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1、第四章 金属切削机床 机床机床是用切削的方法将金属毛坯加工成具有一定几何形状、尺寸精度和表面质量的机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为“”或“” ，根据加工工艺方法的不同，机床可分：等。 本章主要介绍金属切削机床。第1页/共138页：为机床提供动力（功率）和运动的驱动部分，如各种等 。：包括主传动系统、进给传动系统和其他运动的传动系统，如， 。第2页/共138页：用于安装和支撑其他固定的或运动的部件，承受其重力和切削力，如床身、底座、立柱床身、底座、立柱等。 支撑件是机床的基础构件，也称机床大件或基础件 。第3页/共138页：与最终实现切削加工的主运动和进给运动有关的执行部件，如主轴

2、及主轴箱、工作台及其溜板或滑座、刀架及其溜板及滑枕等安装工件或刀具的部件 ；与工件和刀具安装及调整有关的部件或装置，如自动上下料装置、自动换刀装置、砂轮修整器等 ；与上述部件或装置有关的分度、转位、定位机构和操纵机构等 。第4页/共138页：用于控制各工作部件的正常工作，主要是电气控制系统，有些机床局部采用液压或气动控制系统。数控机床则是数控系统，它包括数控装置、主轴和进给的伺服控制系统（伺服单元）、可编程序控制器和输入输出装置等 。第5页/共138页：用于对加工工件、刀具及机床的某些发热部位进行冷却。：用于对机床的运动副 进行润滑，以减小摩擦、磨损和发热。：如排屑装置、自动测量装置等。第6页

3、/共138页1. 1.机床的工艺范围：机床的工艺范围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。 （a a）通用机床具有较宽的工艺范围，在同一台机床上可以满足较多的加工需要，适用于单件小批生产。机床技术性能车床 CA6140图片车床 C6232A图片第7页/共138页b)b)专用机床是为特定零件的特定工序而设计的，自动化程度和生产率都较高，但它的加工范围很窄。第8页/共138页c)c)数控机床则既有较宽的工艺范围，又能满足零件较高精度的要求，并可实现自动化加工。第9页/共138页机床的主要技术参数包括：尺寸参数、运动参数与动力参数。尺寸参数：具体反映机床的加工范围，

4、包括主参数、第2 2主参数和与加工零件有关的其他尺寸参数机床名称机床名称主参数主参数第第2 2主参数主参数普通车床普通车床车身上工件最大回转直径车身上工件最大回转直径工件最大长度工件最大长度摇臂钻床摇臂钻床最大钻孔直径最大钻孔直径最大跨距最大跨距坐标镗床坐标镗床工作台工作面宽度工作台工作面宽度工作台工作面长度工作台工作面长度外圆磨床外圆磨床最大磨削直径最大磨削直径最大磨削长度最大磨削长度第10页/共138页运动参数：指机床执行件的运动速度，例如主轴的最高转速与最低转速及变速级数 、刀架的最大进给量与最小进给量( (或进给速度) )。动力参数：指机床电动机的功率，有些机床还给出主轴允许承受的最大

5、转矩和工作台允许的最大拉力等其他内容。第11页/共138页加工质量主要指加工精度和表面粗糙度，它们由机床、刀具、夹具、切削条件和操作者技能等因素决定。机床的加工质量是指在正常工艺条件下所能达到的经济精度，主要由机床本身的精度保证。机床本身的精度包括几何精度、传动精度和动态精度：第12页/共138页 几何精度。是机床在低速空载时各部件间相互位置精度和主要零件的形位精度，如机床主轴的径向跳动和端面跳动、工作台面的平面度等。 传动精度。是指机床传动链各末端执行元件之间运动的协调性和均匀性，如车床车螺纹时，要求传动链两端保持严格的传动比，传动链的传动误差将影响到螺纹的加工精度。 动态精度。是指机床加工

6、时，在切削力、夹紧力、振动和温升的作用下各部件间的相互位置精度和主要零件的形位精度。机床的动态精度主要受机床刚度、抗振性和热变形等因素的影响。 第13页/共138页4. 生产率和自动化程度 机床的生产率是指机床在单位时间内所加工的工件数量，机床的自动化程度影响着机床生产率的高低。5. 人机关系 人机关系主要指机床应操作方便、省力、安全可靠、易于维护和修理等。6. 成本 选用机床时应根据加工零件的类型、形状、尺寸、技术要求和生产批量等，选择技术性能与零件加工要求相适应的机床，以充分发挥机床的性能，取得较好的经济效果。 第14页/共138页1. 1. 按加工方法、所用刀具及用途分按加工方法、所用刀

