第1节 机床的基本知识

1、第一章第一章 金属切削机床金属切削机床第一节第一节 机床的基本知识机床的基本知识一、机床的分类和型号编制一、机床的分类和型号编制 1. 金属切削机床的分类金属切削机床的分类 基基 本本 分分 类类 万万 能能 性性 程程 度度 分分 类类 加加 工工 精精 度度 分分 类类 自自 动动 化化 程程 度度 分分 类类 按按 机机 床床 重重 量量 分分 类类按加工性质和所用刀具按加工性质和所用刀具（12类）类）车床车床钻床钻床镗床镗床磨床磨床齿轮加工机床齿轮加工机床螺纹加工机床螺纹加工机床铣床铣床刨插床刨插床拉床拉床超声波及电加工机床超声波及电加工机床（特种加工）（特种加工）切断机床及其它机床切

2、断机床及其它机床万能性程度分类万能性程度分类 通用机床通用机床。（万能机床） 专门化机床专门化机床。（加工某一类或几类零件） 专用机床专用机床。（加工某一种或几种零件）加工精度分类加工精度分类 普通精度机床普通精度机床 精密机床精密机床 高精密机床高精密机床自动化程度分类自动化程度分类 手动手动 机动机动 半自动化和自动化半自动化和自动化按机床重量分类按机床重量分类 仪表机床仪表机床 中型机床中型机床（一般机床） 大型机床大型机床（10吨） 重型机床重型机床（30吨） 超重型机床超重型机床（100吨）二、金属切削机床型号的编制方法二、金属切削机床型号的编制方法 型号：反映机床的类别，主要参数，

3、使用与结构特性。型号：反映机床的类别，主要参数，使用与结构特性。 部颁标准：部颁标准：JB1838-85 金属切削机床型号编制方法金属切削机床型号编制方法通用机床型号通用机床型号专用机床型号专用机床型号组合机床及自动线的型号组合机床及自动线的型号通用机床型号通用机床型号 机床型号类别代号机床型号类别代号：代号：C Z T M Y S X B L D G Q机床：车 钻 镗 磨 牙 丝 铣 刨 拉 电 割 其 特性代号特性代号：（通用、结构）通用特性代号： G M Z B K H F W Q J高精度 精密 自动 半自动 数控 自动换刀 仿形 万能 轻形 简式 结构特性代号：主要用来区别主参数相

4、同而结构不同的机床。通用代号和“I”“O”不能作结构特性代号。 机床的组别代号和型别代号机床的组别代号和型别代号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9仪表 单轴 多轴 六角 曲轴 立式 落地 仿形 轮辊 其它 自动 自动 凸轮 普通 铲齿 主要参数的代号主要参数的代号：主要参数代表机床规格大小的一种参数，通常用主参数的折算值（1/10，1/100）来表示。例例 题题专用机床型号专用机床型号组合机床及其自动线的型号组合机床及其自动线的型号三、对机床的一般要求三、对机床的一般要求 功能：功能：工艺范围：工序种类、可加工的零件类型、材料、毛坯种 类和尺寸范围。加工精度和表面粗糙度： 尺寸、形状和相

5、对位置精度及能控制的表面粗 糙度。 经济性：经济性：制造成本及使用性能二方面。 人机关系：人机关系：使用安全、方便和省力。 环保：环保：噪声、渗漏油、生产中产生的粉尘及油雾。四、数控机床的基本概念四、数控机床的基本概念 1.1.数控机床的工作原理数控机床的工作原理 将已编制的数控程序输入到数控装置，由数控装置控制机床 主运动（变速、启、停），进给运动（方向、速度、位移） 及其它动作（换刀、工件夹紧松开、冷却润滑启、停等）， 使刀具和工件及其它辅助装置严格地按照程序规定的顺序、 路程和参数进行工作，从而加工出形状、尺寸及精度都满足 要求的零件。 2.2.数控机床的特点数控机床的特点 1.能适应不

6、同零件的自动加工。 胜于自动化机床 ） 2.生产效率和加工精度高，加工质量稳定。（机构简单、刚 性好、软件补偿，胜于通用机床） 3.能完成复杂型面的加工。（ 以“手柄”举例 ） 4.工序集中，一机多用。（减少装夹误差，减少辅助时间） 5.价格高，且要求有较高水平的人员操作、维修。（用成组 技术，变单个零件的小批生产为一组零件的大批生产 ） 3.3.数控机床的组成数控机床的组成 1）程序编制和程序载体 2）输入装置 3）数控装置和强电控制装置 4）伺服驱动系统和位置检测装置 5）机床的机械部分 4.4.数控机床的分类数控机床的分类 1) 按加工功能分 点位和直线控制 轮廓控制 2) 按进给伺服系

