机械制造技术基础 课件 【ch04】金属切削机床

金属切削机床“普通高等教育机械类系列教材机械制造技术基础第四章01金属切削机床基本知识机床的品种和规格繁多，为便于区分和管理，国家制定了机床型号的编制标准。机床的传统分类方法主要是按加工性质和所用刀具进行分类的，据此，将机床分为11类：车床、铣床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、刨插床、拉床、锯床和其他机床。在每一类机床中，又按工艺范围、布局形式和结构性能分为若干组，每一组又分为若干系(系列)。4.1金属切削机床基本知识010203通用机床。工艺范围很宽，可完成多种类型零件不同工序的加工，如卧式车床、万能外圆磨床及摇臂钻床等。专门化机床。工艺范围较窄，它是为加工某种零件或某种工序而专门设计和制造的，如铲齿车床、丝杠铣床等。专用机床。工艺范围最窄，它一般是为某特定零件的特定工序而设计制造的，如大量生产的汽车零件所用的各种钻、镗组合机床。1.按照用途分类4.1金属切削机床基本知识按照机床的工作精度分类，机床可分为普通精度机床、精密机床和高精度机床。2.按照机床的工作精度分类按照质量和尺寸分类，机床可分为仪表机床、中型机床(一般机床)、大型机床(质量大于10t)、重型机床(质量在30t以上)和超重型机床(质量在100t以上)。3.按照质量和尺寸分类按照机床主要工作部件的数目分类，机床可分为单轴机床、多轴机床、单刀机床、多刀机床等。4.按照机床主要工作部件的数目分类4.1金属切削机床基本知识按照自动化程度不同分类，机床可分为普通机床、半自动机床和自动机床。自动机床具有完整的自动工作循环，能够自动装卸工件，能够连续地自动加工出工件。半自动机床也有完整的自动工作循环，但装卸工件还需人工完成，因此不能连续地加工。5.按照自动化程度不同分类按照控制方式分类，机床可分为普通机床和数控机床。6.按照控制方式分类4.1金属切削机床基本知识1.型号表示方法型号由基本部分和辅助部分组成，中间用“/”隔开，读作“之”。前者需统一管理，后者纳入型号与否由企业自定。4.1金属切削机床基本知识2.机床的分类及代号需要时，类以下还可分为若干分类，分类代号用阿拉伯数字表示，放在类代号之前，作为型号的首位，但第一分类不予表示。如磨床就有M、2M、3M三个分类。4.1金属切削机床基本知识类别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他机床代号CZTM2M3MYSXBLGQ读音车钻镗磨二磨三磨牙丝铣刨拉割其当某类型机床除有普通型外，还具有某种通用特性时，则在类代号之后加上通用特性代号，如表4.2所示。若某类型机床仅有某种通用特性，则通用特性不必表示。3.机床的通用特性代号4.1金属切削机床基本知识通用特性高精度精密自动半自动数控加工中心(自动换刀)仿形轻型加重型柔性加工单元数显高速代号GMZBKHFQGRXS读音高密自半控换仿轻重柔显速4.机床主参数、第二主参数和设计顺序号机床主参数代表机床规格的大小，用折算值(主参数乘以折算系数如1/10等)表示。某些通用机床，当无法用一个主参数表示时，在型号中用设计顺序号表示。第二主参数一般是指主轴数、最大跨距、最大工件长度、工作台工作面长度等，第二主参数也用折算值表示。4.1金属切削机床基本知识5.机床的重大改进顺序号当机床的性能及结构布局有重大改进，并按新产品重新设计、试制和鉴定时，在原机床型号基本部分的尾部，加上重大改进顺序号，以区别于原机床型号。序号按A、B、C等字母的顺序选用(但“I”“O”两个字母不得选用)。4.1金属切削机床基本知识某些机床，根据不同的加工需要，在基本型号机床的基础上，仅改变机床的部分结构时，则在原机床型号之后加1、2、3等变型代号，并用“/”分开(读作“之”),以示区别。6.