金屬切削機(jī)床

關(guān)于金屬切削機(jī)床

第一節(jié)概述機(jī)床的基本組成機(jī)床的運(yùn)動(dòng)機(jī)床的技術(shù)性能指標(biāo)機(jī)床精度與剛度機(jī)床的型號(hào)編制第2頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

一、機(jī)床的基本組成動(dòng)力源：為機(jī)床提供動(dòng)力(功率)和運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部分。傳動(dòng)系統(tǒng)：包括主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)和其他運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)。支承件：用于安裝和支承其他固定的或運(yùn)動(dòng)的部件，承受其重力和切削力?？刂葡到y(tǒng)：用于控制各工作部件的正常工作。冷卻系統(tǒng)：用于對(duì)加工工件、刀具及機(jī)床的某些發(fā)熱部位進(jìn)行冷卻。例：CA6140車床的基本組成第3頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

一、機(jī)床的基本組成工作部件與最終實(shí)現(xiàn)切削加工的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有關(guān)的執(zhí)行部件；與工件和刀具安裝及調(diào)整有關(guān)的部件或裝置；與上述部件或裝置有關(guān)的分度、轉(zhuǎn)位、定位機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)等潤滑系統(tǒng)：用于對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行潤滑，以減小摩擦、磨損和發(fā)熱。其它裝置：如排屑裝置、自動(dòng)測量裝置等第4頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

二、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)表面成形運(yùn)動(dòng)機(jī)床最基本的運(yùn)動(dòng)，也稱工作運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如車床、鉆床：轉(zhuǎn)速；直線運(yùn)動(dòng)，如龍門刨床、插床：工作行程運(yùn)動(dòng)速度或每分鐘往復(fù)行程次數(shù)；復(fù)合運(yùn)動(dòng)，如臥式車床車螺紋時(shí)的螺旋運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)鉆床、刨床：有一個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；外圓磨床：主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)；車床：刀架的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)第5頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

二、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)輔助運(yùn)動(dòng)機(jī)床在加工過程中加工工具與工件除工作運(yùn)動(dòng)以外的其他運(yùn)動(dòng)稱為輔助運(yùn)動(dòng)，用以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的各種輔助動(dòng)作。切入運(yùn)動(dòng)：用于保證工件被加工表面獲得所需要的尺寸，使工具切入工件表面一定深度；各種空行程運(yùn)動(dòng)：空行程運(yùn)動(dòng)主要是指進(jìn)給前后的快速運(yùn)動(dòng)；其它輔助運(yùn)動(dòng)：包括分度運(yùn)動(dòng)、操縱和控制運(yùn)動(dòng)等。

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三、機(jī)床的技術(shù)性能指標(biāo)機(jī)床的工藝范圍能夠加工的工序種類、被加工工件的類型和尺寸、使用刀具的種類及材料等；通用機(jī)床：具有較寬的工藝范圍，在同一臺(tái)機(jī)床上可以滿足較多的加工需要，適用于單件小批生產(chǎn)第7頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

三、機(jī)床的技術(shù)性能指標(biāo)機(jī)床的工藝范圍專用機(jī)床：是為特定零件的特定工序而設(shè)計(jì)的，自動(dòng)化程度和生產(chǎn)率都較高，但它的加工范圍很窄立式鉆攻專用機(jī)ZHXZ160C轉(zhuǎn)盤銑床第8頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

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三、機(jī)床的技術(shù)性能指標(biāo)機(jī)床的工藝范圍數(shù)控機(jī)床：則既有較寬的工藝范圍，又能滿足零件較高精度的要求，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工。第11頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

三、機(jī)床的技術(shù)性能指標(biāo)機(jī)床的技術(shù)參數(shù)尺寸參數(shù)：反映機(jī)床的加工范圍主參數(shù)(表3-1)、第二主參數(shù)、其他尺寸參數(shù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)：指機(jī)床執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)速度動(dòng)力參數(shù)：多指機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率機(jī)床名稱主參數(shù)第2主參數(shù)普通車床車身上工件最大回轉(zhuǎn)直徑工件最大長度*搖臂鉆床最大鉆孔直徑最大跨距坐標(biāo)鏜床工作臺(tái)工作面寬度工作臺(tái)工作面長度外圓磨床最大磨削直徑最大磨削長度第12頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