7、统分 开环数控机床 闭环数控机床 半闭环数控机床 3）按数控装置的构成方式分 数控机床（NC Numerical Control ） 计算机数控机床（CNCComputer Numerical Control ） 5. 5.数控机床的应用数控机床的应用 五、机床运动分析的基本概念五、机床运动分析的基本概念1.认识和分析机床的方法：认识和分析机床的方法：表面运动传动机构调整。根据加工的零件表面，用刀具的形状及加工方法来分析机床应具备的运动，为实现运动要求而需要的机床传动联系，最后实现这些运动传动的机床具体机构（结构）。2.工件加工表面的形状：工件加工表面的形状：常用的：平面、园柱面、园锥面等。各

8、种成形面：螺旋面、回转体成形面、渐开线表面等。3.表面的形成方法：表面的形成方法： 任一线性表面，是由一根母线沿着导线运动而成。例如：例如：平面：一根直线（母线）沿另一根直线（导线）运动 而形成。 园柱面：是由一根直线（母线）沿着一个园（导线） 运动而形成。 螺旋面：是由“”形线（母线）沿螺旋线（导线）运 动而形成。 渐开线齿廓表面：由渐开线（母线）沿直线（导线）运 动而形成。1. 1. 发生线：发生线：形成表面的母线和导线均称发生线。 1）有些表面的母线与导线可互换，称为可逆表面；反之， 则谓不可逆表面。 2）有些表面的形成还与发生线的起始位置有关。2. 2. 发生线的形成方法：发生线的形成

9、方法：（四种） 加工方法、刀具、刃的形状不同。 1）轨迹法：切削刃与加工表面点接触，为获得发生线，切 削刃沿发生线作轨迹运动。 （需要一个独立运动。上图a）2）成形法：切削刃是与所需形成的发生线完全吻合的切削 线。（无需专门的成形运动。上图b）3）相切法：刀刃为切削点，因加工方法，该点是旋转刀具 刀刃上的点。切削时，刀具的旋转中心按一定 规律作轨迹运动，切削点运动轨迹的包络线（ 相切线）形成发生线。 （需二个独立运动。旋转+移动）4）范成法：切削刃为一条切削线，但与发生线不吻合，范 成运动使切削刃与发生线逐点相切而形成与它 共轭的发生线。（需二个保持严格运动关系的 运动。旋转+旋转，旋转+移动

10、）4. 机床的运动：机床的运动： 1. 1. 成形运动：成形运动：形成被加工零件表面的运动。 1）主运动 切除工件上被切削层，使之变为切屑 的运动。 进给运动 不断地把切削层投入切削的运动。 2）成形运动的形式和数目： 决定于加工方法和刀具结构。 简单运动：简单运动：一个独立的成形运动。是由单独的旋转 运动或直线运动构成。 复合运动：复合运动：一个独立的成形运动。是由两个或两个 以上的旋转运动或（和）直线运动按照 某种确定的运动关系组合而成。 用普通车刀车削外园 母线直线。由轨迹法形成，需要1个成形运动。（简） 导线园。由轨迹法形成，需要1个成形运动。（简） 共需2个成形运动。 用宽车刀车削外

11、园 母线直线。由成形法形成，不需要成形运动。 导线园。由轨迹法形成，需要1个成形运动。 共需1个成形运动。 用螺纹车刀车削螺纹 母线“”形线。由成形法形成，不需要成形运动。 导线空间螺旋线。轨迹法形成，（复） 工件旋转+刀具的直线移动。 共需1个成形运动。 用齿轮滚刀加工直齿园柱齿轮的齿面 母线渐开线。范成法形成。（复）滚刀旋转+工件旋转 导线直线。由相切法形成。（复） 滚刀旋转+滚刀沿工件轴向直线移动。 总共3个成形运动，滚刀旋转重复，所以只有2个成形运动。 2. 2. 辅助运动：辅助运动： 1）切入运动：保证被加工表面获得所需尺寸的运动。 2）分度运动：为使表面成形运动得以周期性地连续进

12、行的运动。（例：刀架的转位） 3）调位运动：加工开始前，机床有关部件的移位。 4）空行程运动：切削前后，刀具或工件快速进退，开、 停车，变速等控制运动。 5）操纵及控制运动：改变速度、进给量等所进行的运 动。 机床的三个基本部分： 执行件。 运动源。 传动装置。 1.1.传动装置：传动装置： 1）分类：机械、液压、电气、气压等多种传动装置。 2）机械传动装置：皮带、齿轮、齿条、丝杠螺母、蜗 轮蜗杆、槽轮机构等传动件。 2. 2. 传动联系：传动联系： 1）传动机构： 定比传动机构：传动方向，传动比固定不变。 换置机构：可变换传动比，传动方向。 2）传动链：构成一个传动联系的一系列传动件。 分内

13、联系传动链，外联系传动链。五、机床的传动联系和传动原理图五、机床的传动联系和传动原理图外联系传动链：外联系传动链： 联系运动源与执行件，使执行件获得一定速度和方向的传动链。例：例：铣平面（见下图a） 1 2 UV 3 4 5 6 Uf 7 8 （外联系传动链） 有几个简单运动就有几条外联系传动链。内联系传动链：内联系传动链： 联系复合运动内部两个单元运动的执行件的传动链。例：例：车园柱螺纹（见下图b） 4 5 Ux 6 7 （内联系传动链）例：例：车园锥螺纹（见下图c） 4 5 Ux 6 7 7 8 Uy 9 （内联系传动链）传动原理图传动原理图 注注：复合运动有两个单元运动组合，需要一条内联

