機床分類型號及運動

1、機床、刀具和加工方法任課教師：霍文國所在部門：機械工程學院機械制造系辦公地點：數(shù)控（車間）二樓 電 話 - Mail： 機械制造過程概述一、機床概述金屬切削機床是一種用切削方法加工金屬零件的工作機械制造機器的機器工作母機或工具機，簡稱機床 Machine tool 機床的地位機床設備占一個工廠總設備的50-60%機床工作量占整個機器加工工作量的40-60%一個國家機床工業(yè)的技術水平、機床擁有量及其先進程度，在很大程度上標志著這個國家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學技術水平。機床工業(yè)的發(fā)展簡史六千多年前，原始鉆床，原始車床1668年，加工銅環(huán)的畜力銑床和磨床1765年，Watt發(fā)明

2、蒸汽機1769年，Smeaton制成汽缸鏜床，鏜削蒸汽機汽缸內(nèi)孔，水力驅(qū)動回轉(zhuǎn)刀具，鉸盤和繩索牽引工件進給1797年，誕生滑動刀架的車床1817年，創(chuàng)造了龍門刨床1873年，第一臺凸輪控制的自動車床 機床工業(yè)的發(fā)展簡史1952年，美國，第一臺數(shù)控(Numerical Control)銑床，CAM的開端1958年，美國，自動換刀加工中心(Machining Center)1962年，第一臺工業(yè)機器人(Industrial Robot)1967年，英美聯(lián)合制成FMS （Flexible Manufacturing System ）80年代，CIMS （Computer Integrated Man

3、ufacturing System）計算機集成制造系統(tǒng)我國機床工業(yè)現(xiàn)狀現(xiàn)機床擁有量383 萬臺，居世界第一 屬于國際先進水平的僅占1.5% 屬國內(nèi)先進水平的也只占9% 役齡20年 50%2001 年我國的床總產(chǎn)值約10 億美元 2001 年進口機床額達24 億美元(其中數(shù)控機床1.77 萬臺, 金額14 億美元), 出口機床2.9 億美元 我國的機床工業(yè)面臨國外高水平機床大量進口，市場競爭更加劇烈的嚴峻局面 我國機床工業(yè)現(xiàn)狀我國機床工業(yè)應首先應加速發(fā)展機床工業(yè)的重要核心技術，提高國產(chǎn)機床的水平核心技術：數(shù)控技術高速切削機床精密超精密機床加工微電子元器件和MEMS 等的新型機床設備 機床產(chǎn)值列世

4、界前20位的企業(yè) 機床產(chǎn)值列世界前20位的企業(yè) 排序企業(yè)名稱國別截止財政年度機床產(chǎn)值（百萬美元）總產(chǎn)值（百萬美元）11斗山英維高韓國2007.12985.23479.712阿奇夏米爾瑞士2007.12983.63751.613舒勒德國2007.09964.8964.814牧野日本2007.03942.31177.815哈斯美國2007.1288088016百超瑞士2007.12662.21257.217伊瑪格德國2005.1254754718格里森美國2007.12542.4542.419日平富山日本2007.03540.970720因代克斯德國2006.12533.9533.9引自世界制造技

5、術與裝備市場2008年第3期徐樹滋2007年世界機床生產(chǎn)前20強2007年世界金屬加工機床出口前10位的國家（地區(qū)） 排序國家（地區(qū)）2007年2006年同比增減（%）出口/生產(chǎn)（%）1德國9167.87516.022722日本7610.16513.017533意大利4207.63318.727584中國臺灣3408.02964.015785瑞士2457.52236.710746韓國1800.01450.024407美國1659.81802.3-8468中國1651.31190.039159英國922.2879.2513510比利時873.2721.321207小計33757.518591.2

