第三章金属切削机床与刀具

1、 第三章第三章 金属切削机床与刀具金属切削机床与刀具 金属切削机床是用刀具切削的方法将金金属切削机床是用刀具切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为器的机器，所以又称为“工作母机工作母机”，习惯，习惯上简称为机床上简称为机床。 没有制造业，就没有工业；而没有机械没有制造业，就没有工业；而没有机械制造业，就没有独立的工业，即使制造业再制造业，就没有独立的工业，即使制造业再大再多再好，也受制于人。我国这么一个大大再多再好，也受制于人。我国这么一个大国，如果没有强大的装备制造业，特别是同国，如果没有强大的装备制造业，特别是同高科技

2、相应的机床制造业，我国就不可能有高科技相应的机床制造业，我国就不可能有独立自主的制造业与工业独立自主的制造业与工业杨叔子杨叔子。3.1 3.1 金属切削机床的分类、型号与主要技术参金属切削机床的分类、型号与主要技术参数数一、机床的分类一、机床的分类 机床主要是按加工方法和所用刀具按加工方法和所用刀具进行分类，机床分为11大类： 车床，钻床，镗床，磨床，齿轮加工机床，车床，钻床，镗床，磨床，齿轮加工机床，螺纹加工机床，铣床，刨插床，拉床，锯床和螺纹加工机床，铣床，刨插床，拉床，锯床和其他机床。其他机床。 在每一类机床中，又按工艺范围，布局型式工艺范围，布局型式和结构性能和结构性能分为若干组组，每

3、一组又分为若干个系系（系列）。 除了上述基本分类方法外，还有其它分类方法：1.1.按照万能性程度，机床可分为：按照万能性程度，机床可分为： 通用机床：通用机床： 这类机床的工艺范围很宽，可这类机床的工艺范围很宽，可以加工一定尺寸范围内的多种类型零件，完成多以加工一定尺寸范围内的多种类型零件，完成多种多样的工序。种多样的工序。 专门化机床：这类机床的工艺范围较窄，只专门化机床：这类机床的工艺范围较窄，只能用于加工不同尺寸的一类或几类零件的一种能用于加工不同尺寸的一类或几类零件的一种（或几种）特定工序。（或几种）特定工序。如，丝杆车床。专用机床：专用机床： 这类机床的工艺范围最窄，通这类机床的工艺

4、范围最窄，通常只能完成某一特定零件的特定工序。常只能完成某一特定零件的特定工序。如，加工机床主轴箱体孔的专用镗床，加工机床导轨的专用导轨磨床等。 2.2.按照机床的工作精度按照机床的工作精度，可分为普通精度机床，精密机床和高精度机床。 3.3.按照重量和尺寸按照重量和尺寸，可分为仪表机床，中型机床（一般机床），大型机床（质量大于10t），重型机床（质量在30t以上）和超重型机床（质量在100t以上）。 4.4.按照机床主要器官的数目按照机床主要器官的数目，可分为单轴，多轴，单刀，多刀机床等。 5.5.按照自动化程度不同按照自动化程度不同，可分为普通，半自动和自动机床。二、机床的型号编制二、机床

5、的型号编制 机床的型号是机床产品的代号，用以表明机床的型号是机床产品的代号，用以表明机床的类型，通用和结构特性，主要技术参数机床的类型，通用和结构特性，主要技术参数等等. . GB/T15375-94 GB/T15375-94金属切削机床型号编制方金属切削机床型号编制方法法规定，我国的机床型号由汉语拼音字母和规定，我国的机床型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律组合而成。阿拉伯数字按一定规律组合而成。1.1.通用机床的型号编制通用机床的型号编制 1 1） 通用机床型号的表示方法通用机床型号的表示方法 注：注：有有“( )”( )”的代号或数字，当无内容时，的代号或数字，当无内容时，不表示，若

6、有内容，则不带扩号；不表示，若有内容，则不带扩号； 有有“”符号者，为大写的汉语拼音字母；符号者，为大写的汉语拼音字母； 有有“” ” 符号者，为阿拉伯数字；符号者，为阿拉伯数字； 有有“ ”“ ”符号者，为大写的汉语拼音字母符号者，为大写的汉语拼音字母或阿拉伯数字或两者兼有之。或阿拉伯数字或两者兼有之。结构特性代号结构特性代号 为区别主参数相同而结构不为区别主参数相同而结构不同的机床同的机床, ,在型号中用汉语拼音字分在型号中用汉语拼音字分. . 4 4、5 5）机床的组别）机床的组别, ,系别代号系别代号 ( (或见书或见书P57)P57) 6 6、7 7 ）机床的主参数机床的主参数, ,

7、设计顺序号和第二主设计顺序号和第二主参数参数 机床主参数：机床主参数：代表机床规格的大小，在机床型号中，用数字给出主参数的折算值 。 设计顺序号：设计顺序号：当无法用一个主参数表示时，则在型号中用设计顺序号表示。 第二主参数：第二主参数：一般是主轴数，工作台工作面长度等，它也用折算值表示。返回上一页返回上一页返回返回8 8）机床的重大改进顺序号）机床的重大改进顺序号 当机床性能和结构布局有重大改进时,在原机床型号尾部，加重大改进顺序号A,B,C.等。9 9）其他特性代号）其他特性代号: :用以反映各类机床的特性，用阿拉伯数字或汉语拼音字母或二者的组合来表示。 1010）企业代号）企业代号: :

