机械制造技术装备及设计--高效机床PPT课件.ppt

第二篇高效机床 高效机床 加工效率高的机床包括 自动车床 调整好后无须人工干预半自动车床 装卸工件需人工进行组合机床 高效专用机床特点 1 减少辅助时间2 多刀同时加工 第一章自动和半自动车床 第一节概述自动机床 在调整好后无需人工参与便能自动完成表面成形运动和辅助运动 并能自动地重复其工作循环的机床 半自动机床 能自动完成预定的工作循环 但装卸工件仍由人工进行的机床 应用场合 成批或大批大量 机床自动化显著减少辅助时间 并为多刀多工位加工创造有利条件 可以有效地提高劳动生产率 减轻工人劳动强度 还可以保证工件质量稳定 精度一致性好 机床自动化还能减少设备数量 缩减生产面积 减少在制品数量 降低生产成本 机床自动化也是实现机械制造工艺过程自动化 以及进一步实现机械工业生产过程全盘自动化的基础 因此是机床发展的主要方向之一 优点 显著减少辅助时间 提高劳动生产率保证工件质量稳定 精度一致性好减轻工人劳动强度减少设备台数和生产面积 实现途径 自动控制系统机械方式 凸轮挡块电气方式 行程开关数控方式 计算机数字控制 自动车床的自动控制系统 传统的自动车床是机械式 靠凸轮和挡块 控制工作部件和工作机构的运动起始时间 结束时间 运动速度和方向 运动次序和行程 工件改变时要重新设计制造凸轮 停机调整时间长 优势是价格低 自动车床种类繁多 可按自动化程度 自动 半自动 主轴数目 单轴 多轴 主轴放置形式 立式 卧式 工艺方法 横切 纵切 加工方式 平行作业 顺序作业 进行分类 根据加工工件的毛坯形状 复杂程度 尺寸 生产规模 采用不同类型的自动车床进行加工 立式半自动车床 第二节CM1107精密单轴纵切自动车床 一 机床的用途加工精度要求较高 需要一次成形的轴类零件 可加工圆柱面 圆锥面 成型面 切槽 切断 内外螺纹 钻铰孔 切端面 钻横孔 铣槽 适用场合 成批大量生产 钟表 仪器仪表 电信行业 二 机床的总布局和工作原理卧式布局 主轴箱刀架系统分配轴纵切 主轴箱带棒料在床身上纵向进给 图2 2CM1107型单轴纵切自动化车床1 底座 2 床身 3 送料装置 4 主轴箱 5 天平刀架 6 中心架 7 上刀架 8 钻铰附件 9 分配轴 单轴纵切自动机床加工原理 刀架系统 上刀架 3个天平刀架 左右各一 形似天平中心架 用于安装上刀架和天平刀架 钻铰附件 在车床尾部可摆动的支架 自动工作循环 由凸轮分配轴控制前一工件切断 松开 主轴箱退回 夹紧 切断刀退回 加工 切断 进料装置 弹簧夹头支承套平衡锤 图2 1 3是CM1107型单轴纵切自动车床的加工示意图 棒料2的前端支承在中心架的支承套6内 后端支承在料管8中 加工时 棒料2由主轴4内的夹料弹簧夹头5夹紧 由主轴带动作逆时针方向旋转 主轴箱3带着棒料 在床身上作纵向进给 三个上刀架就装在中心架7上 它们可沿中心架的导轨径向移动 天平架10也装在中心架上 当天平刀架绕中心架上的轴11摆动时 它的前 后刀架就可轮流参加切削 加工外圆柱面时 移动上刀架或天平刀架 使刀架到达所需的半径位置后停止 然后由主轴箱带着棒料作纵向进给 切断面 切槽或切断时 主轴箱与棒料不动 由刀架作径向进给 钻孔或加工内 外螺纹时 可使用钻铰附件 它是一个可摆动支架 支架上有几根刀具主轴及其传动机构 工作时 工作刀具主轴的轴线可摆动到与主轴轴线对准的位置 需要钻横向孔 铣槽等 则需要使用其它附属装置来完成 图2 1 3所示 工作循环 前工件切断 切断刀留在原处挡料 主轴内夹料夹头5松开棒料 主轴箱3退回一个送料长度 重锤9通过料管8内推杆顶住棒料 顶在切断刀上 