金属切削原理、刀具与机床教案讲稿.doc

教 案2017-2018学年 第 1学期院 （部） *学院教 研 室 机械专业课 程 名 称 金属切削原理与机床授 课 专 业 班 级 *班主 讲 教 师 *职 称 职 务 * 使 用 教 材 金属切削原理、金属切削机床概论 第1次课授课内容绪论，机床分类和型号的编制方法；目的要求理解金属切削机床的特点，理解金属切削过程的特点及刀具理解金属切削机床的分类和机床型号的编制方法。重点难点理解机床的分类及型号编制方法；理解常用机床的类代号、通用特性代号、主参数等；课 型理论计划学时2课前准备第一章绪论1-1地位、性质1-2本课程的研究对象、内容及目的第二章机床分析2-1切削加工的基本定义2-1-1金属切削机床的分类2-1-2金属切削机床型号编制课堂小结作业、思考金属切削机床的分类金属切削机床型号的编制方法课后小结第一章绪论1-1地位、性质一、金属切削加工的重要性 机械制造中所用的工作母机8090为金属切削机床 1957年 美国 钢产量1亿吨1500万吨变成切屑切削加工的种类 车、铣、刨、磨、钻、镗、铰、拉二、金属切削机床的重要性在现代机械制造工业中，被制造的机器零件，特别是精密零件的最终形状、尺寸及表面粗糙度，主要是借助金属切削机床加工来获得的，因此机床是制造机器零件的主要设备。它所担负的工作量约占机器总制造工作量的40%60%，它的先进程度直接影响到机器制造工业的产品质量和劳动生产1-2本课程的研究对象、内容及目的本课程在专业教学中的地位 切削原理刀具机制工艺一、切削加工：1.定义：使用切削工具从毛坯上切除多余的材料，从而获得具有一定形状、精度和表面质量的零件。2.实现切削加工的条件 （1）刀具与工件之间的相对运动；（2）刀具具有一定的空间几何形状；（3）满足切削需要的刀具材料性能。3. 切削加工的发展史秦 铜车马轴承 磨削 汉 五铢钱 车削；弩机 工具（钻、锉） 1668 明 马拉铣床 脚踏砂轮 制作天文仪器 1775 英 加工蒸汽机汽缸 汽缸镗床 1818 美 铣床1865前后 各种机床出现（车、刨、插、齿轮、螺纹） 1864 法 刀具几何形状对切削力的影响18701877 俄 切屑形成和种类 1898 美 高速钢 1927 德 硬质合金1932 美 切削用量手册 1960以后 涂层刀具、陶瓷刀具等出现二、金属切削机床1.定义：是指用切削的方法加工金属工件，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机器。它是制造机器的机器，故又称为“工作母机”或“工具机”（Machine-tool），习惯上简称为“机床”。2.机床发展概况金属切削机床加工的生产模式，大体上经历了以下五个阶段：（1）通用机床加专用工艺装备或专用机床从30年代到50年代使用。这种生产模式可实现具有固定生产节拍的刚性自动化，但加工柔性差，转产困难，更换产品时需更换大批工艺装备报废专用机床，重新设计与制造装备的周期长、投资大。（2）数显机床50年代末数显机床开始推广应用，这种模式不但提高了加工精度和效率，而且增加了生产的柔性，省去了设计与制造钻模、镗模等工艺装备的工作量。（3）计算机数控机床60年代开始到70年代，计算机控制的数控机床集中了自动化机床、精密机床和通用机床三者的优点，将高效率、高质量和高柔性集于一体。（4）柔性制造系统（FMS）这是国外70年代末开始进入实用阶段的生产模式。FMS是采用一组数控机床和其他自动化的工艺装备，由计算机信息控制系统和物料（工件及刀具）自动储运系统联接起来的整体。（5）计算机集成制造系统（CIMS）这是国外80年代开始进入实用阶段的一种新的生产模式。CIMS是用计算机网络控制的综合计划、加工、检验、装配和辅助功能等综合自动化系统。它将CAD和CAM综合为一体，构成适合于多品种中小批量生产的高质量、高效益和高柔性的智能生产系统，是一个产品设计和制造的全盘自动化系统。第二章机床运动分析2-1切削加工的基本定义切削加工：使用切削工具从毛坯上切除多余的材料，从而获得具有一定形状、精度和表面质量的零件。2-1-1金属切削机床的分类金属切削机床的种类非常繁多，为了便于区别、使用和管理，有必要对机床进行分类，根据需要可以从不同的角度出发，对机床作如下的分类：1.按机床的加工性能和结构特点分类：我国机床分为12大类：车床（C）、钻床（Z）、镗床（T）、铣床（X）、拉床（L）、磨床（M）、刨插床（B）、齿轮加工机床（Y）、螺纹加工机床（S）、特种加工机床（D）、锯床（G）和其他机床（Q）。这是主要的机床分类方法。2.