8、生产单位为机床厂时,由机床厂所在城市名称的大写汉语拼音字母及该厂在该城市建立的先后顺序号，或机床厂名称的大写汉语拼音字母表示。 2.2.专用机床的型号编制专用机床的型号编制( (见书见书P58)P58) 1 1）专用机床型号表示方法）专用机床型号表示方法 专用机床的型号一般由设计单位代号设计单位代号和设计顺序号设计顺序号组成，其表示方法为:2 2）设计单位代号）设计单位代号 包括机床生产厂和机床研究单位代号（位于型号之首）。3 3）专用机床的设计顺序号）专用机床的设计顺序号 按该单位的设计顺序号(从“001”起始)排列，位于设计单位代号之后，并用“”隔开，读作“至”。例如，北京第一机床厂设计制

9、造的第例如，北京第一机床厂设计制造的第100100种专种专用机床为专用铣床。用机床为专用铣床。 其型号为其型号为B1B1100100。三、机床的主要技术参数三、机床的主要技术参数 主参数：主参数：代表机床规格的大小，在机床型号中，用阿拉伯数字给出的是主参数折算值。 基本参数：基本参数：包括尺寸参数、运动参数和动尺寸参数、运动参数和动力参数力参数。 1.1.尺寸参数：尺寸参数：机床的主要结构尺寸 。 2.2.运动参数：机床执行件的运动速度，运动参数：机床执行件的运动速度，包括主运动的速度范围、速度数列和进给量的范围，进给量数列以及空行程速度等。 主运动参数主运动参数1.1.主轴转数主轴转数：对作

10、回转运动的机床，其主运动参数是主轴转数。计算公式为：n=1000v/(*d) 主运动是直线运动的机床，如：插床，刨床。其主运动参数是机床工作台机床工作台或滑枕的每分滑枕的每分钟往复次数钟往复次数。2.2.主轴最低和最高转数的确定主轴最低和最高转数的确定（P59P59） 专用机床用于完成特定的工艺，主轴只需一种固定的转速。 通用机床的加工范围较宽，主轴需要变通用机床的加工范围较宽，主轴需要变速，需要确定其变速范围即最低和最高转数。速，需要确定其变速范围即最低和最高转数。 Nmin=1000Vmin/DmaxNmin=1000Vmin/Dmax Nmax=1000Vmax/( Nmax=1000V

11、max/(* *Dmin)Dmin) 变速范围为：Rm=Nmax/NminRm=Nmax/Nmin; 3.3.有级变速时主轴转速序列有级变速时主轴转速序列 无级变速时，Nmax与Nmin之间的转速是连续变化的。 有级变速时，应该在有级变速时，应该在NmaxNmax和和NminNmin确定后，确定后，再进行转速分级，确定各中间级转速。再进行转速分级，确定各中间级转速。 主运动的有级变速的转速数列一般采用等主运动的有级变速的转速数列一般采用等比数列。满足比数列。满足n nj+1j+1=n=nj j ；n nz z=n=n1 1* *Z-1Z-14.4.标准公比标准公比 为了便于机床设计和使用，规定

12、了标准公比值： 1.06,1.12,1.26,1.41,1.58,1.78,2.00 其中，其中，=1.06=1.06时公比数列的基本公比时公比数列的基本公比，其他可以由基本公比派生而来。进给运动参数进给运动参数进给量：进给量： a.a.大部分机床大部分机床（如车，钻床等）：进给量用工件或刀具每转的位移（mm/r)表示； b. b.直线往复运动机床直线往复运动机床（如刨，插床）：进给量以每一往复的位移量表示； c.c.铣床和磨床：铣床和磨床： 进给量以每分钟的位移量（mm/min)表示。动力参数动力参数 机床的动力参数是指驱动主运动、进给运机床的动力参数是指驱动主运动、进给运动和空行程运动的电

13、动机功率。动和空行程运动的电动机功率。 主传动功率：主传动功率： P主=P切+P空+P附1 1、切削功率、切削功率P切： P切=Fz*Vc/600002 2、空载功率、空载功率P空：是指机床不进行切削，即空转时所消耗的功率。3 3、附加功率、附加功率P附：指机床进行切削时，因负载而增加的机械摩擦所耗的功率。 进给传动功率：进给传动功率：通常也采用类比和计算相结合的方法来确定。 空行程功率：空行程功率：指为节省零件加工的辅助指为节省零件加工的辅助时间和减轻工人劳动强度，机床移动部件空行时间和减轻工人劳动强度，机床移动部件空行程时程时快速移动快速移动所需的传动功率。所需的传动功率。 其大小由移动部

14、件重量和部件启动时的惯其大小由移动部件重量和部件启动时的惯性力决定。性力决定。3.23.2工件表面成形方法与机床运动分析工件表面成形方法与机床运动分析一、工件表面形状与成形方法一、工件表面形状与成形方法 ( (见见P61)P61) 机械制造过程机械制造过程是工艺设计要求实现的过程。在这一过程中，针对不同的要求可以采用不同的加工方法，如锻造、铸造、焊接、机械加工、热处理等。 就机械加工而言，是根据具体的设计要求就机械加工而言，是根据具体的设计要求选用相应的切削加工方法。即选用相应的切削加工方法。即：在机床上通过在机床上通过刀具与工件的相对运动，从工件毛坯上切除多刀具与工件的相对运动，从工件毛坯上