同一型号机床的变型代号4.1金属切削机床基本知识1.零件表面的成形方法机械零件的形状很多，但主要由平面、圆柱面、圆锥面及各种成形面组成。这些基本形状的表面都属于线性表面，均可在机床上加工，并能保证达到所需的精度要求。4.1金属切削机床基本知识010203轨迹法是利用尖头车刀、刨刀等刀具做一定规律的轨迹运动，从而对工件进行加工的方法。切削刃与被加工表面为点接触，发生线为接触点的轨迹线。成形法是利用成形刀具对工件进行加工的方法。切削刃的形状和长度与所需形成的发生线(母线)完全重合。相切法是利用刀具边旋转边做轨迹运动对工件进行加工的方法。4.1金属切削机床基本知识1)轨迹法2)成形法3)相切法04展成法是利用工件和刀具做展成切削运动进行加工的方法。切削加工时，刀具与工件按确定的运动关系做相对运动，切削刃与被加工表面相切(点接触),切削刃各瞬时位置的包络线便是所需的发生线。4)展成法表面成形运动按其组成情况进行分类，可分为简单成形运动和复合成形运动两种。如果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的，则此成形运动称为简单成形运动。4.1金属切削机床基本知识0102(1)主运动。直接切除毛坯上的多余金属使之变成切屑的运动，称为主运动。主运动速度高，要消耗机床大部分的动力。如车床工件的旋转、铣床刀具的旋转、镗床刀具的旋转、龙门刨床工件随工作台的直线运动等都是主运动。(2)进给运动。不断地将被切金属投入切削，以逐渐切出整个工件表面的运动称为进给运动。进给运动的速度低，消耗动力很少。车床刀具相对于工件做纵向直线移动，卧式铣床工作台带动工件相对于铣刀做纵向直线移动，外圆磨床工件相对于砂轮做旋转运动(圆周进给运动)和做纵向直线往复移动等都是进给运动。4.1金属切削机床基本知识010203(1)切入运动：刀具相对工件切入一定深度，以保证工件达到要求的尺寸。(2)分度运动：多工位工作台和刀架等的周期转位或移位以及多线螺纹的车削等。(3)调位运动：加工前机床有关部件的移位，以调整刀具和工件之间的正确相对位置。4.1金属切削机床基本知识04(4)各种空行程运动：切削前后刀具或工件的快速趋近和退回运动，开车、停车、变速或变向等控制运动，装卸、夹紧或松开工件的运动等。机床加工过程中所需的各种运动，是通过动力源、传动装置和执行件以一定的规律所组成的传动链来实现的。(1)动力源是给执行件提供动力和运动的装置，常采用电动机。(2)执行件是执行机床工作的部件，如主轴、刀架、工作台等。执行件用于安装刀具或装夹工件，并直接带动其完成一定的运动形式和保证准确的运动轨迹。(3)传动装置是传递动力和运动的装置，它把动力源的动力和运动最后传给执行件。同时，传动装置还需完成变速、变向和改变运动形式等任务，以使执行件获得所需的运动速度、运动方向和运动形式。4.1金属切削机床基本知识传动方式一般包括机械、液压、气压、电气传动及以上几种传动方式的联合传动等。(1)机械传动是利用齿轮、传动带、离合器和丝杠螺母等机械元件传递运动和动力的。这种传动方式工作可靠、维修方便，目前机床上应用最广。(2)液压传动是以油液为介质，通过泵、阀和液压缸等液压元件传递运动和动力的。这种传动方式结构简单，运动较平稳，易于在较大范围内实现无级变速，便于实现频繁的换向和自动防止过载，容易实现自动化，其多用于直线运动，在磨床、组合机床及液压刨床等机床上应用较多。但是，由于油液有一定的可压缩性，并有泄漏现象，所以液压传动不适于作为定比传动。4.1金属切削机床基本知识传动方式一般包括机械、液压、气压、电气传动及以上几种传动方式的联合传动等。(3)电气传动是利用电能通过电气装置传递运动和动力的。这种传动方式的电气系统比较复杂，成本较高。在大中型机床上多应用直流电动机、发电机组；在数控机床上，常用机械传动与步进电动机或电液脉冲电动机、伺服电动机等联合传动，用以实现机床的无级变速。