第6章 常用机床

项目六常用机床

项目学习要点车床铣床磨床齿轮加工机床其他机床综合实训项目小结任务一车床

按其结构和用途不同，车床可分为卧式车床、立式车床、转塔车床、仿形车床及专门化车床等。车床主要用于加工回转表面，其加工范围如右图所示。

一、CA6140型卧式车床1．车床的主要部件

车床的主要部件有主轴箱、进给箱、床身、溜板箱、刀架、床鞍和尾座等，如下图所示。（1）主轴箱主轴箱3固定在床身10的左端。其内装有主轴和变速、换向机构，由电动机经变速机构带动主轴旋转，实现主运动，并获得多种转速和转向。主轴前端可安装三爪卡盘、四爪卡盘等夹具，用以装夹工件。（2）进给箱进给箱2固定在床身10的左前侧。其内装有进给运动的变速机构，用于改变刀具的进给量和所加工螺纹的导程。（3）床身

床身10固定在床腿1和11上。床身是车床的基本支承件，其上安装着车床的各个主要部件，并在工作时使它们保持准确的相对位置或运动轨迹。（4）溜板箱溜板箱14固定在床鞍4的底部，它可带动刀架一起运动。溜板箱能把进给箱传来的运动传递给刀架，使刀架实现纵向进给、横向进给、螺纹切削或快速移动。（5）刀架刀架6位于床身10的刀架导轨上。刀架为多层结构，用于装夹车刀，并可带动车刀作纵向、横向和斜向的进给运动。（6）尾座尾座9安装于床身10的尾部导轨上，可沿导轨纵向移动，主要用于支承长工件或安装孔加工刀具，也可以横向调整位置以车削外圆锥面。2．车床的主要技术参数

CA6140型卧式车床的主要技术参数如下表所示。

3．车床的传动系统（1）传动系统图传动系统图是指将传动原理图所表达的传动关系用一种简单的示意图表达出来的图形。传动系统图一般画在一个能反映机床外形和各主要部件相互位置的投影面上，并尽可能绘制在机床外形的轮廓线内。在图中，各传动元件是按照运动传递的先后顺序以展开图的形式画出来的。对于展开后失去联系的传动副，要用大括号或虚线连接起来，以表示它们的传动联系。在图中还须标出齿轮及涡轮的齿数、带轮直径、丝杠的导程和头数、电动机的转速和功率以及传动轴的编号等。分析传动系统时应先找到传动链的两个末端件，然后按照运动传递或联系顺序，依次分析各传动轴之间的传动结构和运动传递关系。（2）CA6140型卧式车床的传动系统

CA6140型卧式车床有主运动、进给运动和辅助运动等运动。其中，主运动是工件的旋转运动；进给运动有一般进给运动和螺纹进给运动两种，一般进给运动包括刀具的横向进给运动和纵向进给运动，螺纹进给运动是由工件与刀具组成的复合进给运动；辅助运动有刀架的快速移动等。

CA6140型卧式车床的传动链有主运动传动链、进给运动传动链和快速移动传动链等，如下图所示。1）主运动传动链

①主运动传动路线主运动传动链的两末端件是电动机和主轴。电动机通过主运动传动链将运动和动力传递给主轴，使主轴带动工件完成主运动。主电机的运动由电动机经带轮传动副φ130mm/φ230mm，传至主轴箱中的轴I。轴I的双向摩擦片式离合器M1控制主轴（轴VI）的正转、反转及停止。离合器M1左侧摩擦片被压紧时，主轴正转，此时，轴I的运动经变速齿轮副56/38或51/43传给轴II。离合器M1右侧摩擦片被压紧时，由于轴I的运动经齿轮50，传给轴Ⅶ上的空套齿轮34，再传给轴II上的齿轮30，因此主轴反转。离合器M1处于中间位置，两侧摩擦片均为被压紧时，主轴停转。轴II的运动经过三联滑移齿轮变速组（即齿轮副39/41、22/58、30/50）传给轴III后，分两路传给主轴VI：一、当主轴上的滑移齿轮50位于左侧时，轴III的运动经齿轮63/50直接传给主轴，使主轴获得高转速。