按机床的通用程度分类：1）通用机床（万能机床）特点是：加工范围较广，结构往往比较复杂，主要适用于单件小批生产。2）专用机床根据特定工艺要求而专门设计、制造和使用的，一般来说，生产率较高，结构比通用机床简单，适用于大批量生产。（组合机床实际上也是专用机床）3）专门化机床（又称专能机床）这类机床用于完成形状类似而尺寸不同的工件的某一种工序的机床，如精密丝杆车床等，它们的特点介于通用机床和专用机床之间，既有加工尺寸的通用性，又有加工工序的专用性，生产率较高，适用于成批生产。3.按机床的精度分类：普通（精度）机床、精密机床和高精度机床（超精密级机床）。4.按机床重量不同分类：1）仪表机床；2）中型机床（一般机床）；3）大型机床（大约10吨）；4）重型机床（大于30吨）；5）超重型机床（大于100吨）。2-1-2金属切削机床型号编制机床的型号是机床产品的代号，用以表明机床的类型，通用和结构特性，主要技术参数等。GB/T15375-94金属切削机床型号编制方法规定，我国的机床型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律组合而成1.通用机床和专门化机床型号通用机床型号的表示方法为：（1）机床的类别代号用大写汉语拼音字母表示，位于型号之前。类 别车 床钻 床镗 床磨 床齿轮加工机床螺纹加工机床铣床刨插床拉床锯床其他 机床代号CZTM2M3MYSXBLGQ读音车钻镗磨二磨三磨牙丝铣刨拉割其（2）机床的特性代号通用特性高精度精密自动半自动数控加工中心 (自动换刀)彷型轻型加重型简式或经济型柔性加工单元数显高速代号GMZBKHFQCJRXS读音高密自半控换彷轻重简柔显速（3）结构特性代号为了区别主参数相同而结构不同的机床，在型号中用汉语拼音字母区分。例如，CA6140型普通车床型号中的“A”，可理解为：CA6140型普通车床在结构上区别于C6140型普通车床。（4）机床的组别，系别代号用两位阿拉伯数字表示，前者表示组，后者表示系。每类机床划分为10个组，每个组又划分为10个系。在同一类机床中，凡主要布局或使用范围基本相同的机床，即为同一组。凡在同一组机床中，若其主参数相同、主要结构及布局型式相同的机床，即为同一系。 组别类别0123456789车床C仪表车床单轴自动、半自动车床多轴自动、半自动车床回轮、转塔车床曲轴及凸轮轴车床立式车床落地及卧式车床仿形及多刀车床轮、轴、辊、锭及铲齿车床其他车床钻床Z坐标镗钻床深孔钻床摇臂钻床台式钻床立式钻床卧式钻床铣钻床中心孔钻床镗床T深孔镗床坐标镗床立式镗床卧式铣镗床精镗床汽车、拖拉机修理用镗床磨床M仪表磨床外圆磨床内圆磨床砂轮机坐标磨床导轨磨床刀具刃磨床平面及端面磨床曲轴、凸轮轴、花键轴及轧辊磨床工具磨床2M超精机内圆研磨机外圆及其他研磨机抛光机砂带抛光及磨削机床刀具刃磨及研磨机床可转位刀片磨削机床研磨机其他磨床3M球轴承套圈沟磨床滚子轴承套圈滚道磨床轴承套圈超精机床叶片磨削机床滚子加工机床钢球加工机床气门、活塞及活塞环磨削机床汽车、拖拉机修磨机床齿轮加工机床Y仪表齿轮加工机锥齿轮加工机滚齿及铣齿机剃齿及研齿机插齿机花键轴铣床齿轮磨齿机其他齿轮加工机齿轮倒角及检查机螺纹加工机床S套丝机攻丝机螺纹铣床螺纹磨床螺纹车床铣床X仪表铣床悬臂及滑枕铣床龙门铣床平面铣床彷形铣床立式升降台铣床卧式升降台铣床床身铣床工具铣床其他铣床刨插床B悬臂刨床龙门刨床插床牛头刨床边缘及模具刨床其他刨床拉床L侧拉床卧式外拉床连续拉床立式内拉床卧式内拉床立式外拉床键槽及螺纹拉床其他拉床锯床G砂轮片锯床卧式带锯床立式带锯床圆锯床弓锯床锉锯床其他机床Q其他仪表机床管子加工机床木螺钉加工机刻线机切断机（5）机床的主参数，设计顺序号和第二参数机床主参数：代表机床规格的大小，在机床型号中，用数字给出主参数的折算数值（1/10或1/150）设计顺序号：当无法用一个主参数表示时，则在型号中用设计顺序号表示.第二参数：一般是主轴数，最大跨距，最大工作长度，工作台工作面长度等，它也用折算值表示.（6）机床的重大改进顺序号当机床性能和结构布局有重大改进时，在原机床型号尾部，加重大改进顺序号A，B，C.等.（7）其他特性代号：用汉语拼音字母或阿拉伯数字或二者的组合来表示。主要用以反映各类机床的特性，如对数控机床，可反映不同的数控系统；对于一般机床可反映同一型号机床的变型等。（8）企业代号：生产单位为机床厂时，由机床厂所在城市名称的大写汉语拼音字母及该厂在该城市建立的先后顺序号，或机床厂名称的大写汉语拼音字母表示。通用机床的型号编制举例2.