第2章常见机械加工设备及其刀具2

第2章常见机械加工设备及其刀具,机械制造技术基础,本章要点2.1概述2.2车床2.3磨床2.4铣床2.5齿轮加工与设备2.6其它加工设备与刀具,第2章常见机械加工设备及其刀具,2.4铣床,2.4铣床,铣削工艺,2.4铣床,铣削工艺,铣床,2.4.1卧式铣床,机床布局,2.4.1卧式铣床,万能卧式升降台铣床,XA6132传动系统图,2.4.1卧式铣床,XA6132传动系统图机床运动分析：成形运动辅助运动,辅助运动：X、Y、Z三个方向的快速移动,2.4.1卧式铣床,运动链分析：主运动链：始端件：主电机末端件：主轴,2.4.1卧式铣床,主运动链分析结果讨论：变速：332=18种转向和启停：由电机完成缺点：对电网冲击较大，对电机有损坏。35倍额定功率。制动：电磁制动器制动（M1）。外壳与床身相连，断电制动。,2.4.1卧式铣床,进给运动传动链分析（3条）始端件：电机（1410r/min)末端件：X向丝杠(轴）Y向丝杠（轴）Z向丝杠（轴）辅助运动链分析,2.4.1卧式铣床,进给运动传动链分析结果讨论变速：工进时18种，快进时1种。三条进给运动传动链在轴后分开，共用了一个变速机构，使机构简化。转向和启停：由电机完成制动：低速不用，高速时用电机制动。,2.4.2立式铣床,布局,立铣加工,2.4.3龙门铣床,铣床附件,2.4.4铣刀及其用途,铣削工艺及铣刀,圆柱铣刀,面铣刀(端铣刀),立铣刀,镶齿铣刀,2.4.4铣刀及其用途,铣削工艺及铣刀,三面刃铣刀,锯片铣刀,键槽铣刀,2.4.4铣刀及其用途,铣削工艺及铣刀其他铣刀,第2章常见机械加工设备及其刀具,2.5齿轮加工与设备,2.5.1齿形加工原理,加工原理,齿形加工原理,2.5.1齿形加工原理,（1）齿轮加工方法按齿廓的成形原理不同，圆柱齿轮齿形的切削加工可分为成形法和展成法两种。成形法（刀具形状与工件形状吻合）,2.5.1齿形加工原理,成形法铣齿的特点：不需要专门的机床。生产成本低。生产效率低。铣齿精度较低。,应用场合：成形法铣齿一般用于单件小批量生产或机修工作中，加工直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮，也可加工重型机械中精度要求不高的大型齿轮。,2.5.1齿形加工原理,范成法加工特点：需要专门的机床(刀具和工件强制啮合）。效率高。精度高。,4.4.1齿轮的加工方法与齿轮加工机床的类型,（2）齿轮加工机床的类型,2.5.2滚齿机,（1）滚齿原理模拟一对螺旋齿轮啮合过程滚齿的过程相当于一对交错螺旋齿轮副的啮合过程，将其中的一个螺旋齿轮制成滚刀，就可将另一螺旋齿轮（工件毛坯）切削成实际齿轮。滚刀转过1转时，工件应该相应地转K/Z转。,滚齿视频,2.5.2滚齿机,齿轮滚刀的结构齿轮滚刀是一个蜗杆形刀具，为了形成切削刃，在垂直于蜗杆螺旋线方向或平行于轴线方向开出容屑槽，形成前刀面，并对滚刀的顶面和侧面进行铲背，铲磨出后角。,滚刀的基本蜗杆1蜗杆螺旋表面2前刀面3后刀面4侧后面5切削刃6顶后刀面,2.5.2滚齿机,1）加工直齿圆柱齿轮的传动原理主运动B11电机12uv34滚刀uv为主运动传动比。展成运动滚刀旋转运动B111/K转(1齿)齿坯旋转运动B121/z转(1齿)内传动链为：滚刀45ux67齿坯ux为啮合运动传动比。进给运动A2齿坯78uf910刀架升降，uf为进给运动传动比。