四、機(jī)床精度與剛度加工中保證被加工工件達(dá)到要求的精度和表面粗糙度，并能在機(jī)床長期使用中保持這些要求，機(jī)床本身必須具備的精度稱為機(jī)床精度。包括：幾何精度、傳動(dòng)精度、運(yùn)動(dòng)精度、定位精度及精度保持性等幾個(gè)方面

各類機(jī)床按精度可分為普通精度級(jí)、精密級(jí)和高精度。

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四、機(jī)床精度與剛度幾何精度幾何精度是指機(jī)床空載條件下，在不運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)各主要部件的形狀，位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的精確程度。幾何精度直接影響加工工件的精度，是評(píng)價(jià)機(jī)床質(zhì)量的基本指標(biāo)。它主要決定于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造和裝配質(zhì)量運(yùn)動(dòng)精度運(yùn)動(dòng)精度是指機(jī)床空載并以工作速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，主要零部件的幾何位置精度。如高速回轉(zhuǎn)主軸的回轉(zhuǎn)精度。對(duì)于高速精密機(jī)床，運(yùn)動(dòng)精度是評(píng)價(jià)機(jī)床質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。它與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造等因素有關(guān)。第14頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

四、機(jī)床精度與剛度傳動(dòng)精度傳動(dòng)精度是指機(jī)床傳動(dòng)系各末端執(zhí)行件之間運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性和均勻性影響傳動(dòng)精度的主要因素：傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)元件的制造和裝配精度定位精度定位精度是指機(jī)床的定位部件運(yùn)動(dòng)到達(dá)規(guī)定位置的精度定位精度直接影響被加工工件的尺寸精度和形位精度。影響定位精度的主要因素：機(jī)床構(gòu)件和進(jìn)給控制系統(tǒng)的精度、剛度以及其動(dòng)態(tài)特性，機(jī)床測量系統(tǒng)的精度第15頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

四、機(jī)床精度與剛度工作精度加工規(guī)定的試件，用試件的加工精度表示機(jī)床的工作精度。工作精度是各種因素綜合影響的結(jié)果，包括機(jī)床自身的精度、剛度、熱變形和刀具、工件的剛度及熱變形等。精度保持性在規(guī)定的工作期間內(nèi)，保持機(jī)床所要求的精度，稱之為精度保持性。影響精度保持性的主要因素是磨損。磨損的影響因素十分復(fù)雜，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝、材料、熱處理、潤滑、防護(hù)、使用條件等。第16頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

五、機(jī)床的型號(hào)編制通用機(jī)床的型號(hào)（舉例）第17頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

五、機(jī)床的型號(hào)編制專用機(jī)床的型號(hào)例如，北京第一機(jī)床廠設(shè)計(jì)制造的第100種專用機(jī)床為專用銑床，其型號(hào)為B1－100---從001開始第18頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

第二節(jié)金屬切削機(jī)床部件本節(jié)主要內(nèi)容：補(bǔ)充：CA6140車床傳動(dòng)系統(tǒng)圖傳動(dòng)系統(tǒng)主軸部件機(jī)床支承件機(jī)床導(dǎo)軌機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置第19頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

CA6140型車床外形圖1主軸箱8進(jìn)給箱2刀架3尾座4床身5右床腿6溜板箱7左床腿第20頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

傳動(dòng)系統(tǒng)圖中用到的部分符號(hào)軸的代號(hào)：古羅馬數(shù)字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ齒輪與軸的連接形式：固定：軸與齒輪固定在一起鍵連接傳遞扭矩；軸上的臺(tái)階、套筒、卡環(huán)等固定齒輪的軸向位置?；疲糊X輪可在軸上移動(dòng)、與軸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)花鍵連接傳遞扭矩；花鍵具有一定長度，齒輪可在軸上軸向移動(dòng)?？仗祝糊X輪空套在光軸上；沒有聯(lián)接；固定齒輪滑移齒輪過輪第21頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

車床的傳動(dòng)系統(tǒng)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈：主電動(dòng)機(jī)→主軸車削螺紋傳動(dòng)鏈：主軸→絲杠→車刀車米制螺紋、車英制螺紋車模數(shù)螺紋、車徑節(jié)螺紋車非標(biāo)準(zhǔn)螺紋機(jī)動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)鏈：主軸→光杠→車刀刀架的快速移動(dòng)：快進(jìn)電機(jī)→刀架I第22頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