专用机床的型号编制专用机床的型号一般由设计单位代号和设计顺序号组成，其表示方法为：1）设计单位代号通常，机床厂代号是由所在城市和该厂名称的大写汉语拼音字母或该厂在市内建立顺序号，排在型号之首。2）组代号用一位阿拉伯数字表示，位于设计单位号之后，并用：“”分开。读作：“至”。3）设计顺序号由001起始，位于组代号之后。例如，沈阳第一机床厂设计制造的第十八种机为专用机床，属于2组，顺序号为018，故其型号为S1-2018。 第2次课授课内容机床的运动分析，工件表面形成方法、机床运动的种类。目的要求理解零件表面的形成方法及所需要的运动；分清简单成形运动和复合成形运动、表面成形运动和辅助运动、主运动和进给运动等概念。重点难点表面成形运动，各类常用机床的主运动和进给运动。课 型理论计划学时2课前准备第二章机床分析2-2机床的运动分析2-2-1工件加工表面及其形成方法2-2-2机床的运动合成课堂小结作业、思考简单成形运动和复合成形运动、表面成形运动和辅助运动。各类常用机床的主运动和进给运动。课后小结2-2机床的运动分析机床运动分析过程是认识和分析机床的基本方法，次序为“表面运动传动机构调整”2-2-1工件加工表面及其形成方法一、工件的表面形状加工机械零件=形成零件上各个表面零件表面组成：平面圆柱面圆锥面各种成形面二、表面的形成任何一个表面，都可以看作是一条曲线沿着另一条曲线运动的轨迹。这两条曲线叫做该表面的发生线，而前一条发生线，称为母线；后一条发生线，称为导线。有些表面的两条发生线是可以互换的例如圆柱面亦可以由圆母线沿着直线导线移动形成；有些表面的两条发生线则不可互换，如圆锥面。前者叫可逆表面，后者叫不可逆表面。三、发生线的形成1）描迹法（轨迹法）：刀刃为一个点，发生线是由刀刃作轨迹运动而形成。刀具与工件之间需要一个相对运动。2）成型法（仿型法）：刀刃为一线段，它与工件发生线吻合。因此发生线由刀刃实现，刀具工件之间不需要有相对运动。3）旋切法（相切法）：刀刃为一个点，发生线是旋转的刀刃的运动轨迹的切线。切削时刀具的旋转中心按一定规律作轨迹运动，刀刃运动轨迹为一系列圆，它们的切线形成了发生线。只是刀具和工件之间要有两个相对运动，一个是刀刃的转动，另一个是刀刃相对于工件的移动。4）范成法（展成法）：刀刃为一线段，它与工件发生线不吻合，发生线是由刀刃在刀具与工件作对滚运动（又称范成运动）时所形成的一些列轨迹线的包络线。这时刀具与工件之间只需要一个相对运动，称为范成运动，由刀具运动和工件转动复合而成。2-2-2机床的运动合成机床的运动的表示直线运动A旋转运动B机床的运动的目的获得加工零件所需表面形成一定形状的母线和导线形成母线和导线需要刀具和工件作相对运动形成某种形状表面时所需机床提供的成形运动的形式和数目，决定于采用的加工方法和刀具结构。形成母线和导线所需运动数之和，即为成形运动的数目。一、运动的种类1.按运动的功用分类按机床上运动的功用来看，可分为表面成形运动和非表面成形运动两大类。1）表面成形运动机床上的刀具和工件，为了形成表面发生线而作的相对运动，称为表面成形运动，简称成形运动。成形运动可能是简单的运动，也可能是复合运动。车削、磨削回转体表面为例，工件回转和刀具直线移动是速度各自独立的运动，即为两个简单的表面成形运动。车削螺纹则是2个单元运动所组成的一个复合成形运动。2）非成形运动（辅助运动）机床在加工过程中除完成成形运动外，还需完成其它一系列运动，这些与表面成形过程没有直接关系的运动，统称为辅助运动。辅助运动的作用是实现机床加工过程中所必需的各种辅助动作，为表面成形创造条件。切入运动使刀具切入工件，以获得进行成形运动所需的工件和刀具位置的运动，称为切入运动。分度运动当整个工件表面是由若干局部表面所组成时，由一个局部表面过度到另一个局部表面所作的运动。各种空行程是指进给前后的快速运动和各种调位运动。控制运动接通或断开某个传动链的运动、操纵变速机构和换向机构的运动，称为控制运动。校正运动在精密机床上为了消除传动误差的运动，称为校正运动。2.按运动的性质分类机床上的运动，按其运动的性质来，则可分为简单运动和复合运动。1）简单运动只包含一个单元的运动称为简单运动，简单运动一般为转动或直线移动。2）复合运动由两个或两个以上单元运动组成独立的运动，各个单元运动之间必须保持严格的速比关系，这种运动称为复合运动。二、.主运动和进给运动成形运动按其在切削加工所起的作用，又可分为主运动和进给运动。1.主运动是产生切削的运动。2.进给运动是维持切削得以继续的运动。 第3次课授课内容机床的传动、机床的调整；车床的类型和用途。目的要求掌握机床传动链、内联系传动链和外联系传动链的概念。