第1章金属切削机床 全

第一章 金属切削机床 主讲: 关 兴 举 第1章 金属切削机床 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 机床的基本知识 车床 磨床 滚齿机 其他机床 一、金属切削机床的分类和型号编制 (一)机床的分类 (二)机床型号的编制方法 (一)机床的分类 1.通用性程度 通用机床 专门化机床 专用机床 2.质量和尺寸 仪表机床 中型机床 大型机床(10t) 重型机床(30t) 超重型机床(100t) 3.工作精度 普通精度机床 精密机床 高精度机床 4.自动化程度 手动 机动 半自动 自动 5.主要工作部件的数目 单轴 多轴 或单刀 多刀 1.通用性程度 (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。 (2)专门化机床 它的工艺范围较窄，只能用于加工某一类(或少数几类)零件的某一道(或 少数几道)特定工序，如曲轴车床、凸轮轴车床、螺旋桨铣床等。 (3)专用机床 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工序而设计 制造的，适用于大批量生产。 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(质量大于30t)和超重型机床(质量 大于100t) 3.工作精度 按工作精度，同类型机床又可分为普通精度 机床、精密机床和高精度机床，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 精度级要求的机床。 4.自动化程度 按自动化程度，机床可分为手动、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 工件仍由人工进行，能完成半自动工作循环的机 床称为半自动机床。 5.主要工作部件的数目 ?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。 ?通常，机床根据加工性质进行分类，再根据其 某些特点进一步描述，如多刀半自动车床、高精 度外圆磨床等。 (二)机床型号的编制方法 1. 通用机床型号 2.专用机床型号 3.机床自动线的型号 1.通用机床型号 (1)机床的分类及类代号 机床的类别代号用大写的汉语拼音字母表示，按其 相对应的汉字字义读音。 (2)机床的特性代号 它表示机床所具有的特殊性能，包括通用特性和结构特 性，这两种特性代号用大写的汉语拼音字母表示,位于类别代号之后。 (3)机床组、系的划分原则及其代号 每类机床按其结构性能或使用范围划分 为10个组，用1位阿拉伯数字(0~9)表示，位于类代号或通用特性代号、结构特 性代号之后。 (4)机床主参数、设计顺序号 机床主参数代表机床规格的大小，用折算值(主 参数乘以折算系数)表示，位于

系代号之后。 (5)主轴数和第二主参数 对于多轴机床，如多轴车床、多轴钻床等，其主轴 数应以实际数值列入型号，置于主参数之后，用“×”分开，读作“乘”。 (6)机床的重大改进顺序号 当机床的性能及结构布局有重大改进，并按新产 品重新设计、试制和鉴定时，在原机床型号的尾部，加重大改进顺序号，以 区别于原机床型号。 (7)其他特性代号 其他特性代号主要用以反映各类机床的特性。 2.专用机床型号 3.机床自动线的型号 详细分类见课本 或查阅手册 二、工件加工表面及其形成方法 1、被加工工件的表面形状 2、工件表面的形成方法 3、发生线的形成方法 一、被加工工件的表面形状 在切削加工过程中，装在机床上的刀具和工 件按一定的规律作相对运动，通过刀具的切削刃 对工件毛坯的切削作用，把毛坯上多余的金属切 掉，从而得到所要求的表面形状。图1-1所示为 机器零件上常用的各种表面。 二、工件表面的形成方法 图1-1 机器零件上常用的各种表面 1—平面 2—圆柱面3—圆锥面 4—螺旋面 5—直线成形面 6—回转体成形面 二、工件表面的形成方法 图1-2 组成工件轮廓的几种几何表面 a)平面 b)直线成形面 c)圆柱面 d)圆锥面 e)球面 f)圆环面 g)螺旋面 二、工件表面的形成方法 母线原始位置变化时形成的表面 1—母线 2—导线 3、发生线的形成方法 (1) 切削刃的形状与发生线的关系 (2) 形成发生线的方法及所需运动 (1)切削刃的形状与发生线的关系 1）切削刃的形状为切削点 2）切削线与发生线吻合 3）切削线与发生线不吻合 图1-8 由切削刃包络 成形的渐开线齿形 图1-7 切削刃形状与发生线的关系 a)切削刃的形状为切削点 b)切削线与发生线吻合 c)切削线与发生线不吻合 (2)形成发生线的方法及所需运动 1）成形法Forming 2）展成法Generating 3）轨迹法Tracing 4）相切法Tangent 三、机床的运动 （1）表面成形运动(Surface Formative Motion) （2）辅助运动(Auxiliary Motion) （3）主运动和进给运动 （1）表面成形运动(Surface Formative Motion) 1.成形运 动的种类 2.零件表面成形所需的成形运动 一、表面成形运动(Surface Formative Motion) 图1-7 车削外圆柱表面时的成形运动 一、表面成形运动(Surface Formative Motion) 图1-8 加工螺纹时的运动 a)用螺纹车刀切削螺纹 b)螺旋运动分解 1.成形运动的种类 图1-9 齿条刀加工齿轮时的展成运动 1.成形运动的种类 图1-10 车削圆锥螺纹时的表面成形运动 2.零件表面成形所需的成形运动 母线和导线是形成零件表面的两条发生线，因此 形成表面所需要的成形运动，就是形成其母线及 导线所需要的成形运动的总