电气传动容易实现自动控制。(4)气压传动是以压缩空气作为介质，通过气动元件传递运动和动力的。这种传动方式的主要特点是动作迅速，易于获得高转速，易于实现自动化，但其运动平稳性较差，驱动力较小，主要用于机床的某些辅助运动(如夹紧工件等)及小型机床的进给运动的传动。4.1金属切削机床基本知识定比传动机构包括齿轮机构、带轮机构、齿轮齿条机构、蜗杆机构和丝杠螺母机构等。它们的共同特点是传动比固定不变，而齿轮齿条机构和丝杠螺母机构还可以将旋转运动转变为直线运动。1)定比传动机构4.1金属切削机床基本知识(1)滑移齿轮变速机构，如图4.5(a)所示，轴I上装有三个固定齿轮(齿数分别为z、z₂、z),三联滑移齿轮块(齿数分别为乙、z2、)制成一体，并以花键与轴Ⅱ相连，当它分别处于左、中、右三个不同的啮合工作位置时，使传动比不同的三个齿轮(传动比分别为z/z、z2/z2、z₃/z)依次啮合工作。2)变速传动装置4.1金属切削机床基本知识(2)离合器变速机构，如图4.5(b)所示，轴I上装有两个固定齿轮(齿数分别为z和z₂),它们分别与空套在轴Ⅱ上的两个齿轮(齿数分别为z(和)相啮合。端面齿离合器M通过花键与轴Ⅱ相连。2)变速传动装置4.1金属切削机床基本知识(3)交换齿轮变速机构。交换齿轮变速机构有一对交换齿轮[见图4.5(c)]和两对交换齿轮[见图4.5(d)]两种形式。一对交换齿轮的变速机构比较简单，只要在固定中心距的轴I和轴Ⅱ上装上传动比不同，但齿数相同的齿轮副A和B,则可由轴I的一种转速，在轴Ⅱ上得到不同的转速。2)变速传动装置4.1金属切削机床基本知识(1)滑移齿轮变向机构如图4.6(a)所示，轴I上装有一齿数相同的(zi=z1)双联齿轮，轴Ⅱ上装有一个花键联接的单联滑移齿轮z₂,中间轴上装有一个空套齿轮zo。4.1金属切削机床基本知识(2)锥齿轮和端面齿离合器组成的变向机构如图4.6(b)所示，主动轴I上的固定锥齿轮zi直接传动空套在轴Ⅱ上的两个锥齿轮z₂和z3朝相反的方向旋转，如将花键联接的离合器M依次与锥齿轮zz、z₃的端面齿相啮合，则轴Ⅱ可得到两个不同方向的运动。4.1金属切削机床基本知识机床在进行加工时，为了获得所需要的运动，需要由一系列的运动元件使动力源和执行件，或两个执行件之间保持一定的传动联系。执行件与动力源或两个有关的执行件之间保持确定传动联系的一系列按一定规律排列的传动元件就构成了传动链。一条传动链由该链的两端件及两端件之间的一系列传动机构构成。4.1金属切削机床基本知识根据传动联系的性质不同，传动链可分为内联系传动链和外联系传动链。内联系传动链用来连接有严格运动关系的两个执行件，以获得准确的加工表面形状和较高的加工精度。内联系传动链用来连接有严格运动关系的两个执行件，以获得准确的加工表面形状和较高的加工精度。4.1金属切削机床基本知识(1)动力源。动力源是为机床提供动力(功率)和运动的驱动部分，如各种电动机和液压传动系统的液压缸、液压马达等。(2)运动执行机构。运动执行机构是执行机床所需运动的部件，包括：①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，如主轴及主轴箱、工作台及其溜板箱或滑座、刀架及其溜板和滑枕等；②与工件装夹和刀具安装及调整有关的部件和装置，如自动上下料装置、自动换刀装置和砂轮修整器等；③与上述部件或装置有关的分度机构、转位机构、定位机构和操作机构。1.机床的基本组成4.1金属切削机床基本知识(3)传动系统。实现一台机床加工过程中全部成形运动和辅助运动的所有传动链，就组成了一台机床的传动系统。机床上有多少个运动，就有多少条传动链。根据每一执行件所完成运动的作用不同，各传动链相应被称为主运动传动链和进给运动传动链等。