熟练掌握传动原理图的规定符号和绘制方法。掌握机床典型结构的分析方法，对其它机床能做到举一反三。重点难点机床传动链、内联系传动链和外联系传动链的概念。传动原理图的绘制方法机床的传动分析、CA6140主运动分析课 型理论计划学时2课前准备2-2-3 机床的传动联系和传动原理图2-2-4 机床运动的调整2-3典型机床传动系统分析2-3-1车床种类及用途课堂小结作业、思考机床传动链、内联系传动链和外联系传动链的概念。传动原理图的绘制。主运动传动链分析。课后小结2-2-3 机床的传动联系和传动原理图一、传动的基本组成部分机床的三个基本组成部分：运动源传动装置执行件二、机床的传动联系传动联系为了在机床上得到所需的运动，必须通过一系列的传动件把运动源和执行件或执行件和执行件联系起来，称为传动联系。传动链构成一个传动联系的一系列顺序排列的传动件，称为传动链。传动链中的两类传动机构定比传动机构传动比和传动方向固定不变的传动机构，如定比齿轮副、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等换置机构根据加工要求可以变换传动比和传动方向的传动机构，如挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器换向机构等。传动链按运动性质分为：外联系传动链内联系传动链外联系传动链运动源与执行件之间的传动联系，称为外联系。机床上运动源和执行件之间为了实现外联系而顺次串联的传动副，称为外联系传动链（对简单运动而言）。例：车外圆时，电机主轴（外联系传动链），如图所示。机床上有几个简单运动，就需要有几条外联系传动链。可以有各自独立的运动源，也可以几条传动链共用一个运动源。内联系传动链机床上为了将两个或两个以上单元运动组成复合的成形运动。执行件与执行件之间的传递联系称为内联系。机床上两个执行件之间为了实现内联系而顺次串联的传动副，称为内联系传动链。机床工作时，内联系传动链所联系的两个执行件，将按照规定的运动关系作相对运动由于内联系传动链本身不能提供运动，为使执行件得到运动，还需有外联系传动链将运动源的运动传到内联系传动链上来。内联系传动链的要求内部必须保持严格运动关系决定着复合运动的轨迹（即发生线的形状）传动比是否准确以及由其确定的两单元运动的相对运动方向是否正确，会直接影响被加工表面的形状精度不能有传动比不确定或瞬时传动比变化的传动机构，如带传动、链传动等。调整内联系传动链的换置机构时，其传动比也必须有足够精度。三、传动原理图用一些简单的符号表示运动源与执行件及执行件与执行件之间的联系传动原理图传动原理图常用符号机床传动原理图的画法1）画出工件、刀具示意图及其运动；2）画出主轴、刀架、丝杆螺母；3）画出运动源（电动机）；4）画出该机床上的特殊机构符号，如Uv、Uf等；5）再用虚线代表传动比不变的传动链，把它们之间关联的部分联接起来。其它的中间传动件则一概不画，这样就可以得到了一幅简洁明了的图形，这种图形表示了机床传动最基本的特征。三、传动系统分析1. 传动系统图 按传动顺序表示机床全部传动关系的示意图。了解机床设计机床的重要工具不代表空间位置，只表示传动关系图1 主运动传动系统图图1主运动传动链的传动路线表达式（传动结构式）2. 转速图 用来表达传动系统中各轴转速的变化规律和传动副速比的图形，称为转速图。转速图可直观地表达主轴和各传动轴都有哪些转速，每级转速是通过哪些传动副得到的，以及这些传动副的传动比等。它可以用来拟定新的传动系统，也可以用来对现有的机床传动系统进行分析和比较。（一） 传动图的识读1.竖线代表传动轴 从电机轴到主轴，从左到右按照运动传递的顺序，顺次排列。2.横线代表各级转速机床主轴各级转速通常按照等比数列进行分级3.竖线和横线之间的连线代表隔周之间的传动副及其传动比相邻两轴之间对应转速的连线表示其传动副，连线向右上方倾斜表示升速，向右下方倾斜表示降速，水平连线表示等速。（二） 转速图的特性转速图图2可以表示下列特性：1.传动系统的传动轴数以及各轴的转速级数和转速：5根传动轴：电机轴与轴I，轴II，轴III，轴IV电机轴转速：1440r/min轴I有1级转速轴II有3级转速轴III有6级转速轴IV有12级转速2.主轴各级转速的传动路线图2 某车床主运动转速图3. 运动平衡式 为了表达传动链两个末端件计算位移之间的数值关系，常将传动链内各传动副的传动比相连乘组成一个等式，称为运动平衡式。2-2-4 机床运动的调整一、运动参数及其换置器官运动参数：轨迹、速度、方向、行程和位置换置器官机床运动的调整，就是调整每个运动的5个参数。