《金屬切削機(jī)床》PPT課件.ppt

,第2章金屬切削機(jī)床與刀具,本章要點,機(jī)械零件表面的成形方法,金屬切削機(jī)床,刀具,一、機(jī)床的作用,金屬切削機(jī)床是用切削加工的方法將金屬毛坯加工成 機(jī)器零件的一種工藝裝備，人們習(xí)慣上稱為機(jī)床。,機(jī)床是機(jī)械制造系統(tǒng)中最重要的組成部分，它為加工過程提供刀具與工件之間的相對位置和相對運動，提供加工過程中所需的動力。,2.2.1 機(jī)床概述,2.2 金屬切削機(jī)床,一、機(jī)床的作用,2.2.1 機(jī)床概述,二、機(jī)床的構(gòu)成及布局,支撐及定位部分 連接機(jī)床上各部件并使刀具與工件保持正確的相對位置 運動部分 提供加工過程所需的切削運動及進(jìn)給運動 動力部分 加工過程和輔助過程的動力源 控制部分 啟動、停止機(jī)床，完成為實現(xiàn)給定的工藝過程所需的刀具和工件的運動,2.2.1 機(jī)床概述,2.2 金屬切削機(jī)床,臥式車床的組成,變速箱,進(jìn)給箱,主軸箱,刀 架,溜板箱,尾 座,床 身,床 腿,二、機(jī)床的構(gòu)成及布局,刀具布置在被加工工件的前面或后面 刀具布置在被加工工件的側(cè)面 刀具布置在被加工工件的上方 刀具相對于被加工工件扇形布置,2.2.1 機(jī)床概述,2.2 金屬切削機(jī)床,按通用程度分：通用、專門化、專用機(jī)床 按加工精度分：普通、精密、高精度機(jī)床 按自動化程度：手動、機(jī)動、半自動、自動機(jī)床 按機(jī)床質(zhì)量分：儀表、中型、大型、重型機(jī)床、超重型,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15375-94，按加工性質(zhì)和所用刀具的不同，機(jī)床可分為12大類：,此外，機(jī)床還可以按主要工作器官的數(shù)目進(jìn)行分類，如：單刀機(jī)床、多刀機(jī)床、單軸機(jī)床、多軸機(jī)床等。目前，機(jī)床正在向數(shù)控化方向發(fā)展，而且其功能也在不斷增加。,三、機(jī)床的分類,2.2.1 機(jī)床概述,臥式銑床 立式銑床,立式鉆床 搖臂鉆床,臥式鏜床外形,牛頭刨床(Horizontal Shaper),插齒(Gear Shaping)機(jī),特種加工機(jī)床,四、機(jī)床型號的編制方法,根據(jù)GB/T15375-94金屬切削機(jī)床型號編制方法規(guī)定，我國的機(jī)床型號由漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字按一定規(guī)律組合而成，適用于各類通用機(jī)床和專用機(jī)床（組合機(jī)床除外）。,2.2.1 機(jī)床概述,1、機(jī)床的類別代號,用大寫的漢語拼音字母表示，并按相應(yīng)的漢字字意讀音。當(dāng)需要時，每類又可分為若干分類，分類代號用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，放在類代號之前，但第一分類不予表示。機(jī)床的類代號、分類代號及其讀音見下表。,四、機(jī)床型號的編制方法,2、機(jī)床的通用特征和結(jié)構(gòu)特征代號,通用特征代號位于類代號之后，用大寫漢語拼音字母表示。,四、機(jī)床型號的編制方法,如：“CK”表示數(shù)控車床；如果同時具有兩種通用特性時，則可按重要程度排列，用兩個代號表示，如“MBG”表示半自動高精度磨床。,如：CA6140中的“A”和CY6140中的“Y”，均為結(jié)構(gòu)特性代號，它們分別表示為沈陽第一機(jī)床廠和云南機(jī)床廠生產(chǎn)的基本型號的臥式車床。