第4章机械加工方法及设备.

第4章机械加工方法及设备4.1金属切削机床的基本知识4.2车削加工与车床（CA6140型）4.3磨削加工与磨床（M1432A型）4.4齿轮加工与齿轮加工机床（Y3150E型）第4章机械加工方法及设备4.1金属切削机床的基本知识金属切削机床（简称机床）是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的设备。又称工作母机或工具机。4.1.1金属切削机床的分类：按加工性质和所用刀具分类，共分11大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床和其他加工机床。按万能程度分:（1）通用机床（万能机床）（2）专门化机床（3）专用机床同类机床按工作精度分：普通精度机床；精密机床；高精密机床。4.1.2金属切削机床型号的编制（1）通用机床的型号由基本部分和辅助部分组成，中间用“/”隔开，读做“之”。1）有“（）”代号或数字，无内容时不表示、有内容不带括号。2）有“○”符号者，为大写汉语拼音字母。3）有“△”符号者为阿拉伯数字。4）有“◎”符号者为大写汉语拼音字母或阿拉伯数字，也可兼而有之。型号构成：（△）○（○）△△△（×△）（○）/（◎）（-◎）—企业代号——其他特性代号——重大改进序号——主轴数或第二参数——主参数或设计顺序号——系代号——组代号——通用特性、结构特性代号——类代号——分类代号（2）机床类、组、系的划分及其代号类代号用大写汉语拼音字母表示，具体见表4-1。每类划分十组，每组又划分为十个系（系列）见表4-2。（3）通用特性代号、结构特性代号通用特性代号有统一的固定含义。具体见表4-3。结构特性代号没有统一含义。只表示结构、性能不同。用汉语拼音字母表示。（4）主参数、主轴数和第二主参数的表示方法。（5）重大改进顺序号。（6）其它特性代号。（7）企业代号及其表示方法通用机床型号示例：Z3040/S2—企业代号：沈阳二机床厂—主参数：最大钻孔直径40mm—系代号：摇臂钻床—组代号：摇臂钻床—类代号：钻床4.1.3机床的传动系统及传动系统图与运动计算（1）机床的传动系统实现机床加工过程中全部成形运动和辅助运动的各传动链，组成一台机床的传动系统。（2）传动系统图表示实现机床全部运动的传动示意图叫传动系统图。分析传动系统图的一般方法是：首先找出运动链所联系的两个末端件，然后按运动传动（或联系）顺序，依次分析各传动轴之间的传动结构和运动的传递关系。分析传动结构时，特别注意齿轮、离合器等传动件与传动轴之间的连接关系（如固定、空套或滑移）。以图4-1的XA6132万能升降台铣床的传动系统为例进行分析。1）主运动传动链—联系主电动机和主轴，使主轴获得旋转主运动。其传动路线表达式如下：16/3918/47电动机－Ⅰ－26/54－Ⅱ－19/36－Ⅲ－28/37－Ⅳ－22/3339/2919/71－Ⅴ(主轴)82/382）进给传动链—联系电机和工作台，使工件获得三个方向的直线进给运动。传动路线表达式如下：18/3618/40电动机－26/44－Ⅵ－24/64－Ⅶ－27/27－Ⅷ－21/37－36/1824/34M2－40/40Ⅸ—－M3－Ⅹ－28/35－Ⅺ－13/45－Ⅷ－18/40－40/4018/33—Ⅻ—18/16－ⅩⅥ－18/18－M7－ⅩⅦ（纵向）—33/37－ⅩⅣ－37/33－M6－ⅩⅤ（横向）M5－Ⅻ－22/33－ⅩⅢ－22/44－ⅩⅧ（垂直）3）快速空行程传动链接合M4而脱开M3，进给电机运动由定比齿轮26/44－44/57－57/43和M4传给轴X。其它路线相同，获得快速运动。（3）机床运动调整的计算步骤如下：1）确定传动链的两端件；2）确定它们的计算位移；3）列出运动平衡式；4）导出换置公式。4.1.4机床的传动联系及传动原理图（1）机床的传动联系机床必须具备三个基本部分构成一个传动联系：1）执行件2）动力源3）传动装置（2）传动链构成一个传动联系的一系列传动件称为传动链。