ICA6140車床傳動(dòng)系統(tǒng)圖第23頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

1主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈傳動(dòng)路線主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)正轉(zhuǎn)：共24級(jí)轉(zhuǎn)速反轉(zhuǎn)：共12級(jí)轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)低速高速第24頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

1主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈：轉(zhuǎn)速計(jì)算主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速計(jì)算公式：第25頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

2進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈末端件：主軸和刀架功用：實(shí)現(xiàn)刀架移動(dòng)及變速與換向功能：車削螺紋：內(nèi)聯(lián)系，要求傳動(dòng)比精確機(jī)動(dòng)進(jìn)給：只要求可以傳遞扭力即可第26頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

2進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈：車削螺紋傳動(dòng)鏈加工范圍：標(biāo)準(zhǔn)螺紋：米制、英制、模數(shù)制和徑節(jié)制其他螺紋：大導(dǎo)程、非標(biāo)準(zhǔn)和較精密運(yùn)動(dòng)平衡式為:從主軸到絲杠的總傳動(dòng)比機(jī)床絲杠的導(dǎo)程被加工螺紋的導(dǎo)程第27頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

車削米制螺紋標(biāo)準(zhǔn)米制螺紋導(dǎo)程傳動(dòng)路線表達(dá)式--1--1.25--1.51.7522.252.5--33.544.555.56789101112主軸ⅥⅨⅪⅩⅩⅢⅩⅣⅩⅤⅩⅥⅩⅨM5刀架ⅧⅩ等比數(shù)列，比數(shù)=2等差數(shù)列第28頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

車削米制螺紋：標(biāo)準(zhǔn)其運(yùn)動(dòng)平衡式為：化簡后得：第29頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

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傳動(dòng)系統(tǒng)組成：動(dòng)力源給執(zhí)行件提供動(dòng)力，并使其得到一定的運(yùn)動(dòng)速度和方向；變速裝置傳遞動(dòng)力以及變換運(yùn)動(dòng)速度；執(zhí)行件執(zhí)行機(jī)床所需的運(yùn)動(dòng)，完成旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動(dòng)。開/停、換向和制動(dòng)機(jī)構(gòu)等由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、變矩器、變速箱組成的傳動(dòng)系統(tǒng)一、傳動(dòng)系統(tǒng)第31頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

一、傳動(dòng)系統(tǒng)主傳動(dòng)系統(tǒng)按電動(dòng)機(jī)類型分為：交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)按傳動(dòng)裝置類型分為：機(jī)械傳動(dòng)裝置、液壓傳動(dòng)裝置、電氣傳動(dòng)裝置按變速的連續(xù)性分為：分級(jí)變速傳動(dòng)和無級(jí)變速傳動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械進(jìn)給傳動(dòng)電氣伺服進(jìn)給傳動(dòng)液壓進(jìn)給傳動(dòng)第32頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

功用：支承并帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削，承受切削力和驅(qū)動(dòng)力等載荷，完成表面成形運(yùn)動(dòng)二、主軸部件第33頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

主軸部件應(yīng)滿足的基本要求旋轉(zhuǎn)精度裝配后在無載荷、低速轉(zhuǎn)動(dòng)條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的徑向和軸向跳動(dòng)。剛度：是指其在外加載荷作用下抵抗變形的能力。主軸靜剛度不足對(duì)加工精度和對(duì)機(jī)床性能有直接影響抗振性：抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力。振動(dòng)性直接影響工件的表面加工質(zhì)量和刀具的使用壽命。溫升和熱變形主軸部件的溫度升高會(huì)使形狀尺寸和位置發(fā)生變化。影響主軸部件的工作性能，降低加工精度。二、主軸部件第34頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

主軸部件的傳動(dòng)方式齒輪傳動(dòng)帶傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方式主軸傳動(dòng)方式的選擇，主要決定于主軸的轉(zhuǎn)速、所傳遞的扭矩、對(duì)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的要求以及結(jié)構(gòu)緊湊、裝卸維修方便等要求。二、主軸部件第35頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

主軸部件結(jié)構(gòu)主軸的支承形式主軸的構(gòu)造主軸的材料和熱處理主軸軸承二、主軸部件第36頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