6、世界總值39252.433151.1 單位：百萬美元引自世界制造技術與裝備市場2008年第3期2007年國際機床工具發(fā)展動態(tài)與趨勢2007年世界金屬加工機床進口前10位 的國家（地區(qū)）排序國家（地區(qū)）2007年2006年同比增減（%）進口/消費（%）1中國7072.07243.0-2432美國4253.64474.6-5693德國3694.52535.446514中國臺灣2815.02010.040745意大利1990.91397.442396墨西哥1544.8*1154.1*34937韓國1400.01358.03348印度1317.8837.157749法國1252.01071.61777

7、10英國1178.3921.628126小計26518.923002.8世界總值36045.831445.5單位：百萬美元*估算值引自世界制造技術與裝備市場2008年第3期2007年國際機床工具發(fā)展動態(tài)與趨勢開發(fā)出一批具有世界水平的新產(chǎn)品濟南二機床的XHF2707型五軸聯(lián)動定梁龍門移動式仿型復合加工中心上海機床廠有限公司數(shù)控軋輥磨床加工直徑達2.5m杭州機床集團七軸五聯(lián)動強力成型磨床天津市天鍛壓力機有限公司THP10-10000型萬噸數(shù)控等溫鍛造液壓機大連機床集團CHD25型九軸五聯(lián)動車銑復合中心沈陽機床集團CMC橋式高速龍門銑齊齊哈爾第二機床有限公司SKLCR120/150型數(shù)控龍門式纖維纏

8、繞機可實現(xiàn)10個坐標五軸聯(lián)動武漢重型機床集團DL250臥式數(shù)控車床加工直徑達5m齊重數(shù)控裝備公司超重型曲軸加工機床加工大功率船用柴油機曲軸重慶機床七軸五聯(lián)動滾齒機秦川機床直齒磨齒機北京機床研究所納米級精密機床哈量集團齒輪綜合測量儀測量直徑2米的齒輪數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢1. 精密精度要求越來越高2. 高速高效的要求相應高速3. 復合多種工藝、多種工序的復合4. 智能網(wǎng)絡、自診斷、遠程功能5. 綠色無污染、少污染、節(jié)能用戶需求變化趨勢航空航天、船舶制造、汽車制造、發(fā)電設備制造等領域的需求材料比強度高耐高溫復合材料非金屬材料工藝自動化程度高近凈成型多種工藝復合加工復雜曲面性能高參數(shù)大容量極端工況大功

9、率要求大型重型精密高速智能柔性加速研究、掌握機床制造重要技術高速化技術復合化技術智能化技術超精密加工技術綠色制造技術產(chǎn)品關鍵技術和產(chǎn)業(yè)共性技術開發(fā)急需的重大產(chǎn)品 高精度數(shù)字化測量儀器和數(shù)控刀具 高速、精密數(shù)控車床及車削中心 數(shù)控銑鏜床及立臥式加工中心 重型、超重型數(shù)控機床 數(shù)控超精密磨床 大型、精密數(shù)控電火花機床 數(shù)控金屬成形機床類（鍛壓設備） 數(shù)控專用機床及生產(chǎn)線研究、掌握數(shù)控機床共性技術數(shù)控機床設計理論及設計軟件數(shù)控機床結構動態(tài)優(yōu)化設計數(shù)控機床可靠性制造技術高速度、大扭矩、高精度切削效率分析高精度檢測及無接觸測量技術低耗材與重構化設計制造技術典型多維曲面加工工藝中德機床制造業(yè)的合作（部分）

10、沈陽機床集團德國波鴻魯爾大學 德國柏林工業(yè)大學 德國希思公司 德國R+P公司大連機床集團德國因代克斯公司 德國茲默曼公司上海明精機床有限公司德國沃倫貝格公司 大連光洋科技工程公司德國PA公司北京一機床德國瓦德利?？票す竟枮I量具刃具集團德國凱獅公司杭州機床集團德國aba z&b公司發(fā)展復合加工機床 為節(jié)省復雜零件的裝卡輔助時間, 國外發(fā)展了車銑復合加工中心。例如日本Mazak 公司的INTEGREX e-650H 車銑復合加工中心, 可以進行車削、銑削、鉆孔、攻絲等; 作為選件，B 軸還可以進行滾齒，激光表面淬火和局部外圓磨削。德國STAMA 的MC 系列機床是5 軸聯(lián)動車銑復合加工中心，集

