切削加工機(jī)床

1、第18章 金屬切削機(jī)床簡介,金屬切削機(jī)床(習(xí)慣上簡稱為“機(jī)床”)是用切削加工方法將金屬毛坯加工成機(jī)械零件的機(jī)器。也稱為“工具機(jī)”或“工作母機(jī)”。 18.1 金屬切削機(jī)床基本知識 18.1.1 機(jī)床的分類 (1)按加工性質(zhì)和使用刀具分成12大類：車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、銑床、刨(插)床、拉床、特種加工機(jī)床、鋸床及其他機(jī)床。,(2)按使用萬能性分成3種：通用機(jī)床(適用單件或小批生產(chǎn))、專門化機(jī)床(適用成批生產(chǎn))和專用機(jī)床(適用大批量生產(chǎn))。 (3)按加工精度分為3種：普通精度機(jī)床、精密機(jī)床和高精度機(jī)床。 (4)按自動化程度(即加工過程中操作者參與的程度)分成4種：手動機(jī)

2、床、機(jī)動機(jī)床、半自動化機(jī)床和自動化機(jī)床等。,(5)按機(jī)床重量和尺寸分成5種: 儀表機(jī)床； 中型機(jī)床(機(jī)床重量在10噸以下)； 大型機(jī)床(機(jī)床重量為1030噸)； 重型機(jī)床(機(jī)床重量為30100噸)； 超重型機(jī)床(機(jī)床重量在100噸以上)。 (6)按機(jī)床主要工作部件分：單軸機(jī)床、多軸機(jī)床、單刀機(jī)床和多刀機(jī)床等。,18.1.2 機(jī)床型號的編制 機(jī)床型號是賦予每種機(jī)床的一個代號，用以表示機(jī)床的類型、主要規(guī)格及有關(guān)特征等。,C6132，C表示車床，6表示普通車床組，1表示普通車床型，32表示最大加工直徑為320mm。 B6065，B表示刨床，6表示臥式刨床，0表示牛頭刨床，65表示最大刨削長度為650

3、mm。 XQ6225，X表示銑床，Q表示輕便銑床，6表示臥式銑床，2表示萬能升降臺銑床，25表示工作臺寬度為250mm。 Z308025，Z表示鉆床，3表示搖臂鉆床，80表示最大孔直徑80 mm，25表示加工范圍半徑2500mm。 MG1432A，M表示磨床類，G表示高精度，1表示外園磨，4表示萬能型，32表示最大磨削直徑320mm，A表示第一次重大改進(jìn)設(shè)計。,注意： 老型號中沒有組與系的區(qū)別，故只用一位數(shù)字表示組別。 主要參數(shù)表示法不同。如老型號中車床用中心高表示；銑床用工作臺的編號表示，X62W中的2表示2號工作臺(1250320mm)。 老型號的重大改進(jìn)次數(shù)用數(shù)字表示，如C6201。,1

4、8.1.3 機(jī)床的基本組成 主傳動部件：是實現(xiàn)機(jī)床主運動的部件，形成切削速度、消耗大部分功率。如車床、銑床、鉆床的主軸箱。 進(jìn)給傳動部件：是實現(xiàn)機(jī)床進(jìn)給運動的部件，維持切削不斷進(jìn)行。如車床、銑床、鉆床的進(jìn)給箱。 工件安裝裝置：如車床的卡盤等。 刀具安裝裝置：如車床、刨床的刀架等。 支承件：如床身等。 動力源：如電機(jī)等。,18.2 機(jī)床的傳動 18.2.1 機(jī)床傳動的組成 執(zhí)行件：執(zhí)行機(jī)床運動的部件。通常直接夾持刀具或工件、并實現(xiàn)其運動。如車床的主軸、刀架等。 動力源 傳動裝置：傳遞運動和動力的裝置。傳動裝置將動力源和執(zhí)行件聯(lián)接起來，構(gòu)成傳動系統(tǒng)。 傳動系統(tǒng)按使用介質(zhì)不同，分機(jī)械傳動、液壓傳動、

