金属切削机床

第三章金属切削机床 第一节概述一 机床的基本组成二 机床的运动三 机床性能技术指标四 机床精度与刚度五 机床的型号编制 复习 一 机床的基本组成 第一节概述 一 机床的基本组成1 动力源 为机床提供动力和运动的驱动部分 2 传动系统 包括主传动系统 进给传动系统和其它系统 3 支承件 用于安装和支承其它固定的或运动的部件 4 工作部件 包括与切削运动有关的执行部件 如主轴及主轴箱 与工件及刀具安装及调整有关的部件或装置 如自动换刀装置 与上述部件或装置有关的分度 转位等机构 5 控制系统 用于控制各工作部件的正常工作 6 冷却系统 对发热部位进行冷却 7 润滑系统 用于对机床运动副进行润滑 8 其他装置 如排屑装置 自动测量装置 二 机床的运动1 表面成形运动 机床最基本的运动 2 辅助运动 工件与刀具除工作运动以外的其他运动 1 切入运动 使刀具切入工件表面一定的深度 2 各种空行程运动 进给前后的快速运动 如趋近 退刀等 3 其它辅助运动 包括分度运动 操纵和控制运动 第一节概述 三 机床技术性能指标1 机床的工艺范围它是指在机床上加工的工件类型和尺寸 能够加工完成何种工序 使用什么刀具等等 2 机床的技术参数 1 尺寸参数 具体反映机床的加工范围 重点是主参数 2 运动参数 是指机床执行件的运动速度 如主轴转速 3 动力参数 是指机床电动机的功率 第一节概述 四 机床精度与刚度1 几何精度 是指机床空载条件下 在不运动或运动速度较低时各主要部件的形状 相互位置和相对运动的精确程度 2 运动精度 是指机床空载并以工作速度运动时 主要零部件的几何位置精度 3 传动精度 是指机床传动系各末端执行件之间运动的协调性和均匀性 4 定位精度 是指机床的定位部件运动到达规定位置的精度 5 工作精度 加工规定的试件所反映出来的加工精度 6 精度保持性 在规定的工作期限内 保持机床所要求的精度 注意影响因素 磨损 复习 MG1432A是哪一类机床 其主参数及所代表的意义是什么 机床的型号编制 五 机床的型号编制1 通用机床的型号编制 3 机床的特性代号当某类机床除有普通型外 除具有某种通用特性时 则在类代号之后加上通用特性代号 机床的主参数 第三章金属切削机床 第一节概述一 机床的基本组成二 机床的运动三 机床性能技术指标四 机床精度与刚度五 机床的型号编制 复习 复习 X8136B是哪一类机床 其主参数及所代表的意义是什么 五 机床的型号编制1 通用机床的型号编制 2 需要时 类以下还可有若干分类 分类代号用阿拉伯数字表示 第一分类则不予表示 复习 X8136B是哪一类机床 其主参数及所代表的意义是什么 X 类别代号 是铣床 铣字读音XI 8 组代号 工具铣床 1 系代号 万能工具铣床 36 主参数1 10mm 工作台宽度360mm B 第二次改进 一 传动系统二 主轴部件三 机床支承件四 机床导轨五 机床刀架和自动换刀装置 第二节金属切削机床部件 一 传动系统1 主传动系统2 进给传动系统1 电气伺服进给传动系统的控制类型2 电气伺服进给传动系统驱动部件3 电气伺服进给传动系统机械传动部件 第二节金属切削机床部件 一 传动系统2 进给传动系统 1 电气伺服进给传动系统的控制类型 第二节金属切削机床部件 开环系统闭环系统半闭环系统 按有无检测与闭环反馈 2 进给传动系统1 开环系统 对工作台实际位移量没有检测和反馈 特点 定位精度较低 但系统简单 调试方便成本低 适用于精度要求不高的数控机床中 2 进给传动系统2 闭环系统 使用位移检测元件测量机床执行部件的移 转 动量 并与控制量进行比较 将差值反馈给控制系统 对执行部件进行补偿 直至差值为 特点 可消除整个系统的误差 