不随主轴后退 夹料夹头夹紧棒料 切断刀退回 加工零件 切断直至棒料用完 三 机床的传动和控制系统 1 主轴的传动电机 主轴18种转速皮带轮M1 锥形摩擦离合器及制动器2 分配轴的传动分配轴等速旋转 凸轮或挡块依次动作 实现机床的自动循环 分配轴1转 完成1个工件的加工 分配轴转速的调整 1 传动路线电动机 A B I 三角带塔轮 III 蜗杆蜗轮2 28 IV 交换齿轮a b V 27 21 M2 M3M4 VI蜗杆蜗轮1 45 分配轴VII2 调整环节 满足不同材料 尺寸 精度要求的工件加工 调整分配轴转速 三角带塔轮 4种交换齿轮 根据加工情况选用 3 几个离合器的作用M2 电磁片式摩擦离合器 刀具保险作用 一旦停电 M2脱开 分配轴转速低首先停转 主轴转速高后停 先停进给后停工件 可避免刀具损坏 齿式M3 M4 手动 机动操纵离合器 调整机床 里推手柄M4结合M3脱开 以手柄转动分配轴 调整结束外拉手柄M4脱开M3结合 机动工作 分配轴上的凸轮和鼓轮 凸轮 通过其上外缘曲线控制鼓轮 通过其上挡块位置控制鼓轮1 钻铰三轴附件的轴向进给凸轮2 钻铰三轴附件的摆动凸轮3 天平刀架的摆动凸轮4 3个上刀架的径向进给凸轮5 主轴的制动和转动凸轮6 控制棒料的夹紧和松开凸轮7 最后一个工件完毕时自动停止凸轮8 主轴箱的纵向移动 刀架系统 共5个 包括3个上刀架和一个天平刀架 2个 天平刀架 No 1和No 2前后两把刀使用弹簧使其紧靠凸轮外缘 可摆动 杠杆传动比为3 1 可减小凸轮制造误差影响No 1刀 终点刚性挡块 较精确的纵向切削No 2刀 凸轮推动进给 径向成形切削上刀架 由凸轮分别控制 安装在中心架上 No 3刀 杠杆传动比小 加工精度低 切断No4和No 5 次要表面加工 外圆面 槽 倒角 第三节调整卡及凸轮设计 调整的主要内容 绘制被加工零件图拟定工艺工程选用刀具和辅具绘制加工示意图拟定机床的调整卡设计凸轮调整机床 机床调整卡 绘制被加工零件图绘制加工示意图和刀具布置图确定各工步的行程长度选择切削用量计算各工作行程工步所需的主轴转速选择杠杆比和确定凸轮曲线升程确定各工步所占有的凸轮角度计算凸轮曲线的半径计算循环周期和生产率 第二章组合机床 定义 用已经系列化 标准化的通用部件和少量专用部件组成的多轴 多刀 多工序 多面或多工位同时加工的高效专用机床 特点 加工效率很高 生产效率比通用机床高几倍至几十倍 可进行钻 镗 铰 攻丝 车削 铣削等切削加工 零部件通用化程度高 70 90 应用 批量较大的复杂零件 第一节组合机床的组成及工艺特点 一 组合机床的组成底座立柱动力箱滑台主轴箱二 配置形式 组合机床的形式很多 根据工件的不同加工要求 采用各种结构的通用部件和专用部件 就可灵活的组合成各种不同配置形式的组合几床 按工位数的不同 组合机床可分为单工位组合机床和多工位组合机床两大类 1 单工位组合机床 在这种机床上加工时工件安装在机床的固定夹具里不动 由动力部件移动来完成各种加工 这类机床能保证较高的位置精度 适用于大 中型箱体类零件的加工 工件不动 精度较高 大中型箱体 单工位组合机床 2 多工位组合机床 工件依次经过2个以上工位 生产率高 精度稍低 加工时 工件借助夹具顺次地由一个工位输送到下一个工位 由于存在移位或转位的定位误差 故加工精度低于单工位的 成本高 多工位组合机床适用于大批 大量生产中加工较复杂的中 小型零件 多工位组合机床 组合机床的工艺范围及特点 组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件 如气缸体 气缸盖 变速箱箱体 电机座及仪表壳等零件 