形成传动链的部件主要有主轴箱、变速箱、进给箱、溜板箱、交换齿轮箱等。组成传动链的传动机构主要有四类：定比传动机构、变速机构、运动形式转换机构和变向机构等。1.机床的基本组成4.1金属切削机床基本知识①定比传动机构。组成定比传动机构的定比传动副主要有齿轮副、带轮副、齿轮齿条副、蜗杆副和丝杠副等。②变速机构。变速是机床传动系统的主要功能。在数控机床上以采用调速电动机变速为主，通用机床则多采用机械的变速机构来实现分级变速。③运动形式转换机构。运动形式转换机构能够改变传动链中传动件的运动形式，即将回转运动转变成直线运动，或将直线运动转变成回转运动。④变向机构。变向机构是用来改变机床执行件运动方向的机构。常用的机械式变向机构有两种：滑移齿轮变向机构和端面齿离合器变向机构。4.1金属切削机床基本知识(4)支承系统。支承系统是机床的基础构件，用于安装和支承其他固定或运动的部件，如床身、底座和立柱等，承受其重力和切削力。1.机床的基本组成4.1金属切削机床基本知识(5)控制系统。控制系统用于控制各工作部件的正常工作，主要指电气控制系统，有些机床局部采用液压或气动控制系统，数控机床中则指数控系统。(6)冷却系统和润滑系统。冷却系统用于对工件、刀具及机床的某些发热部件进行冷却；润滑系统用于对机床的运动副(如轴承和导轨等)进行润滑，以减少摩擦、磨损和发热。机床的工艺范围是指在机床上能够加工的工序种类、被加工工件的类型和尺寸、使用刀具的种类及材料等。根据工艺范围的大小，机床可分为通用机床、专门化机床和专用机床。(1)机床的工艺范围。机床的技术参数主要包括尺寸参数、运动参数和动力参数。在机床使用说明书中给出了该机床的主要技术参数(也称技术规格),据此可进行机床的合理选用。①尺寸参数。尺寸参数是具体反映机床的加工范围和工作能力的参数，包括主参数、第二主参数和与加工零件有关的其他参数。②运动参数。运动参数指机床执行件的运动速度和变速级数等，如机床主轴的最高、最低转速及变速级数等。③动力参数。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转矩和工作台允许承受的最大载荷等。(2)机床的技术参数。4.1金属切削机床基本知识工件的精度和表面粗糙度是由机床、刀具、切削条件和操作者的技术水平等因素决定的。机床的加工精度和表面粗糙度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。①几何精度。②传动精度。③动态精度。④生产率和自动化程度。⑤人机关系。⑥成本。(3)加工精度和表面粗糙度。4.1金属切削机床基本知识02常见的金属切削机床在一般机器制造厂中，车床台数占金属切削机床总台数的20%～35%,主要用于加工内外圆柱面、圆锥面、端面、成形回转表面及内外螺纹面等。车床的运动特征是：主运动为主轴的回转运动，进给运动通常由刀具来完成。车床加工所使用的刀具主要是车刀，还可用钻头、扩孔钻、铰刀等孔加工刀具。车床的种类很多，按用途和结构的不同，有卧式车床、立式车床、转塔车床、自动和半自动车床以及各种专门化车床等。其中卧式车床是应用最广泛的一种。卧式车床的经济加工精度一般可达IT8,精车的表面粗糙度Ra为1.25～2.5μm。4.2常见的金属切削机床CA6140型卧式车床，其结构具有典型的卧式车床布局，它的通用性程度较高，加工范围较广，适合于中、小型各种轴类和盘套类零件的加工；能车削内外圆柱面、圆锥面、各种环槽、成形面及端面；能车削常用的米制、英制、模数及径节四种标准螺纹，也可以车削加大螺距螺纹、非标准螺距螺纹及较精密的螺纹；还可以进行钻孔、扩孔、铰孔、滚花和压光等工作。4.2常见的金属切削机床4.2常见的金属切削机床立式车床适于加工直径大而高度小于直径的大型工件，按其结构形式可分为单柱式和双柱式两种。立式车床的主参数用最大车削直径的1/100表示。