14、系传动 链；有三个单元运动组合，需要二条内联系传动链； 依次类推。同时，内联系传动链中不能有传动比或瞬 时传动比变化的传动件。3. 3. 传动原理图：传动原理图： 1）传动原理图： 用一些简单的符号表示动源与执行件，执行件与 执行件之间的传动关系。即表示形成某一表面所 需要的成形运动、分度运动、与表面成形运动有 直接关系的运动及其传动联系。2）常用符号： 电机： 主轴：车刀：滚刀：合成机构：丝杠：换置机构：传动比不变的传动：传动原理图传动原理图： 是用简单的符号表示具体的传动链。其中假想线代表传动链中所有的定比传动机构，菱形块代表所有的换置机构。换置机构：换置机构： 可变换传动比和传动方向的传

15、动机构。如：滑移齿轮变速机 构、离合器换向 机构。4.4. 运动的五个参数：运动的五个参数：1）运动的轨迹。2）运动的速度。3）运动的方向。4）运动的起点。5）运动的路程。（行程的大小）五个参数肯定，运动才能确定。机床的调整工作：调整机床每个独立运动的五 个参数。1. 传动系统图：传动系统图： 1）传动系统图的定义和作用传动系统图的定义和作用 机床的传动系统图是表示机床全部运动传动关系的示 意图，使我们便于了解和分析机床的传动情况。 图中各运动的传动链用简单的规定符号表示。 2）重要符号简介重要符号简介 固定齿轮：周向、轴向都固定，齿轮与轴一起转动。 滑移齿轮：周向固定，轴向可移动，齿轮与轴一

16、起转 动。 空套齿轮：齿轮与轴无运动联系。 注：注：一般符号都较形象，例如：电动机、皮带轮、轴承 等。 六、机床的传动系统与运动计算六、机床的传动系统与运动计算 3 3）识图要点：识图要点： 按传动顺序展开绘图。即只表示传动关系，并不代表 各元件的实际尺寸和空间位置。 要了解主运动、进给运动、辅助运动及各运动的二端 件（动源、执行件）和其位移（运动速度）。 从二端件中间找各种传动轴之间传动副的传递关系。 表达式： 传动路线表达式： 动源（执行件）各轴号各传动副主参数 执行件。 平衡方程式：32132198. 0从从从主主主主ZZZZZZN传动系统图传动系统图2. 2. 万能升降台铣床的传动系统

17、万能升降台铣床的传动系统 共有四条传动链：一条主运动传动链。共有四条传动链：一条主运动传动链。 三条进给运动传动链。三条进给运动传动链。 主运动传动链：主运动传动链： 二端件：主电动机 主轴V。主轴电动机VIVIIIIII388271192939372847183322361939165426注：注：主轴的开停及转向改变由电动机开停和正反转实现。 进给运动传动链：进给运动传动链： 二端件：进给电动机 分别为工作台、床鞍和升降台。垂直进给丝杠横向丝杠纵向丝杠开合电动机XVIIIXIIIXIIMXVMXVIIMXVIXIVXIIXIXMVIIIMMIXVIIIVII4422332233371818

18、1618373333183528404040184513404034243721401818362727361864244426567322注：注：运动换向由改变电动机旋转方向实现。 快速空行程传动链：快速空行程传动链： 这是一条辅助运动传动链，其两端件与进给传动链相同。接 合电磁离合器M4，而脱开M3，即接通传动链。垂直进给丝杠横向丝杠纵向丝杠电动机XVIIIXIIIXIIMXVMXVIIMXVIXIVXIIXIXM442233223337181816183733331835284357574444265674注：注：快速运动方向的变换（左右、前后、上下）同样由电动 机改变旋转方向实现。3.

19、 3. 机床的运动计算：机床的运动计算： 1）确定执行件的运动速度或位移量。 2）确定换置机构的传动比。 计算步骤：计算步骤： 1）确定传动链的两端件。 2）根据两端件的运动关系，确定它们的计算位移。 3）根据计算位移及相应传动链中各个顺序排列的传动副 的传动比，列写运动平衡式。 4）根据运动平衡式，求出执行件的运动速度或位移量。 或换置机构的换置公式。例题：例题：根据图示铣床传动系统，计算工作台纵向进给速度。 解：解：1）传动链两端件：进给电动机 工作台。 2）计算位移：电动机1410rpm V纵（mm/min)。 3）运动平衡式：618181618373333183528642444261410321uuuV纵齿轮变速机构的传动比轴VIIIVIIu1齿轮变速机构的传动比轴IXVIIIu2齿轮变速机构的传动比轴XIXu34）计算进给速度：min/1180618181618373333183528404034