改变运动参数的机构称为换置器官。二、机床运动的调整计算机床运动的调整计算按每一传动链分别进行，其步骤如下：1. 根据对机床的运动分析，确定各传动链的末端件。如：主轴刀架1. 根据传动链两末端件的运动关系，确定计算位移量。如；主轴转1转刀架移动f1. 根据传动链及计算位移量，列出运动平衡方程式。如：1（r）u1ufu2tlf1. 根据运动平衡方程式，导出该传动链的换置公式。如：uff/（u1u2tl）然后按加工条件确定挂轮变速机构所需采用的配换齿轮齿数，或确定对其它变速机构的调整要求。2-3典型机床传动系统分析2-3-1车床种类及用途一、车床的用途和运动机械制造中使用最广泛的一种机床工艺范围：加工各种回转表面和回转体端面使用刀具：车刀、钻头、铰刀、丝锥主运动：工件的旋转运动进给运动：刀具直线移动二、车床的分类落地及卧式车床回轮、转塔车床立式车床仿形及多刀车床自动车床专门化车床：曲轴、凸轮轴、铲齿车床 第 4 次课授课内容CA6140的主传动和主要结构目的要求了解和掌握车制各种螺纹和机动进给的传动特点和传动路线；进给传动的调整计算。了解和掌握主轴箱的结构特点和调整。重点难点CA6140车床传动系统分析及典型结构如各种离合器、各种齿轮变速结构。传动系统的分析计算。课 型理论计划学时2课前准备2-3-2 CA6140车床的工艺范围和布局2-3-3 CA6140车床传动系统分析2-3-4 CA6140车床的主要结构课堂小结作业、思考车制各种螺纹和机动进给的传动特点和传动路线主轴箱的结构特点课后小结2-3-2 CA6140车床的工艺范围和布局一、工艺范围加工各种回转表面和回转体端面如：内外圆柱面、圆锥面、环槽、成形回转面、端平面和各种螺纹等，还可以进行钻孔、扩孔、铰孔和滚花等工作，如图所示。卧式车床主要对各种轴类、套类和盘类零件进行加工。卧式车床的运动工件旋转运动主运动刀具直线移动进给运动纵向运动横向运动斜向运动卧式车床的特点通用性较大自动化程度低加工复杂工件时，换刀麻烦辅助时间长，生产率低适用于单件小批生产及修理车间二、机床的布局1）主轴箱2）刀架、床鞍3）尾座4）床身5）溜板箱6）进给箱三、卧式车床的主参数卧式车床的主参数是床身上最大工件回转直径第二主参数是最大工件长度。主参数决定了主轴轴线距离床身导轨的高度，第二主参数决定了床身的长度。CA6140型卧式车床的主参数为400mm，但在加工较长的轴、套类工件时，由于受到中滑板的限制，刀架上最大工件回转直径为210mm，这也是一个重要的参数。见图其它参数：刀架上最大回转直径主轴中心至床身矩形导轨的距离通过主轴孔的最大棒料直径主轴前端锥孔尺寸加工螺纹范围主轴的转速范围电动机功率2-3-3 CA6140车床传动系统分析CA6140型车床是普通精度的卧式车床。传动系统包括主传动和刀架传动两部分。传动链实现主运动的主传动链实现螺纹进给运动的螺纹进给传动链实现纵向进给运动的纵向进给传动链实现横向进给运动的横向进给传动链快速空行程传动链主传动链两端件：主电动机主轴运动传动路线是：主电动机-1-2-uv-3-4-主轴。任务：电动机的运动和动力传给主轴通过换置机构uv使主轴获得各种转速是外联系传动链螺纹进给传动链两端件：主轴刀架运动传动路线：主轴-4-5-uf-6-8丝杠-刀架任务：联系主轴和刀架纵向溜板保证工件和刀具之间的严格运动关系通过调整换置机构uf，加工出不同种类、不同导程的各种螺纹是内联系传动链纵向和横向进给传动链任务实现一般车削时的纵向和横向机动进给运动及其变速与换向两端件主轴刀架外联系传动链主轴被看作是该两个传动链的间接动源。丝杠和光杠为保证螺纹导程精度，采用丝杠螺母丝杠可以制造得比较精密。丝杠传动分支实现螺纹进给运动光杠传动分支实现纵、横向进给运动光杠可大大减轻丝杠的磨损有利于长期保持丝杠的精度可获得一般车削所需的纵、横进给量（数值较小）主轴与挂轮变速机构之间的换向机构，是在主轴转向不变时，改变刀架的运动方向（向左或向右），车削右旋或左旋螺纹。一、主运动传动链分析它的功用：把动力源（电动机）的运动及能量传给主轴，使主轴带动工件旋转，卧式车床的主轴应能变速及换向。传动路线主传动系统图传动路线表达式M1的功用为控制主轴（轴）正转、反转或停止。运动由轴到主轴可以有两种不同的传动路线：主轴高速运转（n主4501400r/min）；主轴低速运转（n主10500r/min）。主轴的转速级数与转速计算主轴正转时实际上只能获得24级不同转速23+23（22-1）24级反转级数为3+3（22-1）=12级二、进给传动链分析刀架可进行纵、横向进给运动和辅助运动。刀架的运动源仍是主电动机。