,2、機(jī)床的通用特征和結(jié)構(gòu)特征代號,結(jié)構(gòu)特征代號無統(tǒng)一規(guī)定，位于通用特性代號之后，用大寫漢語拼音字母表示。,四、機(jī)床型號的編制方法,3、機(jī)床的組別、系別代號,組、系代號用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字表示，前一位表示組別，后一位表示系別。 每類機(jī)床按其結(jié)構(gòu)性能及使用范圍劃分為用數(shù)字09表示的10個組。 在同一組機(jī)床中，又按主參數(shù)相同、主要結(jié)構(gòu)及布局型式相同劃分為用數(shù)字09表示的10個系。,四、機(jī)床型號的編制方法,4、機(jī)床主參數(shù)、設(shè)計順序號及第二主參數(shù),機(jī)床主參數(shù)是表示機(jī)床規(guī)格大小的一種尺寸參數(shù)。在機(jī)床型號中，用阿拉伯?dāng)?shù)字給出主參數(shù)的折算值，位于機(jī)床組、系代號之后。 某些通用機(jī)床,當(dāng)無法用一個主參數(shù)表示時，則用設(shè)計順序號來表示。 第二主參數(shù)是對主參數(shù)的補(bǔ)充,如最大工件長度、最大跨距、工作臺工作面長度等，第二主參數(shù)一般不予給出。,例如，CA6140型臥式機(jī)床中主參數(shù)的折算值為40（折算系數(shù)是1/10），其主參數(shù)表示在床身導(dǎo)軌面上能車削工件的最大回轉(zhuǎn)直徑為400mm。,四、機(jī)床型號的編制方法,各類主要機(jī)床的主參數(shù)和折算系數(shù),5、機(jī)床的最大改進(jìn)順序號,當(dāng)機(jī)床的性能及結(jié)構(gòu)有重大改進(jìn)，并按新產(chǎn)品重新設(shè)計、試制和鑒定時，在原機(jī)床型號尾部加重大改進(jìn)順序號，即漢語拼音字母A、B、C。,6、其它特性代號與企業(yè)代號,其它特性代號用以反映各類機(jī)床的特性，如對數(shù)控機(jī)床，可用來反映不同的數(shù)控系統(tǒng)；對于一般機(jī)床可用以反映同一型號機(jī)床的變型等。其它特性代號可用漢語拼音字母或阿拉伯?dāng)?shù)字或二者的組合來表示。 企業(yè)代號與其它特性代號表示方法相同，位于機(jī)床型號尾部，用“”與其它特性代號分開，讀作“至”。若機(jī)床型號中無其它特性代號，僅有企業(yè)代號時，則不加“”，企業(yè)代號直接寫在“/”后面。,四、機(jī)床型號的編制方法,C A 6 1 40,C：類別代號（床類）,6：組別代號（臥式車床組）,1：系別代號（普通車床系）,例1：,40：主參數(shù)代號（床身上最大回轉(zhuǎn)直徑400mm）,A：結(jié)構(gòu)性代號（A結(jié)構(gòu)）,根據(jù)通用機(jī)床型號編制方法，舉例如下：,M M 7 1 32 A,M：類別代號（磨床類）,M：通用特性代號（精密）,7：組別代號（平面及端面磨床組）,1：系別代號（臥軸矩臺平面磨床系）,A：重大改進(jìn)順序號（第一次重大改進(jìn)）,例2：,32：主參數(shù)代號（工作臺面寬度320mm）,T H M 6 3 50 /JCS,T：類別代號（鏜床類）,M：通用特性代號（精密）,6：組別代號（臥式銑鏜床組）,3：系別代號（臥式銑鏜床系）,JCS：企業(yè)代號（北京機(jī)床研究所）,例3：,50：主參數(shù)代號（工作臺面寬度500mm）,H：結(jié)構(gòu)性代號（加工中心）,Z：類別代號（鉆床類） 3：組別代號（搖臂鉆床組） 0：系別代號（搖臂鉆床系） 40：主參數(shù)代號（最大鉆孔直徑40mm） X46:第二主參數(shù)（最大跨距1600mm） S2：企業(yè)代號（沈陽第二機(jī)床廠）,Z 3 0 40 46 /S2,例4：,一、機(jī)床傳動的基本組成部分,機(jī)床的傳動必須具備以下的三個基本部分： 執(zhí)行件：執(zhí)行機(jī)床運動的部件。