机械制造技术-第二章前两节再修改 PPT课件

机械制造技术 任课教师 闫芳电话箱 yfqust 1 第二章机械加工工艺系统 机械加工运动与切削用量金属切削机床金属切削刀具夹具 2 本章要点 指出各种加工方法的切削运动 切削用量及计算 机床传动 夹具 车刀及角度标注 第二章机械加工工艺系统 3 第一节机械加工运动与切削用量 引入 切削加工工艺都是构成零件的各种表面的成形过程 切削加工成形过程是通过刀具与被加工零件的相对运动来完成的 这一过程是通过什么来完成的 机械加工工艺系统 金属切削机床 刀具 夹具 工件 金属切削机床为刀具和工件提供运动和动力 刀具直接对零件进行切削 夹具安装被加工工件 使之在机床中占有正确位置 4 第一节机械加工运动与切削用量 5 第一节机械加工运动与切削用量 图聚晶金刚石车刀实物照片 图麻花钻实物照片 图圆柱形铣刀 三面刃铣刀实物照片 6 第一节机械加工运动与切削用量 图转塔刀架自动换刀 7 第一节机械加工运动与切削用量 图手动换刀 8 三爪卡盘 四爪卡盘 万向平口钳 回转工作台 分度头 图通用夹具 9 第一节机械加工运动与切削用量 一 机械加工运动 1 成形运动定义 为得到零件表面的几何形状所需的运动 根据工件表面形状和成形方法的不同 切削运动 复合成形运动 简单成形运动 分类 定义 刀具和工件之间的相对运动 分类 主运动和进给运动 10 切削运动 为了获得形状精度 位置精度 尺寸精度和表面质量都符合要求的工件 必须切除工件表面上多余的金属层 此时刀具与工件间必须有相对运动 即切削运动 对于车削而言 切削运动就是工件作回转运动 刀具作直线运动 依其作用的不同 可把切削运动分为主运动与进给运动 11 主运动 切下切屑所需要的最基本的运动 是刀具与工件之间最主要的相对运动 特点 消耗功率最大 速度最高 有且仅有一个 运动形式 旋转运动 车削 镗削的主轴运动 直线运动 刨削 拉削的刀具运动 运动主体 工件 车削 刀具 铣削 12 图外圆车削的切削运动 图平面刨削的切削运动 13 进给运动 是指使新的金属层不断投入切削过程并使其在所需方向上继续下去的运动 特点 速度一般较低 功率也较少 其数量可以是一个 也可以是多个 运动形式 连续运动 如车削 间歇运动 如刨削 一个运动 如钻削 多个运动 如车削时的纵向与横向进给运动 没有进给运动 如拉削 运动主体 工件 如铣削 磨削 刀具 如车削 钻削 14 图外圆车削的切削运动 15 练习 分析如图所示切削加工的主运动和进给运动 16 17 零件不同表面加工时的切削运动 18 19 20 21 第一节机械加工运动与切削用量 机床的切削运动 22 合成运动 主速度与进给速度的合成 是个阿基米德螺旋线 23 第一节机械加工运动与切削用量 2 辅助运动定义 除主运动和进给运动外 为完成机床工作循环 需要的一些其它运动 空行程运动刀架 工作台的快速接近和退出 切入运动保证被加工面获得所需尺寸 刀具相对于工件表面的深入运动 分度运动使工件或刀具回转到所需要的角度 多用于加工若干个完全相同的沿圆周均匀分布的表面 操作及控制运动变速 换向 启停及工件的装夹 分类 24 第一节机械加工运动与切削用量 25 第一节机械加工运动与切削用量 二 切削用量 1 切削过程中工件上的表面 待加工表面 加工时即将切除加工余量的工件表面 26 第一节机械加工运动与切削用量 已加工表面 已被切去多余金属而形成的工件新表面 27 第一节机械加工运动与切削用量 过渡表面 正在形成的那部分表面 它是待加工表面与已加工表面的连接表面 是切削过程中不断变化着的表面 28 切削速度进给量被吃刀量 2 切削用量 29 切削速度vc m s或m min 定义 在单位时间内 工件和刀具沿主运动方向的相对位移 注 切削速度是主运动的线速度 1 当主运动为旋转运动时 切削速度为 注 为了便于记忆 在计算前d与n均先化为国际标准单位m