1）外联系传动链联系动力源和机床执行件之间的传动链，使执行件得到运动，且能改变运动的速度和方向，但不要求动力源和执行件之间有严格的传动比。2）内联系传动链内联系传动链联系复合运动之间各个分解部分，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，用来保证运动轨迹。3）传动原理图为了便于研究机床的传动联系，常用一些简明的符号把传动原理和传动路线表示出来，这就是传动原理图。传动原理图常使用的一些符号见图4-2。例一卧式车床的传动原理图（图4-3）4.2车削加工与车床（CA6140型）4.2.1车床的用途及分类（1）车床的用途——加工各种回转表面及其端面、螺纹。（2）车床的分类1）卧式车床及落地车床2）回转及转塔车床3）立式车床4）仿形车床及多刀车床5）单轴自动车床6）多轴自动及半自动车床4.2.2CA6140型卧式车床的工艺范围及其成（1）工艺范围能车削内外圆柱面、圆锥面、回转体成形面和环形槽、端面及各种螺纹，还可钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、套丝和滚花等。（见图4-5）适用于单件、小批生产及修理车间。（2）组成部件见图4-6（3）主要技术参数主参数为400mm，表示床身上最大工件回转直径D。第二参数为床身长度，有750、1000、1500、2000四种。其他：刀架上最大工件回转直径D1（=210mm），中心高H，通过主轴孔的最大棒料直径等等。（见图4-7）4.2.3CA6140型卧式车床的传动系统（一）传动原理(见图4-8)主运动传动路线：主电机—1—2—uv—3—4—主轴螺纹进给传动路线：主轴—4—5—ux—6—8—丝杆—刀架纵向和横向进给传动路线：主电机—1—2—uv—3—4—主轴—5—ux—6—7—齿轮齿条—刀架（纵进）—8—9—横向进给丝杆—刀架（横进）（二）CA6140型车床的传动系统图（见图4-9）（1）主运动传动链1）传动路线表达式如下：M1(左）_51/43电动机－130/230－Ⅰ－56/38－Ⅱ－M1(右)－50/34－Ⅶ－34/4020/8020/8022/58－Ⅳ－－Ⅴ－26/58－M230/50－Ⅲ－50/5051/5039/41————————63/50———————－Ⅵ－（主轴）二）CA6140型车床的传动系统图（见图4-9）（1）主运动传动链1）传动路线表达式如下：2）主轴的转速级数与转速值计算正转时，按计算Z=2×3×（1+2×2）=30级转速，但轴Ⅲ~Ⅴ之间的四种转动比为：U1=（50/50）×（51/50）≈1U3=（20/80）×（51/50）≈1/4U2=（50/50）×（20/80）=1/4U4=（20/80）×（20/80）=1/16由于U2≈U3，所以主轴实际上获得的转速级数为Z=2×3×（1+（2×2－1））=24级同理：反转时，Z’=1×3×（1+（2×2-1））=12级主轴的转速可按下列运动平衡式计算：η主=1450×（130/230）×（1-ε）UⅠ-ⅡUⅡ-ⅢUⅢ-Ⅳε=0.02—三角皮带传动的滑动系数最低转速：nmin=1450×（130/230）×（1-0.02）×（51/43）×（22/58）×（20/80）×（20/80）×（26/58）≈10（r/min）最高转速：nmax=1450×（130/230）×（1-0.02）×（56/38）×（39/41）×（63/50）=1418(r/min)（2）螺纹进给传动链CA6140卧式车床的螺纹进给传动链能保证车削米制、英制、模数制、径节制四种标准螺纹。不同标准的螺纹用不同参数表示其螺距。见表4-4。车螺纹时，母线（螺纹面型—成形法，不需要成形运动。导线（螺旋线）—轨迹法，需要一个复合的成形运动。车螺纹时的运动平衡式：I（主轴）×U0×Ux×L丝=L工式中：U0—主轴至丝杆的全部定比传动比，常数。Ux—主轴至丝杆的换置机构可变传动比。L丝—机床丝杆导程。L工—被加工螺纹的导程。1）车削米制螺纹米制螺纹标准螺距值在国家标准已规定是按分段等差数列规律排列，行与行之间成倍数关系。