7、具及用途分：11种（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、其它机床） 2. 2. 按应用范围分：按应用范围分： 通用机床（万能机床）： 卧式车床、摇臂钻床、万能升降台铣床 专门化机床：曲轴车床、曲轴磨床、凸轮轴车床 专用机床：专用镗床、加工机床导轨磨床 3. 3. 按工作精度分：按工作精度分：普通、精密、高精度 4.2 4.2 金属切削机床的分类和型号的编制 第15页/共138页通用机床型号的编制 19941994年颁布的标准GB/T153751994GB/T153751994金属切削机床型号编制方法 在同一类机床中，主要布局或使用范围基本相同的机床，即

8、为同一组。在同一组机床中，其主要参数相同、主要结构及布局形式相同的机床，即为同一系。 第16页/共138页通用机床型号的编制表4-1 4-1 机床的类别和分类代号齿轮加工螺纹加工刨插其他类类别别车车床床钻钻床床镗镗床床磨床磨床齿轮齿轮加工加工机床机床 螺纹螺纹加工加工机床机床 铣铣床床刨刨插插床床 拉拉床床锯锯床床其其他他机机床床 代代号号CZTM 2M3MYSXBLGQ读读音音车车钻钻镗镗磨磨二二磨磨三三磨磨牙牙丝丝铣铣刨刨拉拉割割其其1994年颁布的标准GB/T153751994金属切削机床型号编制方法 返回24第17页/共138页表4-2 4-2 金属切削机床类、组划分组别组别组别类别类

9、别0l23456789车床车床C仪表车床仪表车床单轴自单轴自动车床动车床多轴自多轴自动、半动、半自动车自动车床床回轮、回轮、转塔车转塔车床床曲轴及曲轴及凸轮轴凸轮轴车床车床立式车立式车床床落地及落地及卧式车卧式车床床仿形及仿形及多刀车多刀车床床轮、轴轮、轴、辊、辊、锭及铲锭及铲齿车床齿车床其他车其他车床床钻床钻床Z坐标钻坐标钻床床深孔钻深孔钻床床摇臂钻摇臂钻床床台式钻台式钻床床立式钻立式钻床床卧式钻卧式钻床床铣钻床铣钻床中心孔中心孔钻床钻床其他钻其他钻床床镗床镗床T深孔镗深孔镗床床坐标镗坐标镗床床立式镗立式镗床床卧式铣卧式铣镗床镗床精镗床精镗床汽车、汽车、拖拉机拖拉机修理用修理用镗床镗床其他镗

10、其他镗床床磨磨床床M仪表磨床仪表磨床外圆磨外圆磨床床内圆磨内圆磨床床砂轮机砂轮机坐标磨坐标磨床床导轨磨导轨磨床床刀具刃刀具刃磨床磨床平面及平面及端面磨端面磨床床曲轴、曲轴、凸轮轴凸轮轴、花键、花键轴及轧轴及轧辊磨床辊磨床工具磨工具磨床床2M超精机超精机内圆珩内圆珩磨机磨机外圆及外圆及其他珩其他珩磨机磨机抛光机抛光机砂带抛砂带抛光及磨光及磨削机床削机床刀具刃刀具刃磨及研磨及研磨机床磨机床可转位可转位刀片磨刀片磨削机床削机床研磨机研磨机其他磨其他磨床床3M球轴承球轴承套圈沟套圈沟磨床磨床滚子轴滚子轴承套圈承套圈滚道磨滚道磨床床轴承套轴承套圈超精圈超精机机叶片磨叶片磨削机床削机床滚子加滚子加工机床工

11、机床钢球加钢球加工机床工机床气门、气门、活塞及活塞及活塞环活塞环磨削机磨削机床床汽车、汽车、拖拉机拖拉机修磨机修磨机床床返回24第18页/共138页齿轮加工齿轮加工机床机床Y仪表齿仪表齿轮加工轮加工机床机床锥齿轮锥齿轮加工机加工机床床滚齿及滚齿及铣齿机铣齿机剃齿及剃齿及珩齿机珩齿机插齿机插齿机花键轴花键轴铣床铣床齿轮磨齿轮磨齿机齿机其他齿其他齿轮加工轮加工机机齿轮倒齿轮倒角及检角及检查机查机螺纹加工螺纹加工机床机床S套丝机套丝机攻丝机攻丝机螺纹铣螺纹铣床床螺纹磨螺纹磨床床螺纹车螺纹车床床铣床铣床X仪表铣仪表铣床床悬臂及悬臂及滑枕铣滑枕铣床床龙门铣龙门铣床床平面铣平面铣床床仿形铣仿形铣床床立式升

12、立式升降台铣降台铣床床卧式升卧式升降台铣降台铣床床床身铣床身铣床床工具铣工具铣床床其他铣其他铣床床刨插床刨插床B悬臂刨悬臂刨床床龙门刨龙门刨床床插床插床牛头刨牛头刨床床边缘及边缘及模具刨模具刨床床其他刨其他刨床床拉床拉床L侧拉床侧拉床卧式外卧式外拉床拉床连续拉连续拉床床立式内立式内拉床拉床卧式内卧式内拉床拉床立式外立式外拉床拉床键槽、键槽、轴瓦及轴瓦及螺纹拉螺纹拉床床其他拉其他拉床床锯床锯床G砂轮片砂轮片锯床锯床卧式带卧式带锯床锯床立式带立式带锯床锯床圆锯床圆锯床弓锯床弓锯床锉锯床锉锯床其他机床其他机床Q其他仪其他仪表机床表机床管子加管子加工机床工机床木螺钉木螺钉加工机加工机刻线机刻线机切断机