二、当滑移齿轮50位于右侧与离合器M2啮合时，轴III的运动经滑移齿轮副20/80或50/50传给轴IV，又经滑移齿轮副20/80或51/50传给轴V，再经齿轮副26/58传给主轴VI，使主轴获得中低转速。为便于分析机床的传动路线，常用传动路线表达式来表示机床的传动路线。主运动传动路线表达式为：②主轴转速级数与转速计算由传动路线表达式可知，主轴正转转速级数为：1×（1＋1）×（1＋1＋1）×[（1＋1）×（1＋1）×1＋1]＝2×3×（2×2＋1）＝30级但由于轴III至轴V之间的四种传动比分别为：

≈

其中u2≈u3，因而实际只有3种不同的传动比，所以主轴的实际正转转速级数为：

2×3×[（2×2－1）＋1]＝2×3×4＝24级同理，主轴反转转速级数为：

1×3×4＝12级主轴转速可按下列运动平衡式计算：此外，还应注意，由于在轴I－II之间，主轴反转时的传动比大于正转时的传动比，反转转速高于正转转速，因此，主轴反转常用于车削螺纹时退刀回架，可以节省返回的辅助时间。2）进给运动传动链车削圆柱面和端面时，进给运动传动链是外联系传动链，进给量以主轴每旋转一周刀架的移动量计算；车螺纹时，进给运动传动链是内联系传动链，主轴每旋转一周刀架的移动量应等于加工螺纹的导程。因此，分析进给运动传动链时，一般把主轴和刀架作为其两个末端件。运动从主轴传至进给箱后，从进给箱传出的运动分为两条路线：一条路线是经丝杠XIX和溜板箱带动刀架纵向运动，这是车削螺纹传动链；另一条路线是经光杠XX和溜板箱带动刀架作纵向或横向的机动进给，这是进给传动链。进给运动传动链传动路线的表达式如左图所示。①车螺纹

CA6140型卧式车床可以车削米制、英制、模数制和径节制四种标准螺纹，还可以车削大导程、非标准和较精密的螺纹；既可以车削右螺纹，也可以车削左螺纹。车螺纹传动路线中，运动从主轴Ⅵ传出后，可经过两条路线传至轴Ⅸ：一条路线是经齿轮副58/58传至轴Ⅸ，车削正常螺纹，其传动比为1；另一条路线是扩大螺距路线（如上述传动路线所示），此时车削螺纹的导程被扩大，其传动比为4或16，即螺纹导程被扩大至4倍或16倍。轴Ⅸ的运动经33/33或33/25×25/33的变向机构传至轴Ⅹ，其用途是车削右螺纹或左螺纹。轴X和轴XIII之间的交换齿轮是用于车削米制、英制、模数制和径节制螺纹时的配换齿轮。其中，第一组为63/100×100/75，用于车削米制和英制螺纹；第二组为64/100×100/97，用于车削模数制和径节制螺纹；第三组为a/b×c/d，根据需要进行配换，用于车削非标准和较精密的螺纹。轴XIII的运动可经两条路线传至轴XVI：一条路线是经移换机构齿轮副25/36传至轴XIV，再经基本变速组（简称基本组）传至轴XV，然后再由移换机构齿轮副25/36和36/25传至轴XVI，用于车削米制和模数制螺纹；另一条路线是经离合器M3传至轴XV，再经基本组传至轴XIV，然后由移换机构齿轮副36/25传至轴XVI，用于车削英制和径节制螺纹。轴XVI的运动经增倍变速组（简称增倍组）传至轴XVIII，最后经离合器M5传至丝杠XIX，实现车螺纹运动。其中，轴XIV和轴XV之间的基本组可变换8种不同的传动比，即：

这些传动比的分母相同，分子则除6.5和9.5用于其他种类的螺纹外，其余均按等差数列排列，相当于米制螺纹导程标准的最后一行。轴XVI和轴XVIII之间的增倍组可变换4种不同的传动比，即：