常用執(zhí)行件有主軸、刀架、工作臺等，是傳遞運動的末端件。 運動源：為執(zhí)行件提供動力和運動的裝置。通常為電動機(jī)，如交流異步電動機(jī)、直流電動機(jī)、直流和交流伺服電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)、交流變頻調(diào)速電動機(jī)等。 傳動件：傳遞動力和運動的零件。如齒輪、鏈輪、帶輪、絲杠、螺母等，除機(jī)械傳動外，還有液壓傳動和電氣傳動元件等。,2.2.2 機(jī)床傳動原理,二、機(jī)床的傳動鏈,把運動源和執(zhí)行件或執(zhí)行件之間聯(lián)系起來的一系列順序 排列的傳動件，構(gòu)成了一個傳動聯(lián)系，稱其為傳動鏈。 傳動鏈兩端的元件稱為末端件。,根據(jù)傳動鏈的性質(zhì)，傳動鏈可分為兩類：,外聯(lián)系傳動鏈：聯(lián)系運動源與執(zhí)行件的傳動鏈，稱為外聯(lián)系傳動鏈。 如臥式車床中，從主電動機(jī)到主軸之間的傳動鏈 內(nèi)聯(lián)系傳動鏈：聯(lián)系兩個執(zhí)行件，以形成復(fù)合成形運動的傳動鏈，稱為內(nèi)聯(lián)系傳動鏈。 如滾齒機(jī)的范成運動傳動鏈也屬于內(nèi)聯(lián)系傳動鏈。,2.2.2 機(jī)床傳動原理,外聯(lián)系傳動鏈：運動源執(zhí)行件 聯(lián)系動源和機(jī)床執(zhí)行件，使執(zhí)行件得到運動，并能改變運動的速度和方向，但不要求運動源和執(zhí)行件之間有嚴(yán)格的傳動比關(guān)系。 例如：車螺紋時，從電機(jī)到車床主軸的傳動鏈就是外聯(lián)系傳動鍵，它只決定車螺紋速度的快慢，而不影響螺紋表面的成形。,二、機(jī)床的傳動鏈,2.2.2 機(jī)床傳動原理,外聯(lián)系傳動鏈,內(nèi)聯(lián)系傳動鏈：執(zhí)行件執(zhí)行件 聯(lián)系復(fù)合運動之內(nèi)的各個分解部分，傳動鏈所聯(lián)系的執(zhí)行件相互之間的相對速度（及相對位移量）有嚴(yán)格的要求，用來保證運動的軌跡。 例如：車螺紋時，為保證所需螺紋的導(dǎo)程大小，主軸（工件）轉(zhuǎn)一周時，車刀必須沿工件軸向移動一個導(dǎo)程。聯(lián)系主軸刀架之間的螺紋傳動鏈，就是一條傳動比有嚴(yán)格要求的內(nèi)聯(lián)系傳動鍵。,二、機(jī)床的傳動鏈,2.2.2 機(jī)床傳動原理,內(nèi)聯(lián)系傳動鏈,車床上車單頭螺紋時的內(nèi)聯(lián)系。內(nèi)聯(lián)系傳動鏈由3對齒輪串聯(lián)而成，其作用是將兩執(zhí)行件，即主軸與刀架聯(lián)系起來，保證主軸轉(zhuǎn)一周，刀架移動一個被加工導(dǎo)程，從而將兩個單元運動，即主軸旋轉(zhuǎn)n1 和刀架縱向移動n2 ，組成復(fù)合運動（n1 n2）。,再如：用齒輪滾刀加工直齒圓柱齒輪時，滾刀轉(zhuǎn)1/K轉(zhuǎn)時（K是滾刀頭數(shù)），工件就必須轉(zhuǎn)1/Z轉(zhuǎn)（Z為齒輪齒數(shù)）。聯(lián)系滾刀旋轉(zhuǎn)B11和工件旋轉(zhuǎn)B12的傳動鏈必須保證嚴(yán)格的運動關(guān)系。所以也是內(nèi)聯(lián)系傳動鏈。 由此可見：內(nèi)聯(lián)系傳動鏈中，各傳動副的傳動比必須準(zhǔn)確不變，不應(yīng)有摩擦傳動或是瞬時傳動比變化的傳動件（如鏈傳動）。