2.1金属切削机床基本知识

1第2章金属切削机床了解金属切削机床的分类、型号编制方法，认识机床的功能和性能，掌握工件表面成形的分析方法和机床运动传动的表示方法，是选用机床、分析、设计和控制机械加工设备的基础，是表达机器运动、工作原理和设计思想的手段。金属切削机床是用刀具切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为“工作母机”，习惯上简称为机床。机床是机械制造的基础机械，其技术水平的高低、质量的好坏，对机械产品的生产率和经济效益都有重要影响。2第2章金属切削机床2.1金属切削机床基本知识2.2车床2.3磨床2.4齿轮加工机床2.5其他机床返回32.1金属切削机床基本知识2.1.1机床的分类与型号编制2.1.2机床精度2.1.3工件表面成形分析2.1.4机床的传动联系、传动原理图和传动系统图4GB／T15375—94将机床分为11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、锯床和其它机床。2.1.1机床的分类与型号编制1．机床的分类（1）工艺范围通用机床、专门化机床和专用机床。（2）加工精度普通精度级、精密级和高精度级机床。（3）自动化程度手动、机动、半自动和自动机床。（4）尺寸仪表机床、中型机床、大型机床、重型机床和超重型机床。（5）主要工作部件单轴、多轴或单刀、多刀机床等。52.1.1机床的分类与型号编制机床型号是机床产品的代号，用以简明地表示机床的类型、通用和结构特性、主要技术参数等。标准“GB／T15375—94金属切削机床型号编制方法”规定了机床型号的编制方法。此标准规定，机床型号由汉语拼音字母和数字按一定的规律组合而成，它适用于新设计的各类通用及专用金属切削机床、自动线，不包括组合机床、特种加工机床。2．金属切削机床型号的编制方法62.1.1机床的分类与型号编制机床型号的构成如图2.1所示，它包括基本部分和辅助部分，中间用“/”隔开，读作“之”，前半部分为基本部分，由国家统一管理，后半部分为辅助部分，是否纳入型号由企业决定。72.1.1机床的分类与型号编制（1）类别代号和分类代号82.1.1机床的分类与型号编制（2）通用特性、结构特性代号（3）组、系代号每类机床划分为10个组，每个组又划分为10个系(系列)。92.1.1机床的分类与型号编制（5）重大改进顺序号当对机床的结构、性能有更高的要求，并需按新产品重新设计、试制和鉴定时，才按改进的先后顺序选用A、B、C…汉语拼音字母(但“I、O”两个字母不得选用)，加在型号基本部分的尾部，以区别原机床型号。（4）主参数、第二主参数机床的主参数代号一般用二位阿拉伯数字表示，是反映机床所能加工工件尺寸大小的参数，如最大切削直径、工作台宽度等。102.1.1机床的分类与型号编制3．专用机床型号的编制方法专用机床型号表示方法如图2.2所示。设计单位为机床厂时，设计单位代号由机床厂所在城市名称的大写汉语拼音字母及该机床厂在该城市建立的先后顺序号，或机床厂名称的大写汉语拼音字母表示。设计单位为机床研究所时，设计单位代号由研究所名称的大写汉语拼音字母表示。112.1.2机床精度机床的精度一般是指机床制造装配的几何精度和工作精度的各项指标与国家制定的“机床精度标准”和“机床制造与验收技术要求标准”中规定的相关指标的符合程度。通常，人们为了描述各项因素对机床的加工精度的影响，常用机床的几何精度、运动精度、传动精度、定位精度、动态精度等进行描述。根据被加工工件的加工精度要求，机床按绝对分级法分为六个绝对精度等级，分别用罗马数字Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ表示，Ⅵ级精度最低，Ⅰ级精度最高。在此基础上，各类机床按相对分级法分为三个相对精度等级，分别用汉语拼音字母P（普通精度级，读“普”，在机床型号中省略标注）、M（精密级，读“密”）、G（高精度级，读“高”）表示。122.1.3工件表面成形分析1．零件上的表面尽管机械零件的形状多种多样，但构成其内、外形轮廓的，却不外乎是几个基本的表面元素。这些表面元素是：圆柱面、平面、圆锥面、螺旋面及成形表面等，它们都属于“线性表面”。132.1.3工件表面成形分析2、工件表面的形成方法142.1.3工件表面成形分析3、发生线的形成方法发生线的形成方法与刀刃形状、接触形式有密切的关系。如图所示，切削刃的形状与发生线接触形式有三种：切削刃的形状为一切削点，与发生线点接触；切削刃的形状为一条线，与发生线形状完全吻合；切削刃的形状为一条线，与发生线相切。152.1.3工件表面成形分析根据切削刃形状和加工方法不同，发生线的形成方法可归纳为四种，如图所示。