床,立柱,
26、床身,工作台,砂轮架,滑座,118,立轴圆台平面磨床,立柱,床身,工作台,砂轮架,119,返回磨床平面磨床的磨削方法,矩台周磨,矩台端磨,圆台周磨,圆台端磨,120,无心外圆磨床,121,无心磨示意图,122,卧式镗床坐标镗床金刚镗床,镗床,1.1.2 典型机床的加工工艺范围,123,图1.7 卧式镗床,主轴箱,床身,下滑座,上滑座,后支架,后立柱,工作台,镗轴,平旋盘,径向刀架,前立柱,124,返回镗床卧式镗床的主要加工方法,125,立式单柱坐标镗床,工作台,主轴,主轴箱,立柱,床鞍,床身,126,卧式金刚镗床,127,滚齿机插齿机剃齿机珩齿机磨齿机刨齿机,齿轮加工机床,典型机床的加工工艺范围,128,图1.9 Y3150E型滚齿机,129,图1.9 Y3150E型滚齿机,工作台,床身,立柱,刀架溜板,刀杆,刀架体,支架,心轴,后立柱,130,滚刀的安装角度,131,返回齿轮加工斜齿轮时滚刀的安装角,工件螺旋角,安装角,滚刀螺旋升角,132,插齿机,133,Y5132型插齿机,床身,立柱,刀架,插齿刀,工作台,挡块,