,2.5.2滚齿机,2）加工斜齿圆柱齿轮时的运动分析主运动B11电机12uv34滚刀展成运动滚刀旋转运动B111/K转(1齿)齿坯旋转运动B121/z转(1齿)内传动链为：滚刀45ux67齿坯进给运动A21与B22(螺旋线)齿坯B1278uf910A21A2111uy127齿坯附加转动B22(产生螺旋线的内传动链)uy按被切齿轮的螺旋角调整,2.5.2滚齿机,加工斜齿圆柱齿轮时的运动分析实际上必须用合成机构把展成运动要求工件转动B12和差动链要求工件附加转动B22迭加起来，然后再传给工作台。滚齿机是根据滚切斜齿轮的传动原理设计的。当滚切直齿轮时，将差动链断开，并把合成机构固定成一个整体。,2.5.2滚齿机,合成机构,2.5.2滚齿机,滚刀的安装,2.5.2滚齿机,Y3150E型滚齿机的传动系统及调整计算（1）主要部件及功能,1床身2前立柱3刀架溜板4刀杆5刀架体6支架7心轴8后立柱9工作台10床鞍,2.5.2滚齿机,（2）加工圆柱直齿轮的调整计算主运动传动链抓两头：主电机滚刀4kw轴定关系：1430r/minn刀连中间：算结果：,其中：,Y3150E型滚齿机传动系统图,2.5.2滚齿机,范成运动传动链抓两头：滚刀工件定关系：1k/z连中间：算结果：滚切直齿圆柱齿轮时，u合1=1,当5Z工/K20时，取e=48,f=24；当21Z工/K142时，取e=36,f=36；当Z工/K143时，取e=24,f=48。,2.5.2滚齿机,进给运动传动链抓两头：工件刀架定关系：1f连中间：算结果：,2.5.2滚齿机,加工斜齿圆柱齿轮的传动链及调整计算主运动传动链:与滚切直齿圆柱齿轮的运动传动链完全相同。范成运动传动链只需用u合1=-1取代u合，其余与滚切直齿圆柱齿轮完全相同。进给运动传动链与滚切直齿圆柱齿轮完全相同。,2.5.2滚齿机,加工斜齿圆柱齿轮的传动链及调整计算差动传动链抓两头：刀架工件定关系：T1连中间：算结果：对于差动运动传动链,u合成=u合2=2,2.5.3插齿机,插齿原理插齿是利用插齿刀在插齿机上加工内、外齿轮或齿条等的齿面加工方法。,插齿视频,2.5.3插齿机,布局,床身,立柱,刀架,插齿刀,工作台,2.5.3插齿机,当插削圆柱直齿轮时，插齿机必须有以下几个运动：主运动：插齿刀的往复上、下运动。展成运动：插齿刀1/Z刀转时，工件1/Z工转。径向进给运动：插齿刀的径向进给运动。圆周进给运动：刀具往复一次，转过的分度圆弧长。让刀运动：为了避免插齿刀在回程时擦伤已加工表面和减少刀具磨损，刀具和工件之间应让开一段距离，而在插齿刀重新开始向下工作行程时，应立即恢复到原位，以便刀具向下切削工件。这种让开和恢复原位的运动称为让刀运动。,2.5.3插齿机,用途及工艺特点用途一般用于加工圆柱直齿轮，特别是多联齿轮的小齿轮和内齿轮。工艺特点插齿加工精度较高。插齿齿向偏差比滚齿大。齿面粗糙度值较小。插齿生产率比滚齿低。,2.5.4磨齿机,磨齿原理磨齿是用砂轮在专用磨齿机上对已淬火齿轮进行精加工的一种方法。磨齿按加工原理可分为成形法和展成法两种。1）成形法,成形法磨齿是依靠渐开线成形砂轮来加工齿轮的齿形，其原理与成形法铣齿相同。,2.5.4磨齿机,2）展成法磨齿利用展成法原理磨齿的方法称为展成法磨齿。