机械制造技术基础第三章课件

机械制造技术基础太原理工大学机械工程学院2015-3-26第三章金属切削机床与刀具机械制造技术基础机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具重点讲述：（1）金属切削机床型号的编制方法；（2）CA6140型普通车床的传动系统和主要结构，以及常用的车刀；（3）M1432A型万能外圆磨床的传动系统，无心外圆磨床和平面磨床的工作原理，以及砂轮的特性与选择；（4）齿轮加工的方法和Y3150E型滚齿机的传动系统，以及常用的齿轮加工刀具。概括介绍:孔加工机床与刀具、刨床与插床、铣床与铣刀。本章提要机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具3.1机床的分类、型号、主要技术参数3.1.1机床的分类（1）基本分类方法机床主要是按加工方法和所用刀具进行分类，根据国家制订的机床型号编制方法，机床共分为：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、特种机床、锯床和其它机床。在每一类机床中，又按工艺范围、布局型式和结构性能为若干组，每一组又分为若干个系（系列）。3.1机床的分类、型号、主要技术参数机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具（2）其他分类方法①按万能程度分:通用机床、专门化机床、专用机床；②按工作精度分：普通精度机床、精密机床、高精度机床；③按重量和尺寸分：仪表机床、中型机床、大型机床（重量＞10t）、重型机床（重量＞30t）、超重型机床（重量＞100t）；④按机床主要器官数目分：单轴、多轴、单刀、多刀机床等；⑤按自动化程度分：普通、半自动、自动机床。3.1机床的分类、型号、主要技术参数机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具3.1.2机床的型号编制3.1.2.1通用机床的型号编制按GB/T15375-94《金属切削机床型号编制方法》3.1机床的分类、型号、主要技术参数通用机床型号的表示方法为：机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具（1）机床的类别代号用该类机床名称汉语拼音的第一个字母（大写）表示。（表）（2）机床的特性代号用汉语拼音字母表示。①通用特性代号当某类型机床除有普通型外，还具有如附表中所列的各种通用特性时，则在类别代号之后加上相应的特性代号。②结构特性代号为了区别主参数相同而结构不同的机床。3.1机床的分类、型号、主要技术参数机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具（3）机床的组别、系别代号（表1、2）用两位阿拉伯数字表示，前一位表示组别，后一位表示系别。注：每类机床按其结构性能及使用范围划分为10个组，用数字0～9表示。每一组又分为若干个系（系列）。凡主参数相同，并按一定公比排列，工件和刀具本身的相对的运动特点基本相同，且基本结构及布局形式也相同的机床，即为同一系。3.1机床的分类、型号、主要技术参数机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具（4）机床主参数、设计顺序号和第二主参数机床主参数代表机床规格的大小，在机床型号中，用阿拉伯数字给出主参数的折算值（1／10或1／100）。第二主参数一般是指主轴数、最大跨距、最大工件长度、工作台工作面长度等。第二主参数也用折算值表示。（表）（5）机床的重大改进顺序号，序号按A、B、C、┄等字母的顺序选用。（6）其他特性代号（7）企业代号3.1机床的分类、型号、主要技术参数机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具例题3.1CA6140型卧式车床CA6140组别代号（落地及卧式车床组）主参数（最大车削直径400mm）结构特性代号系别代号（卧式车床系）类别代号(车床类)3.1机床的分类、型号、主要技术参数机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具例题3.2MG1432A型高精度万能外圆磨床。MG1432A组别代号（外圆磨床组）主参数（最大磨削直径320mm）通用特性（高精度）系别代号（万能外圆磨床系）类别代(磨床类)重大改进顺序号（第一次重大改进）3.1机床的分类、型号、主要技术参数机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具3.1.2.2专用机床的型号编制专用机床型号表示方法为：〇─△设计顺序号（阿拉伯数字）设计单位代号例如，北京第一机床厂设计制造的第15种专用机床为专用铣床，其型号为B1─015。B1─015。第15种专用机床为专用铣床北京第一机床厂3.1机床的分类、型号、主要技术参数机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具3.1.3机床的主要技术参数主要技术参数包括：主参数和基本参数。基本参数包括：尺寸参数、运动参数和动力参数。3.1.3.1尺寸参数是指机床的主要结构尺寸。尺寸参数确定后，机床上所能加工（或安装）的最大工件尺寸就已确定。它与所设计机床能加工工件的尺寸有关。例如：卧式车床CA6140，主参数：床身上工件最大回转直径400mm，第二主参数：最大工件长度（750；1000；1500；2000mm），有时还要确定刀架上最大工件回转直径（210mm）和主轴孔内允许通过的最大棒料直径（48mm）。3.1机床的分类、型号、主要技术参数机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具3.1.3.2运动参数指机床执行件的运动速度,包括主运动的速度范围、速度数列和进给运动的进给量范围、进给量数列，以及空行程的速度等。包括：主运动参数、进给运动参数。（1）主运动参数①主轴转速对主运动作回转运动的机床，其主运动参数是主轴转速。n=1000v/πd式中：n—转速（r/min）；v—切削速度（m/min）；d—工件或刀具直径（mm）。主运动是直线运动的机床，如插床或刨床，主运动参数是机床工作台或滑枕的每分钟往复次数。3.1机床的分类、型号、主要技术参数机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具对于不同的机床，主运动参数有不同的要求。专用机床用于完成特定的工艺，主轴只需一种固定的转速。通用机床的加工范围较宽，主轴需要变速，因此需确定它的变速范围，即最低和最高转速。采用分级变速时，还应确定转速级数。②主轴最低（nmin）和最高（nmax）转速的确定nmin=1000vmin/πdmax;nmax=1000vmax/πdmin变速范围为:minmaxnnRn3.1机床的分类、型号、主要技术参数机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具③有级变速时主轴转速序列主运动的有级变速的转速数列一般采用等比数列。