它们用以实现螺纹导程标准中行与行之间的倍数关系。基本组、增倍组和移换机构组成进给变速机构，进给变速机构和交换齿轮一起组成换置机构。车削螺纹的运动平衡式为：

改变总传动比u，就可得到四种标准螺纹中的任意一种。四种螺纹的螺距参数及其与螺距、导程的换算关系如下表所示。下面以米制螺纹为例进行介绍。米制螺纹导程的国家标准如下表所示。由表可以看出，表中每一列都按等差数列排列，行与行之间成倍数关系。车削米制（右旋）螺纹的运动平衡式为：将上式简化后得：选择u基u倍之值，就可以得到各种标准米制螺纹的导程。根据u基u倍的最大值可知，CA6140型卧式车床能加工米制螺纹的最大导程为12mm。当需要车削导程更大的螺纹时，可使用扩大螺距传动路线。②车削圆柱面和端面为了减少丝杠的磨损和便于操纵，机动进给是由光杠经溜板箱传动的。此时，进给箱中的离合器M5脱开，轴XVIII的运动经移换机构齿轮副28/56传至光杠XX，再经溜板箱中的齿轮副36/32×32/56、超越离合器M8、安全离合器M9、轴XXII、涡轮蜗杆副4/29传至轴XXIII，再由轴XXIII经齿轮副40/48或40/30×30/48、双向离合器M6、轴XXIV、齿轮副28/80、轴XXV传至小齿轮12。小齿轮12与固定在床身的齿条相啮合，小齿轮转动时，就使溜板箱带着刀架作纵向机动进给运动以车削圆柱面。若轴XXIII的运动由齿轮副40/48或40/30×30/48、双向离合器M7、轴XXVIII及齿轮副48/48×59/18传至进给丝杠XXX，就使刀架作横向机动进给运动以车削端面。3）刀架的快速移动为减轻劳动强度，缩短辅助运动时间，刀架可以实现纵向和横向的机动快速移动。按下快速移动按钮，快速电动机经齿轮副13/29使轴XXII高速转动，再经蜗杆副及溜板箱内的转换机构，使刀架实现纵向或横向的快速移动。4．车床的操纵控制系统（1）双向摩擦片式离合器、制动器及其操纵机构双向摩擦片式离合器、制动器及其操纵机构如下图所示。①双向摩擦片式离合器及其操纵机构双向摩擦片式离合器M1安装在轴I上，其作用是控制主轴正转、反转或停止。制动器安装在轴Ⅳ上，其作用是在离合器M1脱开时立刻制动主轴，以缩短辅助时间。双向摩擦片式离合器M1分左离合器和右离合器两部分，左、右两部分结构相似，工作原理相同。其中，左离合器控制主轴正转，由于正转用于切削加工，需传递的转矩大，所以摩擦片的片数较多（外摩擦片8片，内摩擦片9片）；右离合器控制主轴反转，由于反转主要用于退刀，需传递的转矩小，所以摩擦片的片数较少（外摩擦片4片，内摩擦片5片）。左离合器由内摩擦片2、外摩擦片3、止推片4、压块7及空套齿轮1等组成。内摩擦片2的内孔为花键孔，装在轴I的花键部位上，与轴I一起旋转。外摩擦片3外圆上有四个凸起，卡在空套齿轮1的缺口槽中；内孔是光滑圆孔，空套在轴Ⅰ的花键外圆上。内、外摩擦片相间安装，在未被压紧时，内、外摩擦片互不联系。当拉杆9通过销5向左推动压块7时，内片与外片相互压紧，轴I的运动便通过内、外摩擦片之间的摩擦力传给齿轮1，使主轴正转。同理，当向右推动压块7时，使主轴反转。当压块7处于中间位置时，左、右离合器都脱开，主轴停转。离合器M1的左、右接合或脱开由手柄21操纵。向上扳动手柄21，轴20向外移动，使曲柄19及齿扇18顺时针转动，齿条24向右移动，并通过拨叉23带动滑套10向右移动。滑套10向右移动时，将元宝销11（其回转中心轴装在轴I上）的右端向下压，元宝销11顺时针转动，其下端凸缘推动装在轴I内孔中的杆9向左移动，并通过销5带动压块7向左压紧，使主轴正转。同理，将手柄21扳至下端位置时，右离合器压紧，使主轴反转。当手柄21处于中间位置时，离合器脱开，主轴停转。离合器M1除了靠摩擦力传递运动和转矩外，还能起过载保护的作用。当机床过载时，摩擦片打滑，可避免损坏机床。②制动器及其操纵机构制动盘16是一钢制圆盘，与轴IV用花键联接。制动盘的周边围着制动带15，制动带是一条钢带，内侧固定一层酚醛石棉以增加摩擦。制动带的一端通过螺钉12等与箱体相连，另一端与杠杆14连接。为方便操纵、避免出错，制动器和离合器M1共用一套操纵机构，也由手柄21操纵。当离合器脱开时，齿条24处于中间位置，这时齿条24上的凸起部分正处于与杠杆14下端相接触的位置，使杠杆14向逆时针方向摆动，将制动带拉紧，使轴IV和主轴迅速停转。齿条24凸起的左、右两边都是凹槽，便于接通主轴的正、反转。左、右离合器中任意一个接通时，杠杆14都按顺时针方向摆动，使制动带放松。制动带的拉紧程度由螺钉12调整，调整后应保证在压紧离合器时制动带完全松开。（2）变速操纵机构

