第一章 机械加工机床的基础知识

1、金属切削机床概论金属切削机床概论主讲人：魏巍TEL-mail： 第一章第一章 机床的基础知识机床的基础知识 第一节 机床在国民经济中的地位及其发展简史 第二节 机床的分类和型号 第三节 对机床的一般要求 第四节 机床上工件表面成形方法和所需运动 第六节 机床的传动系统与运动计算 第五节 机床的传动原理 第七节 机床的精度 第一节第一节 机床在国民经济中的地位及其发展简机床在国民经济中的地位及其发展简史史 金属切削机床是一种用切削方法加工金属零件的工作机械。它是制造机器的机器，因此又称工作母机或工具机，在我国，习惯上常简称机床。 一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、

2、国防和科学技术的现代化，这就需要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化的先进技术设备与装备，即各种机器、仪器和工具等。 1770年 镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床 1797年 带有机动刀架的车床 19世纪末 车、钻、镗、刨、拉、铣、磨、齿轮加工等基本类型的机床先后形成 20世纪初 高速钢和硬质合金出现，刀具切削性能不断提高，机床沿着高主轴转速、加大驱动功率和增强结构刚度的方向发展。 20世纪50年代 数控机床机床发展简史现代机床发展的总趋势 提高生产效率 提高加工精度 扩大产品品种 提高自动化程度机床加工精度的提高情况 第二节第二节 机床的分类和型号机床的分类和型号 一、机床的分类 机床最

3、基本分类是按机床的主要加工方法、所用刀具及其用途进行分类，共分12类：车、钻、镗、磨、齿轮加工、螺纹加工、铣、刨插、拉、特种加工、锯、其它，类下有组，组下有系。 按照工艺范围宽窄，分为通用机床、专门化机床、专用机床。 按照重量和尺寸不同，分为仪表、中型、大型（10t） 、重型（30t） 、超重型（100t） 。二、机床的技术参数与尺寸系列 机床的技术参数是表示机床尺寸大小及其工作能力的各种技术数据，一般包括以下几方面内容： (1) 主参数和第二主参数 (2) 主要工作部件的结构尺寸 (3) 主要工作部件移动行程范围 (4) 主运动、进给运动的速度和变速级数，快速空行程运动速等 (5) 主电动机

4、、进给电动机和各种辅助电动机的功率 (6) 机床的轮廓尺寸(长宽高)和重量 机床规格：常用主参数表示机床规格大小 机床尺寸系列：不同规格的机床主参数序列，通常是等比数列 例如，中型卧式车床的尺寸系列： 250 320 400 500 630 800 1000 1250不同规格的卧式车床的主参数为公比等于不同规格的卧式车床的主参数为公比等于1.25的等比数列的等比数列 三、机床的型号 机床型号举例第三节第三节 对机床的一般要求对机床的一般要求 功能：工艺范围、加工精度和表面粗糙度 经济性：机床制造和使用两个方面的经济性 对机床的一般要求功能 经济性 人机关系 环境保护 人机关系：目标是使操作者工

5、作安全、方便和省力 环境保护：减少噪声、渗油、漏油、粉尘 第四节第四节 机床上工件表面成形方法和所需运动机床上工件表面成形方法和所需运动 一、工件表面的成形方法 基本的线性表面： 1-平面 2-圆柱面 3-圆锥面 4-螺纹面 5-回转体成形面 6-渐开线表面 由于加工方法和使用的刀具不同，工件表面成形方法概括起来有以下四种： 1轨迹法 刨刀沿A1 形成母线，沿A2方向形成导线，切削刃与加工表面为点接触。轨迹法所用刀具一般为尖头车刀或刨刀。 2成型法 采用各种成形刀具加工时，切削刃与所需形成的发生线完全吻合，因此母线直接形成，导线则由刀具移动形成。 3相切法 采用铣刀、砂轮等旋转刀具加工时，切削

6、刃每时刻与面线接触，刀具轴线移动形成的包络面即为工件表面。 4范成法（展成法） 采用插齿刀、齿轮滚刀和花键滚刀加工时，各瞬时切削刃和工件表面共轭线接触。上图中齿条上下运动，齿轮边旋转边平移，当分度圆上的旋转线速度与平移速度相等时，切出渐开线齿形。二、机床的运动 成形运动：形成零件表面的运动 按组成情况不同分为 简单运动复合运动 按作用不同分为 主运动：将被切削层切除进给运动：将被切削层送入切削 用不同工艺方法加工不同形状的表面，所需的表面成形方法是不同的。 即使是用同一种工艺方法和刀具结构加工相同表面，由于具体加工条件不同，成形运动在刀具和工件之间的分配也不同。 成形运动在刀具和工件之间分配的