如某机床的分级变速机构共有Z级，其中n1=nmin、nZ=nmax，Z级转速分别为：nj+1=njφ;nz=n1φZ-1式中：φ—标准公比（为了便于机床设计与使用，规定了标准公比值1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78、2）。3.1机床的分类、型号、主要技术参数机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具3.1机床的分类、型号、主要技术参数④标准公比为了便于机床设计与使用，规定了标准公比值1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78、2。它有下列特性：所采用的公比φ为时，就会使其等比数列中每隔E1级后的数值恰好是前面数值的10倍。所采用的公比φ为时，若主轴的转速中有一转速为n，则每隔E2级就会出现一个转速2n。φ=1.06是公比φ数列的基本公比，其它六个公比都可以由基本公比派生出来。（表）110E22E机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具（2）进给运动参数大部分机床（如车床、钻床等）的进给量用工件或刀具每转的位移（mm/r）表示。直线往复运动的机床，如刨床、插床，以每一往复的位移量表示。铣床和磨床使用的是多刃刀具，进给量常以每分钟的位移（mm/min）表示。3.1机床的分类、型号、主要技术参数机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具3.1.3.3动力参数机床的动力参数是指驱动主运动、进给运动和空行程运动的电动机功率。（1）主传动功率P主=P切+P空+P附①切削功率P切与加工情况、工件和刀具材料及切削用量的大小有关。P切=Fz·Vc/60000kW3.1机床的分类、型号、主要技术参数机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具②空载功率P空是指机床不进行切削，空转时所消耗的功率。③附加功率P附指机床进行切削时，因负载而增加的机械摩擦所耗的功率。（2）进给传动功率通常采用类比和计算相结合的方法来确定。（3）空行程功率指为节省零件加工的辅助时间和减轻工人劳动强度，在机床移动部件空行程时快速移动所需的传动功率。其大小由移动部件重量和部件启动时的惯性力决定。空行程功率往往比进给功率大的多，设计时常和同类机床进行类比或通过试验测试等来确定。3.1机床的分类、型号、主要技术参数机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具3.2工件表面成形方法与机床运动分析3.2.1工件表面形状与成形方法机械加工过程是工件表面的形成过程。根据具体的设计要求，选用相应的切削加工方法，在机床上通过刀具与工件的相对运动，从工件毛坯上切除多余金属，使之形成符合要求的形状、尺寸的表面。（1）工件表面的构成构成零件的形状的基本表面：平面、圆柱面、圆锥面和各种成形表面。这些表面都可以看成是由一根母线沿着导线运动而形成的。一般情况下，母线和导线可以互换，特殊表面──如圆锥表面，不可互换。母线和导线统称为发生线。：，，3.2工件表面成形方法与机床运动分析机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具（2）表面成形方法切削加工中发生线是由刀具的切削刃和工件的相对运动得到的，由于使用的刀具切削刃形状和采用的加工方法不同，形成发生线的方法也不同，概括起来有以下四种：有轨迹法、成形法、展成法、相切法。①轨迹法指的是刀具切削刃与工件表面之间为近似点接触，通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具刀尖的运动轨迹来实现表面的成形。采用轨迹法形成发生线时，需要一个独立的成形运动。3.2工件表面成形方法与机床运动分析机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具②成形法是指刀具切削刃与工件表面之间为线接触，切削刃的形状与形成工件表面的一条发生线完全相同，另一条发生线由刀具与工件的相对运动来实现。③展成法是指对各种齿形表面进行加工时，刀具的切削刃与工件表面相切，刀具与工件之间作展成运动（或称啮合运动），齿形表面的母线是切削刃各瞬时位置的的包络线。用范成法形成发生线需要一个独立的成形运动。④相切法利用刀具边旋转边做轨迹运动对工件进行加工的方法。采用相切法生成发生线时，需要两个相互独立的成形运动。3.2工件表面成形方法与机床运动分析机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具3.2.2机床运动分析3.2.2.1机床的运动表面成形运动和辅助运动（1）表面成形运动形成发生线的运动。按组成情况不同，可分为:简单成形运动和复合成形运动。如果一个独立的成形运动，是由单独的旋转运动或直线运动构成的，则此成形运动称为简单成形运动。简单成形运动3.2工件表面成形方法与机床运动分析机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具如果一个独立的成形运动，是由两个或两个以上旋转运动或（和）直线运动，按照某种确定的运动关系组合而成，则称此成形运动为复合成形运动。复合成形运动3.2工件表面成形方法与机床运动分析机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具按成形运动在切削加工中的作用情况不同，可分为：主运动和进给运动。①主运动刀具与工件之间的相对运动。它使刀具的前刀面能够接近工件，切除工件上的被切削层，使之转变为切屑，从而完成切削加工。一般，主运动速度最高，消耗功率最大，通常只有一个主运动。例如，车削加工时，工件的回转运动是主运动。3.2工件表面成形方法与机床运动分析机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具②进给运动根据工件表面形状成形的需要，进给运动配合主运动实现依次连续不断地切除多余金属层。进给运动与主运动配合即可完成所需的表面几何形状的加工。进给运动可以是多个，也可以是一个；可以是连续的，也可以是步进的。（2）辅助运动实现机床的各种辅助动作，为表面成形创造条件，如切入运动、切出运动、调整运动、分度运动以及其他各种空行程运动。3.2工件表面成形方法与机床运动分析机械制造技术基础第三章金属切削机床与刀具3.2.2.2机床的运动联系要实现加工过程所需的各种运动，机床必需具备以下几个主要组成部分：（1）动力源为执行元件提供运动和动力的装置。如交流异步电动机、直流或交流调速电动机或伺服电动机。（2