由于立式车床的工作台处于水平位置，因此对笨重工件的装卸和找正都比较方便，工件和工作台的质量比较均匀地分布在导轨面和推力轴承上，有利于保持机床的工作精度和提高生产率。4.2常见的金属切削机床与卧式车床相比，转塔车床在结构上明显的特点是没有尾座和丝杠，尾座由转塔刀架代替。在转塔车床上，根据工件的加工工艺情况，预先将所用的全部刀具安装在机床上，并调整好；每组刀具的行程终点位置由可调整的挡块控制。4.2常见的金属切削机床加工时用这些刀具轮流进行切削。机床调整好后，加工每个工件时不必反复地装卸刀具及测量工件尺寸。因此，在成批加工复杂工件时，转塔车床的生产率比卧式车床高。铣床是用铣刀进行铣削加工的机床。通常铣削的主运动是铣刀的旋转，工件或铣刀的移动为进给运动，这有利于采用高速切削，其生产率比刨床高。铣床的工艺范围较广，可加工各种平面、台阶、沟槽、螺旋面等。铣床的主要类型有升降台铣床、床身式铣床、龙门铣床、工具铣床、仿形铣床以及近年来发展起来的数控铣床等。4.2常见的金属切削机床升降台铣床按主轴在铣床上布置方式的不同，分为卧式和立式两种类型。4.2常见的金属切削机床床身式铣床的工作台不做升降运动，也就是说它是一种工作台不升降的铣床。4.2常见的金属切削机床机床的垂直运动由安装在立柱上的主轴箱来实现，这样可以提高机床的刚度，便于采用较大的切削用量。此类机床常用于加工中等尺寸的零件。床身式铣床的工作台有圆形和矩形两类。龙门铣床主要用来加工大型工件上的平面和沟槽，是一种大型高效通用铣床。4.2常见的金属切削机床龙门铣床刚度高，可多刀同时加工多个工件或多个表面，生产效率高，适用于成批大量生产。磨床是用磨料磨具(如砂轮、砂带、磨石、研磨料)为工具进行切削加工的机床。它们是为了满足精加工和硬表面加工的需要而发展起来的，目前也有少数应用于粗加工的高效磨床。为了适应磨削各种加工表面、工件形状及生产批量的要求，磨床的种类很多，主要有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床、刀具刃磨磨床、各种专门化磨床(如曲轴磨床、凸轮轴磨床、花键轴磨床、活塞环磨床、齿轮磨床、螺纹磨床等)、研磨床和其他磨床(如珩磨机、抛光机、超精加工机床、砂轮机等)。4.2常见的金属切削机床M1432A型万能外圆磨床主要用于磨削内外圆柱表面、内外圆锥表面、阶梯轴轴肩和端面、简单的成形回转体表面等。它属于工作台移动式普通精度级磨床，其工作精度为：(1)不用中心架，工件支承在头架、尾座顶尖上，工件尺寸为：直径60mm、长度500mm。精磨后的精度和表面粗糙度为：圆度公差：0.003mm。圆柱度公差：0.005mm。表面粗糙度Ra:0.4μm。4.2常见的金属切削机床(2)不用中心架，工件装夹在卡盘上，工件尺寸为：直径50mm、悬伸长度150mm。精磨后的精度和表面粗糙度为：圆度公差：0.005mm。表面粗糙度Ra:0.4μm。(3)不用中心架，工件装夹在卡盘上，工件孔径60mm、长度125mm。精磨内孔的精度和表面粗糙度为：圆度公差：0.005mm。表面粗糙度Ra:0.8μm。4.2常见的金属切削机床由于M1432A型万能外圆磨床的自动化程度较低，磨削效率不高，所以该机床适用于工具车间、机修车间和单件小批生产车间。M1432A型万能外圆磨床的外形如图4.14所示，它由下列主要部件组成。床身1是磨床的基础支承件。床身前部的导轨上安装有工作台8,工作台台面上装有工件头架2和尾座5。床身后部的横向导轨上装有砂轮架4。(1)床身。工件头架2是装有工件主轴并驱动工件旋转的箱体部件，由头架电动机驱动，经变速机构使工件产生不同速度的旋转运动，以实现工件的圆周进给运动。头架体座可绕其垂直轴线在水平面内回转，按加工需要可在逆时针方向90°范围内做任意角度的调整，以磨削锥度大的短锥体零件。(2)工件头架。