和。为了加工出所需 的零件表面，机床就必须具备这些成形运动。 图1-11 形成所需表面的成形运动 a)用成形铣刀加工沟槽 b)用齿轮滚刀加工斜齿圆柱齿轮齿面 二、辅助运动(Auxiliary Motion) 1.各种空行程运动 2.切入运动 3.分度运动 4.操纵及控制运动 1.各种空行程运动 ?空行程运动是指进给前后的快速运动和各种调 位运动。例如，装卸工件时为避免碰伤操作者， 刀具与工件应离得较远。在进给开始之前快速引 进，使刀具与工件接近；进给结束后，应快退。 例如，车床的刀架或铣床的工作台在进给前后的 快进或快退运动。调位运动是调整机床的过程中 把机床的有关部件移到要求的位置。例如，摇臂 钻床上为使钻头对准被加工孔的中心，主轴箱与 工作台间的相对调位运动；龙门刨床、龙门铣床 的横梁，为适应工件不同厚度的升降运动等。 2.切入运动 ?切入运动用于保证被加工表面获得所需要的尺 寸。 3.分度运动 当加工若干个完全相同的均匀分布的表面时， 为使表面成形运动得以周期地连续进行的运动称 为分度运动。如车削多线螺纹，在车完一条螺纹 后，工件相对于刀具要回转1/K转(K是螺纹线数) 才能车削另一条螺纹表面，这个工件相对于刀具 的旋转运动就是分度运动。多工位机床的多工位 工作台或多工位刀架也需分度运动。这时，分度 运动是由工作台或刀架完成的。 4.操纵及控制运动 操纵及控制运动包括起动、停止、变速、换向、 部件与工件的夹紧和松开、转位以及自动换刀、 自动测量、自动补偿等。 三、主运动和进给运动 1.主运动(Primary 2.进给运动(Feed 1.主运动(Primary 主运动是由机床或人力提供的主要运动，它促使 刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前面 接近工件，直接切除工件上的切削层，使之转变 为切屑，从而形成工件新表面。例如，车床上主 轴带工件的旋转，钻床、镗床、铣床、磨床上主 轴带刀具或砂轮的旋转，牛头刨床和插床 的滑枕 带刨 刀、龙门刨床工作台带工件的往复直线运 动等都是主运动。 2.进给运动(Feed 图1-12 铣削螺纹时的运动 四 机床的传动联系和传动原理图 1、机床的传动组成 2、机床的传动联系和传动链 3、传动原理图 4*、传动链中换置器官的位置 一、机床的传动联系 (1)执行件 执行机床运动的部件，如主轴、刀架和工作台等，其任务是带动 工件或刀具完成一定形式的运动(旋转或直线运动)和保持准确的运动轨迹。 (2)动力源 提供运动和动力的装置，是执行件的运动来源。 (3)传动装置 传递运动和动力的装置，通过它把动力源的运动和动力传给执 行件。 二、机床的传