5、氣壓傳動、電氣傳動等等。,18.2.2 機(jī)械傳動 (1)機(jī)床常用的傳動副及其傳動關(guān)系 機(jī)械傳動是機(jī)床主要的傳動方式。 用來傳遞運動和動力的裝置稱為傳動副。 機(jī)床傳動的常用傳動副有：帶與帶輪、齒輪/齒輪、蝸輪/蝸桿、齒輪/齒條、絲桿/螺母。 傳動比：從動輪轉(zhuǎn)速與主動輪轉(zhuǎn)速之比。用i表示。,1)帶傳動 帶傳動是利用帶與帶輪之間的摩擦作用，將主動輪的轉(zhuǎn)動傳到被動輪的傳動方式。 不考慮相對滑動(打滑) 時， 考慮打滑(打滑系數(shù)=0.98)， 帶傳動的特點： 結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、但是不準(zhǔn)確、效率低、占空間。,2)齒輪傳動 齒輪傳動是目前機(jī)床中應(yīng)用最多的一種傳動方式。有直齒輪、斜齒輪、錐齒輪、人字齒輪等，

6、最常用的是直齒圓柱齒輪。 傳動比,特點：結(jié)構(gòu)緊湊、傳動準(zhǔn)確、效率高，但制造復(fù)雜、傳動不平穩(wěn)、有噪聲。,3)蝸輪蝸桿傳動 用于兩傳動軸在空間交叉場合的傳動。 傳動比：,特點：降速比大、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)、沒有噪聲、但是制造復(fù)雜、效率低、需要良好潤滑。,4)齒輪齒條傳動(可改變運動性質(zhì)) 齒條的移動速度為 特點：傳動效率高，但平穩(wěn)性和準(zhǔn)確度較差。,5)絲杠螺母傳動(可改變運動性質(zhì)) 單頭絲杠螺距為p(mm)、轉(zhuǎn)速為n(r/min)時，螺母沿軸線移動的速度 多頭螺紋傳動、絲杠轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，螺母移動的距離等于導(dǎo)程L(導(dǎo)程等于頭數(shù)K與螺距p之乘積)，即 特點：傳動平穩(wěn)、精度高、但效率低。,(2) 各 種 傳

7、 動 件 符 號,(3)傳動鏈及其傳動比 傳動鏈?zhǔn)侵競鲃痈蓖ㄟ^傳動軸，把運動源(電機(jī))與末端件(如主軸、刀架等)，或把兩個末端件連接起來，使其保持一定關(guān)系的傳動系統(tǒng)。 傳動鏈的傳動比是指末端件轉(zhuǎn)速與起始件轉(zhuǎn)速之比。 傳動鏈的總傳動比等于各傳動副的傳動比之積。,(4)機(jī)床的變速機(jī)構(gòu) 為適應(yīng)不同的加工要求，機(jī)床的主運動和進(jìn)給運動的速度需經(jīng)常變換。因此，機(jī)床傳動系統(tǒng)中要有變速機(jī)構(gòu)。 機(jī)床常用的變速機(jī)構(gòu)有：滑動齒輪變速機(jī)構(gòu)、離合器齒輪變速機(jī)構(gòu)、變換齒輪變速機(jī)構(gòu)。,1)滑動齒輪變速 滑動齒輪變速機(jī)構(gòu)是通過改變滑動齒輪的位置進(jìn)行變速。 其傳動鏈為：,2)離合器式齒輪變速機(jī)構(gòu) 離合器式齒輪變速是利用離合器進(jìn)

8、行變速。 其傳動鏈為：,3)交換齒輪變速機(jī)構(gòu) 交換齒輪變速機(jī)構(gòu)是通過交換齒輪進(jìn)行變速。 (5)機(jī)械傳動的特點 傳動比準(zhǔn)確，適用于定比傳動； 實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動的結(jié)構(gòu)簡單，并能傳遞較大的扭矩； 故障容易發(fā)現(xiàn)，便于維修。,18.2.3 機(jī)床的液壓傳動 液壓系統(tǒng)一般由液壓泵(動力元件)、液壓缸(執(zhí)行機(jī)構(gòu))、安全閥/節(jié)流閥/換向閥(控制元件)、油管、油箱、濾油器、壓力表、冷卻裝置和密封裝置等元件(輔助裝置)組成。 液壓傳動的特點 可實現(xiàn)無級變速；且傳動平穩(wěn)、操作簡單、體積小、質(zhì)量輕、壽命長； 當(dāng)油液溫度和黏度變化或負(fù)載變化時，往往不易保持運動速度的穩(wěn)定，不宜在低溫或高溫條件下工作； 由于采用液體為工作介質(zhì)，

