金属切削机床概论

本文格式为Word版，下载可任意编辑——金属切削机床概论第1章机床的基本知识

1、说明以下机床型号的意义：

X6132、X5032、C6132、Z3040、T6112、Y3150、CB3463—1、C1312、B2023A。答：X6132：万能升降台铣床，最大工作台面宽320mm；X5032：立式升降台铣床，最大工作台面宽320mm；C6132：卧式车床，最大棒料直径320mm；Z3040：摇臂钻床，最大钻孔直径40mm；T6112：卧式镗床，最大镗孔直径120mm；Y3150：滚齿机，最大工件直径500mm；

CB3463—1：半自动车床，最大工件直径63mm；C1312：单轴转塔自动车床，最大棒料直径12mm；

B2023A：龙门刨床，改进型，最大刨削宽度1000mm。2、通用机床的型号包含哪些内容？

答：通用机床的型号有基本部分和辅助部分组成。其基本部分包括分类，类，通用特性、结构特性，组，系，主参数或设计顺序号，主轴数或其次主参数，重大改进顺序号等；辅助部分包括其他特性，企业等。基本部分中的类别组别、系别、及主参数是通用机床型号中必需包含的内容。

3、在使用和选用机床之前，了解机床的主要技术规格有什么意义？

答：由于机床种类繁多，性能与使用的加工方法各异，在使用和选用机床之前，了解机床的主要技术规格可使我们选用的机床能很好地满足机加工的要求，主要为①满足工艺的要求，如车、铣、刨、磨的加工需要；②尺寸要求的满足，是否在机床的最大佳共尺寸范围内。这样又可使我们选定的机床更经济、更合理。4、何谓简单运动？何谓复合运动？其本质区别是什么？是举例说明。

答：简单运动是可以独立的运动，包括旋转运动或直线运动。复合运动是由两个或两个以上的旋转运动或直线运动依照确定的运动关系组合而成的成形运动。本质上说，简单运动是机床最基本的运动；复合运动是有两个或3两个以上的简单运动叠加而成的运动，组成复合运动的各简单运动之间有着严格的运动关系。举例说明如下：

车床主轴的旋转为简单运动。车螺纹时，刀具相对工件的运动为复合运动。

5、画简图表示用以下方法加工所需表面时，需要那些成形运动？其中哪些是简单运动？哪些是符合运动？（1）用成型车刀车削外圆锥面。

（2）用尖头车刀纵、横向同时进给车外圆锥面。（3）用钻头钻孔。

（4）用成形铣刀铣直齿圆柱齿轮。答：

（1）用成型车刀车削外圆锥面

A为成形车刀的横向进给运动；B为工件的旋转运动。两简单成形运动。

（2）用尖头车刀纵、横向同时进给车外圆锥面A为车刀的进给运动；B为工件的旋转运动；两个简单运动。

（3）用钻头钻孔

A为钻头的纵向进给运动；B为钻头的旋转运动。两个简单运动。

（4）用成形铣刀铣直齿圆柱齿轮

B为盘铣刀的旋转运动；A为工件的向右直线进给运动。两简单成形运动+分度运动

6、根据图1-10所示的传动系统，做以下各题。（1）列出传动路线表达式。（2）分析主轴的转速级数。

（3）计算主轴的最高和最低转速。

答：对a)传动系统Ⅰ：（1）传动路线表达式为：

（2）主轴在高、低速时各有3×3=9种转速，共18种转速级数。（3）主轴的最高和最低转速的计算：

n主max=1430×90/150×36/22×42/26×178/200≈2000r/min

n主min=1430×90/150×17/42×22/45×178/200×27/63×17/58≈19r/min对b)传动系统Ⅱ：

（1）传动路线表达式为：

（2）主轴转速级数共有：3×（2+1）=9种。（3）主轴的最高和最低转速的计算：

n主max=1440×100/325×40/58×37/61≈180r/min

n主min=1440×100/325×26/72×37/61×37/61×17/81≈12r/min

7、何谓外联系传动链？何谓内联系传动链？其本质区别是什么？对这两种传动链有何不同要求？试举例说明。答：联系动力源与机床执行件的是外联系传动链，它是使执行件得到预定速度的运动，且传递一定的动力的传动链。内联系传动链是联系复合运动中的多个分量的传动链，它所联系的各执行件的自身运动（旋转或直线运动）同属于一个独立的成型运动。从本质上看，内联系传动链所联系的各执行件的自身运动（旋转或直线运动）有着严格的运动比例关系；外联系传动链则没有这种严格的相互间运动比例关系。