,內(nèi)聯(lián)系傳動鏈,例：用齒輪滾刀加工直齒圓柱齒輪齒面 母線漸開線，展成法，需一個復(fù)合成形運動，分解為滾刀旋轉(zhuǎn)B11和工件旋轉(zhuǎn)B12，它們之間保持嚴(yán)格的相對運動關(guān)系：滾刀每轉(zhuǎn)1/K（K滾刀頭數(shù)）轉(zhuǎn)（B11），工件轉(zhuǎn)過1/Z（Z齒輪齒數(shù)）轉(zhuǎn)即一個齒（B12）； 導(dǎo)線直線，相切法，需2個獨立的成形運動，即滾刀旋轉(zhuǎn)運動和滾刀沿工件軸向移動A2。其中滾刀的旋轉(zhuǎn)運動與展成運動的一部分B11重合； （滾刀旋轉(zhuǎn)B11是主運動，工件旋轉(zhuǎn)B12和滾刀沿工件軸向移動A2都是進(jìn)給運動） 故成形運動的總數(shù)只有2個：一個是復(fù)合成形運動（B11和B12），另一個是簡單成形運動A2。,二、機(jī)床的傳動鏈,把運動源和執(zhí)行件或執(zhí)行件之間聯(lián)系起來的一系列順序 排列的傳動件，構(gòu)成了一個傳動聯(lián)系，稱其為傳動鏈。 傳動鏈兩端的元件稱為末端件。,根據(jù)傳動鏈的功用，傳動鏈可分為兩類：,主運動傳動鏈： 進(jìn)給運動傳動鏈,2.2.2 機(jī)床傳動原理,傳動鏈中通常包括兩類傳動機(jī)構(gòu): 定比傳動機(jī)構(gòu) 傳動比和傳動方向固定不變的傳動機(jī)構(gòu)，如定比齒輪副、蝸桿蝸輪副、絲杠螺母副等 換置機(jī)構(gòu) 根據(jù)加工要求可變換傳動比和傳動方向的傳動機(jī)構(gòu)，如掛輪變速機(jī)構(gòu)、滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)、離合器換向機(jī)構(gòu)等。,二、機(jī)床的傳動鏈,2.2.2 機(jī)床傳動原理,三、機(jī)床傳動原理圖,在機(jī)床的運動分析中，為了便于分析機(jī)床運動和傳動聯(lián)系，常用一些 簡明的符號來表示運動源與執(zhí)行件、執(zhí)行件與執(zhí)行件之間的傳動聯(lián)系， 這就是傳動原理圖,傳動原理常使用的部分符號,2.2.2 機(jī)床傳動原理,傳動原理圖表示了機(jī)床傳動的最基本特征。因此，用它來分析、研究機(jī)床運動時，最容易找出兩種不同類型機(jī)床的最根本區(qū)別，對于同一類型機(jī)床來說，不管它們具體結(jié)構(gòu)有何明顯的差異，它們的傳動原理圖卻是完全相同的。,2.2.2 機(jī)床傳動原理,三、機(jī)床傳動原理圖,并不表達(dá)實際傳動機(jī)構(gòu)的種類和數(shù)量,傳動比i ：,2.2.2 機(jī)床傳動原理,四、傳動比,傳動比u：,渦輪蝸桿傳動,四、傳動比,齒條移動速度：,nv-與齒條嚙合的齒輪的轉(zhuǎn)速, r/min ; m-齒條、齒輪模數(shù)，mm ; z-齒輪齒數(shù) p-齒條齒距,mm。,(mm/s),四、傳動比,螺母移動速度：,nv-絲杠轉(zhuǎn)速, r/min ; p-單頭螺桿螺距,mm。,(mm/s),絲杠螺母傳動,四、傳動比,一、機(jī)床傳動系統(tǒng)圖,2.2.3 機(jī)床的傳動系統(tǒng),為了清晰地表示機(jī)床傳動系統(tǒng)中各個零件及其相互連接關(guān)系， 按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的圖形符號畫出機(jī)床各個傳動鏈的 綜合簡圖，稱為機(jī)床傳動系統(tǒng)圖。,傳動系統(tǒng)圖中：羅馬數(shù)字表示傳動軸的編號， 阿拉伯?dāng)?shù)字表示齒輪齒數(shù)或帶輪直徑，字母M 表示離合器等。