11、合了棒料車床和立式5 軸聯(lián)動的鏜銑加工中心，復雜零件可以一次裝卡，完成零件的全部加工, 大大節(jié)省零件裝卡的輔助時間 發(fā)展微電子工業(yè)專用機床設備 國外超大規(guī)模集成電路的光刻制造，已達線條寬0.13nm 的極高技術水平。國外制造大規(guī)模集成電路, 已用數(shù)字控制柔性生產(chǎn)線加工，因此，新集成電路塊能很快試制出來, 并且批量不很大的集成電路也能接受生產(chǎn)，價格也不貴。這方面我們和國外的差距甚大，需要努力追趕。加工印刷線路板的高速數(shù)控鉆床，電路板元件的自動裝配機等，以及很多微電子工業(yè)中用的加工設備，需要量都很大 發(fā)展加工微型機械的機床設備 納米科學與技術發(fā)展極為迅速, 世界各國都投入很大人力物力發(fā)展納米科學與

12、技術，微型機械和微機電系統(tǒng)（MEMS）的發(fā)展極為迅速,已得到多處實際應用 ，已開發(fā)生產(chǎn)了多種加工精密微型零件和微型機械的新的小型和微型精密機床設備 美國國家標準與工藝研究所(NIST), 于1991 年研制成功分子坐標測量機(MolecularMeasuring Machine), 這是到目前為, 止世界上精度最高的機床-微型坐標測量機被測微型件的最大測量范圍是50mm50mm100m，達到nm 級的測量精度 分子坐標測量機 發(fā)展加工微型機械的機床設備日本的FANUCROBOnano Ui 型精密加工中心，該機床用空氣軸承主軸，刀具使用單晶金剛石的微型立銑刀，能實現(xiàn)精密微型件的3D 銑削 可用

13、該機床銑出的1mm 的微型浮雕人面頭像 發(fā)展加工微型機械的機床設備Gunma 大學研制成功的微型超塑成形機，可看到該超塑成形機體積甚小，可以放在手掌中，該機床用于超型擠壓成形加工微型零件, 可用于加工模數(shù)10m 的微型齒輪軸 機床是機械制造的基礎機械，是制造機器的機器，被稱為“工作母機”。 機床品種規(guī)格繁多，按加工方法和所用刀具主要分為： 二、機床分類車床 車床是機械制造中使用最廣的一類機床，主要用于加工各種回轉(zhuǎn)表面（內(nèi)外圓柱面、圓錐面及成形回轉(zhuǎn)表面）和回轉(zhuǎn)體的端面，有些還可加工螺紋面，主運動通常是由工件的旋轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)的，進給運動則由刀具的直線移動來完成。 車刀鉆床 鉆床是孔加工機床，是用鉆頭

14、在工件上加工孔的機床，通常用于加工尺寸較小，精度要求不太高的孔，可完成鉆孔、擴孔、鉸孔以及攻螺紋等工作，鉆孔時，工件固定不動，刀具作旋轉(zhuǎn)主運動，同時沿軸向作進給運動。 鉆頭鏜床 鏜床是主要用鏜刀在工件上加工孔的機床，工藝范圍較廣，通常用于加工尺寸較大、精度要求較高的孔，特別是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求較高的孔，除鏜孔外，還可進行銑削、鉆孔、擴孔、鉸孔等工作，一般鏜刀的旋轉(zhuǎn)為主運動，鏜刀或工件的移動為進給運動。 鏜刀刨床 刨床主要用于刨削各種平面和溝槽。 插床 插床主要用于加工工件的內(nèi)表面，有時還可加工成形內(nèi)外表面，主運動是滑枕帶動插刀沿垂直方向所作的直線往復運動。銑床 銑床是用銑刀進

