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机械制造技术基础第三章金属切削机床 2015 2016学年秋季学期 主要内容 金属切削机床部件 常见金属切削机床 1 2 车床是制造业中使用最广泛的一类机床 以主轴带动工件旋转作为主运动 刀架带动刀具移动作为进给运动来完成工件和刀具之间的相对运动的一类机床 主要用来加工各种回转表面 如内外圆柱面 圆锥表面 成形回转表面和回转体的端面等 有些车床还能加工螺纹 在车床上使用的刀具主要是车刀 有些车床还可采用各种孔加工刀具 如钻头 镗刀 铰刀 丝锥 板牙等 3 车床介绍 1 表面成形运动工件的旋转运动 主运动 刀具的直线移动 进给运动 其形式有 纵向进给运动 横向进给运动 斜向进给运动及曲线运动 2 辅助运动 为成形运动创造条件1 切入运动 2 快速引进和退回运动3 机床的启动 停止 变向 机动快移以及部件和工件的夹紧 松开等操纵控制运动 4 车床介绍 二 车床的分类 卧式车床和落地车床立式车床转塔车床种类 单轴和多轴自动和半自动车床仿形车床和多刀车床数控车床和车削中心各种专门化车床 曲轴 凸轮轴 铲齿车床 车轮车床等 2020 3 19 5 车床介绍 立式车床 单柱式和双柱式一般用于加工直径大 长度短且质量较大的工件 立式车床的工作台的台面是水平面 主轴的轴心线垂直于台面 工件的矫正 装夹比较方便 工件和工作台的重量均匀地作用在工作台下面的圆导轨上 车床介绍 立式车床 车床介绍 转塔车床 车床结构介绍 卧式及落地车床 车床结构介绍 仪表车床 车床介绍 单轴全自动车床 车床介绍 运动 工件旋转运动 主运动刀具直线移动 进给运动 工艺范围 车削内 外圆柱面 圆锥面 回转体成形面 环形槽 端面 螺纹 钻孔 扩孔 铰孔 攻螺纹 滚花 进给运动类型 纵向运动横向运动斜向运动曲线运动 卧式车床结构 卧式车床特点 1 通用性较大 2 结构复杂但自动化程度低 3 加工复杂工件时 换刀麻烦 4 辅助时间长 生产率低 5 适用于单件小批生产及修理车间 卧式车床结构 进给箱 主轴箱 刀架 溜板箱 床身 尾座 光杠 丝杠 卧式车床结构 进给箱 主轴箱 刀架 溜板箱 床身 尾座 光杠 丝杠 卧式车床结构 1 主轴箱由箱体 主轴 传动轴 轴上传动件 变速操纵机构 润滑密封件等组成 主轴通过前端的卡盘或者花盘带动工件完成旋转作主运动 也可以装前顶尖通过拨盘带动工件旋转 卧式车床结构 2020 3 19 18 进给箱 主轴箱 刀架 溜板箱 床身 尾座 光杠 丝杠 卧式车床结构 2 刀架及滑板四方刀架2装在小滑板上 而小滑板装在中滑板上 中滑板又装在纵滑板上 纵滑板可沿床身导轨纵向移动 从而带动刀具纵向移动 用来车外圆镗内孔等 而中滑板相对于纵滑板作横向移动用来带动刀具加工端面 切断 切槽等 最后小滑板可相对中滑板改变角度后带动刀具斜进给 用来车削内外短锥面 2020 3 19 20 卧式车床结构 进给箱 主轴箱 刀架 溜板箱 床身 尾座 光杠 丝杠 卧式车床结构 3 尾座3尾座3可沿其导轨纵向调整位置 其上可装顶尖支承长工件的后端以加工长圆柱体 也可以安装孔加工刀具加工孔 尾座可横向做少量的调整 用于加工小锥度的外锥面 4 进给箱8进给箱内装有进给运动的传动及操纵装置 改变进给量的大小 所加工螺纹的种类及导程 卧式车床结构 2020 3 19 25 进给箱 主轴箱 