機(jī)床的支承件：是指床身、立柱、橫梁、底座等大件，相互固定連接成機(jī)床的基礎(chǔ)和框架。功能：保證機(jī)床各零、部件之間的相互位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度，并保證機(jī)床有足夠的靜剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性和耐用度。三、機(jī)床支承件第37頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

支承件應(yīng)滿足的基本要求應(yīng)具有足夠的剛度和較高的剛度—質(zhì)量比。應(yīng)具有較好的動(dòng)態(tài)特性，包括較大的位移阻抗(動(dòng)剛度)和阻尼；整機(jī)的結(jié)構(gòu)不易引起共振；不會(huì)因薄壁振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲。熱穩(wěn)定性好，熱變形對(duì)機(jī)床加工精度的影響較小。排屑暢通、吊運(yùn)安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。三、機(jī)床支承件第38頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

支承件的結(jié)構(gòu)形狀箱形類：支承件在三個(gè)方向的尺寸上都相差不多，如各類箱體、底座、升降臺(tái)等。板塊類：支承件在兩個(gè)方向的尺寸上比第三個(gè)方向大得多，如工作臺(tái)、刀架等。梁類支承件：支承件在一個(gè)方向的尺寸比另兩個(gè)方向大得多，如立柱、橫梁、搖臂、滑枕等。支承件的截面形狀設(shè)計(jì)應(yīng)保證在最小重量條件下，具有最大靜剛度?？招慕孛娴膭偠榷急葘?shí)心的大，外形尺寸大而壁薄的截面，比外形尺寸小而壁厚的截面的抗彎剛度和抗扭剛度都高。圓（環(huán)）形截面的抗扭剛度比方形好，而抗彎剛度比方形低。封閉截面的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開口截面的剛度，特別是抗扭剛度。三、機(jī)床支承件第39頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

支承件材料三、機(jī)床支承件鑄件鑄鐵鑄造性能好，容易獲得復(fù)雜結(jié)構(gòu)的支承件，同時(shí)鑄鐵的內(nèi)摩擦力大，阻尼系數(shù)大，使振動(dòng)衰減的性能好，成本低。但鑄件需要木模芯盒，制造周期長，有時(shí)產(chǎn)生縮孔、氣泡等缺陷，成本高，適于成批生產(chǎn)。鋼板焊接結(jié)構(gòu)制造周期短,剛性好;便于產(chǎn)品更新和結(jié)構(gòu)改進(jìn)；鋼板焊接支承件固有頻率比鑄鐵高;重量較鑄鐵輕;但抗振性比鑄鐵差。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土剛度和阻尼比鑄鐵大幾倍，抗振性好，成本較低。缺點(diǎn)是脆性大，耐腐蝕性差，油滲入導(dǎo)致材質(zhì)疏松，所以表面應(yīng)進(jìn)行噴漆或噴涂塑料。天然花崗巖性能穩(wěn)定，精度保持性好，抗振性好，阻尼系數(shù)大，耐磨性好，熱穩(wěn)定性好，抗氧化性強(qiáng)。缺點(diǎn)是結(jié)晶顆粒粗于鋼鐵的晶粒，抗沖擊性能差，脆性大，油和水等液體易滲入晶界中，使表面局部變形脹大，難于制作復(fù)雜的零件。第40頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

功用：承受載荷和導(dǎo)向。運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌稱為動(dòng)導(dǎo)軌，不動(dòng)的導(dǎo)軌稱為靜導(dǎo)軌或支承導(dǎo)軌。動(dòng)導(dǎo)軌相對(duì)于靜導(dǎo)軌可以作直線運(yùn)動(dòng)或者回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌副按導(dǎo)軌面的摩擦性質(zhì)可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌副和滾動(dòng)導(dǎo)軌副。在滑動(dòng)導(dǎo)軌副中又可分為普通滑動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和卸荷導(dǎo)軌等。四、機(jī)床導(dǎo)軌第41頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

導(dǎo)軌應(yīng)滿足的主要技術(shù)要求：導(dǎo)向精度：導(dǎo)向精度指導(dǎo)軌副在空載荷或切削條件下運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡與給定運(yùn)動(dòng)軌跡之間的偏差。承載能力大，剛度好。精度保持性好：精度保持性主要是由導(dǎo)軌的耐磨性決定的。低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)：當(dāng)動(dòng)導(dǎo)軌作低速運(yùn)動(dòng)或微量進(jìn)給時(shí)，應(yīng)保證運(yùn)動(dòng)始終平穩(wěn)，不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。四、機(jī)床導(dǎo)軌第42頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