15、切除多余金属，使之形成符合要求的形状、尺寸的表余金属，使之形成符合要求的形状、尺寸的表面的过程。面的过程。 因此，机械加工过程是工件表面的形成过因此，机械加工过程是工件表面的形成过程。程。( (一一) ) 工件表面的构成工件表面的构成 机械零件的表面形状千变万化，但大都是由几种常见的表面组合而成的。 这些表面包括平面、圆柱面、圆锥面、球面、螺旋面、圆环面以及成形曲面等，如图如图3.13.1，由这些表面组成各种类型的零件。 这些表面都可以看成是由一根母线沿这些表面都可以看成是由一根母线沿着导线运动而形成的。着导线运动而形成的。图图3.23.2表示了零件表表示了零件表面的成形过程。母线和导线统称为

16、面的成形过程。母线和导线统称为发生线发生线。 图图3.1 机械零件上常见的表面机械零件上常见的表面返回上一页返回上一页图图3.2 零件表面的形成零件表面的形成（二）常见工件表面的成形方法（二）常见工件表面的成形方法 ( (见见P61-62)P61-62) 机械加工中，工件表面是由工件与刀具之机械加工中，工件表面是由工件与刀具之间的相对运动和刀具切削刃的形状共同实现的。间的相对运动和刀具切削刃的形状共同实现的。 相同的表面，切削刃不同，工件和刀具之间的相对运动也不相同，这是形成各种加工方法的基础。 有轨迹法、成形法、展成法、相切法轨迹法、成形法、展成法、相切法等。见图见图3.33.3。 1 1、

17、轨迹法、轨迹法：指的是刀具切削刃与工件表面之间为近似点接触，通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具刀尖的运动轨迹来实现表面的成形。2 2、成形法、成形法：是指刀具切削刃与工件表面之间为线接触，切削刃的形状与形成工件表面的一条发生线完全相同，另一条发生线由刀具与工件的相对运动来实现。3 3、相切法、相切法: :利用刀具边旋转边做轨迹运动对工件进行加工的方法.4 4、展成法、展成法：是指对各种齿形表面进行加工时，刀具的切削刃与工件表面之间为线接触，刀具与工件之间作展成运动（或称啮合运刀具与工件之间作展成运动（或称啮合运动），齿形表面的母线是切削刃各瞬时位动），齿形表面的母线是切削刃各瞬时位置的的包络

18、线置的的包络线。 图图3.3 形成发生线所需的运动形成发生线所需的运动1刀尖或切削刃；刀尖或切削刃；2发生线；发生线；3刀具轴线的运动轨迹刀具轴线的运动轨迹二、机床运动分析二、机床运动分析 机床的运动机床的运动：表面成形运动和辅助运动表面成形运动和辅助运动. . 表面成形运动表面成形运动：形成发生线的运动. 按组成情况不同,可分为：简单成形运动简单成形运动和复合成形运动。和复合成形运动。 按作用情况不同,可分为:主运动和进给运主运动和进给运动。动。 1 1、主运动：、主运动：是刀具与工件之间的相对运动。 一般，主运动速度最高，消耗功率最大，通常只有一个主运动。返回上一页返回上一页 2 2、进给

19、运动：、进给运动：进给运动与主运动配合即可完成所需的表面几何形状的加工，根据工件表面形状成形的需要，进给运动可以是多个，也可以是一个；可以是连续的， 也可以是步进的。 辅助运动辅助运动:实现机床的各种辅助动作，为表面成形创造条件。 切入运动、调整运动、分度运动以及其他各种空行程运动。三、机床的运动联系三、机床的运动联系 要实现加工过程所需的各种运动，机床必需具备以下三个主要组成部分：1 1）执行机构）执行机构 机床上最终实现所需运动的部件机床上最终实现所需运动的部件，如主轴、刀架、工作台等，它们带动工件或刀具旋转或移动。2 2）动力源）动力源 机床上动力源般采用交流异步电动机、步进电动机、直流

20、伺服电动机、交流伺服电动机等。它们为机床执行机构的运动提。它们为机床执行机构的运动提供动力，以克服切削阻力及摩擦阻力。供动力，以克服切削阻力及摩擦阻力。 机床可以几个运动共用一个动力源，也可以每个运动单独使用一个动力源。 3 3）传动装置）传动装置 把动力源的运动和动力传递给执行机构，或将运动由一个执行机构传递到另一个执行机构，以保持二个运动之间的准确关系。 由动力源一传动装置一执行件或执行件一由动力源一传动装置一执行件或执行件一传动装置一执行件构成的传动联系，称为传动装置一执行件构成的传动联系，称为传动传动链链。按传动链的性质不同可分为： 外联系传动链外联系传动链 联系动力源与执行机构之间的