但系统比较复杂 常用于精密型数控机床 2 进给传动系统3 半闭环系统 检测元件不是安装在执行部件上 而是安装在进给传动系中间的旋转部件上 称之为 与开环相比 提高了控制精度 与闭环相比 结构简单 调整容易 价格低 故应用较多 a 检测元件在电机端部 b 检测元件在丝杆端部 c 检测元件和伺服电机一起安装在丝杆端部 一 传动系统二 主轴部件三 机床支承件四 机床导轨五 机床刀架和自动换刀装置 第二节金属切削机床部件 一 机床的基本组成 二 主轴部件组成 由主轴及其支承轴承 传动件 密封件及定位元件组成 功用 支承并带动工件或刀具旋转和进行切削 完成表面成形运动 第二节金属切削机床部件 车床主轴 主轴部件应具备哪些性能 二 主轴部件1 主轴部件应满足的基本要求 1 旋转精度 是指装配后 在无载荷 低速转动条件下 在安装工件或刀具的主轴部位的径向和轴向跳动 2 刚度 是指其在外加载荷作用下抵抗变形的能力 3 抗振性 是指抵抗受迫振动和自激振动的能力 4 温升和热变形 将引起轴承间隙变化 影响主轴部件的工作性能 降低加工精度 第二节金属切削机床部件 二 主轴部件2 主轴部件的传动方式 1 齿轮传动 2 带传动 3 电动机直接驱动 第二节金属切削机床部件 二 主轴部件2 主轴部件传动方式 1 齿轮传动优点 结构简单 紧凑 可传递较大扭矩 能适应变速 变载荷工作 应用最为广泛 缺点 线速度不宜过高 不如带传动平稳 第二节金属切削机床部件 二 主轴部件2 主轴部件传动方式 1 齿轮传动优点 结构简单 紧凑 可传递较大扭矩 能适应变速 变载荷工作 应用最为广泛 缺点 线速度不宜过高 不如带传动平稳 第二节金属切削机床部件 1 齿轮传动 2 主轴部件传动方式 2 带传动同步齿形带 通过带上的齿形与带轮上的轮齿相啮合传递运动和动力 2 带传动同步齿形带 通过带上的齿形与带轮上的轮齿相啮合传递运动和动力 优点 无相对滑动 传动比准确 传动精度高 承载绳抗拉抗弯强度高 可传递超过100KW以上的动力 厚度小 重量轻 传动平稳 适用于高速传动 无需特别张紧 传动效率高 不需要润滑 能在高温下工作 维护保养方便 传动比大 可达1 10以上 缺点 制造工艺复杂 安装条件较高 3 电动机直接驱动方式如果主轴转速很高 可将主轴与电动机制成一体 成为主轴单元 电主轴就是直接将空心的电动机转子装在主轴上 定子通过冷却套固定在主轴箱体孔内 形成一个完整的主轴单元 通电后转子直接带动主轴运转 3 电动机直接驱动方式 电主轴 3 电动机直接驱动方式 电主轴的优点 电主轴省去了带轮或齿轮传动 简化了结构 实现了机床的 零传动 提高了传动效率 电主轴的刚性好 回转精度高 快速响应性好 能够实现极高的转速和加 减速度 调速范围宽 有较大的驱动功率和转矩 便于组织专业化生产 电主轴的关键技术 电主轴 的概念不应简单理解为只是一根主轴套筒 而应该是一套组件 包括 定子 转子 轴承 高速变频装置 润滑装置 冷却装置等 因此电主轴是高速轴承技术 润滑技术 冷却技术 动平衡技术 精密制造与装配技术以及电机高速驱动等技术的综合运用 二 主轴部件3 主轴部件结构 1 主轴的支承形式 2 主轴的构造 3 主轴的材料和热处理 4 主轴的轴承 第二节金属切削机床部件 3 主轴部件结构 1 主轴的支承形式有前 后两个支承或三支承方式 后者对三支承孔的同心度要求较高 制造装配较复杂 3 主轴部件结构 2 主轴的构造主轴的构造和形状主要决定于主轴上所安装的刀具 夹具 传动件轴承等零件的类型 数量 位置和安装定位方法 2 主轴的构造主轴各部位的尺寸公差 形位公差 表面粗糙度和表面硬度等具体数值应根据机床类型 规格 精度等级及主轴轴承的类型来确定 