例如：车床的电动机的运动传递到主轴，是主轴旋转，电动机到主轴间为外联系传动链。车螺纹时，从主轴到刀架为内联系传动链。

8、某立式钻床的主传动系统如图1-11所示，要求：（1）列出传动路线表达式。（2）列出传动链平衡式。

（3）计算主轴的最大和最小转速。

答：

（1）传动路线表达式为：（2）传动链平衡式为：

n主=1r×140/170×u1×34/48×u2（3）主轴的最大和最小转速为：

n主max=0.98×1440×140/170×34/48×34/48×65/30≈1100r/minn主min=0.98×1440×140/170×21/61×34/48×17/68≈71r/min

9、为什么纵车外圆时是外联系传动，而车削螺纹时是内联系传动？当车床纵车外圆及车削螺纹时，为什么前者的纵向进给传动链中采用齿轮齿条机构，而后者采用丝杆螺母机构？

答：因纵车外圆时，主轴的旋转运动和刀架的进给运动可以相互独立，不需保持严格的比例关系，因此主轴到刀架可以是外联系传动链；而车削螺纹时，主轴与刀架的运动间必需保持严格的比例关系，必需是内联系传动链。当车削外圆或车削螺纹时，前者采用齿轮齿条机构就能满足成形运动的要求，而且不用丝杠可减少丝杠的磨损，延长机床的使用寿命；而后者——车削螺纹时，必需使主轴与刀架的运动保持严格的比例关系，否则，螺纹的螺距将不能保持确凿而不变，为此，只有采用丝杆螺母机构来实现这种严格的内联系传动链。

第2章车床

1、试分析CA6140型卧式车床的传动系统：

1）这台车床的传动系统有几条传动链？指出各传动链的首端件和末端件。2）分析车削模数螺纹和径节螺纹的传动路线，并列出其运动平衡式。

3）为什么车削螺纹时用丝杠承受纵向进给，而车削其他表面时用光杠传动纵向和横向进给？能否用一根丝杠承受纵向进给又承受车削其他表面的进给运动。

答：1）CA6140型卧式车床的传动系统的各传动链与其首端件和末端件分别为：主运动传动链，首端件为主电动机，末端件为主轴；车削螺纹运动传动链，首端件为主轴，末端件为刀架；纵向和横向进给运动传动链，首端件为主轴，末端件为刀架；快速运动传动链，首端件为快速电动机，末端件为刀架。2）车削模数螺纹的传动路线及运动平衡式如下：

Phm=1(主轴)×58/58×33/33×64/100×100/97×25/36×u基×25/36×36/25×u倍×12车削径节螺纹的传动路线及运动平衡式如下：

PhDP=1(主轴)×58/58×33/33×64/100×100/97×1/u基×36/25×u倍×12

3）车削螺纹时，必需严格控制主轴转角与刀具纵向进给量之间的关系，而丝杠螺母传动具有间隙小，能时刻保证严格的传动比的特点，所以要用丝杠承受纵向进给的传动件。车削其他表面时，不必严格控制主轴转角与刀

具纵向进给量之间的关系，为减少丝杠磨损和便于操纵，另外，丝杠是无法传递横向进给运动的，因此要用光杠传动纵向和横向进给。不能用一根丝杠承受纵向进给又承受车削其他表面的进给运动。这样，可以防止丝杠磨损过快，使用寿命降低，并使机床的操纵更容易。