導(dǎo)軌的截面形狀a)矩形導(dǎo)軌b)三角形導(dǎo)軌c)燕尾形導(dǎo)軌d)圓柱形導(dǎo)軌四、機(jī)床導(dǎo)軌第43頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

導(dǎo)軌的組合形式四、機(jī)床導(dǎo)軌雙三角形組合雙矩形組合燕尾形－矩形組合三角形－燕尾形組合第44頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

滑動(dòng)導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌卸荷導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型及特點(diǎn)第45頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

機(jī)床上的刀架是安放刀具的重要部件，許多刀架還直接參與切削工作，因此將承受極大的切削力，所以它往往成為工藝系統(tǒng)中的較薄弱環(huán)節(jié)。五、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置數(shù)控車床上采用電(液)換位的自動(dòng)刀架，有的還使用兩個(gè)回轉(zhuǎn)刀盤。加工中心則進(jìn)一步采用了刀庫和換刀機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)了大容量存儲(chǔ)刀具和快速自動(dòng)交換刀具的功能。第46頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

機(jī)床刀架自動(dòng)換刀裝置應(yīng)滿足的要求

有足夠的刀具滿足加工工藝要求。能牢固地安裝刀具，并能精確地調(diào)整刀具的位置，保證刀具交換前后都能處于正確位置。刀架的運(yùn)動(dòng)軌跡必須準(zhǔn)確，運(yùn)動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，而且精度保持性要好。刀架、刀庫、換刀機(jī)械手等應(yīng)具有足夠的剛度，以使切削過程和換刀過程平穩(wěn)。可靠性高換刀時(shí)間應(yīng)盡可能縮短，以利于提高生產(chǎn)率。操作方便和安全。五、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置第47頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

機(jī)床刀架的類型按照安裝刀具的數(shù)目可分為單刀架和多刀架；按結(jié)構(gòu)形式可分為方刀架、轉(zhuǎn)塔刀架、回輪式刀架等；按驅(qū)動(dòng)刀架轉(zhuǎn)位的動(dòng)力可分為手動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架和自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。五、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置第48頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

自動(dòng)換刀裝置的類型自動(dòng)換刀裝置的刀庫和換刀機(jī)械手，驅(qū)動(dòng)都是采用電氣或液壓自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。目前自動(dòng)換刀裝置主要用在加工中心和車削中心上，但：在數(shù)控磨床上自動(dòng)更換砂輪，電加工機(jī)床上自動(dòng)更換電極，數(shù)控沖床上自動(dòng)更換模具等，也日漸增多。五、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置第49頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

五、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置第50頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

數(shù)控車床的自動(dòng)換刀裝置主要采用回轉(zhuǎn)刀盤五、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置第51頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

五、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置第52頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

加工中心的刀庫及換刀裝置直線式刀庫

五、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置第53頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

加工中心的刀庫及換刀裝置鏈?zhǔn)降稁煳濉C(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置第54頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

加工中心的刀庫及換刀裝置鏈?zhǔn)郊案褡酉涫降稁煳?、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置第55頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

刀庫類型的比較1)鼓輪式刀庫應(yīng)用較廣。這種刀庫結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但因刀具單環(huán)排列、定向利用率低，大容量刀庫的外徑將較大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，選刀運(yùn)動(dòng)時(shí)間長。因此，這種形式的刀庫容量較小。2)鏈?zhǔn)降稁烊萘枯^大，當(dāng)采用多環(huán)鏈?zhǔn)降稁鞎r(shí)，刀庫外形較緊湊，占用空間較小，適用于作大容量的刀庫。在增加存儲(chǔ)刀具數(shù)目時(shí)，可增加鏈條長度，而不用增加鏈輪直徑。五、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置第56頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

3)格子箱刀庫容量較大，結(jié)構(gòu)緊湊，空間利用率高，但布局不靈活，通常將刀庫安放于工作臺(tái)上。有時(shí)甚至在使用一側(cè)的刀具時(shí)，必須更換另一側(cè)之刀座板。4)直線式刀庫結(jié)構(gòu)簡單，刀庫容量較小，一般應(yīng)用于數(shù)控車床、數(shù)控鉆床，個(gè)別加工中心也有采用。五、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置第57頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