3 主轴部件结构 3 主轴的材料和热处理主轴的材料应根据载荷特点 耐磨性要求 热处理方法和热处理后变形情况进行选择 普通机床主轴一般选优质碳钢 如45钢 载荷或冲击较大或需减小热处理变形 可选合金钢 4 主轴的轴承主轴部件中最重要的组件是轴承 轴承的类型 精度 结构 配置方法 安装调整 润滑和冷却等状况 都直接影响主轴部件的工作性能 4 主轴的轴承 4 主轴的轴承 一 传动系统二 主轴部件三 机床支承件四 机床导轨五 机床刀架和自动换刀装置 第二节金属切削机床部件 三 机床支承件支承件 是指床身 立柱 横梁 底座等大件 相互固定联接成机床的基础和框架 1 支承件应满足的基本要求 1 应具有足够的刚度和较高的刚度 质量比 2 应具有较好的动态特性如动刚度和阻尼 3 热稳定性好 4 排屑通畅 吊运安全 并具有良好的工艺性 第二节金属切削机床部件 三 机床支承件2 支承件的结构支承件的总体结构形状可分为三类 1 箱体类 支承件在三个方向的尺寸相差不多 2 板块类 支承件在两个方向的尺寸远大于第三个方向 3 梁类 支承件在一个方向的尺寸远大于另两个方向的尺寸 第二节金属切削机床部件 三 机床支承件2 支承件的结构支承件的截面形状设计 应保证在最小重量条件下 具有最大的静刚度 弯曲刚度和扭转刚度 1 空心截面的刚度比实心的大 2 圆 环 形截面的抗扭刚度比方形好 而抗弯刚度比方形低 3 封闭截面的刚度远远大于开口截面的刚度 第二节金属切削机床部件 三 机床支承件不同机床承受载荷不同 截面形状有所不同 车床类床身 承受弯曲和扭转载荷 镗床 龙门刨床床身 承受弯曲载荷 大型及重型机床床身 采用三道壁 三 机床支承件3 支承件的材料 1 铸铁 铸造性能好 容易获得复杂结构的支承件 成本低 但铸件制造周期长 易产生缩孔 气泡等缺陷 2 钢板焊接结构 用钢板和型钢焊接而成 制造周期短 刚性好 重量轻 3 预应力钢筋混凝土 刚度和阻尼比铸铁大几倍 抗振性好 但脆性大 耐腐蚀性差 多用于制作不常移动的大型机械的支承件 4 天然花岗岩 抗振性好 热稳定性好 性能稳定 加工方便 但抗冲击性能差 液体容易渗入晶界中 使表面局部变形胀大 第二节金属切削机床部件 四 机床导轨1 导轨应满足的主要技术要求 第二节金属切削机床部件 四 机床导轨1 导轨应满足的主要技术要求 1 导向精度 是指导轨副在空载或切削条件下 实际运动轨迹与给定轨迹之间的偏差 2 承载能力大 刚度好 选择合适的截面形状 3 精度保持性好 主要由导轨的耐磨性决定 4 低速运动平稳 不出现爬行现象 第二节金属切削机床部件 车床的精度举例 2 导轨的截面形状和组合形式 1 矩形导轨 承载能力大 刚度高 制造简便 检验和维修方便 因有侧向间隙 需用镶条调整 导向性差 适用于载荷较大而导向性要求不高的机床 2 导轨的截面形状和组合形式 2 三角形导轨 顶角不同 导向性有所不同 摩擦力也随之变化 结构形式有对称式和不对称式两种 当两侧压力不均匀时 采用不对称式 2 导轨的截面形状和组合形式 3 燕尾形导轨 可承受较大颠覆力矩 结构紧凑 间隙调整方便 但刚度较差 加工 维修不便 适用于受力小 层次多 要求间隙调整方便的部件 2 导轨的截面形状和组合形式 4 圆柱形导轨 制造方便 工艺性好 但磨损后较难调整和补偿间隙 主要用于受轴向负荷的导轨 应用较少 问题 车床有几条导轨 2 导轨的截面形状和组合形式 1 双三角形导轨 接触刚度好 不需要镶条调整间隙 导向性和精度保持性好 但工艺性差 加工 检验 维修不变 多用于精度要求较高的机床中 2 双矩形导轨 承载能力大 制造简单 多用于普通精度机床和重型机床中 有宽式组合和窄式组合 侧导向面需用镶条调整间隙 