15、行切削加工的機床，可加工平面、溝槽、多齒零件上的齒槽、螺旋形表面及各種曲面，用途廣泛，由于銑削是多刃連續(xù)切削，生產(chǎn)率較高。銑刀磨床 磨床是用磨料磨具（砂輪、砂袋）為工具進行切削加工的機床，廣泛用于零件的精加工，尤其是淬硬零件、高硬度特殊材料及非金屬材料的加工。磨具齒輪加工機床 在金屬切削中，齒輪加工機床是用于加工齒輪輪齒的機床 。 隨著工業(yè)化的發(fā)展，機床品種越來越多，技術也越來越復雜，同時，機床技術水平的高低、質(zhì)量的好壞，對機械產(chǎn)品的生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益都有影響，因此，機床的合理操作和精密運用至關重要！3.1 金屬切削機床的分類（1）按機床的加工性能分類 車床 C 鉆床 Z 銑床 X 鏜床 T 磨

16、床 M 齒輪加工機床 Y 拉床 L 螺紋加工機床 S 鋸床 G 刨插床 B 其它機床 Q3.1金屬切削機床的分類（2）按機床的通用性分類 1）通用機床 2）專門化機床 3）專用機床3.1 金屬切削機床的分類（3）按機床的自動化程度分類 1）手動機床 2）機動機床 3）半自動機床 4）全自動機床3.1 金屬切削機床的分類（4）按機床的工作精度分類 1）普通精度機床 2）精密機床 3）高精度機床 3.1 金屬切削機床的分類（5）按機床的主要工作部件數(shù)目精度分類 1）單刀機床 2）多刀機床 3）單軸機床 4）多軸機床 3.1 金屬切削機床的分類（6）按機床的重量和尺寸分類 1）儀表機床 2）中型機床

17、 3）大型機床 4）重型機床 5）超大型機床 3.1 金屬切削機床的分類（7）按加工過程的控制方式分類 1）普通機床 2）數(shù)控機床 3）加工中心 4）柔性制造單元3.2 金屬切削機床型號的編制1. 機床的技術參數(shù)及其結構尺寸系列 3.2 金屬切削機床型號的編制1. 機床的技術參數(shù)及其結構尺寸系列 機床的技術參數(shù)是表示機床尺寸大小及加工能力的各種數(shù)據(jù)。3.2 金屬切削機床型號的編制機床的技術參數(shù)包括： 主參數(shù) 第二主參數(shù) 主要工作部件的結構尺寸（如工作臺面） 主要工作部件的移動行程范圍 各種運動的速度范圍和級數(shù) 電機功率 機床輪廓尺寸 3.2 金屬切削機床型號的編制 主參數(shù)： 機床主參數(shù)是表示機

18、床規(guī)格大小的一種參數(shù)，它直接反應出機床的加工能力的大小。 3.2 金屬切削機床型號的編制 2. 機床型號 3.2 金屬切削機床型號的編制 2. 機床型號 機床型號是用來表明機床的類型、通用特性、結構特性、主要技術參數(shù)等。 2. 機床型號 （） （） （）（）（） 其它特性代號 重大改進順序 主軸數(shù)或第二主參數(shù) 主參數(shù)或設計順序號 系代號 組代號 通用特性、結構特性代號 類代號 分類代號2. 機床型號 C A 6 1 4 0 主參數(shù)（最大加工直徑400mm） 系代號 （1） 組代號（臥式車床） 通用特性（重大改進序號） 類代號（車床） 2. 機床型號 Y 3 1 50 E 重大改進序號 主參數(shù)（

19、最大工件直徑500mm） 系代號 （1） 組：滾齒機 齒輪加工機床 2. 機床型號 Z 5 25 主參數(shù)（最大鉆孔直徑25mm） 組：立式鉆床 鉆床 2. 機床型號 3.機床的主要技術參數(shù)1.尺寸參數(shù) 是指機床的主要結構尺寸。2.運動參數(shù) 是指機床執(zhí)行的運動速度，包括主運動的速度范圍（主軸轉(zhuǎn)速n,nmin,nmax)、速度數(shù)列（q)和進給運動的進給量(f)范圍、進給量數(shù)列，以及空行程等。3.動力參數(shù) （1）主傳動功率P主。 P主= P切+ P空+ P附 （2）進給傳動功率為（0.03-0.05）P主。3.2 工件表面成形方法與機床運動分析1. 機械零件常用的表面形狀零件的常用表面平面圓柱面特殊

