第一章金屬切削機床概述

第一章金屬切削機床概述第1頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)金屬切削機床的分類和型號一、金屬切削機床的分類金屬切削機床的品種和規(guī)格繁多,為了便于區(qū)別、管理和使

用機床,在國家制訂的機床型號編制方法中,按照機床的加工

方式、使用的刀具及其用途,將機床分為11類:車床、鉆床、

鏜床、磨床、齒輪加工機床、螺紋加工機床、銑床、刨插床、拉床、鋸床和其他機床。第2頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-1通用機床類代號二、金屬切削機床型號的編制方法機床型號是機床產品的代號。第3頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月1.機床的類、組、系代號機床的類別及分類代號見表1-1。第4頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月2.通用特性和結構特性代號當某類型機床,除有普通形式外,還有某種通用特性時,則在類代號

之后加用大寫漢語拼音字母表示的通用特性代號予以區(qū)分。表1-2通用特性代號第5頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3.機床的主參數(shù)或設計順序號機床型號中的主參數(shù)用折算值(主參數(shù)乘以折算系數(shù))表示,位于組

別、系別代號之后。第6頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月4.機床的主軸數(shù)或第二主參數(shù)第7頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-4常用機床組別、系別代號及主要參數(shù)第8頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-4常用機床組別、系別代號及主要參數(shù)第9頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-4常用機床組別、系別代號及主要參數(shù)第10頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-4常用機床組別、系別代號及主要參數(shù)第11頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-4常用機床組別、系別代號及主要參數(shù)第12頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-4常用機床組別、系別代號及主要參數(shù)第13頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月5.機床的重大改進順序號當機床的結構、性能有重大改進和提高,并按新產品重新設計、

試制和鑒定時,在機床型號之后,按A、B、C(I、O除外)等漢語拼

音字母的順序選用,加入型號的尾部,以區(qū)別原機床型號。6.其他特性代號其他特性代號置于輔助部分之首位,其中同一型號機床的變型代

號,也應放在其他特性代號的首位,主要用以反映各類機床的特性第14頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月7.企業(yè)代號企業(yè)代號包括機床生產廠及機床研究單位代號。三、通用金屬切削機床型號實例【例1】最大磨削直徑為320mm的高精度萬能外圓磨床,其

型號為:MG1432?！纠?】最大棒料直徑為50mm的六軸棒料自動車床,其型號為:C2150×6。第15頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月【例3】工作臺面寬度為630mm的單柱坐標鏜床,經第一次

重大改進后的型號為:T4163A?！纠?】最大回轉直徑為400mm的半自動曲軸磨床的第一

種變型型號為:MB8240/1?！纠?】北京機床研究所生產的精密臥式加工中心,其型號

為:THM6350/JCS。第16頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月四、金屬切削機床的技術性能為了能正確選擇機床和合理使用機床,必須了解機床的技術

性能。1.工藝范圍機床的工藝范圍是指機床適應不同生產要求的能力,即機床上可

以完成的工序種類,能加工的零件類型、毛坯和材料種類,適用的

生產規(guī)模等。第17頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月2.技術規(guī)格技術規(guī)格是反映機床尺寸大小和工作性能的各種技術數(shù)據(jù),包括

主參數(shù)和影響機床工作性能的其他各種尺寸參數(shù),運動部件的行

程范圍、主軸、刀架、工作臺等執(zhí)行件的運動速度,電動機功率,

機床的輪廓尺寸和重量。第18頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3.加工精度和表面質量加工精度和表面質量是指在正常工藝條件下,機床上加工的零件所能達到的尺寸、形狀和相互位置的精度以及所能控制的表面粗

糙度。第19頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月4.生產率機床的生產率是指在單位時間內機床所能加工的零件數(shù)量,它直

接影響到生產效率和生產成本。5.自動化程度提高機床的自動化程度,不僅可提高勞動生產率,減輕工人的勞動強度,而且可減少由于工人的操作水平對機床加工質量的影響,有

利于保證產品質量的穩(wěn)定,因此是現(xiàn)代機床發(fā)展的一個方向。第20頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月6.機床的效率和精度保持性機床的效率是指消耗于切削的有效功率與電動機輸出功率之比,

兩者的差值是各種損耗。第21頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月修是否方便、工作是否安全可靠等,機床工作時發(fā)出的噪聲會影

響工人的身心健康,應盡量降低;機床的操縱、觀察、調整、裝卸

工件和工具應方便省力,維護要簡單,修理必須方便;機床工作時應

不易發(fā)生故障和操作錯誤,以保證操作工人和機床的安全,提高機

床的生產率。7.其他除上述幾個方面外,機床的技術性能還包括噪聲大小、操作和維第22頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)使用單刃刀具的機床車床、龍門刨床、牛頭刨床、鏜銑床以及類似的機床上所使用的刀具主要是單刃刀具。第23頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-1典型的單刃刀具第24頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月一、車床車床類機床主要是使用各種車刀對內外圓柱面、圓錐面、