宽式组合 由两条导轨的外侧导向时 为宽式组合 窄式组合 由一条导轨的两侧导向时 为窄式组合 2 导轨的截面形状和组合形式 3 矩形和三角形导轨的组合 导向性好 刚度好 制造方便 应用最广 2 导轨的截面形状和组合形式 4 矩形和燕尾形导轨的组合导轨 可承受较大力矩 调整方便 多用在横梁 立柱 摇臂导轨中 五 机床刀架和自动换刀装置1 机床刀架自动换刀装置应满足的要求 1 满足工艺过程所提出的要求能够布置足够多的刀具 且能方便地进行转位 2 应便于安装和调整 3 刀架 刀库 换刀机械手应具有足够的强度 4 可靠性高 5 换刀时间应尽可能短 6 操作方便安全 第二节金属切削机床部件 五 机床刀架和自动换刀装置2 机床刀架和自动换刀装置的类型 第二节金属切削机床部件 单刀架多刀架 安装刀具数目 方刀架转塔刀架回轮式刀架 结构形式 手动转位刀架自动转位刀架 驱动动力 五 机床刀架和自动换刀装置2 机床刀架和自动换刀装置的类型数控车床自动换刀装置 回转刀盘 第二节金属切削机床部件 第三章金属切削机床 第三章金属切削机床 第三章金属切削机床 第三章金属切削机床 第三章金属切削机床 加工中心刀库类型 五 机床刀架和自动换刀装置2 机床刀架和自动换刀装置的类型加工中心刀库和换刀装置因机床不同也各有所异 1 鼓轮式刀库 结构简单紧凑 但因刀具单环排列 转动惯量大 容量受到限制 2 链式刀库 容量较大 占用空间较小 3 格子箱刀库 容量较大 结构紧凑 空间利用率高 但布局不灵活 通常将刀库放于工作台上 4 直线式刀库 刀库结构简单 容量较小 一般用于数控车床 数控钻床 一 传动系统二 主轴部件三 机床支承件四 机床导轨五 机床刀架和自动换刀装置 第二节金属切削机床部件 一 车床1 CA6140型卧式车床2 立式车床3 转塔车床 第三节常见的金属切削机床 一 机床的基本组成 一 车床2 立式车床工作台轴线为垂直方向 适于加工直径大而高度小于直径的大型工件 一 车床3 转塔车床与普通车床相比 没有尾座和丝杠 尾座由转塔刀架所代替 只能作纵向运动 第三节常见的金属切削机床 一 车床3 转塔车床转塔刀架 其六个面上可利用附具分别安装不同刀具 提高加工 提高了加工效率 第三节常见的金属切削机床 一 车床3 转塔车床图示加工的典型零件 第三节常见的金属切削机床 二 磨床1 MG1432A型万能外圆磨床2 普通外圆磨床3 无心磨床4 内圆磨床5 平面磨床 第三节常见的金属切削机床 1 MG1432A型万能外圆磨床 1 床身2 头架3 内圆磨具4 砂轮架5 尾架6 滑鞍7 进给手轮8 工作台 2 普通外圆磨床与万能外圆磨床相比 头架和砂轮架不能调整角度 头架主轴固定在箱体上不能转动 工件只能用顶尖支承进行磨削 不配置内圆磨头装置 问题 磨削过程中工件不用顶尖能否加工 3 无心磨床特点 工件不用顶尖支承或卡盘夹持 而是置于砂轮和导轮之间并用托板支承定位 工件中心略高于两轮中心的连线 并在导轮摩擦力作用下带动旋转 应用 多用于磨削细长轴及不带中心孔的轴 套 销等零件 3 无心磨床纵磨法 导轮轴线相对工件轴线偏转一个角度 横磨法 导轮作横向进给运动而工件无轴向进给运动 二 磨床4 内圆磨床用于磨削圆柱孔和圆锥孔 二 磨床5 平面磨床可按砂轮工作面形状和工作台形状不同进行分类 圆周磨削 卧轴 端面磨削 立轴 砂轮工作面 矩形工作台圆形工作台 砂轮工作面 二 磨床5 平面磨床卧轴矩台平面磨床 二 磨床5 平面磨床立轴圆台平面磨床 三 钻床1 立式钻床2 摇臂钻床3 其他钻床 三 钻床1 立式钻床 三 钻床2 摇臂钻床 三 钻床3 其他钻床如台式钻床或深孔钻床 四 铣床1 升降台式铣床分卧式和立式 卧铣 主轴水平布置的升降