刀架 溜板箱 床身 尾座 光杠 丝杠 卧式车床结构 5 床身4及床腿5 7床身是机床的支承件 左床腿和右床腿支承在地基上 床身上安装着机床的各部件 并保证它们之间具有要求的相互准确位置 床身上面有纵向进给运动导轨和尾座纵向调整移动的导轨 6 溜板箱6溜板箱与纵向滑板 床鞍 相连 溜板箱内装有纵 横向机动进给的传动换向机构和快速进给机构等 卧式车床结构 2020 3 19 28 卧式车床结构 卧式车床传动框图 卧式车床结构 电动机经主换向机构 主变速机构拖动主轴 卧式车床结构 进给链 切螺纹时为螺纹链 从主轴开始 经进给换向机构 挂轮和进给箱内的进给变换机构 转换机构 光杠 普通车削 溜板箱内的转换机构传至刀架 或经丝杠 车螺纹 和溜板箱内的螺母传至刀架 2020 3 19 31 卧式车床结构 1 铣床的用途1 铣削 是以旋转的铣刀做主运动 工件或铣刀做进给运动 在铣床上进行切削加工的过程 2 特点优点 使用旋转的多刃刀具进行加工 同时参加切削的齿数多 整个切削过程是连续的 生产率较高 缺点 由于每个刀齿的切削过程是断续的 每个刀齿的切削厚度也是变化的 使得切削力发生变化 产生的冲击会使铣刀刀齿寿命降低 严重时将引起崩齿和机床振动 影响加工精度 因此 铣床在结构上要求具有较高的刚度和抗振性 铣床介绍 铣床介绍 铣床种类很多 一般按布局形式和范围来分 主要有 升降台铣床 包括卧室 立式 万能等 工作台不升降铣床 龙门铣床工具铣床仿行铣床单柱铣床和单臂铣床仪表铣床专门化铣床 花键铣床 曲轴铣床等 铣床介绍 卧式升降台铣床 立式升降台铣床 万能升降台铣床 铣床介绍 工作台不升降铣床 龙门铣床 铣床介绍 万能工具铣床 仿形铣床 铣床介绍 单柱平面铣床 仪表铣床 铣床介绍 主运动 铣刀的旋转运动 进给运动 工件在垂直于铣刀轴线方向的直线运动 工件的回转运动或曲线运动 注意 为适应不同形状和尺寸的工件加工 铣床可保证工件与铣刀之间在相互垂直的三个方向上调整位置 并可根据加工要求 在其中任一方向实现进给运动 在铣床上 工作进给和调整刀具与工件相对位置的运动 根据机床类型不同 可由工件 万能卧式升降台铣床 或刀具及工件 龙门铣床 来实现 铣床介绍 升降台式铣床的结构特征 装夹工件的工作台可在相互垂直的三个方向上调整位置 可在任一方向上实现进给运动 加工时装夹铣刀的主轴仅做旋转运动 其轴线位置一般固定不动 工艺范围广 操作灵活方便 能迅速进行各种加工调整 适用于加工中 小零件的平面和沟槽 配置相应的附件后可铣削螺旋槽 分齿零件 还可钻孔 镗孔 一般应用于单件小批的生产车间 工具车间或机修车间 X6132型铣床 床身1 底座2 回转刻度盘3 升降台4 床鞍5 工作台6 主轴7 刀杆托架8 悬梁9 刀杆10 X6132型铣床 床身1 固定在底座2上用于安装和支承铣床的其他部件 床身1内装有主轴部件 主传动装置和主变速操纵机构等 悬梁9 床身顶部的燕尾形导轨上通过齿轮 齿条传动调整其前后位置 由装在床身顶斜面的镶条夹紧 刀杆托架8 悬梁前端当铣刀主轴伸出端较长时 为提高刀杆的刚度 用于支承刀杆的悬伸端 托架内装有滑动轴承 轴套与刀杆的间隙可手动调整 X6132型铣床 升降台4 在床身1的垂直导轨上带动工作台6做垂直方向的运动 由两条镶条调整其配合间隙 升降台4内装有进给运动 快速移动装置及进给变速操纵机构等 床鞍5 可沿升降台4的水平导轨带动工作台6做横向移动 