20、表面成型表面圓錐面圖3.1 構成機械零件外形輪廓的常用表面2. 工件表面的形成 工件表面可以看成是一條線沿著另一條線移動或旋轉(zhuǎn)而形成的。并且我們把這兩條線叫著母線和導線，統(tǒng)稱發(fā)生線。例、工件表面的形成圖3-2 組成工件輪廓的幾何表面導線導線導線導線母線導線母線母線母線母線母線母線導線導線導線3.發(fā)生線的形成1) 成型法利用成形刀具來形成發(fā)生線，對工件進行加工的方法。 圖2-3 形成發(fā)生線所需的運動3.發(fā)生線的形成2) 軌跡法靠刀尖的運動軌跡來形成所需要表面形狀的方法。 圖3-3 形成發(fā)生線所需的運動3.發(fā)生線的形成3) 相切法由圓周刀具上的多個切削點來共同形成所需工件表面形狀的方法。 圖3-3

21、 形成發(fā)生線所需的運動3.發(fā)生線的形成4) 展成法利用工件和刀具作展成切削運動來形成工件表面的方法。圖-3 形成發(fā)生線所需的運動4. 表面成型運動 例: 車削外圓柱面的成形運動4. 表面成型運動 例:常見典型表面成形運動 2 機床運動 表面成形運動和輔助運動 表面成形運動 形成發(fā)生線的運動。按組成情況不同,可分為: 簡單成形運動和復合成形運動。 如果一個獨立的成形運動，是由單獨的旋轉(zhuǎn)運動或直線運動構成的，則此成形運動稱為簡單成形運動。 機 床 的 運 動 分 析 如果一個獨立的成形運動，是由兩個或兩個以上旋轉(zhuǎn)運動或（和）直線運動，按照某種確定的運動關系組合而成，則稱此成形運動為復合成形運動。

22、注： 復合運動標注符號的下標含義為：第一位數(shù)字表示成形運動的序號（第一個、第二個、成形運動）；第二位數(shù)字表示構成同一個復合運動的單獨運動的序號。 機 床 的 運 動 分 析 按作用情況不同,可分為:主運動和進給運動 。 主運動 刀具與工件之間的相對運動。它使刀具的前刀面能夠接近工件，切除工件上的被切削層，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行?，從而完成切屑加工。一般，主運動速度最高，消耗功率最大，通常只有一個主運動。例如，車削加工時，工件的回轉(zhuǎn)運動是主運動。 進給運動 根據(jù)工件表面形狀成形的需要，進給運動配合主運動實現(xiàn)依次連續(xù)不斷地切除多余金屬層的刀具與工件之間的附加相對運動。進給運動與主運動配合即可完成所需的表面幾何形狀的加工。進給運動可以是多個，也可以是一個；可以是連續(xù)的， 也可以是步進的。機 床 的 運 動 分 析 (2) 輔助運動 實現(xiàn)機床的各種輔助動作,為表面成形創(chuàng)造條件，如切入運動、切出運動、調(diào)整運動、分度運動以及其他各種空行程運動。 機床的運動聯(lián)系 要實現(xiàn)加工過程所需的各種運動，機床必需具備以下幾個主要組成部分： (1)動力源 為執(zhí)行元件提供運動和動力的裝置。如交流異步電動機、直流或交流調(diào)速電動機或伺服電動機。 (2)傳動裝置 傳遞動力和運動的裝置。通過它可把動力源的動力和運動傳遞給執(zhí)行件；也可把兩個執(zhí)行件聯(lián)系起來，使二者間保持某種確定的運動關系。 機 床 的 運 動 分 析 (3)執(zhí)行件