9、在相對運動表面間有泄漏，同時液體具有可壓縮性，管路等也會產(chǎn)生彈性變形，故液壓傳動一般不宜用在傳動比要求嚴(yán)格的場合。,圖外圓磨床液壓傳動示意圖,18.3 普通車床傳動系統(tǒng)分析 機(jī)床傳動系統(tǒng)圖是將各種傳動元件用簡單的符號，并按運動傳遞順序依次排列，以展開圖形式、畫在機(jī)床外形輪廓內(nèi)的示意圖。 機(jī)床傳動系統(tǒng)圖要注明齒輪/蝸輪的齒數(shù)、帶輪直徑、絲桿的線數(shù)和導(dǎo)程、傳動軸的編號、電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率。 其中傳動軸從動力源開始、采用羅馬數(shù)字依次編號為、等。離合器用M表示。,為了便于分析機(jī)床的傳動系統(tǒng)，也采用傳動框圖來簡化。下圖就是普通車床C616的傳動框圖。,18.3.1 主運動傳動系統(tǒng)分析 由電動機(jī)經(jīng)變速箱、

10、皮帶輪、主軸箱到主軸，稱為主運動傳動鏈。常用傳動結(jié)構(gòu)式來描述。 對于圖18.11所示的C616普通車床，其主運動的傳動鏈結(jié)構(gòu)式可表述如下：,顯然，主軸共有232=12種轉(zhuǎn)速。最大轉(zhuǎn)速nmax和最小轉(zhuǎn)速nmin分別為： 18.3.2 進(jìn)給運動傳動系統(tǒng)分析 進(jìn)給運動傳動系統(tǒng)是由主軸經(jīng)掛輪架、進(jìn)給箱、溜板箱到刀具，稱為進(jìn)給運動傳動鏈，即進(jìn)給運動傳動系統(tǒng)的起始件為主軸，末端件為刀架。,C616普通車床進(jìn)給運動的傳動結(jié)構(gòu)式為,其進(jìn)給量或者車削螺紋的螺距為：,18.4 數(shù)控機(jī)床簡介 數(shù)控機(jī)床(Numerical Control，NC)是利用數(shù)字化信息實現(xiàn)機(jī)床控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品。是利用數(shù)控技術(shù)，準(zhǔn)確地按事

11、先編制的工藝流程，實現(xiàn)規(guī)定加工動作的金屬切削機(jī)床。,18.4.1 數(shù)控機(jī)床的工作原理 數(shù)控機(jī)床主要由數(shù)控系統(tǒng)，輔助裝置和機(jī)床本體等組成。 (1)控制介質(zhì)：是人與機(jī)床進(jìn)行溝通的媒介，又稱信息載體。常用的有穿孔帶、穿插孔卡、磁帶、磁盤等。 (2)數(shù)控裝置：是數(shù)控機(jī)床的中樞，主要由計算機(jī)系統(tǒng)、位置控制板、PLC接口板、通訊接口板、特殊功能模塊以及相應(yīng)的控制軟件等組成。 (3)伺服裝置：是數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床本體之間的電傳動環(huán)節(jié)，主要由伺服電動機(jī)、驅(qū)動控制系統(tǒng)以及位置檢測反饋裝置組成。,(4)反饋系統(tǒng) 作用是將機(jī)床移動的實際位置、速度參數(shù)檢測出來，轉(zhuǎn)換成電信號，并反饋到計算數(shù)控裝置中，使計算機(jī)能隨時糾正所產(chǎn)生的誤差。 (5)機(jī)床本體 機(jī)床本體指的是數(shù)控機(jī)床機(jī)械機(jī)構(gòu)實體，包括床身、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。,18.4.2 數(shù)控機(jī)床的分類 (1)按工藝用途分：數(shù)控車床、數(shù)控銑床等。 (2)按運動方式分：點位控制數(shù)控機(jī)床、直線控制數(shù)控機(jī)床、輪廓控制數(shù)控機(jī)床等。 (