工作台6 可沿回转刻度盘3上的燕尾形导轨作纵向移动 回转刻度盘3 带动工作台可在 45范围内转一定的角度 用于铣削斜沟槽及螺旋表面 底座2内部是冷却液箱 X6132型铣床 主运动传动链作用 主轴变速 变向以及停止转动时的制动 两端件 主电动机 主轴 进给运动传动链作用 铣床工作台可实现纵向 横向和垂直三个方向的进给运动以及三个方向的快速移动 两端件 进给电动机 工作台 X6132型铣床 X6132型铣床 分度头铣削六角螺钉头 花键 齿轮 多头螺旋槽等都需要利用分度头进行分度 通常在铣床上使用的分度头有简单分度头 万能分度头 自动分度头等 其中使用最多的是万能分度头 X6132型铣床 分度头的作用和传动系统 可作等分或不等分的圆周分度 可将工件轴线相对于铣床工作台台面倾斜一定的角度 加工沟槽 平面 通过挂轮 分度头主轴可带动工件做连续旋转 以加工螺旋沟槽 如油槽 阿基米德螺旋线凸轮等 滚齿机床介绍 滚齿机床介绍 组成滚齿机的主要部件有 立柱2固定在床身l上 刀架溜板3可沿立柱上的导轨垂直移动 滚刀用刀杆4装夹在刀架体5中的主轴上 工件装夹在工作台9的心轴7上 随同工作台一起旋转 后立柱8和工作台安装在床鞍10上可沿床身的水平导轨移动 用于调整工件的径向位置或做径向进给运动 后立柱上的支架6可用轴套或顶尖支承心轴上端 以提高工件的装夹刚性 滚齿机床介绍 滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图 滚齿机床介绍 滚齿机床介绍 i 展成运动滚刀 工作台联系滚刀主轴 滚刀转动B 和工作台 工件转动B 的传动链 4 5一u 一6 7 由它来保证滚刀和工件旋转运动之间的严格运动关系 滚齿机床介绍 ii 主运动主电机 滚刀主轴为使滚刀和工件能实规展成运动 需要传动链 1 2 一3 4 把运动源M与展成运动传动链联系起来 它是展成运动的外联系传动链 使滚刀和工件共同获得一定速度和方向的运动 通常称联系运动源M与滚刀主轴的传动链为主运动传动链 iii 轴向进给运动 工作台 滚刀架为使刀架得到运动 用轴向进给运动传动链 7 8一u 一9 10 把工作台 工件转动 与刀架 滚刀移动 联系起来 滚齿机床介绍 传动系统分析通用滚齿机一般要求它能加工直齿 斜齿圆柱齿轮和蜗轮 因此 其传动系统应具备下列传动链 主运动传动链 展成运动传动链 轴向进给传动链 附加运动传动链 径向进给传动链 切向进给传动链 其中 前四种传动链是所有通用滚齿机都具备的 后两种传动链只有部分滚齿机具备 此外 大部分滚齿机还具备刀架快速空行程传动链 用于刀架溜板快速移动 滚齿机床介绍 一 加工中心简介加工中心是高效 高精度数控机床 工件在一次装夹中便可自动完成多道工序的加工 是典型的集高新技术于一体的机械加工设备 它的发展代表了一个国家设计和制造业的水平 成为现代机床发展的主流和方向 加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床 加工中心介绍 加工中心介绍 加工中心加工的零件 加工中心介绍 加工中心加工的零件 加工中心介绍 立式加工中心 卧式加工中心 加工中心介绍 万能加工中心 加工中心介绍 机械手换刀 主轴换刀 FANUC数控系统 显示器及操作面板 加工中心介绍 西门子系统的显示操作部件 驱动器 可编程控制器 加工中心介绍 x y数控拖板 变频主轴 机床本体 