始端件主轴；末端件刀架因车螺纹要求主轴转一周时刀架移动一个被加工螺纹的导程，并且车外圆进给量是以主轴转一周时刀架的移动量来表示，所以分析传动关系时，把主轴作为刀架传动的始端。刀架传动系统的组成扩大螺距传动组变换左右螺纹传动组变换左右螺纹传动组基本变速组增倍变速组进给运动传动链分析进给运动传动链是使刀架实现纵向或横向运动的传动链。传动链的两末端件主轴刀架1.车削螺纹CA6140型卧式车床能车削常用的米制、英制、模数制及径节制四种螺纹；还可以车削加大螺距、非标准螺距及较精确的螺纹。它既可以车削右旋螺纹，也可以车削左旋螺纹。车削螺纹时，主轴与刀具之间必须保持严格的运动关系：主轴转1转刀架移动S工mm上述关系称为车削螺纹时进给运动传动链的“计算位移”。车螺纹的运动平衡式：1（r主轴）u0uxS丝=S工式中：u0主轴至丝杠之间全部定比传动机构的传动比，是一个常数；ux主轴至丝杠之间换置机构的可变传动比；S丝机床丝杠的导程，CA6140型车床为：S丝P12mm；S工被加工螺纹的导程，单位为mm。（1）车米制螺纹（2）车削模数螺纹（3）车削英制螺纹（4）车削径节螺纹（5）车削非标准螺距和较精密螺纹CA6140型车床进给运动链中加工螺纹时的传动路线表达式归纳总结如下：2.机动进给（车削圆柱面和端面）车削圆柱表面时，可使用机动的纵向进给。车削端面时，可使用机动的横向进给。为了避免丝杠磨损过快及便于人工操纵（将刀架运动的操纵机构放在溜板箱上），车削圆柱面和端面时，机动进给运动是由光杠经溜板箱传动的。机动进给传动路线表达式如下（1）纵向机动进给量纵向机动进给量共64种（2）横向机动进给量横向进给量的种数有64种。刀架的快速移动CA6140型开停和换向装置2-3-4 CA6140车床的主要结构一、主轴箱功用支承主轴和传动其旋转，并使其实现起动、停止、变速和换向等。主轴的组成卸荷式皮带轮双向多片式摩擦离合器和制动器及操纵机构主轴组件滑动齿轮的变速操纵机构等典型机构。1.传动机构定比传动、变速机构定比传动仅用于传递运动和动力一般采用齿轮传动副变速机构一般采用滑移齿轮变速机构特点：结构简单，传动效率高，传动比准确当变速齿轮为斜齿或尺寸较大时，则采用离合器变速（1）卸荷式皮带轮（2）传动齿轮（3）传动轴的支承结构（4）主轴及其轴承2.主轴变向、制动及其操纵（1）摩擦离合器（2）制动装置3.变速操作机构二、进给箱功用变换被加工螺纹种类和导程获得各种机动进给量组成部份变速机构变换螺纹导程和进给量移换机构变换螺纹种类操纵机构三、溜板箱功用将丝杠或光杠的旋转运动转变为直线运动并带动刀架进给控制刀架运动的接通、断开和换向机床过载时控制刀架自动停止进给手动操纵刀架移动和实现快速移动等溜板箱中的主要机构：开合螺母机构接通丝杠传动传动机构将光杠的运动传至纵向齿轮齿条和横向进给丝杠转换机构接通、断开和转换纵横进给过载保险装置和互锁机构保证机床工作安全操纵机构控制刀架运动换向机构改变纵、横机动进给运动方向快速空行程传动机构1.纵、横向机动进给操纵机构2.开合螺母机构3.互锁机构4.超越离合器5.过载保险装置四、刀架和尾架功用安装车刀，并由溜板带动其作纵向、横向和斜向进给运动。组成它由床鞍、横向溜板、转盘、刀架溜板和方刀架等 第 5 次课授课内容刀具的几何参数目的要求理解确定刀具切削角度的参考平面理解刀具标注角度的参考系重点难点刀具参考平面的确定课 型理论计划学时2课前准备第三章 刀具的几何参数3-1刀具的几何参数3-1-1刀具切削部分的表面与刀刃3-1-2确定刀具切削角度的参考平面3-1-3刀具标注角度的参考系课堂小结作业、思考课后小结第三章 刀具的几何参数3-1刀具的几何参数3-1-1刀具切削部分的表面与刀刃一、刀具的组成装夹部分（刀柄、刀杆）用于正确安装在机床上的部分切削部分（刀头） 前刀面 A 主切削刃 S后刀面 A 副切削刃 S副后刀面 A 过渡刃（刀尖）二、刀面A:切屑沿其流出的刀面 A:与工件上过渡表面对应的刀面 A：与工件上已加工表面对应的刀面三、刀刃S：A与A相交得到的边锋，完成主要金属切削工作S：A与A相交得到的边锋，协同S完成工作，最终形成已加工表面过渡刃：连接S与S的一段刀刃（直线或圆弧）作业：制作车刀模型（类型、材质自定）3-1-2确定刀具切削角度的参考平面1.基面pr是过切削刃上某选定点平行或垂直于刀具在制造、刃磨及测量时适合于安装或定位的一个平面或轴线，一般来说其方位要垂直于假定的主运动方向。车刀的基面都平行于它的底面。2.主切削平面ps是过切削刃某选定点与主切削刃相切并垂直于基面的平面。3.