21、传动链。它使执行件获得一定的速度和运动方向，其传动比的变化，只影响生产率或表其传动比的变化，只影响生产率或表面粗糙度，不影响加工表面的形状和精度。面粗糙度，不影响加工表面的形状和精度。 因此，外联系传动链中可以有摩擦传动等因此，外联系传动链中可以有摩擦传动等传动比不准确的传动副。（哪些？）传动比不准确的传动副。（哪些？） 内联系传动链内联系传动链 联系一个执行机构和另一个执行机构之间运动的传动链。对执行机构之间的相对运动有严格要求。因此，内联系。因此，内联系传动链的传动比必须准确，不应有摩擦传动或传动链的传动比必须准确，不应有摩擦传动或瞬时传动比变化的传动副。瞬时传动比变化的传动副。 传动链中

22、通常包含两类传动机构两类传动机构： 一类为:定比传动机构定比传动机构(传动比和传动方向不变)，如定比齿轮副、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等，称为定比传动机构； 另一类是换置机构换置机构(可根据加工要求变换传动比和传动方向）：如挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器换向机构等。 传动原理图传动原理图: :为了便于研究机床的传动联系，常用一些简明的符号把传动原理和传动路线表示出来，这就是传动原理图. 四、机床的传动系统四、机床的传动系统图图 为便于了解和分析机床运动的传递、联系情况，常采用传动系统图。它是表示实现机床全部运动的传动示意图。 图中将每条传动链中的具体传动机构用简单的规定符号（见国家标准GB

23、446084机械制图机构运动简图符号）表示，并标明齿轮和蜗轮的齿数、蜗杆头数、丝杠导程、带轮直径、电动机功率和转速等。 在图中，各传动元件按照运动传递的先后顺序依次排列，以展开图形式画在能反映主要部件相互位置的机床外形轮廓中。3.3 3.3 车床与车刀车床与车刀一、车床一、车床 1.1.应用应用：主要用于加工各种回转表面和回转体的端面，有些车床可以加工螺纹面。 2.2.运动运动：车床的主运动是由工件的旋转运动实现的；车床的进给运动则由刀具的直线移动完成的。 3.3.分类分类：车床种类繁多，按其用途和结构的不同，主要分为：卧式车床及落地车床，立式车床，转塔车床，仪表车床，单轴自动和半自动车床，多

24、轴自动和半自动车床，彷形车床及多刀车床，专门化车床。（一）（一） CA6140CA6140型卧式车床型卧式车床（P6477） 1.1.工艺范围工艺范围：很广，它适用于加工各种轴类，套筒类和盘类零件上的回转表面，如：内圆柱面，圆锥面，环槽及成形回转表面；端面及各种常用螺纹；还可以进行钻孔，扩孔，铰孔，和滚花等工艺.（P65P65图图3-63-6）2.2.机床布局及主要技术性能机床布局及主要技术性能 由于卧式车床主要加工轴类和直径不太大的盘套类零件，所以采用卧式布局卧式布局其主要主要性能性能：图图3.6 3.6 卧式车床的典型加工工序卧式车床的典型加工工序返回上一页返回上一页返回上一页返回上一页3

25、 3卧式机床的传动链卧式机床的传动链主运动传动链主运动传动链 主运动传动链的两末端件是主电动机与主轴，它的功用是把动力源(电动机)的运动及动力传给主轴，使主轴带动工件旋转实现主运动，并满足卧式车床主轴变速和换向的要求。1 1）主运动传动路线）主运动传动路线 主运动的动力源是电动机，执行件是主轴。 主运动传动路线：主运动传动路线：（2 2）进给运动传动链）进给运动传动链 进给运动传动链的两个末端件分别是主轴和刀架。它包括车螺纹进给运动传动链和机动它包括车螺纹进给运动传动链和机动进给运动传动链。进给运动传动链。传动系统图传动系统图1 1）车螺纹进给运动传动链）车螺纹进给运动传动链 CA6140型普

26、通车床可以车削米制、英制、模数和径节四种螺纹。车削螺纹时，主轴与刀架之间必须保持严格的传动比关系，即主轴每转一转，刀架应均匀地移动一个导程P。由此可列出车削螺纹传动链的运动平衡方程式为：1 1（主轴（主轴）* *u u* *L L丝丝=L=L工工（4-2）式中 u u从主轴到丝杠之间全部传动副的总传动比L L丝丝机床丝杠的导程，CA6140型车床12mm；L L工工被加工工件的导程（mm）。a a）车削米制螺纹）车削米制螺纹车削米制螺纹的传动路线车削米制螺纹的传动路线刀架（丝杠）（啮合）（左螺纹）（右螺纹）主轴536252536362575100100633325253333335858Mbu

27、ju车削米制螺纹的运动平衡式车削米制螺纹的运动平衡式 由传动系统图和传动路线表达式，可以列出车削米制螺纹的运动平衡式：mmuuPbj122536362536257510010063333358581（主轴）将上式化简可得：bjuuP7 进给箱中的基本变速组进给箱中的基本变速组u uj j ： 双轴滑移齿轮变速机构，由轴V上的8个固定齿轮和和轴XV上的四个滑移齿轮组成，每个滑移齿轮可分别与邻近的两个固定齿轮相啮合，共有8种不同的传动比： 进给箱中的增倍变速组进给箱中的增倍变速组u ub b ： 由轴轴间的三轴滑移齿轮机构组成，可变换4种不同的传动比： 把uj、ub的值代入上式，得到84=32种导