13、切断机多功能多功能机床机床第19页/共138页表4-3 4-3 通用特性代号 通通用用特特性性高高精精度度精精密密自自动动半半自自动动数数控控加工中心加工中心（自动换刀）（自动换刀）仿仿形形轻轻型型加加重重型型简式简式或经或经济型济型柔性柔性加工加工单元单元数数显显高高速速代代号号GG MM Z ZB BK KH HF FQQ CCJ JR RX XS S读读音音高高 密密 自自 半半 控控换换仿仿 轻轻 重重简简柔柔显显 速速返回24第20页/共138页（） （） （） （） （） 分类代号 类别代号 通用特性和结构 组别和系 主参数或 第二主参数 重大改进 同一型号机床 特性代号 别代号

14、设计顺序号 顺序号 的变型代号（ ）-可有可无 - 汉语拼音字母 - 阿拉伯数字 第21页/共138页（） （） （） （） （） 分类代号 类别代号 通用特性和结构 组别和系 主参数或 第二主参数 重大改进 同一型号机床 特性代号 别代号 设计顺序号 顺序号 的变型代号（ ）-可有可无 - 汉语拼音字母 - 阿拉伯数字 例：例：CA6140CA6140型卧式车床型卧式车床 C A 6 1 40 类别代号 结构特性代号 组别代号 系别代号 主参数 （落地及卧式车床） （卧式车床系） （最大车削直径400mm）表4-14-1 表4-24-2第22页/共138页（） （） （） （） （） 分类代

15、号 类别代号 通用特性和结构 组别和系 主参数或 第二主参数 重大改进 同一型号机床 特性代号 别代号 设计顺序号 顺序号 的变型代号（ ）-可有可无 - 汉语拼音字母 - 阿拉伯数字 例：例： 磨床磨床 M G 1 4 32 A 类别代号 通用特性 组别代号 系别代号 主参数 重大改进顺序号（磨床类）（高精度）（外圆磨床组）（万能外圆 （最大磨削 （第一次重大改进） 磨床系） 直径320mm）表4-14-1 表4-3 表4-24-2第23页/共138页1. 1.专用机床的表示方法 专用机床的型号一般由设计单位代号和设计顺序组成。 例：上海机床厂设计制造的第例：上海机床厂设计制造的第1515种

16、专用机床为专种专用机床为专用磨床，其型号为用磨床，其型号为。 其他类型机床型号的编制 设计单位代号设计顺序第24页/共138页 由通用机床或专用机床组成的机床自动线，其代号为“ZX”，读作“自线”，它位于设计单位代号之后，并用“”分开，读作“至”。机床自动线设计顺序号的排列与专用机床的设计顺序号相同，位于机床自动线代号之后。 例：北京机床研究所以通用机床或专用机例：北京机床研究所以通用机床或专用机床为某厂设计的第一条机床自动线，其型床为某厂设计的第一条机床自动线，其型号为号为JCSJCSZX001ZX001。 2. 机床自动线型号表示方法第25页/共138页4.3 卧式车床CA6140介绍 车

17、床是制造业中使用最广泛的一类机床。车床是以主轴带动工件旋转作为主运动，刀架带动刀具移动作为进给运动来完成工件和刀具之间的相对运动的一类机床。主要用来加工各种回转表面，如内外圆柱、圆锥表面、成形回转表面和回转体的端面等。 第26页/共138页的工艺范围 CA6140型卧式车床加工的对象，主要是轴类零件和直径不太大的盘类零件，还可以加工螺纹表面。该车床的工艺范围广，可以进行多种表面加工。第27页/共138页的主要技术参数床身上最大工件回转直径400mm。刀架上最大工件回转直径210mm。最大棒杆直径（mm） 47。最大工件长度（mm） 750、1000、1500、2000四种。最大加工长度（mm）

18、 650、900、1400、1900。主轴转速范围 正转 101400r/min，24级；反转 14.51600 r/min，12级。进给量范围 纵向 0.028633mm/r，共64级；横向 0.0143.16mm/r，共64级。螺纹加工范围 米制螺纹 P=1192mm，44种；英制螺纹 a=224牙/in，20种；模数制螺纹 m=0.2548mm，39种；径节制螺纹 Dp= 196牙/in，37种。机床外形尺寸（长 宽 高）对于最大工件长度1500mm的机床为 3168mm 1000mm 1267mm。 4.4 数控机床介绍 第28页/共138页的传动分析机床的运动 各种类型的机床，为了进