4.2常见的金属切削机床工作台8通过液压传动做纵向直线往复运动，使工件纵向进给。工作台分上、下两层，上工作台可相对于下工作台在水平面内沿顺时针方向最大偏转3",最大磨削长度为750mm的磨床沿逆时针方向最大偏转8",最大磨削长度为1000mm的磨床沿逆时针方向最大偏转7",最大磨削长度为1500mm的磨床沿逆时针方向最大偏转6",以便磨削锥度小的长锥体零件。(3)工作台。砂轮架4由主轴部件和传动装置组成，安装在床身后部的横导轨上，可沿横导轨做快速横向移动。砂轮的旋转运动是磨削外圆的主运动。砂轮架可绕垂直轴线转动-30°~+30°,以便磨削锥度大的短锥体零件。(4)砂轮架。4.2常见的金属切削机床内圆磨具3用于磨削内孔，其上的内圆磨砂轮由单独的电动机驱动，以极高的转速做旋转运动。磨削内孔时，将内圆磨具翻下对准工件，即可进行内圆磨削工作。(5)内圆磨具。尾座5的顶尖与工件头架2的前顶尖一起支撑工件。(6)尾座。4.2常见的金属切削机床①头架和砂轮架不能绕轴心在水平面内调整角度位置；②头架主轴直接固定在箱体上，不能转动，工件只能用顶尖支承进行磨削；③不配置内圆磨具。普通外圆磨床的结构与万能外圆磨床基本相同，所不同的是：4.2常见的金属切削机床无心磨床通常指无心外圆磨床。4.2常见的金属切削机床无心磨削的特点是：工件2不用顶尖支承或卡盘夹持，置于磨削砂轮1和导轮3之间并用托板4支承定位，工件中心略高于两轮中心的连线，并在摩擦力作用下由导轮带动旋转。内圆磨床有普通内圆磨床、无心内圆磨床和行星内圆磨床等多种，用于磨削圆柱孔和圆锥孔。内圆磨床按自动化程度分为普通、半自动和全自动三类。普通内圆磨床比较常用。普通内圆磨床的主参数以最大磨削孔径的1/10表示。内圆磨削一般采用纵磨法。4.2常见的金属切削机床平面磨床用于磨削各种零件的平面。根据砂轮的工作面不同，平面磨床可分为用砂轮轮缘(圆周)进行磨削和用砂轮端面进行磨削两类。用砂轮轮缘磨削的平面磨床，砂轮主轴常处于水平位置(卧式);而用砂轮端面磨削的平面磨床，砂轮主轴常为立式。根据工作台的形状不同，平面磨床又可分为矩形工作台平面磨床和圆形工作台平面磨床两类。所以，根据砂轮工作面和工作台形状的不同，平面磨床主要有四种类型：卧轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床、立轴矩台平面磨床和立轴圆台平面磨床。4.2常见的金属切削机床钻床是孔加工的主要机床。在钻床上主要用钻头进行钻孔。在车床上钻孔时，工件旋转，刀具做进给运动。而在钻床上钻孔时，工件不动，刀具做旋转主运动，同时沿轴向做进给运动。故钻床适用于加工外形较复杂，没有对称回转轴线的工件上的孔，尤其是多孔加工，例如加工箱体、机架等零件上的孔。除钻孔外，在钻床上还可完成扩孔、铰孔、锪平面及攻螺纹等工作，其加工方法如图4.16所示。4.2常见的金属切削机床加工时工件直接或通过夹具安装在工作台上，主轴的旋转运动由电动机经变速箱传递。4.2常见的金属切削机床加工时主轴既做旋转的主运动，又做轴向的进给运动。工作台和进给箱可沿立柱上的导轨上下移动，以适应对不同高度的工件进行钻削加工，常用在单件小批生产中，用于加工中小型工件。摇臂钻床是一种摇臂可绕立柱回转和升降，主轴箱又可在摇臂上做水平移动的钻床。4.2常见的金属切削机床主轴很容易地被调整到所需的加工位置上，这就为在单件小批生产中，加工大而重的工件上的孔带来了很大的方便。深孔钻床上装有特制的深孔钻头，是专门加工深孔的钻床，如加工炮筒、枪管和机床主轴中的深孔。为避免机床过高和便于排除切屑，深孔钻床一般采用卧式布局。4.2常见的金属切削机床为保证获得好的冷却效果，在深孔钻床上配有周期退刀排屑装置及切削液输送装置，使切削液由刀具内部输送至切削部位。台式钻床是一种主轴垂直布置的小型钻床，钻孔直径一般在15mm以下。