7、不同，决定了机床结构形式的多样化。 以圆柱面的车削加工举例与表面成形过程没有直接关系的运动，统称为辅助运动。它的种类很多，一般包括：切入运动 分度运动 调位运动 其它各种空行程运动 第五节第五节 机床的传动原理机床的传动原理传动链：连接动力源和执行件以及两个执行件的一系列按顺序排列的传动件。按连接对象不同分为 外联系传动链 内联系传动链 外联系传动链 ：连接动力源和执行件内联系传动链 ：连接两个执行件铣平面的传动链分析 铣平面有两个简单运动，由两条外联系传动链实现。 多条外联系传动链可以有独立的运动源，也可以共用运动源。车圆柱螺纹的传动链分析1-2-vu-3-4 将电机和主轴联系起来， vu为

8、换向和变速机构 车圆柱螺纹有一个复合运动，由一个外联系传动链和一个内联系传动链实现。 外联系传动链为复合运动提供动力，内联系传动链保证各个单元运动的运动关系，在上图内联系传动链保证主轴转一圈时，工作台纵向移动一个导程。内外传动链的区别内传动链不能有传动比不确定的机构 内传动链影响工件表面形状 外传动链不影响工件表面形状带传动链传动摩擦传动 外传动链一般有带传动或摩擦传动作为安全措施。 第六节第六节 机床的传动系统与运动计算机床的传动系统与运动计算一、机床的传动系统 实现机床加工过程中全部成形运动和辅助运动的各传动链，组成一台机床的传动系统。 传动系统图：按照运动传递的顺序，在机床外形轮廓中以展

9、开图形式画出传动部件 传动系统图组成齿轮和蜗轮齿数蜗杆头数丝杆导程带轮直径电动机功率和转速主运动传动链进给传动链主轴电机主轴电机主运动传动链1轴固定齿轮1轴固定齿轮1轴弹性连轴器1轴弹性连轴器2轴滑移齿轮2轴滑移齿轮3轴固定齿轮3轴固定齿轮4轴右滑移齿轮4轴右滑移齿轮4轴左滑移齿轮4轴左滑移齿轮5轴固定齿轮5轴固定齿轮主轴主轴传动路线传动路线1轴制动器1轴制动器滑移齿轮变速机构动画滑移齿轮变速机构动画主运动传动链的传动路线表达式如下： 1450 26/ 54 16/ 39 18/ 47 19/ 71 29 1450 26/ 54 22/ 33 39/ 29 82/ 38 1351 主轴最小转速

10、主轴最大转速进给传动链载入载入电机到电机到8轴8轴显示显示/消失/消失进给传动链的传动路线表达式如下：纵向进给传动链的计算如下：第七节第七节 机床的精度机床的精度 机床上加工 工件所能达到的精度，决定于一系列因素，如机床、刀具、夹具、工艺方案、工艺参数及工人技术水平，其中机床精度是最重要的一个因素。 机床的精度几何精度传动精度定位精度 工件的精度相对位置精度表面形状精度尺寸精度 车刀刀架移动方向与主轴轴线的平行度误差，导致车出的圆柱面为中凹的回转双曲面。 车螺纹时主轴旋转和车刀纵向进给之间的传动误差，会导致螺距误差。 车刀横向进给的定位误差，会导致所车出圆柱存在直径误差。 机床的几何精度、传动精度和定位精度，通常都是在没有切削载荷以及机床不运动或运动速度很低的情况下检测的，一般称为静态精度。 机床在载荷、温升、振动等作用下的精度，称为机床的动态精度。 机床动态精度的影响因素静态精度刚度抗振性热稳定性第一章 练习CM6132C 车床M 精密61 卧式车床32 床身上最大回转直径320mm C1336C 车床13 单轴转塔自动车床36 最大棒料直径36mmC21506C 车床21 多轴棒料自动车床50 最大棒料直径50mm 6 轴数为6 Z304016Z 钻床30 摇臂钻床40 最大钻孔直径为40mm16 最大跨距1600mm T6112T 镗床61 卧式铣镗床12 镗轴直径1