19、行切削加工以获得所需的具有一定几何形状、一定尺寸精度和表面质量的工件，必须使刀具和工件完成一系列的运动，其中包括刀具和工件间的相对运动。机床在加工过程中完成的各种运动，按其功用可分为表面成形运动和辅助运动两类。 第29页/共138页1. 表面成形运动 在机床上，为了获得所需的工件表面形状，必须使刀具和工件完成一定的运动，这种运动称为表面成形运动。表面成形运动（简称成形运动）是保证得到工件要求的表面形状的运动。成形运动按其组成情况不同，可分为简单的和复合的两种。CA6140用普通车刀车削外圆柱面时，工件的旋转运动和刀具的直线移动就是两个简单运动。CA6140车削螺纹时，工件的等速旋转运动和刀具的

20、等速直线移动。彼此不能独立，必须保证严格的运动关系，即工件每转1转时，刀具沿直线移动的距离应等于螺纹的1个螺距，从而这两个单元运动组成一个复合运动。 第30页/共138页2. 辅助运动 辅助运动的作用是实现机床加工过程中所需的各种辅助动作，为表面成形创造条件，它的种类很多，一般包括： 切入运动。 分度运动。 操纵和控制运动。 调位运动。 空行程运动。 辅助运动虽然并不参与表面成形过程，但对机床整个加工过程是不可缺少的，同时对机床的生产率和加工精度往往也有重大影响。 第31页/共138页机床的传动系统 CA6140型车床是普通精度的卧式车床。传动系统包括主运动传动链和进给运动传动链两部分。1.

21、主运动传动链 主运动传动链的两末端件是电动机和主轴。它的功用是把动力源（电动机）的运动及能量传给主轴，使主轴带动工件旋转。卧式车床的主轴应能变速及换向。 第32页/共138页（1）传动路线（2）主轴的转速级数与转速计算 第33页/共138页2. 进给运动传动链 进给运动传动链是使刀架实现纵向或横向运动的传动链。传动链的两末端件是主轴和刀架。卧式车床在切削螺纹时，进给传动链是内联系的传动链，即主轴每转 1 转，刀架的移动量等于被加工工件螺纹的螺距。在切削圆柱面和端面时，进给传动链是外联系传动链。 车削螺纹 纵向机动进给量 横向机动进给量 刀架的快速移动 第34页/共138页的主要结构及部件主要结

22、构 第35页/共138页（1）主轴箱 主轴箱是一部件，由箱体、主轴、传动轴、轴上传动件、变速操纵机构、润滑密封件等组成。主轴通过前端的卡盘或者花盘带动工件完成旋转作主运动，也可以安装前顶尖通过拨盘带动工件旋转。（2）刀架及滑板 四方刀架装在小滑板上，而小滑板装在中滑板上，中滑板又装在纵滑板上，纵滑板可沿床身导轨纵向移动，从而带动刀具纵向移动，用来车外圆、车内孔等。而中滑板相对于纵滑板作横向移动，用来带动刀具加工端面、切断、切槽等。小滑板可相对中滑板改变角度后带动刀具斜向进给，用来车削内外短锥面。（3）尾座 可沿其导轨纵向调整位置，其上可安装顶尖支撑长工件的后端以加工长圆柱体，也可以安装孔加工刀

23、具加工孔。尾座可横向作少量的调整用于加工小锥度的外锥面。第36页/共138页（4）进给箱内部装有进给运动的传动及操纵装置，通过改变进给量的大小，可改变所加工螺纹的种类及螺距。（5）床身及床腿床身是机床的支撑件，它安装在左床腿和右床腿上并支撑在地基上。床身上安装着机床的各部件，并保证它们之间具有相互准确位置。床身上面有纵向进给运动导轨和尾座纵向调整移动的导轨。（6）溜板箱溜板箱与纵向滑板（床鞍）相连，溜板箱内装有纵、横向机动进给的传动换向机构和快速进给机构等。 第37页/共138页主轴部件 主轴部件是机床重要部件之一，它是机床的执行件。它的功用是支撑并带动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和驱动

24、力等载荷，完成表面成形运动。 主轴部件由主轴及其支撑轴承、传动件、密封件及定位元件等组成。1. 主轴部件应满足的基本要求（1）旋转精度 主轴的旋转精度是指装配后，在加上载荷、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。 第38页/共138页（2）刚度 主轴部件的刚度是指其在外加载荷作用下抵抗变形的能力，通常以主轴前端产生单位位移的弹性变形时，在位移方向上所施加的作用力来定义。主轴的尺寸和形状、滚动轴承的类型和数量、预紧和配置形式、传动件的布置方式、主轴部件的制造和装配质量等都影响主轴部件的刚度。 主轴静刚度不足对加工精度和机床性能有直接影响，并会影响主轴部件中的齿轮、轴承的正常