成形回轉體表面及其端面、各種內外螺紋等進行加工,還可

使用鉆頭、擴孔鉆、鉸刀進行孔加工,使用絲錐、板牙進行

內外螺紋加工等。第25頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-5常用的各類車床第26頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-5常用的各類車床第27頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-5常用的各類車床第28頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月二、鏜床鏜床是一種用途廣泛的孔加工機床。表1-6鏜床的常見類型第29頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-6鏜床的常見類型第30頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-6鏜床的常見類型第31頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月三、刨床刨床主要用于加工水平面、垂直平面、傾斜面和T形槽、燕

尾槽、V形槽等,用成形刨刀也可以加工一些簡單的直線成

形表面。第32頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-2牛頭刨床的工作運動第33頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-7常見刨床的類型第34頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-7常見刨床的類型第35頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)使用多刃刀具的機床多刃刀具可以看作是由兩個或兩個以上刀刃(刀

齒)固定在同一個刀體上所構成的刀具。一、鉆床鉆床是一種用途廣泛的孔加工機床。第36頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-8鉆床的常見類型第37頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-8鉆床的常見類型第38頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月二、銑床銑床可加工水平的和垂直的平面、溝槽、鍵槽、T形槽、燕

尾槽、螺紋、螺旋槽,以及齒輪、鏈輪、棘輪、花鍵軸和各

種成形表面等,用鋸片銑刀還可以進行切斷等工作。第39頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-3銑床加工的典型表面第40頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-9常見的各類銑床第41頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-9常見的各類銑床第42頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-9常見的各類銑床第43頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-9常見的各類銑床第44頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-9常見的各類銑床第45頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月三、齒輪加工機床齒輪加工機床用于加工各種齒輪的輪齒。第46頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-10常見齒輪加工機床第47頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-10常見齒輪加工機床第48頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-10常見齒輪加工機床第49頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)磨床一、磨床的功用用砂輪、砂帶、油石、研磨劑等磨料磨具為工具進行切削

加工的機床都屬于磨床類機床,它主要用于各種零件特別是

淬硬零件的精加工。第50頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月磨床的種類很多,按用途和采用不同的工藝方法,大致可分為

外圓磨床、內圓磨床、導軌磨床、工具和刀具磨床、專門

化磨床等。二、磨床的類型第51頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-11常見磨床類機床第52頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-11常見磨床類機床第53頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-11常見磨床類機床第54頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月三、磨削加工的方式磨削加工的方式很多,如圖1-4所示。第55頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-4磨削加工方式a)磨削外圓b)磨削內孔c)磨削平面d)磨削花鍵e)磨削螺紋f)磨削齒輪第56頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)數(shù)字程序控制機床一、數(shù)控機床的基本概念數(shù)控機床是由普通機床發(fā)展而來的,它們之間最明顯的區(qū)別

是數(shù)控機床可以按事先編制的加工程序自動地對工件進行

加工,而普通機床的整個加工過程必須通過技術工人的手工

操作來完成。第57頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-5普通機床加工與數(shù)控機床加工的區(qū)別第58頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月二、數(shù)控機床的工作原理數(shù)控機床的工作原理,如圖1-6所示。圖1-6數(shù)控機床工作原理示意圖第59頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月1.信息載體信息載體(又稱控制介質)的功能是用于記載以數(shù)控加工程序表示

的各種加工信息,如零件加工的工藝過程、工藝參數(shù)等,以控制機

床的運動和各種動作,實現(xiàn)零件的機械加工圖1-7常用的信息載體第60頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月2.數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機床的運算和控制系統(tǒng),在普通數(shù)控機床中一般

由輸入裝置、控制器、運算器和輸出裝置組成,它接收信息載體

的信息,并將其代碼加以識別、儲存、運算,輸出相應的指令脈沖

以驅動伺服系統(tǒng),進而控制機床動作。3.伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉換為機床移動部第61頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月件的運動,它相當于手工操作時人的手,使工作臺(或溜板)精確定位

或按規(guī)定的軌跡作嚴格的相對運動,最后加工出符合圖樣要求的

零件。圖1-8數(shù)控裝置的原理圖第62頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月4.機床本體數(shù)控機床中的機床本體在開始階段沿用普通機床的結構,只是在

自動變速、刀架或工作臺自動轉位和手柄等方面作些改變。第63頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月三、數(shù)控機床的分類目前,數(shù)控機床品種已經基本齊全,規(guī)格繁多,據(jù)不完全統(tǒng)計

已有400多個品種規(guī)格,可以按照多種原則來進行分類。1.按工藝用途分類(1)一般數(shù)控機床這類機床和傳統(tǒng)的普通機床品種一樣,有數(shù)控

的車、銑、鏜、鉆、磨床等等,而且每一種又有很多品種,例如數(shù)

控銑床中就有立銑、臥銑、工具銑、龍門銑等等。第64頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月1)減少機床臺數(shù),便于管理,對于多工序的零件只要一臺機床就能

完成全部加工,并可以減少半成品的庫存量。2)由于工件只要一次裝夾,因此減少了由于多次安裝造成的定位誤

差,可以依靠機床精度來保證加工質量。3)工序集中,減少了輔助時間,提高了生產率。第65頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月4)由于工件在一臺機床上一次裝夾就能完成多道工序加工,所以大