动链 1.外联系传动链 2.内联系传动链 1.外联系传动链 图1-13 传动原理图常用的一些示意符号 a)电动机 b)主轴 c)车刀 d)滚刀 e)合成机构 f)传动比可变换的换置机构 g)传动比不变的机械联系 h)电的联系 i)脉冲发生器 j)快调换置器官——数控系统 2.内联系传动链 内联系传动链联系复合运动之内的各个分解部分，因而传动链所 联系的执行件相互之间的相对速度(及相对位移量)有严格的要求 ，用来保证运动的轨迹。例如，在卧式车床上用螺纹车刀车螺纹 时，为了保证所需螺纹的导程大小，主轴(工件)转一周时，车刀 必须移动一个导程。联系主轴—刀架之间的螺纹传动链，就是 一条传动比有严格要求的内联系传动链。再如，用齿轮滚刀加工 直齿圆柱齿轮时，为了得到正确的渐开线齿形，滚刀转1/K转(K 是滚刀头数)时，工件就必须转1/z工转(z工为齿轮齿数)。联系滚 刀旋转B11和工件旋转B12(图1-11b)的传动链，必须保证两者的严 格运动关系。这条传动链的传动比若不符合要求，就不可能展成 正确的渐开线齿形。所以，这条传动链也是用来保证运动轨迹的 内联系传动链。由此可见，在内联系传动链中，各传动副的传动 比必须准确不变，不应有摩擦传动或是瞬时传动比变化的传动件 (如链传动)。 三、传动原理图 图1-14 卧式车床的传动原理图 图1-15 车削圆柱面时传动原理图 a)机动进给 b)进给用液压传动 图1-16 数控车床的螺纹链和进给链 第二节 车 一、概述 1. 用途、运动和分类 床 2. CA6140A型卧式车床的工艺范围和布局 二、CA6140A型卧式车床的传动系统 三、CA6140A型卧式车床的主要结构 第一节 车床的用途、运动和分类 一、车床的用途和运动 二、车床的分类 一、车床的用途和运动 (一)车床的用途 (二)车床的运动 (一)车床的用途 车床(Lathe)类机床主要用于加工各种回转表面， 如内外圆柱表面、圆锥表面、成形回转表面和回 转体的端面等，有些车床还能加工螺纹 面。由于 大多数机器零件都具有回转表面，车床的通用性 又较广，因此在一般机器制造厂中，车床的应用 极为广泛，在金属切削机床中所占的比例最大， 约占机床总台数的20%~35%。 (二)车床的运动 1.表面成形运动 2.辅助运动 1.表面成形运动 (1)工件的旋转运动 这是车床的主运动，其转速较高，主运动是实现切削最 基本的运动，消耗机床功率的主要部分。 (2)刀具的移动 这是车床的进给运动，刀具作平行于工件旋转轴线的纵向进 给运动(车圆柱表面)或作垂直于工件旋转轴线的横向进给运动(车端面)，刀具 也可作与工件旋转轴线成一定角度的斜向运动(车圆锥表面)或作曲线运动(车 成

形回转表面)。 2.辅助运动 为了将毛坯加工到所需要的尺寸，车床还应具有 切入运动。切入运动通常与进给运动方向相垂直 ，在卧式车床上由工人用手移动刀架来完成。 二、车床的分类 1)卧式车床及落地车床。 2)立式车床。 3)回转、转塔车床。 4)单轴自动车床。 5)多轴自动和半自动车床。 6)仿形车床及多刀车床。 7)专门化车床，例如凸轮轴车床、曲轴车床、车轮车床、铲齿车床等。 第二节 CA6140A型卧式车床的工艺范围和布局 一、机床的工艺范围 二、机床的总布局 一、机床的工艺范围 ?CA6140A型卧式车床的工艺范围很广，它能完成 多种多样的加工工序：加工各种轴类、套筒类和 盘类零件上的回转表面，如车削内外圆柱面、圆 锥面、环槽及成形回转面；车削端面及各种常用 螺纹；还可以进行钻孔、扩孔、铰孔和滚花等工 作，如图2-1所示。 ?CA6140A型卧式车床的通用性较大，但结构较复 杂而且自动化程度低，在加工形状比较复杂的工 件时，换刀较麻烦，加工过程中的辅助时间较多 ，所以适用于单件、小批生产及修理车间等。 二、机床的总布局 1.床身(Bed) 2.主轴箱(Headstock) 3.进给箱(Feedbox) 4.溜板箱(Apron) 5.刀架部件(Toolslide) 6.尾座(Tailstock) 1.床身(Bed) 床身5固定在左床腿7和右床腿4上，是机床的基 础部件。车床的各个主要部件都装在床身上，使 它们在工作时保持准确的相对位置或运动轨迹。 2.主轴箱(Headstock) 主轴箱1固定在床身5的左边，内部装有主轴和变 速及传动机构。工件通过卡盘等夹具装夹在主轴 前端。主轴箱的功用是支承主轴并把动力经变速 传动机构传给主轴，使主轴带动工件按规定的转 速旋转，实现车床的主运动。 3.进给箱(Feedbox) 进给箱8固定在床身5左端的前侧面。进给箱内装 有进给运动的变速机构。进给运动由光杠或丝杠 传出。进给箱的功用是改变机动进给的进给量或 加工螺纹的导程。 4.溜板箱(Apron) 图2-2 CA6140A型卧式车床外观图 1—主轴箱 2—刀架 3—尾座 4—右床腿 5—床身 6—溜板箱 7—左床腿 8—进给箱 5.刀架部件(Toolslide) 刀架2沿床身5上的刀架导轨作纵向移动，是进给 传动链的最后部件。刀架部件由几层刀架组成， 利用部件中传动机构的不同组合，夹持车刀实现 纵向、横向或斜向进给运动。 6.尾座(Tailstock) 尾座3安装在床身5右端的尾座导轨上，可根据工 作需要沿导轨纵向调整其在床身上的位置。它的 功用是用顶尖支承长工件，也可以安装钻头、铰 刀等孔加工刀具进行孔加工。 二、CA6140A型卧式车床的传动系统 一、主运动传动链 二、转速图 三、进给传动链 第三节 CA6140A型卧式车床的传动