25、工作，降低工作性能和寿命，影响机床抗振性，容易引起切削振动，降低加工质量。 第39页/共138页（3）抗振性 主轴部件的抗振性是指抵抗受迫振动和自激振动的能力。在切削过程中，主轴部件不仅受静态力作用，同时也受冲击力和交变力的干扰，使主轴产生振动。主轴部件的振动会直接影响工件的表面加工质量和刀具的使用寿命，并产生噪声。随着机床向高速、高精度发展，对抗振性要求越来越高。影响抗振性的主要因素是主轴部件的静刚度、质量分布以及阻尼。（4）温升和热变形 主轴部件运转时，因各相对运动处的摩擦生热、切削区的切削热等使主轴部件的温度升高，形状尺寸和位置发生变化，造成主轴部件的所谓热变形。主轴热变形可引起轴承间隙

26、变化，润滑油温度升高后会使黏度降低，这些变化都会影响主轴部件的工作性能，降低加工精度。 第40页/共138页2. 主轴部件的传动方式 主轴部件的传动方式主要有齿轮传动、带传动、电动机直接驱动等。主轴传动方式的选择，主要决定于主轴的转速、所传递的转矩、对运动平稳性的要求以及结构紧凑、装卸维修方便等要求。（1）齿轮传动 其特点是结构简单、紧凑，能传递较大的转矩，能适应变转速、变载荷工作，应用最广。它的缺点是线速度不能过高，通常小于1215m/s，不如带传动平稳。 第41页/共138页（2）带传动 同步齿形带是通过带上的齿形与带轮上的轮齿相啮合传递运动和动力;圆弧齿形受力合理，较梯形齿同步带能够传递

27、更大的转矩;同步齿形带无相对滑动，传动比准确，传动精度高；采用伸缩率小、抗拉抗弯疲劳强度高的承载绳，如图4-4（b）所示，如钢丝、聚酸纤维等，因此强度高，可传递超过100kW以上的动力；厚度小、重量轻、传动平稳、噪声小，适用于高速传动，速度可达50m/s；无须特别张紧；对轴和轴承压力小，传动效率高；不需要润滑，耐水耐腐蚀，能在高温下工作，维护保养方便；传动比大，可达1:10以上。缺点是制造工艺复杂，安装条件要求高。 第42页/共138页（3）电动机直接驱动方式 即电主轴。第43页/共138页 主轴部件是机床重要部件之一，它是机床的执行件。它的功用是支承并带动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和

28、驱动力等载荷，完成表面成形运动3 主轴部件第44页/共138页（1）主轴的支撑形式 多数机床的主轴采用前、后两个支承。 还有的机床主轴采用三个支承。三个支承中可以前、后支承为主要支承，中间支承为辅助支承；也可以前、中支承为主要支承，后支承为辅助支承。三支承方式对三支承孔的同心度要求较高，制造装配较复杂。第45页/共138页（2）主轴的构造第46页/共138页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选择。普通机床主轴可选用中碳钢。 只有载荷大和有冲击时、或精密机床需要减小热处理后的变形时、或有其它特殊要求时，才考虑选用合金钢。当支承为滑动轴承，则轴颈 也需淬硬，以提高耐

29、磨性。(3)(3)主轴的材料和热处理主轴的材料和热处理第47页/共138页机床上常用的主轴轴承有滚动轴承、液体动压轴承、液体静压轴承、空气静压轴承等。此外，还有自调磁浮轴承等适应高速加工的新型轴承。 主轴部件主支承常用滚动轴承有角接触球轴承、双列短圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力轴承、推力轴承、 陶瓷滚动轴承等。(4)主轴轴承第48页/共138页 机床的支承件是指床身、立柱、横梁、底座等大件，相互固定连接成机床的基础和框架。1. 1.支承件应满足的基本要求应具有足够的刚度和较高的刚度质量比；应具有较好的动态特性；热稳定性好；排屑畅通、吊运安全，并具有良好的结构工艺性。支承件第49页/共138页

30、三种结构：a)a)箱形类：支承件在三个方向的尺寸上都相差不多，如各类箱体、底座、升降台等。 b)b)板块类：支承件在两个方向的尺寸上比第三个方向大得多，如工作台、刀架等。 c)c)梁类支承件：支承件在一个方向的尺寸比另两个方向大得多，如立柱、横梁、摇臂、滑枕等。2.支承件的结构第50页/共138页截面形状与刚度：支承件的截面形状设计是应保证在最小重量条件下，具有最大静刚度。 无论是方形、圆形或矩形，空心截面的刚度都比实心的大，而且同样的断面形状和相同大小的面积，外形尺寸大而壁薄的截面，比外形尺寸小而壁厚的截面的抗弯刚度和抗扭刚度都高。圆（环）形截面的抗扭刚度比方形好，而抗弯刚度比方形低。封闭截