28、程值，其中符合标准的有20种，见表见表4-54-5。 扩大导程传动路线扩大导程传动路线 从表4-5可以看出，此传动路线能加工的最大螺纹导程是12mm。如果需车削导程大于12mm的米制螺纹，应采用扩大导程传动路线。 ）（接正常导程传动路线（正常导程）（扩大导程）主轴5858582644442080505020802658 15858ummP1921612max而正常螺纹导程时，主轴到轴的传动比为： 所以，通过扩大导程传动路线可将正常螺纹导程扩大4倍或16倍。CA6140型车床车削大导程米制螺纹时，最大螺纹导程为4582644445050208026581u16582644442080208026

29、582u 当主轴转速为10-32r/min 时， 当主轴转速为40-125r/min时，扩大螺纹导程时，主轴到轴的传动比为： （3 3）机动进给运动传动链）机动进给运动传动链 机动进给传动链主要是用来加工圆柱面和端面，为了减少螺纹传动链丝杠及开合螺母磨损，保证螺纹传动链的精度，机动进给是由光杠经溜板箱传动的。 1 1）纵向机动进给传动链）纵向机动进给传动链 CA6140型车床纵向机动进给量有64种。当运动由主轴经正常导程的米制螺纹传动路线时，可获得正常进给量。这时的运动平衡式为：这时的运动平衡式为：rmmuufbj/125 . 280284840294363232365628253636253

30、6257510010063333358581主轴纵将上式化简可得：bjuuf711. 0纵2 2）横向机动进给传动链）横向机动进给传动链 由传动系统图分析可知，当横向机动进给与纵向进给的传动路线一致时，所得到的横向进给量是纵向进给量的一半，横向与纵向进给量的种数相同，都为64种。3 3）刀架快速机动移动）刀架快速机动移动 为了缩短辅助时间，提高生产效率，CA6140型卧式车床的刀架可实现快速机动移动。刀架的纵向和横向快速移动由快速移动电动机传动，刀架快速右移的刀架快速右移的速度为：速度为：4.CA61404.CA6140卧式车床的主要结构卧式车床的主要结构 .主轴箱：主轴箱：车床的主要部件，其

31、主要功能是支撑主轴，并实现其开，停换向，制动和变速；把进给运动从主轴传向进给系统。 .溜板箱：溜板箱：将进给运动或快速移动由进给箱或快速移动电动机传给溜板和刀架，使刀架实现纵，横向或正，反向机动走刀或快速移动.min/76m. 4125 . 280284830304029429132800v（二）（二） 其他车床其他车床 （1 1）立式车床（分单柱式和双柱式）立式车床（分单柱式和双柱式）: :一般用于加工直径大，长度短且质量较大的工件。立式的工作台的台面是水平面，主轴的轴心线垂直于台面，工作的矫正，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。 （2 2）转塔车床）转塔车床

32、 除了由前刀架外，还有以个转塔刀架。转塔刀架由六个装刀位置，可以沿床身导轨做纵向进给，每一个刀位加工完毕后，转塔刀架快速返回，转动60度。更换到下一个刀位进行加工。图图4-5 4-5 立式车床立式车床1 1底座底座 2 2工作台工作台 3 3立柱立柱 4 4垂直刀架垂直刀架 5 5横梁横梁 6 6垂直刀架进垂直刀架进给箱给箱 7 7侧刀架侧刀架8 8侧刀架进给箱侧刀架进给箱 9 9顶梁顶梁二、二、 车刀车刀 车刀是金属加工切削中应用最广的刀具。车刀按结构可分为： （1 1）整体车刀）整体车刀 （2 2）焊接车刀）焊接车刀：其优点是结构简单，紧凑，刀具刚度好，抗振性能强，制造方便，使用灵活。其缺

33、点是切削性能较低，刀杆不能重复利用，辅助时间长切削性能较低，刀杆不能重复利用，辅助时间长。（3 3）机夹车刀）机夹车刀（4 4）可转位车刀）可转位车刀：使用可转位刀片的机夹车刀。其优。其优点是刀具使用寿命长，生产效率高，有利于推广新技点是刀具使用寿命长，生产效率高，有利于推广新技术，新工艺，有利于降低刀具成本。术，新工艺，有利于降低刀具成本。（5 5）成形车刀）成形车刀：用在各类车床上加工内，外回转体成形表面，其刀形根据工件轮廓设计。该种车刀有平体，棱体，圆体三种型式。3.4 3.4 孔加工机床与刀具孔加工机床与刀具一、钻床一、钻床 1.1.应用：应用：钻床是用钻头在工件上加工孔的机床。通常用

34、于加工尺寸较小，精度要求不太高的孔。可完成钻孔，扩孔，铰孔及攻螺纹等工作。钻床的加工方法及所需的运动如图钻床的加工方法及所需的运动如图3-293-29所示所示。 2.2.运动分析：运动分析：工件固定，刀具作旋转主运动，同时沿轴向作进给运动。 3.3.钻床的主参数：钻床的主参数：最大钻孔直径4.4.分类：分类： a. a.立式钻床：立式钻床：适用于中小工件的单件，小批量生产。 b.b.摇臂钻床摇臂钻床：适用于加工一些大而重的工件上的孔（工件不动，移动主轴） 1 1底座底座2 2内立柱内立柱3 3外立柱外立柱4 4丝杠丝杠5 5、6 6电动机电动机7 7摇臂摇臂8 8主轴箱主轴箱9 9主轴主轴10

