金属切削机床基础知识

1、第五章第五章 金属切削机床基础知识金属切削机床基础知识5 1 概述概述金属切削机床是使用切削的方法将坯料加工成金属切削机床是使用切削的方法将坯料加工成机器零件的机器（也称工业母机），简称机机器零件的机器（也称工业母机），简称机床）。床）。占机器制造技术装备的占机器制造技术装备的50%以上，其工作量占以上，其工作量占机器制造总量的机器制造总量的40% 60%。为了满足不同零件的加工需要，机床的种类多为了满足不同零件的加工需要，机床的种类多种多样。种多样。一、机床的类型一、机床的类型(主要有三种分类法）主要有三种分类法） 按加工的性质和所用刀具分为按加工的性质和所用刀具分为12大类：大类：1、车床

2、、车床2、钻床、钻床3、镗床、镗床4、磨床、磨床5、齿轮加工机床、齿轮加工机床6、螺纹加工机床、螺纹加工机床7、铣床、铣床8、刨插床、刨插床9、拉床、拉床10、特种加工机床、特种加工机床11、锯床、锯床12、其他机床、其他机床按通用程度分：按通用程度分：1、通用机床、通用机床（如卧式车床、卧式升降台铣床等）（如卧式车床、卧式升降台铣床等）2、专门化机床、专门化机床（如精密丝杠车床、凸轮轴车床等）（如精密丝杠车床、凸轮轴车床等）3、专用机床、专用机床（如用于加工某机床主轴箱的专用镗床）（如用于加工某机床主轴箱的专用镗床）同类型机床按工作精度不同分为：同类型机床按工作精度不同分为：1、普通精度机床

3、、普通精度机床2、精密机床、精密机床3、高精度机床、高精度机床精度比例大致为：精度比例大致为：1 ：0.4 : 0.25 二、机床的型号二、机床的型号 通用机床型号如下表：通用机床型号如下表： O (O) () (O) /(O) 类代号类代号特性代号特性代号组、系代号组、系代号主参数主参数第二主参数第二主参数重大改进顺序号重大改进顺序号其他特性代号其他特性代号类类别别车车床床钻钻床床镗镗床床 磨磨 床床齿齿轮轮机机床床螺螺纹纹机机床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 C ZTM 2M 3M YS X BLG Q读读音音车车 钻钻 镗镗 磨磨 二磨二磨 三磨三磨 牙牙

4、 丝丝 铣铣 刨刨 拉拉 割割 其其机床类代号机床类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加工工中中心心仿仿形形轻轻型型加加重重型型简简式式柔性柔性加工加工单元单元数数显显高高速速代代号号GMZBKHFQCJRXS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机床通用特性代号机床通用特性代号 CA6140B类别代号（车床类）类别代号（车床类）结构特性代号（结构特性代号（A结构）结构） 组别代号组别代号（卧式车床组）（卧式车床组）系别代号（卧式车床系）系别代号（卧式车床系）主参数（最大车削工件直径主参数（最大车削工件直径400mm)重大改重大改进顺序

5、进顺序号号（经第（经第二次重二次重大改进）大改进） MG1432类别代号（磨床类）类别代号（磨床类）通用特性代号（高精度）通用特性代号（高精度）组别代号（外圆磨床组）组别代号（外圆磨床组）系别代号系别代号（万能外圆磨床系）（万能外圆磨床系）主参数主参数（最大磨削直径（最大磨削直径320mm)三、机床的传动三、机床的传动1、机床传动组成（三个基本部分）、机床传动组成（三个基本部分）动力源动力源 传动件传动件 执行件执行件2、机床的常用传动副、机床的常用传动副机床传动方式主要采用机械传动。机床传动方式主要采用机械传动。常用传动元件有带轮、齿轮、蜗杆与蜗轮、常用传动元件有带轮、齿轮、蜗杆与蜗轮、齿条