31、面的刚度远远大于开口截面的刚度，特别是抗扭刚度第51页/共138页3.3.支承件的材料支承件的材料铸件铸件 铸铁铸造性能好，容易获得复杂结构的支承件，同铸铁铸造性能好，容易获得复杂结构的支承件，同时铸铁的内摩擦力大，阻尼系数大，使振动衰减的性能时铸铁的内摩擦力大，阻尼系数大，使振动衰减的性能好，成本低。但铸件需要木模芯盒，制造周期长，有时好，成本低。但铸件需要木模芯盒，制造周期长，有时产生缩孔、气泡等缺陷，成本高，适于成批生产。产生缩孔、气泡等缺陷，成本高，适于成批生产。 钢板焊接结钢板焊接结构构 制造周期短制造周期短, ,刚性好刚性好; ;便于产品更新和结构改进便于产品更新和结构改进; ;钢

32、钢板焊接支承件固有频率比铸铁高板焊接支承件固有频率比铸铁高; ;重量较铸铁轻重量较铸铁轻; ;但抗振但抗振性比铸铁差。性比铸铁差。 第52页/共138页预应力钢筋预应力钢筋混凝土混凝土 刚度和阻尼比铸铁大几倍，抗振性好，成本较低。缺刚度和阻尼比铸铁大几倍，抗振性好，成本较低。缺点是脆性大，耐腐蚀性差，油渗入导致材质疏松，所以表点是脆性大，耐腐蚀性差，油渗入导致材质疏松，所以表面应进行喷漆或喷涂塑料。面应进行喷漆或喷涂塑料。 天然花岗岩天然花岗岩 性能稳定，精度保持性好，抗振性好，性能稳定，精度保持性好，抗振性好， 阻尼系数大，阻尼系数大，耐磨性好，热稳定性好，抗氧化性强耐磨性好，热稳定性好，抗

33、氧化性强 。缺点是结晶颗粒。缺点是结晶颗粒粗于钢铁的晶粒，抗冲击性能差，脆性大，油和水等液体粗于钢铁的晶粒，抗冲击性能差，脆性大，油和水等液体易渗入晶界中，使表面局部变形胀大，难于制作复杂的零易渗入晶界中，使表面局部变形胀大，难于制作复杂的零件。件。 第53页/共138页导轨的功用是承受载荷和导向。a.a.运动：动导轨和静导轨；b.b.运动形式：直线和回转；c.c.摩擦：滑动和滚动。滑动又分为：普通滑动、静压和卸荷。4. 4. 机床导轨机床导轨第54页/共138页1. 1.导轨应满足的主要技术要求：导向精度：导向精度指导轨副在空载荷或切削条件下运动时，实际运动轨迹与给定运动轨迹之间的偏差。承载

34、能力大，刚度好。精度保持性好：精度保持性主要是由导轨的耐磨性决定的。低速运动平稳：当动导轨作低速运动或微量进给时，应保证运动始终平稳，不出现爬行现象。第55页/共138页2.2.导轨的截面形状和组合形式第56页/共138页u机床直线运动导轨构成第57页/共138页1)1)双三角式导轨：不需要镶条调整间隙，接触刚度好，导向性和精度保持性好，但是工艺性差，加工、检验和维修不方便。多用在精度要求较高的机床中，如丝杠车床、导轨磨床、齿轮磨床等。 2)2)双矩形导轨：双矩形导轨承载能力大，制造简单，多用在普通精度机床和重型机床中3)3)矩形和三角形导轨的组合：导向性好，刚度高，制造方便，应用最广。如车床

35、、磨床、龙门铣床的床身导轨。4)4)矩形和燕尾形导轨的组合：能承受较大力矩，调整方便，多用在横梁、立柱、摇臂导轨中。第58页/共138页 滑动导轨：滑动导轨具有一定动压效应的混合摩擦状态。导轨的动压效应主要与导轨的滑动速度、润滑油粘度、导轨面的油沟尺寸和型式等有关。 优点是结构简单、制造方便和抗振性良好； 缺点是磨损快。 为了提高耐磨性，国内外广泛采用塑料导轨和镶刚导轨。3.3.导轨的结构类型及特点导轨的结构类型及特点第59页/共138页静压导轨：通常在动导轨面上均匀分布有油腔和封油面，把具有一定压力的液体或气体介质经节流器送到油腔内，使导轨面间产生压力，将动导轨微微抬起，与支承导轨脱离接触，

36、浮在压力油膜或气膜上。 优点：静压导轨摩擦因数小，在启动和停止时没有磨损，精度保持性好。 缺点是结构复杂，需要一套专门液压或气压设备，维修、调整比较麻烦。 多用于精密和高精度机床或低速运动机床中。第60页/共138页卸荷导轨： 卸荷导轨用来降低导轨面的压力，减少摩擦阻力，从而提高导轨的耐磨性和低速运动的平稳性，尤其是对大型、重型机床来说，工作台和工件的质量很大，导轨面上的摩擦阻力很大，常采用卸荷导轨。 导轨的卸荷方式有机械卸荷、液压卸荷和气压卸荷。第61页/共138页滚动导轨：在静、动导轨面之间放置滚动体如滚珠、滚柱、滚针或滚动导轨块，组成滚动导轨。优点：1)1)摩擦因数小，动、静摩擦因数很接