r s 则上式变为 m s 30 2 当主运动为往复直线运动 如刨削 时 切削速度为 式中 nr 主运动每分钟往复次数 次 min L 往复直线运动行程长度 mm 式中 d 作主运动的回转体上某一点的回转直径 mm n 工件或刀具的转速 r s或r min 31 定义 工件或刀具每转一周 或每往复一次 沿进给方向的相对位移 进给量f mm r或mm 行程 32 定义 指单位时间内的进给量 进给速度vf mm s或mm min 进给量 进给速度与没每齿进给量之间的关系为 定义 即多齿刀具每转或每行程中每齿相对于工件在进给运动方向上的相对位移 每齿进给量fz mm 齿 式中 z 齿数 33 背吃刀量ap mm 切削深度 1 当主运动为回转运动时 定义 待加工表面与已加工表面之间的垂直距离 车外圆 钻孔 34 2 当主运动是直线运动时 35 例题 车外圆时工件加工前直径为62mm 加工后直径为56mm 工件转速为4r s 刀具每秒钟沿工件轴向移动2mm 工件加工长度为110mm 切入长度为3mm 求vc ap 解 vc dn 1000 62 4 1000 0 779m s ap dw dm 2 62 56 2 3mm 36 第二节金属切削机床 一 机床概述 1 机床的作用和特点作用 制造机器的机器 被称为工作母机 根据加工工艺方法不同 分类 金属切削机床 锻压机床 电加工机床 铸造机床 热处理机床 用切削加工的方法将金属毛坯加工成机器零件的工艺装配 提供刀具与工件之间的相对运动 提供动力 37 按金属切削机床的加工性质和所刀具 分成为11大类 车床 钻床 镗床 磨床 齿轮加工机床 螺纹加工机床 铣床 刨床 插床 拉床 锯床和其它机床 按通用程度 通用机床 专门化机床 专用机床 第二节金属切削机床 38 按机床重量 按加工精度 按自动化程度 手动 机动 半自动化 自动化 第二节金属切削机床 39 第一节机械加工运动与切削用量 40 41 42 2 机床的型号编制 第二节金属切削机床 43 1 机床的类别代号机床的类别代号用大写的汉语拼音字母表示 如表1 1所示 若每类又有分类 则在类别代号之前用阿拉伯数字表示 2 机床的特性代号机床的特性代号表示机床所具有的特殊性能 包括通用特性和结构特性 用字母表示 当某类机床除了有普通型外 还有某种特性时 应在类别代号之后加特性代号予以区别 如表1 2所示为机床的通用特性代号 通用特性的代号在各类机床中所表示的意义相同 结构特性代号无统一规定 在不同的机床中含义也不相同 用于区别主参数相同而结构不同的机床 第二节金属切削机床 44 第二节金属切削机床 45 第二节金属切削机床 46 3 机床的组别代号和系列代号机床的组别代号和系列代号用两位阿拉伯数字表示 前者表示组别 后者表示系列 每类机床按其结构性能及使用范围划分为10个组 每个组又划分为10个系 分别用数字0 9表示 金属切削机床的类 组划分见表1 3所示 4 机床主参数和设计顺序号机床主参数代表机床规格的大小 用折算值 主参数乘以折算系数 表示 各类机床的主参数及折算系数见表1 4所示 第二主参数一般是指主轴数 最大跨距 最大工件长度 工作台工作长度等等 第二主参数也用折算值表示 第二节金属切削机床 47 48 49 50 5 机床的重大改进顺序号当机床的性能及结构布局有重大改进 并按新产品重新设计 试制和鉴定时 在原有机床型号的尾部 加重大改进号 以区别于原有机床型号 序号按A B C 的字母顺序选用 6 其它特性代号主要用以反映各类机床的特性 如对数控机床 可用来反映不同的数控系统 对于一般机床可用来反映同一型号机床的变型等 其它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 第二节金属切削机床 51 7 企业代号生产企业单位的代号 例如Z3040 16 S2型摇臂钻床型号中 