6、、丝杠与螺母等。齿条、丝杠与螺母等。1）带传动）带传动V型带型带a)带传动在车床上应用带传动在车床上应用b)带传动在车带传动在车床上应用简图床上应用简图带传动带传动主动轮主动轮从动轮从动轮皮带皮带2112ddnni i 传动比，即从动轮转速与主动轮转速传动比，即从动轮转速与主动轮转速之比。之比。优点：传动平稳，可调节两轴间距，结构优点：传动平稳，可调节两轴间距，结构简单、制造和维修方便；过载时机器打滑，简单、制造和维修方便；过载时机器打滑，避免造成损坏。避免造成损坏。缺点：传动中有打滑现象，无法保证准缺点：传动中有打滑现象，无法保证准确的传动比，有摩擦损失，传动效率低。确的传动比，有摩擦损失，

7、传动效率低。2）齿轮传动）齿轮传动 是机床上应用最多的一种传动方式。有是机床上应用最多的一种传动方式。有直齿轮、斜齿轮、锥齿轮、人字齿轮等。直齿轮、斜齿轮、锥齿轮、人字齿轮等。齿轮传动齿轮传动优点：优点：结构紧凑，传动比结构紧凑，传动比准确，传动效率高。准确，传动效率高。缺点：缺点：制造复杂，当制造制造复杂，当制造质量不高时，噪声质量不高时，噪声大，传动不平稳。大，传动不平稳。3）蜗杆蜗轮传动）蜗杆蜗轮传动蜗轮蜗轮 从动件从动件蜗杆蜗杆 主动件主动件蜗杆蜗轮传动蜗杆蜗轮传动4）齿轮齿条传动）齿轮齿条传动 可将旋转运动变为直线运动；反之将直线运可将旋转运动变为直线运动；反之将直线运动变为旋转运动

8、。若齿条不动，齿轮可在齿条上动变为旋转运动。若齿条不动，齿轮可在齿条上滚动。滚动。齿轮齿条传动齿轮齿条传动5）丝杠螺母传动）丝杠螺母传动丝丝杠杠螺螺母母丝杠螺母传动丝杠螺母传动特点：特点：将旋转运动变为直线运动将旋转运动变为直线运动传动平稳，无噪声传动平稳，无噪声;但传但传 动效率低。动效率低。3、传动链、传动链将若干个传动副依次组合而成将若干个传动副依次组合而成（也称传动系统）。（也称传动系统）。kVVzKzzzzddninn432121111传动链图例传动链图例即传动链总传动即传动链总传动比等于链中所有比等于链中所有各传动比的乘积。各传动比的乘积。 无级变速无级变速 有级变速有级变速实现机

9、床运动有级变速的基本机构是各种实现机床运动有级变速的基本机构是各种两轴传动机构。两轴传动机构。常用的有级变速机构有以下几种：常用的有级变速机构有以下几种：机床变速箱是有级变速的主要装置。机床变速箱是有级变速的主要装置。两类两类变速机构变速机构4、机床的变速机构、机床的变速机构塔轮变速机构塔轮变速机构塔轮塔轮1塔轮塔轮2带（带（V带或平带）带或平带）轴轴以固定转速以固定转速旋转时，旋转时， 轴轴可可得到三级不同的得到三级不同的转速转速滑移齿轮变速机构滑移齿轮变速机构332211zzzzzz离合器变速机构离合器变速机构2211zzzz常用变速机构常用变速机构我们把变速机构再来总结一下：我们把变速机

10、构再来总结一下： 主传动部件、主传动部件、 进给传动部件、进给传动部件、 刀具安装装置、刀具安装装置、 工件安装装置、工件安装装置、 支承件、支承件、 动力源。动力源。车床、钻床、刨床、铣床和磨床是五种最基本的车床、钻床、刨床、铣床和磨床是五种最基本的机床，下面分别为它们的构造示意图。机床，下面分别为它们的构造示意图。包括：包括：四、机床的构造四、机床的构造丝杠丝杠光杠光杠溜板箱溜板箱托板托板进给箱进给箱主轴箱主轴箱卡盘卡盘工件工件刀架刀架车刀车刀顶尖顶尖尾座尾座床身床身a)卧式车床卧式车床 底座底座 （主轴箱）（主轴箱）工作台工作台工件工件车刀车刀刀架刀架 横梁横梁 （进给箱）（进给箱）立柱