37、近，摩擦力小，启动轻便，运动灵敏，不易爬行；2)2)磨损小，精度保持性好，寿命长。3)3)具有较高的重复定位精度，运动平稳，润滑系统简单。缺点：抗振性差，但可以通过预紧方式提高，结构复杂，成本较高。常用于对运动灵敏度要求高的地方，如数控机床和机器人或者精密定位微量进给机床中。第62页/共138页 滚动导轨按滚动体类型为滚珠、滚柱和滚针三种。 1)滚珠式为点接触，承载能力差，刚度低，滚珠导轨多用于小载荷。 2)滚柱式为线接触，承载能力比滚珠式高，刚度好，滚柱导轨用于较大载荷。 3)滚针式为线接触，常用于径向尺寸小的导轨。第63页/共138页 数控机床，也称数字程序控制机床，是一种装有程序控制系统

38、的机床。 它综合应用了是一种灵活性很强、技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备。 CD系列B型普通车床CKL6146数控车床LGMazak立式加工中心HDS500高速卧式加工中心VDF1200立式加工中心VDL500立式加工中心DCB510五轴联动并联机床第64页/共138页1. 数控机床的工作原理 第65页/共138页2. 数控机床的组成机床本体及机械部件 第66页/共138页（1）信息载体 信息载体又称控制介质，用于记录各种加工指令，以控制机床的运动，实现零件的自动加工。常用的信息载体有穿孔纸带、穿孔卡、磁带和磁盘等。 信息载体上记录的代码信息，要通过读入装置将其变成相应的电脉冲信

39、号输进并存入数控装置。常用的读入装置有光电纸带阅读机、磁带机和磁盘驱动器等，对于用微机控制的数控机床，也可以由操作者通过操作面板上的键盘将加工指令直接输入。 第67页/共138页（2）数控装置 数控装置是数控机床的核心，其功能是接受读入装置输入的加工信息，经过译码处理与运算，发出相应的指令脉冲送给伺服系统，控制机床各执行件按指令要求协调动作，完成零件的加工。 数控装置通常由输入装置（译码）、控制器、运算器、输出装置四部分组成。译码后将控制指令送入控制器，将数据送入运算器。控制装置接受各种控制指令，并根据这些指令控制运算器和输出装置，以控制机床的各种操作和控制整机的工作循环。运算器接受控制器的指

40、令，对输入的数据进行各种计算，并将计算结果不断地送到输出装置，使伺服系统执行所需的运动。 第68页/共138页（3）伺服系统 伺服系统是数控装置与机床的连接环节，它由伺服驱动元件和传动装置（减速齿轮箱、滚珠丝杠等）组成，其功能是接受数控装置由插补运算生成的指令脉冲信号，驱动机床执行件作相应的运动，并对其位置精度和速度进行控制。 在开环系统中在开环系统中常采用步进电机，在闭环系常采用步进电机，在闭环系统中则常采用直流伺服电机或交流伺服电机。统中则常采用直流伺服电机或交流伺服电机。 第69页/共138页（4）机床本体及机械部件 包括主运动部件、进给运动执行件及机械传动部件和支撑部件等，对于加工中心

41、机床，还设有等部件。 数控机床的本体一般均较通用机床简单数控机床的本体一般均较通用机床简单，但在精度、刚度、热变形、抗振性和低速运动平稳性等方面的要求则较高，特别对主轴部件和导轨的要求更高。 第70页/共138页3. 数控机床的特点及应用（1 1）具有良好的柔性）具有良好的柔性 当被加工零件改变时，只需重新编制相应的程序，输入数控装置就可以自动加工出新的零件，使生产准备时间大为减少，降低了成本。随着数控技术的发展，数控机床的柔性也在不断扩展，逐步向多工序集中加工方向发展。第71页/共138页数控机床的特点（2 2）能获得高的加工精度和稳定的加工质量）能获得高的加工精度和稳定的加工质量 数控机床

42、的进给运动是由数控装置输送给伺服机构一定数目的脉冲进行控制的，目前数控机床的脉冲当量已普遍达到了0.001mm。对于闭环控制的数控机床，其加工精度还可以利用位移检测装置和反馈系统进行校正及补偿，所以可获得比机床本身精度还要高的加工精度。工件的加工尺寸是按照预先编好的程序由数控机床自动保证的，完全消除了操作者的人为误差，使得同批零件加工尺寸的一致性好，加工质量稳定。第72页/共138页数控机床的特点（3 3）能加工形状复杂的零件）能加工形状复杂的零件 数控机床能自动控制多个坐标联动，可以加工母线为曲线的旋转体、凸轮和各种复杂空间曲面的零件，能完成其他机床很难甚至不能完成的加工。第73页/共138