,它比傳動原理圖更準(zhǔn)確、更清楚、更全面地反映了機(jī)床的傳動關(guān)系。在圖中用簡單的規(guī)定符號代表各種傳動元件； 機(jī)床的傳動系統(tǒng)畫在一個能反映機(jī)床外形和各主要部件相互位置的投影面上，并盡可能繪制在機(jī)床外形的輪廓線內(nèi)。圖中的各傳動元件是按照運動傳遞的先后順序，以展開圖的形式畫出來的。該圖只表示傳動關(guān)系，并不代表各傳動元件的實際尺寸和空間位置。,一、機(jī)床傳動系統(tǒng)圖,2.2.3 機(jī)床的傳動系統(tǒng),機(jī)床的傳動系統(tǒng),空套連接,普通平鍵連接,導(dǎo)向平鍵連接,花鍵連接,二、機(jī)床常用傳動件的簡圖符號,2.2.3 機(jī)床的傳動系統(tǒng),二、機(jī)床常用傳動件的簡圖符號,2.2.3 機(jī)床的傳動系統(tǒng),二、機(jī)床常用傳動件的簡圖符號,2.2.3 機(jī)床的傳動系統(tǒng),二、機(jī)床常用傳動件的簡圖符號,2.2.3 機(jī)床的傳動系統(tǒng),二、機(jī)床常用傳動件的簡圖符號,2.2.3 機(jī)床的傳動系統(tǒng),二、機(jī)床常用傳動件的簡圖符號,2.2.3 機(jī)床的傳動系統(tǒng),二、機(jī)床常用傳動件的簡圖符號,2.2.3 機(jī)床的傳動系統(tǒng),二、機(jī)床常用傳動件的簡圖符號,2.2.3 機(jī)床的傳動系統(tǒng),二、機(jī)床常用傳動件的簡圖符號,2.2.3 機(jī)床的傳動系統(tǒng),三、轉(zhuǎn)速圖,臥式車床的組成,變速箱,進(jìn)給箱,主軸箱,刀 架,溜板箱,尾 座,床 身,床 腿,臥式車床的傳動分析,電動機(jī),變速箱,帶傳動,主軸箱,主 軸,工件轉(zhuǎn)動,換向機(jī)構(gòu),變換機(jī)構(gòu),進(jìn)給箱,光杠,絲杠,溜板箱,刀架,車刀縱橫移動,車床的主運動,車床的進(jìn)給運動,=,1440,33/22,34/32,176/200,27/27,=,1980(r/min),n主min,=,1440,19/34,22/45,176/200,27/63,17/58,=,43(r/min),n主max,主軸轉(zhuǎn)速的計算：,四、傳動結(jié)構(gòu)式,為了表達(dá)傳動鏈兩個末端件計算位移之間的數(shù)值關(guān)系，將 傳動鏈內(nèi)各傳動副的傳動比相連乘組成一個等式，稱為運動平衡式,主軸轉(zhuǎn)速的計算：,=,1440,33/22,34/32,176/200,27/27,=,1980(r/min),n主min,=,1440,19/34,22/45,176/200,27/63,17/58,=,43(r/min),n主max,五、運動平衡式,萬能臥式升降臺銑床,萬能臥式升降臺銑床是指主軸軸線呈水平安置的，工作臺可以作縱向、橫向和垂直運動，并可在水平平面內(nèi)調(diào)整一定角度的銑床。,數(shù)控（NC）是以數(shù)字化信號對機(jī)床運動及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。 數(shù)控機(jī)床是指應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對加工過程進(jìn)行控制的機(jī)床。它綜合了計算機(jī)、自動控制、精密測量、機(jī)床的機(jī)構(gòu)設(shè)計與制造等方面的最新成果。,2.2.4 數(shù)控機(jī)床,一、數(shù)控加工的概念 數(shù)控加工 根據(jù)零件圖樣及工藝要求等原始條件，編制零件數(shù)控加工程序，并輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，以控制數(shù)控機(jī)床中刀具與工件的相對運動，從而完成零件的加工。 