（1）轨迹法切削刃的形状为一点1，切削刃沿着一定轨迹3运动所形成发生线2（与轨迹3相同或相似）的切削加工方法称轨迹法。采用轨迹法形成发生线需要1个独立的成形运动。（2）成形法切削刃的形状为一条切削线1，它的形状与需要成形的发生线2一致，因此用成形法来形成发生线，不需要运动。162.1.3工件表面成形分析（3）相切法切削刃的形状为旋转刀具圆周上的一点1，切削时刀具的切削刃绕刀具轴线作旋转运动，同时刀具的旋转轴心线沿一定的运动轨迹3（发生线2的等距线）作轨迹运动，这样所形成发生线2的切削加工方法称相切法。需要2个独立的成形运动。（4）展成法它是利用刀具与工件作共扼的展成运动形成发生线的切削加工方法，刀具的切削刃的形状为一条线1，与需要成形的发生线2不相吻合。切削刃相对工件按一定的运动规律作共扼运动，所形成的包络线就是发生线。展成法一般用来加工齿类零件的齿形，如齿轮的渐开线。172.1.3工件表面成形分析形成零件表面所需的成形运动就是形成其母线及导线所需的成形运动的和。为了切削加工这些表面，机床上必须具有完成表面成形所需的成形运动。4．零件表面成形运动分析例2.3如图所示，用成形车刀车削成形回转表面，试分析其母线、导线的成形方法及所需要的成形运动，并说明形成该表面共需要几个成形运动。182.1.3工件表面成形分析例2.4如图2.9所示，用螺纹60°成形车刀车削三角螺纹，试分析其母线、导线的成形方法及所需要的成形运动，并说明形成该表面共需要几个成形运动。192.1.3工件表面成形分析例2.5如图所示，用齿轮滚刀滚切直齿圆柱齿轮，试分析其母线、导线的成形方法及所需要的成形运动，并说明形成该表面共需要几个成形运动。202.1.4机床的传动联系、传动原理图和系统图1．机床上的运动分类在机床上，为了获得所需要的加工表面，刀具和工件必须完成的运动称表面成形运动。此外，为了调整刀具与工件的位置、工艺参数、操纵和控制机床等所需要的运动称辅助运动。2．机床运动的五个参数在机床上的每一个运动，需要五个运动参数来确定。运动的五个参数是：运动的轨迹、运动的速度、运动的方向、运动的起点（或终点）和运动的路程（或行程）。机床运动调整和控制的目的就是调整和控制运动的五个参数213．机床运动的传动联系在机床上实现每个运动，机床必须具备动力源、传动装置和执行件3个基本部分。动力源是提供运动和动力的装置，如交流电机、直流电机、伺服电机、液压缸、液压马达等。执行件是机床上安装刀具和工件的零件，如主轴、刀架、工作台等。传动装置是传递运动和动力的装置，并能实现变速、换向等功能。传动装置常用形式有机械式传动装置、液压式传动装置、电气式传动装置及其混合式传动装置。2.1.4机床的传动联系、传动原理图和系统图224．机床运动的传动原理图为了表达机床上的成形运动及其传动联系和运动关系，用一些简明的符号把机床运动的动源、传动装置和执行件之间的传动联系和传动原理表示出来的示意图称机床传动原理图。2.1.4机床的传动联系、传动原理图和系统图23（1）卧式车床传动原理图2.1.4机床的传动联系、传动原理图和系统图24（2）用液压传动作进给运动的车外圆传动原理图2.1.4机床的传动联系、传动原理图和系统图255．机床传动系统图（1）机床传动系统图的概念机床运动传动系统图（简称机床传动系统图）是表示机床全部或部分运动传动关系的示意图图中各种传动元件用规定的符号（见表2.6）绘制，传动件按运动传递顺序尽可能画在系统外形的平面轮廓内，只表示运动传动关系，不代表传动件的实际尺寸和空间位置。2.1.4机床的传动联系、传动原理图和系统图26机床传动系统图既可用来分析现有机床，又可表达机床或其它传动装置的传动设计方案，既可表示机床全部运动的传动系统，又可表示机床的一个或几个部分运动的传动系统。在具体分析和设计过程中，可以把该部分单独进行分析和设计，如某机床主轴转速为12级的机床主运动传动系统，如图所示2.1.4机床的传动联系、传动原理图和系统图27半闭环数控进给运动的传动系统，如图所示。2.1.4机床的传动联系、传动原理图和系统图28（2）机床传动系统图的绘制机床的传动系统图一般画在一个能反映系统基本外形和主要部件相互位置的平面上，各传动件按运动传递顺序尽可能画在其轮廓内。2.1.4机床的传动联系、传动原理图和系统图29传动链是构成一个传动联系的一系列传动件，是运动传递所经过的每个传动件的集合，如皮带轮、皮带、传动轴、轴承、齿轮副、联轴器、丝杠副、导轨副等。按传动链传递运动的性质分为内联系传动链和外联系传动链。因为内联系传动链传递的运动是复合运动，要保证零件表面成形的形状精度，两端执行件之间有严格的传动比要求，因此，内联系传动链中不允许有摩擦副传动，并对传动链有传动精度要求。2.1.4机床的传动联系、传动原理图和系统图（4）传动链返回