43、页（4 4）具有较高的生产率）具有较高的生产率 数控机床刚性好，功率大，主运动和进给运动均采用无级变速，所以能选择较大的、合理的切削用量，并自动连续地完成整个切削加工的过程，可大大缩短机动时间。又因为数控机床定位精度高，无须在加工过程中对零件进行检测，并且数控机床可以自动换刀，自动变换切削用量和快速进退等，因而大大缩短了辅助时间，所以数控机床的生产率较高。数控机床的特点第74页/共138页（5 5）能减轻劳动强度）能减轻劳动强度 数控机床是具有很高自动化程度的机床，在数控机床上的加工，除了装卸工件、操作键盘和观察机床运行外，其他动作都是按照预定的加工程序自动连续地进行的，所以能减轻工人的劳动强

44、度，改善劳动条件。数控机床的特点第75页/共138页（6 6）有利于实现现代化的生产管理）有利于实现现代化的生产管理 用计算机管理生产是实现管理现代用计算机管理生产是实现管理现代化的重要手段。化的重要手段。数控机床的切削条件、切削时间等都是由预先编制好的程序决定的，都能实现数据化，有利于与计算机联网，构成计算机控制和管理的生产系统。 数控机床的特点第76页/共138页数控机床的应用随着数控技术的发展而越来越广泛，不同的数控装置，不同的机床设备，其应用范围也不尽相同。数控机床的应用第77页/共138页 单一功能的数控机床（如数控车床、数控铣床和数控钻床等）只适用于各种车、铣和钻等加工。然而，在机

45、械制造工业中，多数零件往往必须进行多种工序的加工。，如车加工中心、镗铣加工中心等。车加工中心用于加工各种回转体，并兼有铣、镗、钻等功能，镗铣加工中心用于箱体类零件的镗、钻、扩、铰、攻螺纹和铣等工序。 加工中心机床具有更强的柔性。数控机床的应用第78页/共138页在我国，虽然目前数控机床的价格还比较高，对操作维护技术要求也较高。但随着数控技术的发展，数控机床的性能价格比的不断提高，数控机床将迅速普及，成为我国机械制造工业生产中的主要设备。 数控机床的应用第79页/共138页4. 数控机床的分类 普通数控机床。这类数控机床与一般的通用机床一样，有数控车、铣、钻、镗、磨和齿轮加工机床等。其加工方法、

46、工艺范围也与一般的同类型通用机床相似，不同的是，这类机床除装卸工件外，其加工过程是完全自动进行的。第80页/共138页4. 数控机床的分类 加工中心。这类机床也常称为自动换刀数控机床，它带有刀库和自动换刀装置，集数控铣床、数控镗床及数控钻床的功能于一身，能使工件在一次装夹中完成大部分甚至全部机械加工工序。因而，这类机床的应用大大节约了机床数量，减少了装卸工件和换刀等辅助时间，消除了由于多次安装造成的定位误差。它比普通数控机床更能实现高精度、高效率、高度自动化及低成本加工。 第81页/共138页机床刀架和自动换刀装置的类型按照安装刀具的数目可分为单刀架和多刀架；按结构形式可分为方刀架、转塔刀架、

47、回轮式刀架等；按驱动刀架转位的动力可分为手动转位刀架和自动转位刀架。1、2动画第82页/共138页加工中心刀库刀库01（圆盘）刀库02（圆盘）刀库03（链式）刀库04（链式）刀库05（链式）刀库06（链式）刀库07（链式）刀库08（链式）刀库09（链式）刀库10（链式）刀库11（链式）第83页/共138页加工中心的刀库及换刀装置第84页/共138页第85页/共138页 为了实现自动换刀，自动化加工设备中的刀具都要加上一个刀柄，组装成所谓刀具组件来使用。刀具组件由两部分组成：即通用或专用刀具构成的切削工具和供自动刀具交换装置使用的通用刀柄及拉钉。CNCCNC刀柄刀柄快换夹头快换夹头第86页/共1

48、38页 点位控制数控机床。这类机床只对加工点的位置进行准确控制。由于某些机床只是在刀具或工件到达指定位置（点）后才开始加工，而在运动过程中并不进行切削，所以数控装置只控制机床执行件从一个位置（点）准确地移动到另一个位置（点）。这类控制系统主要用于数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床和测量机等。 第87页/共138页 直线控制数控机床。这类机床不仅要控制点的准确位置，而且还要保证两点之间的运动轨迹为一条直线，并按指定的进给速度进行切削。 将点位控制和直线控制结合在一起，就成为点位直线控制系统，数控车床、数控镗铣床及某些加工中心等大都采用这种控制系统。 第88页/共138页 轮廓控制数控机床。这类机床能对两个或两个以上坐标轴同时运动的瞬时位置和速度