传动路线表达式为：33/33（右旋）主轴Ⅵ－58/58—Ⅸ－－XI－63/100×100/7533/25×25/33－Ⅻ－25/36－ⅩⅢ－u基－XIV－25/36×36/25－XV－u倍ⅩⅦ－M5－ⅩⅧ（丝杠）－刀架u基为轴ⅩⅢ—ⅩⅣ间变速机构可变传动比，共八种：u基1=26/28=6.5/7u基2=28/28=7/7u基3=32/28=8/7u基4=36/28=9/7u基5=19/14=9.5/7u基6=20/14=10/7u基7=33/21=11/7u基8=36/21=12/7这是获得各种螺纹导程的基本机构，故称基本组。u倍为轴ⅩⅤ—ⅩⅦ间变速机构的可变传动比，共四种：u倍1=28/35×35/28=1u倍3=28/35×15/48=1/4u倍2=18/45×35/28=1/2u倍4=18/45×15/48=1/8这是使螺纹导程值成倍数关系变化的，称为增倍机构（增倍组）车削米制螺纹的运动平衡式如下：L=k·P=I×58/58×33/33×63/100×100/75×25/36×u基×25/36×36/25×u倍×12简化得：L=7u基u倍2）车削模数螺纹模数螺纹的螺距参数为模数m，其标准m值也是分段等差数列。传动路线与米制螺纹相同。其运动平衡式为：L=Kπm=1×58/58×33/33×64/100×100/97×25/36×u基×25/36×36/25×u倍×12化简后得：m=（7/4k）×u基u倍3）车削英制螺纹英制螺纹的螺距参数为每英寸长度上螺纹牙数，以a表示，其螺距Pa=25.4/a。a值也是分段等差数列，所以螺距值为分段调和数列，含有特殊因子25.4。螺纹进给传动链作如下改动：1.将基本组的主、被动关系颠倒过来，即轴ⅩⅣ为主动，轴ⅩⅢ为被动。2.改变传动链中部分传动比，使其中含有25.4因子。传动路线表达式如下：33/33（右旋）主轴－58/58－Ⅸ－－33/25×25/3363/100×100/75－Ⅻ－M3－ⅩⅣ－U’基－ⅩⅢ－36/25－ⅩⅤ－U倍－ⅩⅦ－M5－ⅩⅧ－刀架运动平衡式：La=25.4K/a=I×58/58×33/33×63/100×100/75×U’基×36/25×U倍×12上式中，63/100×100/75×36/25≈25.4/21，将U’基=1/U基代入，化简得：a=（7K/4）×（U倍/U基）4）车削径节螺纹—用于车英制蜗杆螺距参数PDP=(25.4/DP)π，DP值也为分段等差数列，故PDP为分段调和数列。传动路线采用英制螺纹的传动路线。运动平衡式：LDP=（25.4Kπ）/DP=I×(58/58)×（33/33）×（64/100）×（100/97）×U’基×（36/25）×U倍×12化简后得：DP=7K×（U基/U倍）5）车削大导程的螺纹车削大导程多头螺纹、油槽等，其导程超出标准螺纹范围，因此需要扩大螺距机构，传动路线如下：50/50主轴（Ⅵ）－58/26－Ⅴ－80/20－Ⅳ－80/20－Ⅲ－44/44－Ⅷ－26/58－Ⅸ……正常螺纹传动路线……ⅩⅧ（丝杆）主轴Ⅵ到轴Ⅸ间传动比U扩为：U扩1=58/26×80/20×50/50×44/44×26/58=4U扩2=58/26×80/20×80/20×44/44×26/58=16车正常螺纹时，主轴Ⅵ—轴Ⅸ的传动比U常=58/58=1，所以正常螺纹路线其他情况不变时，作上述调整可使主轴与丝杆间传动比增大4倍及16倍。即车削导程扩大4倍和16倍。6）车削非标准和较精密螺纹将M3，M4和M5全部接合，使轴Ⅻ、轴ⅩⅣ、轴ⅩⅦ和丝杆ⅩⅧ联成一体。缩短传动路线。此时运动平衡式为：L=I×58/58×33/33×U挂×12得出挂轮换置公式：U挂=a/b×c/d=L/12（3）纵向和横向进给传动链M5脱开，运动经28/56传光杆，经镏板箱至刀架，使刀架作纵向或横向机动进给。其传动路线表达式为：（公制螺纹传动路线）主轴（Ⅵ）－－ⅩⅦ－28/56－ⅩⅨ－（英制螺纹传动路线）36/32×32/56－M6（超越离合器)－M7（安全离合器)－XX－4/29－40/