也可用来完成轴套类 转盘类 叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工 目前组合机床主要用于平面加工和孔加工2类工序 平面加工包括铣平面 锪 刮 平面 车端面 孔加工包括钻 扩 铰 镗孔及倒角 切槽 攻螺纹 锪沉孔 液压孔等 随着自动化的发展 组合机床的工艺范围已扩展到车外圆 行星铣削等工序 组合机床具有如下特点 主要用于加工箱体类零件和杂件的平面和孔 生产率高 加工精度稳定 研制周期短便于设计 制造和使用维护 成本低 自动化程度高 劳动强度低 配置灵活 第二节组合机床的通用部件 通用部件 按系列化 标准化 通用化原则设计制造的具有特定功能的基础部件 一 通用部件的型号编制 主参数 滑台台面宽度编号 通用部件字头主参数用汉语拼音的大写字母表示如 HY40A TC63A 二 动力滑台 分类 液压滑台 HY 机械滑台 HJ 功用 实现各种进给运动在其上可安装动力箱 主轴箱等 一 HY系列液压滑台应用广泛布置和机构较为典型最大进给力 800 1000kN液压系统最大压力 5 8MPa 液压滑台 1 液压滑台的结构 主要组成 3部分滑座滑台体液压缸工作时 液压缸固定不动 活塞杆移动 滑座的导轨形式 两种A型 双矩形导轨 可承受较大颠覆力 用于粗加工 B型 山形 矩形导轨 导向性好 用于精加工 1 滑座 2 滑台 3 油缸 4 活塞杆 5 6 润滑油接头 7 行程调速阀 8 T型压板 2 液压滑台所能实现的工作循环 由滑台和液压传动装置两部分组成通过液压系统 可实现需要的工作循环 一次工作循环 铰孔扩孔钻孔二次工作循环 镗孔锪端面反向工作循环 正向粗加工反向精加工超越工作进给循环 中间快移表面中断中间停顿工作进给循环 镗刀引入分级进给循环 钻深孔 二 HJ系列机械滑台 进给速度与液压滑台相同组装机床灵活尾端有驱动装置 决定其性能结构及组成滑座滑台体丝杠螺母副传动装置制动器传动性能和工作循环快进电机工进电机电磁制动器合成机构蜗杆过载保护机构缺点 不适合二次或复杂进给 1 丝杠 2 滑台 3 底座 机械滑台 三 动力箱 动力箱是为主轴箱提供动力和回转运动的驱动装置 它与动力滑台 主轴箱配套使用 以组成多轴的组合机床 两种传动形式 齿轮传动动力箱连轴器传动动力箱 四 单轴头 标准化了的主轴头实现切削主运动种类 铣削头镗削头镗孔车端面头钻削头加工精度主要靠主轴部件的精度和滑台精度来保证 一般与滑台组成动力部件 一 铣削头用途 铣削铸铁 钢 有色金属 方法 与大一规格的滑台配套 组成 铣头 传动装置 1 铣头 A B两种型号 组成 主轴组件 主轴套筒移动机构 主轴套筒夹紧机构 特点 主轴刚性好 回转精度高 温升小 热变形向后伸长 缺点 结构复杂 调整不便 用途 精加工 2 传动装置 3 布局形式 二 镗削头为了提高精度 近年来静压轴承得到应用 有供油装置 保持静压 无论轴是否转动都保持油压 旋转精度高 摩擦阻力小 适合高精度加工 三 镗孔车端面头粗 精镗孔 车端面 车止口 倒角 切槽 加工精度达7级 Ra可达0 8 花7 四 钻削头钻孔 扩孔 倒角 锪窝 五 支承部件 支承部件是组合机床的基础部件 在它的上面安装着其他部件 支承部件应有足够的刚度 以保证各部件之间能长期保持正确的相对位置 它是组合机床能否长期保持精度的重要条件之一 中间底座中间底座的顶面用以安装夹具和工件 它的侧面与侧底座 立柱底座及支架等相联接 构成组合机床的支承骨架 基础部件要求 足够的刚度种类 中间底座侧底座立柱及其底座 侧底座侧底座是卧式组合机床的主要支承部件 其顶面安装滑台 端面与中间底座联