Z 类别代号 钻床类 3 组别代号 摇臂钻床组 0 系别代号 摇臂钻床系 40 主参数 最大钻孔直径40mm 16 第二主参数 最大跨距1600mm S2 企业代号 中捷友谊机床厂代号 第二节金属切削机床 52 1 动力部分 动力源 为机床提供动力2 运动部分 传动系统 作用把动力源输出的运动进行变换 传递 使刀具和工件获得所需的切削速度 进给量 组成主传动系统 进给传动系统和液压进给系统 传动形式机械 液压 气动 电气机械传动包括带传动 齿轮传动 涡轮蜗杆传动 齿轮齿条传动和丝杆螺母传动 3 机床的构成 第二节金属切削机床 53 齿轮传动是目前机床中应用最多的一种传动方式 这种传动方式种类多 如直齿 斜齿 人字齿 圆弧齿轮传动等 最常见的是直齿圆柱齿轮 54 采用这种方式 只能由蜗杆带动蜗轮传动 其传动的优点是 可获得较大的降速比 传动平稳 噪音小 结构紧凑 其缺点是传动效率低 并需要良好的润滑条件 55 齿轮齿条传动机构可将旋转运动转变为直线运动 当齿轮为主动轮时 也可将直线运动转变为旋转运动 当齿条为主动件时 在实际运用中 以前者居多 齿轮齿条传动的效率很高 但制造精度不高时 传动的平稳性和准确性较差 56 丝杆 螺母传动可使旋转运动变成直线运动 例如在车床上车螺纹时 丝杆旋转 合上开合螺母后 刀架便作纵向运动 其传动的优点是工作平稳 无噪音 其缺点是传动效率较低 57 3 支撑及定位部分 作用 安装或支撑固定的或运动的部件 如床身 底座 立柱等 使刀具和工件保持正确的相对位置 如导轨 工作台 用于刀具和夹具的定位原件4 控制部件 作用启动和停止机床的工作 改变机床各种运动的大小 方向 相互关系 改变机床各部分的工作状态 组成各种操作机构 电器电路 调整机构 检测装置 3 机床的构成 第二节金属切削机床 58 主电机及变速机构 主轴箱 进给箱 卡盘 中心架 溜板箱 尾架 丝杆 光杆 59 普通车床 60 1 运动源提供运动和动力的装置 异步电动机 直流交流电机 伺服电机 2 传动装置把动力源的运动和动力传递给执行件 还需完成变速 变向 改变运动形式等任务 机床的传动装置有机械 液压 电气 气压等多种形式 3 执行件执行机床运动的部分 如主轴 刀架 工作台 其任务是带动工件或刀具完成一定形式的运动 第二节金属切削机床 4 机床的传动系统与传动原理 61 62 传动链 由运动源 执行件和两者之间的传动装置构成传动联系 称为传动链 传动系统 各种运动的传动链的总和 分为主传动系统和进给传动系统 分类 1 有级变速 传动比和传动方向固定不变的定比传动机构 如定比齿轮副 蜗杆蜗轮副 丝杠螺母副等 按加工要求可以变换传动比和传动方向的传动机构 称为换置机构 如挂轮变速机构 滑移齿轮变速机构和离合器变速机构等 2 无级变速 液压传动 磨床 63 主轴箱 溜板箱 进给箱 64 65 注 假想线代表定比传动机构 棱形块代表换置机构 传动原理图 为了便于研究机床的传动系统联系 常用一些简明的符号表示传动原理和传动路线 这就是传动原理图 1 外联系传动链不要求传动链两末端件具有严格的传动比 例 带传动 摩擦传动等 2 内联系传动链要求严格的传动比例 齿轮传动 蜗轮蜗杆 齿轮齿条 66 如图所示 有两条外联系传动链 1 传动链 1 2 3 4 将运动源 电动机 和主轴联系起来 使铣刀获得一定转速和转向的旋转运动B 2 传动链 5 6 7 8 运动源和工作台联系起来 使工件获得一定进给速度和方向的直线运动A 若要改变铣刀的转速 转向和工件的进给速度和方向时 可通过换置机构和实现 67 引入 引入 航空航天 造船 机床 重型机械以及国防工业中使用的零件中精度要求高 形状复杂 加工批量小 用普通机床加工这些零件效率低 劳动强度大 有时甚至不能加工 为了解决这些问题 一种具有高精度 高效率 灵活 通用性强的自动化加工设备 数控机床应运而生 它为多品种