由于加工孔径较小，台式钻床主轴的转速可以很高。台式钻床小巧灵活，使用方便，但一般自动化程度较低，适用于在单件小批生产中加工小型零件上的各种孔。数控机床是数字控制(ComputerNumericalControl,CNC)机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置，经运算处理，由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图样要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效的自动化机床，代表了现代机床的发展方向。4.2常见的金属切削机床010203(1)柔性高。在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序。数控机床与普通机床不同，不必制造或更换诸多夹具，不需要经常重新调整机床。(2)加工精度高。数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一脉冲当量(一般为0.001mm),而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此数控机床的定位精度比较高。(3)加工质量一致性好。在同一机床上加工同一批零件，在相同的加工条件下，使用相同的刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。4.2常见的金属切削机床0405(4)生产率高。数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削。另外，数控机床配上刀库后可实现在一台机床上进行多道工序的连续加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产率。(5)改善劳动条件。数控机床在加工前，经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续地进行加工，直至加工结束。操作者要做的只是程序的输入、编辑和零件装卸、刀具准备、加工状态的观测、零件的检验等工作，劳动强度大大降低。4.2常见的金属切削机床用数控车床加工工件的方法：将编好的加工程序输入数控系统中，由数控系统通过控制车床X、Z坐标轴的伺服电动机去控制车床运动部件的动作顺序、移动量和进给速度，再配以对主轴的转速和转向的调整，便能加工出各种不同形状的轴类和盘类回转体零件。图4.19所示是数控车床CK6136BX。4.2常见的金属切削机床数控车床由数控系统和机床本体组成，数控系统由控制电源、伺服控制器、主机、主轴编码器、图像管显示器等组成。机床由床身、电动机、主轴箱、电动回转刀架、进给传动系统、冷却系统、润滑系统、安全保护系统等组成。按照结构，可将数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床。立式数控车床主要用于回转直径较大的盘类零件的车削加工；卧式数控车床主要用于轴向尺寸较大或较小的盘类零件的加工。相对于立式数控车床来说，卧式数控车床的结构形式较多、加工功能丰富、应用较广泛，按其功能又可分为经济型数控车床、普通型数控车床和车削加工中心。4.2常见的金属切削机床(1)采用了全封闭或半封闭式防护装置。数控车床采用封闭式防护装置，可防止切屑或切削液飞出，给操作者带来意外伤害。(2)采用自动排屑装置。数控车床大都采用斜床身结构布局，便于采用自动排屑机，排屑方便。(3)主轴转速高，工件装夹安全可靠。数控车床大都采用了液压夹盘，夹紧力调整方便可靠，也降低了操作工人的劳动强度。(4)可自动换刀。数控车床采用了自动回转刀架，在加工过程中可自动换刀，连续完成多道工序的加工。