,2.5.4磨齿机,第2章常见机械加工设备及其刀具,2.6其它加工设备及刀具,2.6.1钻床及钻头,钻床工艺范围,2.6.1钻床及钻头,钻床工艺范围,2.6.1钻床及钻头,立式钻床,钻削加工,2.6.1钻床及钻头,摇臂钻床,2.6.1钻床及钻头,麻花钻,2.6.2镗床,卧式镗床,2.6.2镗床,镗削加工,镗削加工,镗床,2.6.2镗床,其它镗床,双柱坐标镗床,单柱坐标镗床,2.6.2镗床,金刚镗床,金刚镗床,卧式坐标镗床,2.6.3拉床,拉削的典型表面,拉削加工,2.6.3拉床,工艺特点1)拉削生产率高。2)拉削精度高，质量稳定。拉削精度一般可达IT9-IT7级，表面粗糙度一般可控制到Ra1.6mmRa0.8mm，拉削表面的形状、尺寸精度和表面质量主要依靠拉刀设计、制造及正确使用保证。3)拉削成本低，经济效益高。4)拉刀是定尺寸、高精度、高生产率专用刀具，制造成本很高，所以，拉削加工只适用于批量生产，最好是大批大量生产，一般不宜用于单件、小批生产。,2.6.3拉床,拉床类型,工件安装,卧式拉床,2.6.3拉床,拉床类型,立式拉床,2.6.3拉床,拉床类型,连续式拉床,2.6.3拉床,拉刀,2.6.4刨床,刨削加工,刨削加工主要用于加工各种平面(如水平面、垂直面和斜面等)和沟槽(如T形槽、燕尾槽、V形槽等)。刨削加工常见的机床有牛头刨床和龙门刨床。,刨削加工,2.6.4刨床,牛头刨床,2.6.4刨床,龙门刨床,2.6.4刨床,插床插削和刨削的切削方式基本相同，只是插削是在竖直方向进行切削。因此，可以认为插床是一种立式的刨床。,插削加工,2.6.5数控机床,概述,数控（NC）数字控制（Numericalcontrol）的简称。指用数字信息通过控制装置实现对机械设备动作的控制。数控系统（NCS）数字控制系统（NumericalControlSystem）的简称。指采用数控技术的控制系统。数控设备（NCU）数字控制设备（NumericalControlU）的简称，指装备了数控系统的受控设备。数控机床数字控制机床（NumericalControltools）的简称，指装备了数控系统的机床，包含在数控设备中。国际信息处理联盟第五技术委员会对数控机床作了如下定义：数控机床是一个装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其它符号编码指令规定的程序。,2.6.5数控机床,优点,数控铣削加工的零件,加工中心加工的零件,2.6.5数控机床,优点,2.6.5数控机床,优点,1.适合于复杂形状零件的加工2.加工精度和尺寸重复精度高，加工质量稳定性好。3.实现计算机控制，排除人为误差。4.生产效率高，经济效益明显。5.减轻工人劳动强度，改善劳动条件，可以实现一人多机操作。6.可以精确地计算成本和安排生产进度，有利于生产管理的现代化。,2.6.5数控机床,组成,2.6.5数控机床,数控机床的逻辑组成,2.6.5数控机床,数控机床加工一个零件的过程,2.6.5数控机床,分类,开环控制,闭环控制,2.6.5数控机床,分类按控制系统特点分类点位控制数控机床直线控制数控机床轮廓控制数控机床,半闭环控制,2.6.5数控机床,性能定位精度和重复定位精度分度精度分辨度与脉冲当量数控机床可控轴数与联动轴数数控机床的运动性能指标主轴转速进给速度行程摆角范围刀库容量和换刀时间,2.6.5数控机床,数控车床,2.6.5数控机床,数控车床,数控车削,2.6.5数控机床,数控车床,主轴脉冲编码器,同步齿形带,主轴电机,主轴,主传动系统,2.6.5数控机床,数控车床,进给传动系统,2.6.5数控机床,数控车床,滚珠丝杠与滚动导轨,2.6.5数控机床,数控车床,电动回转刀架,电动回转刀架,排式刀架,2.6.5