正交平面po是过切削刃某选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面。 3-1-3刀具标注角度的参考系一、切削角度与相应的参考系1、角度 标注角度：图纸上标注的角度 刃磨角度 静态角度工作角度：刀具在实际工作状态下的角度 动态角度2、参考系 标注参考系：用来定义刀具标注角度的参考系，以刀具结构为基础，建立在刀具假定安装位置和假定切削运动基础上工作参考系：用来定义刀具的工作角度的参考系，建立在刀具实际安装位置和实际切削运动基础上3、标注参考系的假定条件（因刀具不同而不同）：回转刀具：进给运动速度的方向或于刀具轴线车刀：进给运动只考虑方向，不考虑大小（即不考虑合成切削运动）刀刃上选定点与工件中心等高刀杆工件轴线二、刀具的标注参考系1、正交平面参考系（主剖面参考系） Pr Ps Po （Po系）Pr（基面）：过S上选定点，与假定v方向的平面Ps（切削平面）：过S上选定点，与S相切且Pr的平面Po（正交平面）：过S上选定点，Pr和Ps的平面2、法平面参考系（法剖面参考系） Pr Ps Pn （Pn系）Pn（法平面）：过S上选定点，S的平面3、背平面和假定工作平面参考系（进给切深剖面参考系） Pr Pp Pf （Pf系）Pf（假定工作平面）：过S上选定点，Pr，vf方向的平面Pp（背平面）：过S上选定点，Pf和Pr的平面 第 6 次课授课内容刀具的标注角度切削层参数与切削方式目的要求掌握刀具的标注角度理解切削层参数与切削方式重点难点刀具角度的标注课 型理论计划学时2课前准备3-1-4刀具的标注角度3-2切削层参数与切削方式3-2-1切削层参数3-2-2切削方式课堂小结作业、思考作业：刀具角度的标注课后小结3-1-4刀具的标注角度1.在基面内测量的角度（1）主偏角kr 主切削刃与进给运动方向之间的夹角。（2）副偏角kr 副切削刃与进给运动反方向之间的夹角。 （3）刀尖角er 主切削平面与副切削平面间的夹角。刀尖角的大小会影响刀具切削部分的强度和传热性能。它与主偏角和副偏角的关系如下: 2.在主切削刃正交平面内(O-O)测量的角度（1）前角go 前刀面与基面间的夹角。当前刀面与基面平行时，前角为零。基面在前刀面以内，前角为负。基面在前刀面以外，前角为正。（2）后角ao 后刀面与切削平面间的夹角。（3）楔角bo 前刀面与后刀面间的夹角。楔角的大小将影响切削部分截面的大小，决定着切削部分的强度，它与前角go和后角ao的关系如下 3.在切削平面内(S向)测量的角度刃倾角ls 主切削刃与基面间的夹角。刃倾角正负的规定如图7.3.8所示。刀尖处于最高点时，刃倾角为正；刀尖处于最低点时，刃倾角为负；切削刃平行于底面时，刃倾角为零。 4.在副切削刃正交平面内（O-O）测量的角度副后角ao 副后刀面与副切削刃切削平面间的夹角。上述的几何角度中，最常用的是前角（go）、后角（ao）、主偏角（kr）、刃倾角（ls）、副偏角（kr）和副后角（ao），通常称之为基本角度，在刀具切削部分的几何角度中，上述基本角度能完整地表达出车刀切削部分的几何形状，反映出刀具的切削特点。er、bo为派生角度。3-2切削层参数与切削方式3-2-1切削层参数切削层是刀具切削部分切过工件的一个单程所切除的工件材料层。切削层参数就是指这个切削层的截面尺寸。为了简化计算，切削层形状、尺寸规定在刀具的基面中度量，切削层的形状和尺寸将直接影响刀具切削部分所承受的负荷和切屑的尺寸大小。车外圆时，当主、副切削刃为直线，且ls =0，切削层就是车刀由位置移动到位置即一个f距离，刀具正在切削的那层金属层，可见，切削层的形状是平行四边形。hDfapbDkr切削层参数1. 切削层公称厚度hD 简称切削厚度，是垂直于切削表面度量的切削层尺寸。 hD f sinr 2. 切削层公称宽度bD 简称切削宽度，是沿切削表面度量的切削层尺寸。bD ap/sinr 3.切削层公称横截面积AD AD hD. bD f. ap3-2-2切削方式ls=0的切削称为直角切削，此时主切削刃与切削速度方向垂直，切屑沿切削刃法向流出。ls0的切削称为斜角切削，此时主切削刃与切削速度方向不垂直，切屑的流向与切削刃法向倾斜了一个角度，如图7.3.9所示。ls的正负规定 直角切削与斜角切削 第 7次课授课内容刀具材料目的要求掌握高速钢的特点、分类及性能、选用。掌握硬质合金的特点、分类及性能、选用。重点难点高速钢、硬质合金。两种典型刀具材料的选用。