35、10工作台工作台 c.c.台式钻床：台式钻床：小型钻床，常安装在台桌上，用来加工直径12mm的孔。 d.d.深孔钻床及其他钻床深孔钻床及其他钻床 5.5.钻削特点：钻削特点： 刀具刚性差，排屑困难，切削热不易排出二、镗床二、镗床 1.1.应用应用：镗床是一种主要用镗刀在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较大，精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上，孔距和位置精度要求较高的孔。如箱体上的孔，还可以进行铣削，钻孔，扩孔，铰孔等工作。2.2.镗削特点镗削特点: :刀具结构简单,通用性强,可粗加工也可半精加工和精加工,适用批量较小的加工，镗孔质量取决于机床精度. 3.3.运动分析：运动分析：主运动

36、为镗刀的旋转运动，进给运动为镗刀或工件的移动。 4.4.分类：分类： a.a.卧式镗床卧式镗床 b.b.坐标镗床：坐标镗床：是一种高精度的机床。主要特点：具有坐标位置的精密测量装置。 它主要用于镗削尺寸、形状及位置精度要求比较高的孔系，还能进行钻孔、扩孔、铰孔、锪端面、切槽、铣削等加工。 1 1床身床身2 2主轴箱主轴箱3 3前立柱前立柱4 4主轴主轴5 5平旋盘平旋盘6 6工作台工作台7 7上滑座上滑座8 8下滑座下滑座9 9导轨导轨1010支承架支承架1111后立柱后立柱图图4-32 4-32 卧式坐标镗床卧式坐标镗床1 1下滑座下滑座2 2上滑座上滑座3 3工作台工作台4 4主轴主轴 5

37、 5立柱立柱6 6主轴箱主轴箱 7 7床身床身 c.c.金刚镗床：金刚镗床：一种高速精密镗床。主要特点：vc很高，ap和f很小，加工精度可达IT5-IT6。Ra达0.63-0.08m。三、孔加工刀具三、孔加工刀具 一类是从实体材料中加工出孔的刀具，如：麻花钻，扁钻，中心钻和深孔钻等。另一类是对工件上已有孔进行再加工的刀具，常用的有扩孔钻，铰刀及镗刀。 麻花钻麻花钻：是常见的孔加工刀具。一般用于实体材料上的粗加工。钻孔的尺寸精度为IT11-IT12，Ra为50-12.5m。加工范围为0.1-80mm,以30mm以下时最常用。 中心钻中心钻：用来加工各种轴类工件的中心孔 深孔钻深孔钻: 用于加工孔

38、深L与孔径D之比L/D20-100的特殊深孔。在加工过程中,必须解决断屑,排屑,冷却润滑和导向等问题. 扩孔钻扩孔钻: : 常用作铰孔或磨孔前的预加工扩孔以及毛坯孔的扩大，作半精加工。在成批或大量生产时应用较广。扩孔的加工精度可达IT10-IT11。Ra可达6.3-3.2m. 铰刀铰刀: : 用于对孔进行半精加工和精加工，加工精度可达IT6-IT8，Ra可达1.6-0.4m。 a.a.机用铰刀机用铰刀: :用于在机床上铰孔,常用高速钢制造,有锥柄和直柄两种型式. b.b.手用铰刀手用铰刀: :常为整体式结构，直柄方头，结构简单。手工操作，使用方便。图图 铰刀的结构铰刀的结构 镗刀镗刀: : 多

39、用于箱体孔的粗,精加工. a.a.单刃镗刀单刃镗刀 b.b.多刃镗刀多刃镗刀: :两端都有切削刃,工作时可消除径向力对镗杆的影响,工件的孔径尺寸与精度由镗刀径向尺寸保证。多采用浮动连接结构,可减少镗刀块安装误差及镗杆径向跳动所引起的加工误差。孔的加工精度可达IT6-IT7,Ra达0.8m。 拉刀拉刀: :一种加工精度和切削效率都比较高的多齿刀具，广泛应用于大批量生产中,可加工各种内，外表面。可分为内拉刀和外拉刀 。小结小结钻削特点钻削特点: :刀具刚性差刀具刚性差, ,排屑困难排屑困难, ,切削热不易排出切削热不易排出扩孔特点扩孔特点: : 切削刃不必自外圆延续到中心，避免了横刃及其切削刃不必

40、自外圆延续到中心，避免了横刃及其引起的不良影响；引起的不良影响； 由于由于a ap p小小, ,切屑窄切屑窄, ,易排除易排除; ;同时排屑槽可作得较小同时排屑槽可作得较小较浅较浅, ,增加刀具刚度；增加刀具刚度； 生产率高生产率高, ,导向性较好导向性较好, ,切削较平稳；切削较平稳； 扩孔的加工质量比钻孔高。扩孔的加工质量比钻孔高。铰孔特点铰孔特点: : 刀具刚性好刀具刚性好, ,导向性好导向性好, ,铰削余量少铰削余量少, ,切削力小切削力小,Vc,Vc低低, ,切削热少切削热少, ,即减少了工件的发热和变形即减少了工件的发热和变形, ,可用于精加工可用于精加工. . 另外另外, ,钻钻