11、立柱b)立式车床立式车床工作台工作台钻头钻头主轴主轴进给箱进给箱主轴箱主轴箱立柱立柱工件工件底座底座a)立式钻床立式钻床工件工件立柱立柱摇臂摇臂电动机电动机主轴箱、进给箱主轴箱、进给箱钻头钻头工作台工作台b)摇臂钻床摇臂钻床工作台工作台工件工件虎钳虎钳刨刀刨刀刀架刀架滑枕滑枕床身床身底座底座进给机构进给机构横梁横梁a)牛头刨床牛头刨床床身床身工作台工作台工件工件刀架刀架 横梁横梁 （进给机构）（进给机构）立柱立柱刨刀刨刀b)龙门刨床龙门刨床底座底座工件工件 立柱立柱 （主轴箱）（主轴箱）刀轴刀轴铣刀铣刀横梁横梁工作台工作台横拖板横拖板升降台升降台a)卧式升降台铣床卧式升降台铣床工件工件铣刀铣刀

12、立柱立柱主轴箱主轴箱工作台工作台横拖板横拖板 升降台升降台（进给箱）（进给箱）底座底座b)立式升降台铣床立式升降台铣床床身床身工件工件工作台工作台头架头架砂轮砂轮尾架尾架磨头磨头a)外圆磨床外圆磨床床鞍床鞍工件工件工作台工作台砂轮砂轮磨头磨头立柱立柱床身床身b)平面磨床平面磨床5 2 金属切削机床传动系统分析金属切削机床传动系统分析 一、机床的机械传动一、机床的机械传动为了便于了解和分析机床传动系统，常为了便于了解和分析机床传动系统，常用传动系统图。用传动系统图。下图为下图为 C6132式车床传动系统图。式车床传动系统图。XIIIP=4.5 KWn=1440 r/min324539342228

13、1933176a)主运动传动路线局部图主运动传动路线局部图1M12002763175855353555b)主运动传动路线局部图主运动传动路线局部图234192233452239283234mmmm200176向左离合器M158176327V电动机电动机主轴主轴主运动传动路线可用下面的传动结构式表示主运动传动路线可用下面的传动结构式表示:553535555555362724215226483024272652522639395226dcba582945239393939光杠134747383552526024MXIIIMXII主轴主轴齿轮齿条齿轮齿条（纵向进给）（纵向进给）横向进给丝杠螺母（横向

14、进给）横向进给丝杠螺母（横向进给）丝杠螺母（车螺纹）丝杠螺母（车螺纹）进给运动传动路线（简介）：进给运动传动路线（简介）：机床机械传动系统的组成：机床机械传动系统的组成：1、定比传动机构、定比传动机构 2、变速机构、变速机构 3、换向机构、换向机构 4、操纵机构、操纵机构 5、箱体及其他装置、箱体及其他装置机械传动优点：机械传动优点： 传动准确，工作可靠；实现回转运动的结构简传动准确，工作可靠；实现回转运动的结构简单，传递扭矩较大，变速范围广；容易发现故单，传递扭矩较大，变速范围广；容易发现故障，便于维修。障，便于维修。缺点：有速度损失；传动不够平稳等。缺点：有速度损失；传动不够平稳等。二、机

15、床的液压传动二、机床的液压传动(简介）简介）机床的液压传动系统组成：机床的液压传动系统组成：1、动力元件、动力元件 2、执行元件、执行元件3、控制元件、控制元件 4、辅助装置、辅助装置下图为外圆磨床传动示意图（简介）。下图为外圆磨床传动示意图（简介）。安全阀安全阀换向手柄换向手柄挡块挡块挡块挡块电动机电动机电动机电动机头架头架液液压压缸缸活塞活塞砂轮架砂轮架尾座尾座床床身身横向进给手柄横向进给手柄换向阀换向阀节流阀节流阀液压泵液压泵5-3 自动机床和数控机床简介自动机床和数控机床简介一、一、自动机床自动机床机床调整好后不需人工参机床调整好后不需人工参 与，能自动完成工作循环并能自动重复的机与，