2、在CA6140型卧式车床的主运动、车削螺纹运动、纵向和横向进给运动和快速运动等传动链中，哪条传动链的两端件之间具有严格的传动比？哪条传动链是内联系传动链？

答：在CA6140型卧式车床的主运动、车削螺纹运动、纵向和横向进给运动和快速运动等传动链中，车削螺纹运动的传动链的两端件之间具有严格的传动比。车削螺纹运动的传动链是内联系传动链。3、判断以下结论是否正确，并说明理由。

1）车削米制螺纹转换为车削英制螺纹，用同一组（螺纹）交换齿轮，但要转换传动路线。2）车削模数螺纹转换为车削径节螺纹，用同一组（模数）交换齿轮，但要转换传动路线。3）车削米制螺纹转换为车削径节螺纹，用英制传动路线，但要改变交换齿轮。4）车削英制螺纹转换为车削径节螺纹，用英制传动路线，但要改变交换齿轮。

答：1）车削米制螺纹转换为车削英制螺纹，用同一组（螺纹）交换齿轮，但要转换传动路线。正确。两者都属“螺纹〞加工，交换齿轮不变；但传动路线要由“米制〞转换为“英制〞。

2）车削模数螺纹转换为车削径节螺纹，用同一组（模数）交换齿轮，但要转换传动路线。正确。两者都属“蜗杆〞加工，交换齿轮不变；但传动路线要由“米制〞转换为“英制〞。

3）车削米制螺纹转换为车削径节螺纹，用英制传动路线，但要改变交换齿轮。正确。交换齿轮要由“螺纹〞加工变为“蜗杆〞加工；传动路线也要由“米制〞转换为“英制〞。

4）车削英制螺纹转换为车削径节螺纹，用英制传动路线，但要改变交换齿轮。正确。英制螺纹与径节螺纹同属“英制〞，用英制传动路线；但车削英制螺纹要用“螺纹〞加工交换齿轮，车削径节螺纹要用“蜗杆〞加工交换齿轮。

4、在CA6140型卧式车床上车削以下螺纹：1）米制螺纹P=3mmk=2。2）模数螺纹m=3mmk=2。

试列出其传动路线表达式，并说明车削这些螺纹时可采用的主轴转速范围及其理由。答：

1）米制螺纹P=3mmk=2。

Ph=1(主轴)58/58×33/33×63/100×100/75×25/36×u基传动路线表达式：

2）模数螺纹m=3mmk=2。主轴转速范围为10～500r/min内的正转时12及转速，由于车削m=3mmk=2的模数螺纹（米制蜗杆），属于扩大螺距，要走主轴的低速传动路线，根据Pnm=KPm=kπm=18.1415mm，需在扩大螺纹导程段内用Ⅳ轴至Ⅲ轴1∶1的50/50齿轮副就可以了，如此，主轴转速为12级。这条路线配以适当的u基与u倍可以加工64mm内的模数螺纹，可以适合Phm=18.14mm时的加工需求。5、欲在CA6140型卧式车床上车削Rh=10mm的米制螺纹，试指出能够加工这一螺纹的传动路线有哪几条？答：加工Ph=10mm米制螺纹的传动路线仅有右螺纹与左螺纹这两条，区别在于从Ⅸ—Ⅹ的右、左螺纹区分段不同。其它路线段都一致，且只有唯一的一条。

6、若将CA6140型卧式车床的纵向传动丝杠（Ph丝=12mm）换成英制丝杠（α牙/in），试分析车削米制螺纹和英制螺纹的传动路线，交换齿轮应怎样调整，并列出能够加工的标准米制、英制螺纹种类。

答：此时的车削米至螺纹和英制螺纹的传动路线要对a、b、c、d交换齿轮作调整，使12/（a牙/in）=12Pha丝（mm）=a/b×c/d。米制螺纹和英制螺纹此时经过a、b、c、d交换齿轮的配挂，还是和Ph丝=12mm时的种类一样多。对螺纹尺寸范围的种类则有正常螺距、扩大螺距1×2种，左、右螺纹1×2种，u基段1×8种，u倍段1×4种。这样，米制和英制螺纹各有2×2×8×4=128种不同的螺纹。7、已知工件螺纹导程Ph=21mm，试调整CA6140型卧式车床的车削螺纹运动链（设交换齿轮齿数为20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、100、127）。