41、, ,扩扩, ,铰只能保证孔本身的精度铰只能保证孔本身的精度, ,而不能保证而不能保证孔间距离的尺寸精度孔间距离的尺寸精度. .此时可利用夹具或用镗孔来保证此时可利用夹具或用镗孔来保证. .3.5 3.5 刨床和插床刨床和插床一、一、 刨床刨床 用于刨削各种平面和沟槽，主要类型有牛头刨牛头刨床和龙门刨床。床和龙门刨床。 刨削特点: 机床刀具简单,通用性好 生产率较低 加工精度较低 牛头刨床牛头刨床: :因其滑枕刀架形似牛头而得名。 a.a.主运动主运动: :由滑枕沿床身导轨在水平方向作往复直线运动来实现。 b.b.特点特点: :主运动速度不能太高(因为滑枕换向时有大的惯性力)，加之只能单刀加工

42、,且在反向运动时不加工,所以牛头刨床效益和生产效率低. c.c.应用应用: :主要适用于单件,小批量生产或机修车间,在大批量生产中被铣床代替。 d. d.主参数主参数: :最大刨削长度龙门刨床龙门刨床 a.a.应用应用: :主要用于加工大型或重型零件上的各种平面,沟槽和各种导轨面. b.b.运动分析运动分析: :主运动为工作台的往复直线运动 c.c.主参数主参数: :最大刨削宽度三、三、 插床插床 插床实质上是立式刨床。其主运动为滑枕带动插刀沿垂直方向作直线往复运动，主要用于加工工件的内表面,如内孔中键槽及多边形孔等,有时也用于加工成形内表面。3.6 3.6 铣床和铣刀铣床和铣刀一、铣床一、铣

43、床 铣床就是用铣刀进行切削加工的机床铣床就是用铣刀进行切削加工的机床. . 应用应用: :加工表面(水平平面,垂直面等),沟槽(键槽,T型槽,燕尾槽等).多齿零件的齿槽(齿轮,链轮,棘轮,花键轴等),螺纹形表面(螺纹和螺旋槽)及各种曲面. 铣削特点铣削特点: 每个刀齿不均匀,不连续切削,切入与切离时均会引起振动; 铣削时切削层参数及切削力是变化的,也易引起振动,影响加工质量; 同时参加切削的刀齿较多,生产率较高. 铣削方法铣削方法: : 端铣:常用加工平面 圆周铣削: a.a.逆铣逆铣: :铣刀的旋转方向和工件的进给方向相反,特点:提高刀具耐用度,降低工件Ra，保证工件夹持稳固,易打刀. b.

44、b.顺铣顺铣: :铣刀的旋转方向和工件的进给方向相同.特点:加速刀具后刀面磨损,破坏工件表面Ra,使工件夹持不稳.铣床分类铣床分类:铣床可分为:卧式升降台铣床卧式升降台铣床;立式升降立式升降台铣床台铣床;龙门铣床龙门铣床;工具铣床;各种专门化铣床. 图图 逆铣与顺铣逆铣与顺铣 （a）逆铣）逆铣 （b）顺铣）顺铣 图 卧式升降台铣床床身悬梁主轴刀杆支架工作台滑座升降台底座 图 立式升降台铣床底座 2床身 3铣头 4主轴 5工作台6滑座升降台 图 龙门铣床1床身、9卧铣头横梁、立铣头、立柱顶梁工作台二、二、铣刀铣刀 铣刀是一种多刃回转刀具。铣削时同时参加切削的切削刃较长，且无空行程，Vc也较高，所

45、以生产率较高。(见书P93) 铣刀是一种应用广泛的多刃回转刀具，其种类很多。按用途分有：1）加工平面用的，如圆柱平面铣刀、端铣刀等；2）加工沟槽用的，如立铣刀、T形槽铣刀和角度铣刀等；3）加工成形表面用的，如凸半圆和凹半圆铣刀和加工其它复杂成形表面用的铣刀。 3.73.7磨床与砂轮磨床与砂轮一、磨床一、磨床 磨床是用磨料磨具(砂轮,砂带,油石和研磨料)为工具进行切削加工的机床.广泛用于零件的精加工,尤其是淬硬钢件,高硬度特殊材料及非金属材料(如陶瓷)的精加工。 磨床种类很多,其主要类型有:外圆磨床外圆磨床, ,内圆磨内圆磨床床, ,平面磨床平面磨床, ,工具磨床，刀具和刃具磨床及各种专工具磨床

46、，刀具和刃具磨床及各种专门化磨床门化磨床. .此外还有珩磨机,研磨机和超精加工机床等。 外圆磨床外圆磨床: :主要用于磨削内,外圆柱和圆锥表面,也能磨阶梯轴的轴肩和端面,可获得IT6-IT7精度及Ra在1.25-0.08m之间. 主参数:最大磨削直径. 图图4-124-12为万能外圆磨床各种典型表面加工时的情况。从图可知，为了实现磨削加工，机床应具有以下运动： 砂轮旋转运动 为磨削加工主运动，用转速n1表示。 工件旋转运动 也是工件的圆周进给运动，用工件的转速n2表示。 工件纵向往复运动 为磨出工件全长，必须有工件沿砂轮轴向的进给运动，用f1表示 砂轮横向进给运动 沿砂轮径向的切人进给运动，用