数控系统及其操作面板 斗笠式刀库 Z轴伺服电机 活动防护门 进给Z轴 护线架 冷却液箱 XH713A立式加工中心 加工中心适用于形状复杂 工序多 精度要求高 需要多种类型普通机床经过多次安装才能完成加工的零件 其主要加工对象为 箱体类零件复杂曲面类零件异形件板 套 盘类零件特殊加工 加工中心介绍 1 按功能特征分类按功能特征分类可分为镗铣 钻削和复合加工中心 镗铣加工中心 镗铣加工中心和龙门式加工中心 以镗铣为主 适用于箱体 壳体加工以及各种复杂零件的特殊曲线和曲面轮廓的多工序加工 适用于多品种 小批量的生产方式 钻削加工中心 以钻削为主 刀库形式以转塔头形式为主 适用于中 小批量零件的钻孔 扩孔 铰孔 攻螺纹及连续轮廓铣削等多工序加工 复合加工中心 复合加工中心主要指五面复合加工 可自动回转主轴头 进行立卧加工 主轴自动回转后 在水平和垂直面实现刀具自动交换 加工中心介绍 2 按结构特征分类加工中心工作台有各种结构 按工作台结构特征分类 可分成单 双和多工作台 设置工作台的目的是为了缩短零件的辅助准备时间 提高生产效率和机床自动化程度 最常见的是单工作台和双工作台两种形式 3 按主轴种类分类根据主轴结构特征分类 可分为单轴 双轴 三轴及可换主轴箱的加工中心 加工中心介绍 按自动换刀装置分类可分为4种 转塔头加工中心 有立式和卧式2种 主轴数一般为6 12个 这种结构换刀时间短 刀具数量少 主轴转塔头定位精度要求较高 刀库 主轴换刀加工中心 这种加工中心特点是无机械手式主轴换刀 利用工作台运动及刀库转动 并由主轴箱上下运动进行选刀和换刀 刀库 机械手 主轴换刀加工中心 这种加工中心结构多种多样 由于机械手卡爪可同时分别抓住刀库上所选的刀和主轴上的刀 换刀时间短 并且选刀时间与机加工时间重合 因此得到广泛应用 刀库 机械手 双主轴转塔头加工中心 这种加工中心在主轴上的刀具进行切削时 通过机械手将下一步所用的刀具换在转塔头的非切削主轴上 当主轴上的刀具切削完毕后 转塔头即回转 完成换刀工作 换刀时间短 加工中心介绍 加工中心常按主轴在空间所处的状态分为立式加工中心和卧式加工中心 加工中心的主轴在空间处于垂直状态的称为立式加工中心 主轴在空间处于水平状态的称为卧式加工中心 另外 按加工中心立柱的数量分类 有单柱式和双柱式 龙门式 按加工中心运动坐标数和同时控制的坐标数分类 有三轴二联动 三轴三联动 四轴三联动 五轴四联动 六轴五联动等 加工中心介绍 加工中心特点 具有自动换刀装置 能自动地更换刀具 在一次装夹中完成铣削 镗孔 钻削 扩孔 铰孔 攻丝等加工 工序高度集中 带有自动摆角的主轴或回转工作台的加工中心 在一次装夹后 自动完成多个面和多个角度的加工 带有可交换工作台的加工中心 可同时进行一个加工 一个装夹工件 具有极高的加工效率 加工中心介绍 工艺特点 由于加工中心工序集中和具有自动换刀的特点 故零件的加工工艺应尽可能符合这些特点 尽可能地在一次装夹情况下完成铣 钻 镗 铰 攻丝等多工序加工 由于加工中心具备了高刚度和高功率的特点 故在工艺上可采用大的切削用量 以便在满足加工精度条件下尽量节省加工工时 选用加工中心作为生产设备时 必须采用合理的工艺方案 以实现高效率加工 加工中心介绍 工艺方案确定原则 1 确定采用加工中心的加工内容 确定工件的安装基面 加工基面 加工余量等 2 以充分发挥加工中心效率为目的来安排加工工序 有些工序可选用其它