答：因工件螺纹导程Ph=21mm，属于扩大螺距范围，所以传动路线要用主轴低速，进给传动路线走扩大螺纹段。调整交换齿轮a、b、c、d时，应使用螺纹段的a、b、c、d，即3、100、100、75齿轮，根据题中给出的交换齿轮，可以使

8、为什么CA6140型卧式车床主轴转速在450～1450r/min条件下，并采用扩大螺距机构，刀具获得微小进给量，而主轴转速为10～125r/min条件下，使用扩大螺距机构，刀具却获得大进给量？

答：CA6140车床主轴高速转速时，转速为450～1450r/min，此时不是扩大螺纹导程的状态；只有在主轴为低速状态（10～125r/min）时，才可利用从轴Ⅲ到轴Ⅳ、再到轴Ⅴ段的传动路线段，得到扩大螺纹导程4倍或16倍的进给传动路线。所以，只有在主轴转速为10～125r/min条件下，才能使用扩大螺距机构，刀具却获得大进给量。

9、试分析CA6140型卧式车床的主轴组件在主轴箱内怎样定位。其径向和轴向间隙怎样调整。

答：CA6140型卧式车床的主轴在主轴箱内是靠5个轴承定位的。轴的前端有3个轴承，其中，有2个向心球轴承，1个推力向心滚柱轴承，中间一个推力向心轴承，后端一个向心推力滚柱轴承。其径向间隙可通过旋转轴前端轴承左边的调整环，推动抵套向右微移，使主轴最前轴承的内圈沿锥度向右微移，以减小主轴前端的径向间隙。主轴的轴向间隙可通过旋转主轴后端的调整环，推抵套向右，使后端的推力轴承内圈带着主轴右移，减小后端轴承内、外圈之间的间隙，从而减小了主轴的轴向间隙，调定后需锁紧固定螺钉。

10、为什么卧式车床主轴箱的运动输入轴（Ⅰ轴）常采用卸荷式带轮结构？对照传动系统图说明转矩是如何传递到轴Ⅰ的。

答：卸荷式带轮结构是为了避免V带的拉力使Ⅰ轴产生弯曲变形。因V带对Ⅰ轴的是指向电机轴的单向拉力，它会使Ⅰ轴产生弯曲。传动系统图中，转矩传递到轴Ⅰ的原理为：V形带轮的旋转传递的转矩，通过与轴Ⅰ花键相连的套，而花键套又与V形带轮固定，而将转矩传递到Ⅰ轴；V形带轮受到的单向拉力则通过支撑花键套的深沟球轴承传递给固定在主轴箱体上法兰盘，再传递到箱体上。实际上是使V形带轮受到的单向拉力，随着花键套在法兰内的转动，将拉力由支撑花键套的深沟球轴承的内圈传到滚珠，滚珠再将拉力扩散到轴成外圈，然后传到箱体。

11、在CA6140型卧式车床主传动链中，如图2-3所示，能否用双向牙嵌式离合器或双向齿轮式离合器代替双向多片式离合器以实现主轴的开停及换向？在进给传动链中，能否用单项多片离合器或电磁离合器代替齿轮式离合器M3、M4、M5？为什么？答：不能！！在主传动链中，M1双向多片摩擦式离合器还承受着防止过载的作用，在载荷过大，超过了此离合器的摩擦力允许值后，M1能发生打滑，切断主电动机传到主轴的转矩传动，而牙嵌式离合器或齿轮式离合器在过载时不能滑移，无法起到过载保护作用。M3、M4、M5需按定比传动工作，摩擦片打滑时将影响此定比传动的正常进行。

12、在CA6140型卧式车床的进给传动系统中，主轴箱和溜板箱中各有一套换向机构，它们的作用有何不同？能否用主轴相中的换向机构来变换纵、