五、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置第58頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，自動(dòng)化加工設(shè)備中的刀具都要加上一個(gè)刀柄，組裝成所謂刀具組件來使用。刀具組件由兩部分組成：即通用或?qū)Ｓ玫毒邩?gòu)成的切削工具和供自動(dòng)刀具交換裝置使用的通用刀柄及拉釘。CNC刀柄快換夾頭五、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置第59頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

漲夾夾頭三爪卡盤五、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置第60頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

刀具管理就是利用所獲得的刀具信息，在加工過程中根據(jù)有關(guān)的加工要求，從刀庫中選擇合適的刀具，及時(shí)準(zhǔn)確地提供給相應(yīng)的機(jī)床或裝置，以便在維持較高的設(shè)備利用率的情況下，高效的生產(chǎn)出合格的零件。刀具管理系統(tǒng)五、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置第61頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

選刀方式順序選擇方式：已調(diào)好的刀具組件按系統(tǒng)加工的工藝順序依次插在刀庫中，加工時(shí)機(jī)械手根據(jù)數(shù)控指令依次從刀庫中取出刀具。任意選擇方式：刀庫中的每把刀具都經(jīng)過預(yù)先編碼，刀具管理系統(tǒng)在刀庫中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，利用識(shí)別裝置識(shí)別刀具的編碼號(hào)來選擇刀具。五、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置第62頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

數(shù)控機(jī)床與加工中心數(shù)控機(jī)床的選擇：對(duì)加工工件的類型、尺寸范圍、批量作調(diào)查、分析及評(píng)估，確定擬加工零件的形狀、尺寸大小、加工精度及表面粗糙度的要求范圍；確定數(shù)控機(jī)床的種類，如采用數(shù)控車或是數(shù)控銑。第63頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

數(shù)控機(jī)床與加工中心加工中心的選擇：選擇加工中心的種類。對(duì)箱體零件的加工往往選擇臥式加工中心，對(duì)模具、葉片等類的加工任務(wù)宜選用立式加工中心。根據(jù)加工表面及曲面的復(fù)雜程度，決定其聯(lián)動(dòng)軸數(shù)。根據(jù)工件尺寸范圍考慮其尺寸、型號(hào)。根據(jù)需要選擇其他一些功能。第64頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

作業(yè)題下圖是C6136臥式車床主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖，寫出傳動(dòng)路線表達(dá)式，分析主軸的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，并計(jì)算主軸最高、最低轉(zhuǎn)速。ⅠⅡⅢⅣ第65頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

作業(yè)題下圖是鏜床主軸箱中、軸Ⅰ與軸Ⅱ間的傳動(dòng)圖，分析圖中M1和M2離合器開或合的不同情況下，傳動(dòng)軸Ⅰ和Ⅱ間共有幾種傳動(dòng)路線？列出每一種傳動(dòng)比計(jì)算式，并算出傳動(dòng)比第66頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

本章結(jié)束第67頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

四、機(jī)床精度與剛度機(jī)床剛度指機(jī)床系統(tǒng)抵抗變形的能力。靜載荷：即不隨時(shí)間變化或變化極為緩慢的力，如重力、切削力的靜力部分等。動(dòng)載荷：隨時(shí)間變化的力，如沖擊振動(dòng)力及切削力的交變部分等。機(jī)床剛度相應(yīng)地分為靜剛度及動(dòng)剛度，后者是抗振性的一部分。習(xí)慣所說剛度一般指靜剛度第68頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

CA6140型車床1主軸箱8進(jìn)給箱2刀架3尾座4床身5右床腿6溜板箱7左床腿第69頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

C6136臥式車床傳動(dòng)系統(tǒng)圖第70頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

通用機(jī)床型號(hào)編制舉例與C6140型車床第71頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

尺寸參數(shù)主參數(shù)工件回轉(zhuǎn)的機(jī)床：工件的最大加工直徑；如：車、鉆、外圓磨工件移動(dòng)的機(jī)床：工作臺(tái)的最大寬度；如：龍門銑、刨、升降銑主運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)床：主運(yùn)動(dòng)的最大位移；如：刨床、插床第二主參數(shù)臥式車床—最大加工工件長度搖臂鉆床—最大跨距升降臺(tái)式銑床—工作臺(tái)面的長度其他尺寸參數(shù)與被加工零件有關(guān)的尺寸、與標(biāo)準(zhǔn)化工具或夾具安裝有關(guān)的第72頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