大減少了專用工夾具的數(shù)量,進一步縮短了生產準備時間。(3)多坐標數(shù)控機床有些復雜形狀的零件,用一般的數(shù)控機床還

是無法加工,如螺旋槳、飛行器曲面零件的加工等,需要三個以上

坐標的合成運動才能加工出所需形狀。第66頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-9“群控”系統(tǒng)方框圖第67頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月2.按加工路線分類(1)點位控制數(shù)控機床這類機床的數(shù)控裝置只能控制機床移動部

件從一個位置(點)精確地移動到另一個位置(點),在移動過程中不

進行任何加工,兩相關位置(點)之間的移動速度及路線決定了生產

率。第68頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-10數(shù)控鉆床鉆孔加工第69頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月第70頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3.按伺服系統(tǒng)的控制方式分類(1)開環(huán)控制數(shù)控機床開環(huán)控制的數(shù)控機床如圖1-13所示,這種機

床既沒有工作臺位移檢測裝置,也沒有位置反饋和校正控制裝置,

數(shù)控裝置發(fā)出信號的流程是單向的,所以圖1-13開環(huán)控制系統(tǒng)框圖第71頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-14閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖第72頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-15半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖第73頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-16開環(huán)補償控制系統(tǒng)框圖第74頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-17半閉環(huán)補償控制系統(tǒng)框圖第75頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月四、數(shù)控機床坐標系和運動方向的規(guī)定統(tǒng)一規(guī)定數(shù)控機床坐標軸名稱及其運動的正、負方向,可使

編制的程序簡便,并使所編制的程序對同類型機床有互換性

。第76頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月1.標準的坐標系和運動方向在數(shù)控機床中,為了完成一個零件的加工,往往需要控制幾個方向

上的運動,這就需要建立坐標系,以便分別進行控制。圖1-18右手直角笛卡兒坐標系第77頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月第78頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月1)由于機床的運動可以是刀具相對于工件的運動,也可以是工件相

對于刀具的運動,所以統(tǒng)一規(guī)定在圖1-18中字母不帶“'”的坐標表

示工件固定,刀具運動的坐標,即圖1-19、圖1-20和圖1-21旁邊所示

的坐標系;帶“'”的則表示刀具固定,工件運動的坐標。規(guī)定增大

工件與刀具之間的距離(即增大工件尺寸)的方向為正方向。第79頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月X軸為水平方向,且垂直于Z軸并平行于工件的裝夾面。2)機床X、Y、Z坐標的確定,規(guī)定平行于機床主軸(傳遞切削動力)

的刀具運動坐標為Z軸,取刀具遠離工件的方向為正方向(+Z)。當

機床有幾個主軸時,則選一個垂直于工件裝夾面的主軸為Z軸(如龍

門銑床)。第80頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月第81頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3)程序編制坐標的選擇,正由于工件與刀具是一對相對運動,+X'與

+X、+Y'與+Y、+Z'與+Z是等效的,所以在數(shù)控機床的程序編制中,

為使編制程序方便,一律假定工件固定不動,全部用刀具運動的坐

標系編制程序,即用標準坐標系X、Y、Z、A、B、C在圖樣上進

行編程。這樣,即使編程人員在不知道是刀具移近工件還是工件

移近刀具的情況下,也能編制出正確的程序。4)附加運動坐標的規(guī)定,對于直線運動:X、Y、Z為主坐標系或第

一坐標系。如有第二組坐標和第三組坐標平行于X、Y、Z,則分

別指定為U、V、W和P、Q、R。所謂第一坐標系是指靠近主軸第82頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月的直線運動,稍遠的為第二坐標系。如在數(shù)控臥式鏜銑床(見圖1-2

1)中,鏜桿運動為Z軸,立柱運動為W軸,而鏜頭徑向刀架運動是平行

于X軸的,故稱為U軸。對于旋轉運動:如在第一組旋轉運動A、B

和C的同時,還有平行或不平行于A、B和C的第二組旋轉運動,可

指定為D、E和F。2.絕對坐標系與增量(相對)坐標系刀具(或機床)運動位置的坐標值是相對于固定的坐標原點給出的,

即稱為絕對坐標,該坐標系稱為絕對坐標系。第83頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-23絕對坐標、增量(相對)坐標系第84頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3.坐標系的原點在確定了機床各坐標軸及方向后,還應確定坐標系原點的位置。圖1-24數(shù)控車床機床原點a)數(shù)控車床坐標系b)車削加工的零件第85頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-25數(shù)控立式銑床機床原點a)數(shù)控銑床坐標系b)銑削加工的零件第86頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月五、數(shù)控機床的主要性能指標1.數(shù)控機床的可控軸數(shù)與聯(lián)動軸數(shù)數(shù)控機床的可控軸數(shù)是指機床數(shù)控裝置能夠控制的坐標數(shù)目,即

數(shù)控機床有幾個運動方向采用了數(shù)字控制。第87頁，