从结构和性能上看，数控车床具有以下特点：4.2常见的金属切削机床(5)主、进给传动分离。数控车床的主运动与进给运动分别由独立的伺服电动机驱动，使传动链变得简单、可靠，同时，各电动机既可单独运动，也可多轴联动。加工中心是从数控铣床发展而来的。加工中心是带有刀库，可在一次装夹中通过换刀装置改变主轴上的加工刀具，能够在一定范围内对工件进行多工序加工的数控机床，如图4.20所示。4.2常见的金属切削机床加工中心的综合加工能力较强(主要体现在它把铣削、镗削、钻削等功能集中在一台设备上),工件在一次装夹后，按照不同的工序自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助功能，完成较多的加工内容，加工效率和加工精度均较高。加工中心是目前世界上产量最高、应用最广泛的数控机床之一。它的广泛应用能大大节约数控机床的数量。加工中心主要由主机部分和数控部分构成。通常可按照主轴与工作台的相对位置将加工中心分为卧式加工中心、立式加工中心、复合加工中心和万能加工中心。卧式加工中心是指主轴轴线与工作台平行设置的加工中心，主要适用于加工箱体类零件。立式加工中心是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。复合加工中心是指主轴能调整成立轴或卧轴，以形成立卧可调式加工中心，它能对工件进行五个面的加工。4.2常见的金属切削机床加工中心适宜于加工形状复杂、工序多、精度要求较高、需要多种类型的普通机床和众多刀具、夹具，且经多次装夹和调整才能完成加工的零件。其加工的主要对象有箱体类零件，盘类零件，套类零件，板类零件，外形不规则零件，复杂曲面，刻线、刻字、刻图案以及其他特殊加工。4.2常见的金属切削机床与其他机床相比，加工中心具有如下特点：(1)零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等。(2)加工质量稳定可靠，加工精度高，重复精度高。(3)能加工其他机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。(4)能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。4.2常见的金属切削机床(5)多品种、小批生产情况下生产效率较高，能减少生产准备、机床调整和工序检验的时间，而且由于使用最佳切削量而减少了切削时间。(6)生产自动化程度高，可以减轻操作者的劳动强度，有利于生产管理自动化。03复合数控机床及其他机床1.以车削为主的复合数控机床以车削为主的复合数控机床主要指的是车铣复合加工中心，也有车磨复合加工中心等类型。车铣复合加工中心是以车床为基础的加工机床，除车削用工具外，在刀架上还装有能铣削加工的回转刀具，可以在圆形工件和棒状工件上加工沟槽和平面。这类复合数控机床常把夹持工件的主轴做成两个，既可同时对两个工件进行相同的加工，也可通过在两个主轴上交替夹持，完成对夹持部位的加工。4.3复合数控机床及其他机床2.以铣削为主的复合数控机床以铣削为主的复合数控机床主要指的是铣车加工中心，也有的指铣磨复合加工中心等。它还装有一个能进行车削的动力回转工作台。针对五轴复合加工机床，除X、Y、Z三个直线轴外，为适应使用刀具姿态的变化，可以使各进给轴回转到特定的角度位置并进行定位，模拟复杂形状工件进行加工。4.3复合数控机床及其他机床在一台以磨削为主的复合数控机床(磨削复合加工中心)上能完成内圆、外圆、端面磨削的复合加工。另外，珩磨机也属于此类，它适用于圆柱形深孔(包括带有台阶的圆柱孔等)工件的珩磨和抛光加工。3.以磨削为主的复合数控机床4.3复合数控机床及其他机床增、减材复合数控机床也称为混合机床，主要指的是将数控加工机床(减材)和3D打印(