開環(huán)系統(tǒng)對(duì)工作臺(tái)實(shí)際位移量沒有檢測和反饋裝置。數(shù)控裝置發(fā)來的每一個(gè)進(jìn)給脈沖由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接變換成一個(gè)轉(zhuǎn)角(步距角)，再通過齒輪(或同步齒形帶、滾珠絲杠螺母)帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。

開環(huán)系統(tǒng)第73頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

閉環(huán)系統(tǒng)在閉環(huán)系統(tǒng)中，使用位移測量元件測量機(jī)床執(zhí)行部件的移(轉(zhuǎn))動(dòng)量，將執(zhí)行部件的實(shí)際移(轉(zhuǎn))動(dòng)量和控制量進(jìn)行比較，比較后的差值用信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，對(duì)執(zhí)行部件的移(轉(zhuǎn))動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，直至差值為零。如右圖：檢測元件6安裝在工作臺(tái)5上，直接測量工作臺(tái)的位移，將測得的位移量反饋到數(shù)控裝置1，與要求的進(jìn)給位移量進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果增加或減少發(fā)出的進(jìn)給脈沖數(shù)，由伺服電動(dòng)機(jī)2校正工作臺(tái)的位移誤差。第74頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

半閉環(huán)系統(tǒng)如果檢測元件不是直接安裝在執(zhí)行部件上，而是安裝在進(jìn)給傳動(dòng)系中間部位的旋轉(zhuǎn)部件上，稱之為半閉環(huán)系統(tǒng)。如右圖：a)是將檢測元件安裝在伺服電動(dòng)機(jī)的端部;圖b)是將檢測元件安裝到絲杠的端部，用測量絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)間接測量工作臺(tái)的移動(dòng);第75頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

半閉環(huán)系統(tǒng)圖c)是將檢測元件和伺服電動(dòng)機(jī)一起安裝在絲杠的端部。半閉環(huán)系統(tǒng)只能補(bǔ)償環(huán)路內(nèi)部傳動(dòng)鏈的誤差，不能糾正環(huán)路之外的誤差第76頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

CA6140車床傳動(dòng)系統(tǒng)圖I第77頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

低速正轉(zhuǎn)高速正轉(zhuǎn)高速反轉(zhuǎn)返回低速反轉(zhuǎn)第78頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

低速反轉(zhuǎn)低速正轉(zhuǎn)高速反轉(zhuǎn)返回高速正轉(zhuǎn)第79頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

高速正轉(zhuǎn)高速反轉(zhuǎn)返回低速反轉(zhuǎn)低速正轉(zhuǎn)第80頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

高速反轉(zhuǎn)返回低速反轉(zhuǎn)高速正轉(zhuǎn)低速正轉(zhuǎn)第81頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

CA6140車床傳動(dòng)系統(tǒng)圖I黃色—正轉(zhuǎn)；紅色—反轉(zhuǎn)；綠色—低速路線；紫色—高速路線；第82頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)的計(jì)算正轉(zhuǎn)：高速級(jí)數(shù)：2×3=6共應(yīng)得到30級(jí)轉(zhuǎn)速低速級(jí)數(shù)：2×3×2×2=24但：軸Ⅲ-軸Ⅴ間四種傳動(dòng)比實(shí)際只有3種不同的傳動(dòng)比反轉(zhuǎn)：同理可計(jì)算第83頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

車米制螺紋傳動(dòng)路線圖非標(biāo)準(zhǔn)英制螺紋擴(kuò)大導(dǎo)程第84頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

擴(kuò)大導(dǎo)程傳動(dòng)路線圖米制螺紋英制螺紋非標(biāo)準(zhǔn)第85頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

車削英制螺紋傳動(dòng)路線圖米制螺紋擴(kuò)大導(dǎo)程非標(biāo)準(zhǔn)第86頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

車模數(shù)制螺紋傳動(dòng)路線圖非標(biāo)準(zhǔn)英制螺紋擴(kuò)大導(dǎo)程第87頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

車徑節(jié)制螺紋傳動(dòng)路線圖米制螺紋擴(kuò)大導(dǎo)程非標(biāo)準(zhǔn)第88頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

車非標(biāo)準(zhǔn)螺紋傳動(dòng)路線圖英制螺紋擴(kuò)大導(dǎo)程米制螺紋第89頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