16、能自动完成工作循环并能自动重复的机床。床。半自动机床半自动机床具有自动工作循环功能，但具有自动工作循环功能，但不能自动重复工作循环的机床。不能自动重复工作循环的机床。下图为单轴自动车床工作原理图。下图为单轴自动车床工作原理图。二、数控机床二、数控机床是用数控装置或电子计算机是用数控装置或电子计算机进行程序控制的自动化机床。进行程序控制的自动化机床。1、数控机床基本工作过程（如下页图所示）。、数控机床基本工作过程（如下页图所示）。2、数控机床主要由四部分组成、数控机床主要由四部分组成:1）控制介质）控制介质 2）数控装置）数控装置(NC、CNC、MNC)3）伺服系统）伺服系统 4）机床本体）机床

17、本体穿孔纸带穿孔纸带零件图零件图程序设计程序设计程序单程序单制作穿孔带制作穿孔带纸带盘纸带盘光电阅读机光电阅读机数控装置数控装置步进电机步进电机滚珠丝杠滚珠丝杠卡卡盘盘工件工件刀具刀具刀架刀架数控机床数控机床加工过程加工过程3、数控机床的分类、数控机床的分类按工艺用途分类：按工艺用途分类：1）一般数控机床（如数控车床、钻床、铣床、）一般数控机床（如数控车床、钻床、铣床、磨床等）。磨床等）。2）自动换刀数控机床（又称）自动换刀数控机床（又称MC)。按运动轨迹分类：按运动轨迹分类：1）点位控制数控机床。）点位控制数控机床。2）直线控制数控机床。）直线控制数控机床。3）连续控制（轮廓控制）数控机床。

18、）连续控制（轮廓控制）数控机床。起始起始停止停止点位控制点位控制直线控制直线控制连续控制连续控制按控制方式分类（简介）：按控制方式分类（简介）：1）开环控制数控机床。）开环控制数控机床。2）闭环控制数控机床。）闭环控制数控机床。3）半闭环控制数控机床。）半闭环控制数控机床。数数控控系系统统伺伺服服电电动动机机工作台工作台开环系统开环系统数数控控装装置置比比较较器器D/A放放大大伺伺服服电电动动机机工作台工作台检测检测闭环系统闭环系统数数控控装装置置比比较较器器D/A放放大大电电动动机机工作台工作台检检测测伺伺服服半闭环系统半闭环系统数控机床特点：数控机床特点：通用性强通用性强加工精度高加工精度

19、高生产率高生产率高可改善劳动条件可改善劳动条件便于现代化管理便于现代化管理5 4 柔性制造系统与计算机集成制造系统柔性制造系统与计算机集成制造系统(简介简介)一、柔性制造系统（一、柔性制造系统（FMS）一般认为：一般认为：“FMS是采用一组数控机床或多台加工中心，是采用一组数控机床或多台加工中心，由计算机信息控制系统和物料自动储运系统连接起来的由计算机信息控制系统和物料自动储运系统连接起来的整体整体”。二、二、FMS（Flexible Manufacturing System） 的基本类型的基本类型1、柔性制造单元（、柔性制造单元（Flexible Manufacturing center）2

20、、柔性制造系统（、柔性制造系统（Flexible Manufacturing System)3、柔性生产线（、柔性生产线（ Flexible Manufacturing Line )自动仓库自动仓库输送系统输送系统机床机床自动仓库自动仓库机床机床 机床机床 机床机床自动仓库自动仓库自动仓库自动仓库自动仓库自动仓库自动仓库自动仓库机床机床 机床机床 机床机床机床机床 机床机床 机床机床a)FMCb)FMSc)FMLFMS的基本类型的基本类型设设备备通通用用性性及及工工件件加加工工费费生产批量及生产率生产批量及生产率各种制造系统的比较各种制造系统的比较适于试制多适于试制多品种小批量品种小批量生产，生产生产，生产率低、成本率低、成本高高通用机床通用机床适于多品种适于多品种小批量生产，小批量生产，成本较低，成本较低，生产率较高、生产率较高、投资少投资少适于多