课 型理论计划学时2课前准备第四章 刀具材料4-1刀具材料应具有的性能4-2高速钢4-3硬质合金4-4新型刀具材料课堂小结作业、思考课后小结第四章 刀具材料4-1刀具材料应具有的性能 在切削加工时，刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上承受了很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温下进行切削的同时，还承受着切削力、冲击和振动，因此要求刀具切削部分的材料应具备以下基本条件：1. 高硬度 刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度应在HRC60以上。2.耐磨性耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力，通常刀具材料硬度越高，耐磨性越好，材料中硬质点的硬度越高，数量越多，颗粒越小，分布越均匀，则耐磨性越好。3.强度和韧性为了承受切削力、冲击和振动，刀具材料应具有足够的强度和韧性。一般用抗弯强度（sb ）冲击韧性（ak）值表示。4.耐热性刀具材料应在高温下保持较高的硬度、耐磨性和强度和韧性，并有良好的抗扩散、抗氧化的能力。这就是刀具材料的耐热性。它是衡量刀具材料综合切削性能的主要指标。5.工艺性为了便于刀具制造，要求刀具材料有较好的可加工性，包括锻、轧、焊接、切削加工、可磨削性和热处理特性等。此外，在选用刀具材料时，还要考虑经济性。经济性差的刀具材料难以推广使用。刀具材料种类很多，常用的有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石（天然和人造）和立方氮化硼等。碳素工具钢（如Tl0A、T12A）和合金工具钢（9SiCr、CrWMn），因其耐热性较差，仅用于手工工具。陶瓷、金刚石和立方氮化硼则由于性质脆、工艺性差及价格昂贵等原因，目前只在较小的范围内使用。当今，用得最多的刀具材料为高速钢和硬质合金。4-2高速钢高速钢是一种加入了钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素的高合金工具钢。它的耐热性较碳素工具钢和一般合金工具钢显著提高，允许的切削速度比碳素工具钢和合金工具钢高两倍以上。高速钢具有较高的强度、韧性和耐磨性，耐热性为540C600C。虽然高速钢的硬度和耐热性不如硬质合金，但由于用这种材料制作的刀具的刃口强度和韧性比硬质合金高，能承受较大的冲击载荷，能用于刚性较差的机床，而且这种刀具材料的工艺性能较好，容易磨出锋利的刃口，因此到目前为止，高速钢仍是应用较广泛的刀具材料，尤其是结构复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、铰刀、拉刀、齿轮刀具、螺纹刀具等。高速钢按其用途和性能可分为通用高速钢，高性能高速钢两类；。1.通用高速钢通用高速钢是指加工一般金属材料用的高速钢。按其化学成分有钨系高速钢和钼系高速钢。W18Cr4V属于钨系高速钢，其淬火后的硬度为6366HRC，耐热性可达620C，抗弯强度sb=3430MPa。磨削性能好，热处理工艺控制方便，是我国高速钢中用得比较多的一个牌号。W6Mo5Cr4V2属于钼系高速钢，与W18Cr4V 相比，它的抗弯强度、冲击韧度和高温塑性较高，故可制造热轧刀具，如麻花钻等。2.高性能高速钢高性能高速钢是在通用高速钢中再加入一些合金元素，以进一步提高它的耐热性和耐磨性。这种高速钢的切削速度可达50100mmin，具有比通用高速钢更高的生产率与刀具使用寿命；同时还能切削不锈钢。耐热钢、高强度钢等难加工的材料。高钒高速钢（W12Cr4V4Mo）这种高速钢由于含钒（V）、碳（C）量的增加，提高了耐磨性，刀具寿命比通用高速钢可提高24倍，但是，随着钒质量分数的提高，使磨削性能变差，刃磨困难。高钴高速钢和高铝高速钢是近年来为了加工高温合金、钛合金、难熔合金、超高强度钢、奥氏体不锈钢等难加工材料而发展起来的。它们的常温硬度、高温硬度、耐热性和耐磨性都比通用高速钢W18Cr4V高，虽然它的抗弯强度和冲击韧度比较低，但仍是一种综合性能较好的材料，可以制作各种刀具。其牌号有W2Mo9Cr4VCo8、W6Mo5Cr4V2Al等。4-3硬质合金硬质合金是用粉未冶金法制造的合金材料，它是由硬度和熔点很高的碳化物（称为硬质相）和金属（称粘结相）组成。硬质合金的硬度较高，常温下可达7481HRC，它的耐磨性较好，耐热性较高，能耐8001000C的高温，因此能采用比高速钢高几倍甚至十几倍的切削速度；它的不足之处是抗弯强度和冲击韧度较高速钢低，刃口不能磨得象高速钢刀具那样锋利。常用硬质合金