機(jī)動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)圖I第90頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

機(jī)動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)鏈向前縱給向后縱給向左橫給向右橫給返回快速移動(dòng)第91頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)速可以在很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；可以控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)；沒有累積誤差，結(jié)構(gòu)簡單，使用、維修方便，制造成本低。缺點(diǎn)：是效率較低，發(fā)熱大，有時(shí)會(huì)“失步”。用途：適用于中、小型機(jī)床和速度精度要求不高的地方。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)第92頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

直流伺服電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)子直徑較小、軸向尺寸大；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，因此響應(yīng)時(shí)間快。缺點(diǎn)：額定扭矩較小，一般與齒輪降速裝置相匹配。用途：用于高速輕載的小型數(shù)控機(jī)床中。直流伺服電動(dòng)機(jī)第93頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

交流伺服電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：可靠性好、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好；效率高、調(diào)速范圍廣、響應(yīng)頻率高。缺點(diǎn)：帶動(dòng)慣性負(fù)載能力差，一般需用齒輪減速裝置。用途：多用于中小型數(shù)控機(jī)床。交流伺服電動(dòng)機(jī)第94頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

直線伺服電動(dòng)機(jī)：適應(yīng)超高速加工技術(shù)發(fā)展的需要而出現(xiàn)的一種新型電動(dòng)機(jī)。可直接驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，使工作臺(tái)的加/減速提高到傳統(tǒng)機(jī)床的10～20倍，速度提高3～4倍。直線伺服電動(dòng)機(jī)第95頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

直線伺服電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)示意圖2)電伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部件第96頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

直線伺服電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：采用直線伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，省去減速器和滾動(dòng)絲杠副等中間環(huán)節(jié)；簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)，避免了因中間環(huán)節(jié)的彈性變形、磨損、間隙、發(fā)熱等因素帶來的傳動(dòng)誤差；無接觸地直接驅(qū)動(dòng)，使其結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)簡便，可靠性高，體積小，傳動(dòng)剛度高，響應(yīng)快，可得到瞬時(shí)高的加/減速度2)電伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部件第97頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，能傳遞較大的扭矩，能適應(yīng)變轉(zhuǎn)速、變載荷工作，應(yīng)用最廣。缺點(diǎn)：線速度不能過高。直齒圓錐齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)第98頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

常用的有平帶、三角帶、多楔帶和同步齒形帶等?？磕Σ亮鲃?dòng)(除同步齒形帶外)、結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、成本低，在過載中會(huì)打滑，能起到過載保護(hù)作用。缺點(diǎn)：有滑動(dòng)，不能用在速比要求準(zhǔn)確的場合。帶傳動(dòng)第99頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

同步齒形帶是通過帶上的齒形與帶輪上的輪齒相嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。同步齒形帶無相對(duì)滑動(dòng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)精度高；厚度小、重量輕、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小適用于高速傳動(dòng)；無需特別張緊，對(duì)軸和軸承壓力小，傳動(dòng)效率高；不需要潤滑，耐水耐腐蝕，能在高溫下工作，維護(hù)保養(yǎng)方便；傳動(dòng)比大。缺點(diǎn)：制造工藝復(fù)雜，安裝條件要求高。帶傳動(dòng)第100頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

在主軸轉(zhuǎn)速不高時(shí)，可采用普通異步電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)主軸。如果轉(zhuǎn)速很高，可將主軸與電動(dòng)機(jī)制成一體，成為主軸單元。簡化了主軸單元的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，降低了噪聲和振動(dòng)；有較寬的調(diào)速范圍；有較大的驅(qū)動(dòng)功率和扭矩；便于組織專業(yè)化生產(chǎn)。電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方式第101頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

多數(shù)機(jī)床的主軸采用前、后兩個(gè)支承。還有的機(jī)床主軸采用三個(gè)支承。前、后支承為主要支承，中間支承為輔助支承；前、中支承為主要支承，后支承為輔助支承。三支承方式對(duì)三支承孔的同心度要求較高，制造裝配較復(fù)雜。主軸的支承形式前支承軸頸(1:12錐度)后支承軸頸(1:12錐度)配合軸頸外錐面內(nèi)錐面第102頁,共111頁，2024年2月25日，星期天

主軸的構(gòu)造和形狀主要決定于主軸上所安裝的刀具、夾具、傳