47、f2表示 图 M1432A型万能外圆磨床床身头架工作台内圆磨具砂轮架尾座滑鞍图4-12 万能外圆磨床上典型加工示意图 无心外圆磨床无心外圆磨床:工件放在砂轮和导轮之间,由托板支撑进行磨削。 无心外圆磨床与外圆磨床相比,具有以下优点: 生产率高(无须打中心孔,且装夹省时),所以多用于成批生产和大量生产 磨削表面尺寸精度,几何形状精度较高,Ra小 能配上自动上料机构,实现自动化生产图4-14 无心磨削工作原理磨削砂轮工件导轮托板 内圆磨床内圆磨床: :用于磨圆柱孔和圆锥孔,其主参数是最大磨削内孔直径。 平面磨床平面磨床: :分为卧轴矩台式磨床(生产率低些,但加工精度较高,Ra较小,属于周边磨削),

48、立轴矩台式磨床,立轴圆台式磨床(生产率高,但加工精度较低,Ra较大,属于端面磨削),卧轴圆台式磨床。 平面磨床用于磨削各种零件的平面，其磨削方式如图如图4-154-15所示。 二、砂轮二、砂轮 砂轮的特性主要由磨料,粒度,结合剂,硬度,组织，几形状尺寸等因素决定。图4-13 普通内圆磨床床身工作台头架砂轮架滑座图4-15 平面磨床磨削方式图4-16 卧轴矩台式平面磨床工作台砂轮架滑座立柱床身 3.83.8齿轮加工机床齿轮加工机床一、齿轮加工机床一、齿轮加工机床 在金属切削机床中在金属切削机床中, ,用来加工齿轮轮齿的用来加工齿轮轮齿的机床称为齿轮加工机床。机床称为齿轮加工机床。 齿轮加工机床分

49、为: 圆柱齿轮加工机床。 圆锥齿轮加工机床。 用来精加工齿轮齿面的机床。 二、齿轮加工方法二、齿轮加工方法 （一）成形法（一）成形法: :是用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削轮齿.盘形齿轮铣刀盘形齿轮铣刀: :加工精度,生产率都较低,但结构简单,成本低。指状齿轮铣刀指状齿轮铣刀: :加工模数较大齿轮.(m=10-100mm) 。（二）范成法（二）范成法( (包络法或展成法包络法或展成法):):是利用齿轮的啮合原理进行切削的,只需一把刀具就能加工出只需一把刀具就能加工出模数相同而齿数不同的齿轮模数相同而齿数不同的齿轮, ,其加工精度和生产其加工精度和生产率比成形法高率比成形法高, ,因而应

50、用也最广泛因而应用也最广泛.(.(哪些机床）哪些机床） 图3-17 成形法加工齿轮a) 盘形齿轮铣刀加工齿轮 b) 指状齿轮铣刀加工齿轮返回上一页返回上一页三、滚齿机三、滚齿机 滚齿机主要用于加工直齿和斜齿圆柱齿轮、蜗轮和花键轴。（一）滚齿原理 滚齿加工是基于交错轴斜齿轮啮合传动原理（图图3-18a3-18a），将其中的一个齿轮的齿数减少到几个或一个，螺旋角增大到很大，它就成了蜗杆（图图3-18b3-18b）。再将蜗杆开槽并铲背，就成为齿轮滚刀（图图3-18c3-18c）。 滚齿时齿廓的成形方法是范成法。滚齿时齿廓的成形方法是范成法。图3-18 滚齿原理NEXT （二）滚切直齿圆柱齿轮时机床的

51、运动和传（二）滚切直齿圆柱齿轮时机床的运动和传动原理动原理1 1、机床的运动分析机床的运动分析 用滚刀加工直齿圆柱齿轮必须具备以下两个运动：一个是形成渐开线齿廓所需的范一个是形成渐开线齿廓所需的范成运动，成运动，即滚刀旋转运动和工件旋转运动组成的复合运动（B11和B12）；另一个是切出整个齿宽所需的滚刀沿工件轴线的垂直进给运动（A2）。2 2、机床的传动原理、机床的传动原理 滚切直齿圆柱齿轮的传动原理见图图3-193-19，完成滚切直齿圆柱齿轮，需以下传动链：主运动传动链：主运动传动链：滚刀和动力源之间的传动链称为主运动传动链（12uv34）。范成运动传动链范成运动传动链：使滚刀和工件之间实现范成运动的传动链称为范成运动传动链（45ux67）。 轴向进给传动链：轴向进给传动链：滚刀沿工件轴线所作的垂直进给（A2），以便切出整个齿宽。 (工件-78uf910丝杠） （三）滚切斜齿圆柱齿轮时机床的运动和传动原理（三）滚切斜齿圆柱齿轮时机床的运动和传动原理1 1、机床的运动分析、机床的运动分析 斜齿圆柱齿轮的