數(shù)控加工技術(shù)就是用數(shù)控機(jī)床加工零件的方法，是伴隨著數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來的一種應(yīng)用技術(shù)，它是人們長期從事數(shù)控加工實踐的經(jīng)驗總結(jié)。,2.2.4 數(shù)控機(jī)床,制 定 工 藝,閱 讀 零 件,工 藝 分 析,數(shù) 控 編 程,程 序 傳 輸,雖然數(shù)控加工與傳統(tǒng)的機(jī)械加工相比，在加工的方法和內(nèi)容上有許多相似之處，但由于采用了數(shù)字化的控制形式和數(shù)控機(jī)床，許多傳統(tǒng)加工過程中的人工操作被計算機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)的自動控制所取代。,二、數(shù)控加工的過程,2.2.4 數(shù)控機(jī)床,數(shù)控加工過程示意圖,工藝分析,數(shù)控加工程序,工序卡,傳統(tǒng)加工,數(shù)控加工,傳統(tǒng)加工與數(shù)控加工的比較圖,三、數(shù)控加工的原理,把文本格式表達(dá)的零件加工程序，傳入數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置，經(jīng)過譯碼、運算，指揮執(zhí)行機(jī)構(gòu)（伺服電機(jī)帶動的主軸和工作臺）控制刀具與工件相對運動，從而加工出符合編程設(shè)計要求的零件。,2.2.4 數(shù)控機(jī)床,控 制 介 質(zhì),輸 入 裝 置,數(shù) 控 裝 置,伺服驅(qū)動裝置,位置檢測,輔助控制裝置,機(jī)床零點,控制介質(zhì) 控制介質(zhì)是記錄零件加工程序的媒介,輸入裝置,將所輸入的程序載體上的數(shù)控程序變成相應(yīng)的電脈沖信號，傳送并存入數(shù)控裝置內(nèi)。,數(shù)控裝置,數(shù)控裝置是接受輸入裝置送來的脈沖信號，經(jīng)過編譯、運算和邏輯處理后，輸出指令控制機(jī)床的各個部分，按程序動作的裝置。數(shù)控設(shè)備的數(shù)據(jù)處理和控制電路以及伺服機(jī)構(gòu)等統(tǒng)稱數(shù)控控制系統(tǒng)。它由程序輸入輸出設(shè)備、計算機(jī)數(shù)字控制裝置、可編程控制器、主軸進(jìn)給及驅(qū)動裝置等組成。,伺服驅(qū)動裝置,伺服驅(qū)動裝置的作用是把來自CNC裝置的各種指令（脈沖信號），經(jīng)過功率放大后，驅(qū)動電動機(jī)運轉(zhuǎn)，通過機(jī)械傳動裝置拖動工作臺或刀架運動。 伺服驅(qū)動裝置包括驅(qū)動部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部分。 在數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動機(jī)構(gòu)中，常用的驅(qū)動元件有功率步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)，后二者都帶有感應(yīng)同步器、編碼器等位置檢測元件。,作用：檢測機(jī)床的運動方向、速率、距離等參數(shù)，并將物理量轉(zhuǎn)變成電信號顯示出來或送給機(jī)床數(shù)控裝置，使數(shù)控裝置能夠校核機(jī)床的工作情況及實際位置是否與指令一致，并由機(jī)床數(shù)控裝置發(fā)出指令，糾正產(chǎn)生的誤差。 輔助控制裝置,反饋檢測系統(tǒng),