CA6140型卧式车床上设置了多种变速操纵机构，现以主轴箱中的一种变速操纵机构为例进行介绍。右图所示为轴II—III上滑移齿轮的变速操纵机构。轴II上的双联滑移齿轮和轴III上的三联滑移齿轮用一个手柄集中操纵。变速手柄每转一转，变换全部六种转速，所以手柄共有均匀分布的6个位置。变速手柄装在主轴箱的前壁上，手柄通过链传动使轴7转动，在轴7上固定有曲柄5和盘形凸轮6，分别用于操纵轴III和轴II上的滑移齿轮。曲柄5上的销子4伸出端套有滚子，嵌在拨叉3的长槽中。当曲柄5随着轴7转动时，可带动拨叉3拨动轴III上的滑移齿轮，使其处于左、中、右三种不同的位置。盘形凸轮6上有一条封闭的曲线槽，它由两段半径不同的圆孤和直线组成。凸轮转动时，曲线槽控制杠杆10摆动，通过拨叉11拨动轴II上的滑移齿轮，使其处于左、右两种不同的位置。顺次转动手柄8，并每次转60°时，曲柄5上的圆销4依次处于a、b、c、d、e、f六个位置，使三联滑移齿轮2由拨叉3拨动分别处于左、中、右、右、中、左六个工作位置；同时，凸轮曲线槽使杠杆10上的销子9相应地处于a′、b′、c′、d′、e′、f′六个位置，使双联滑移齿轮1由拨叉11拨动分别处于左、左、左、右、右、右六个工作位置。两组滑移齿轮的轴向位置可实现6种不同的组合，从而使轴III得到6种转速。（3）纵、横向操纵机构如下图所示为CA6140型卧式车床的机动进给操纵机构。刀架的纵向和横向机动进给运动的接通和断开、运动方向的改变及刀架快速移动的接通和断开，均集中由手柄1来操纵，且手柄扳动方向与刀架运动方向一致。纵向进给时，扳动手柄1向左或向右，手柄1下端缺口拨动轴5轴向移动，再经杠杆11和连杆12使凸轮13转动。凸轮上的螺旋槽通过圆销14带动拨叉轴15轴向移动，从而带动拨叉16移动，拨叉拨动离合器M6结合，实现向左或向右的纵向机动进给运动。横向进给时，扳动手柄1向里或向外，手柄1的方块嵌在轴23右端缺口，带动轴23及固定在其左端的凸轮22转动。凸轮22上的螺旋槽通过圆销19带动杠杆20作摆动，拨动拨叉轴10，使拨叉17移动，拨叉拨动离合器M7结合，实现向里或向外的横向机动进给运动。手柄1处于中间位置时，离合器M6和M7也处于中间位置，此时断开了纵、横向机动进给。手柄1的顶端装有按钮S，当需要快速移动时，按住按钮，同时向需要移动的方向扳动手柄即可。二、数控车床

数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件，特别适合于加工复杂形状零件。1．数控车床的主要部件如右图所示为数控车间的主要部件图。数控车床主要由车床主体和数控装置两部分组成。车床主体基本保持了普通车床的布局形式，包括主轴箱、导轨、床身和尾座等部件，取消了进给箱、溜板箱、小拖板、光杠及丝杠等进给运动部件，而由伺服电机和滚珠丝杠等组成并实现进给运动。数控装置主要由计算机主机、键盘、显示器、输入输出控制器、功率放大器和检测电路等组成。（1）床身和导轨数控车床的床身结构和导轨有多种形式。其中，床身主要有水平床身、倾斜床身和水平床身斜滑鞍等；导轨则多采用滚动导轨和静压导轨等。（2）伺服电机伺服电机又称为执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出，并且带动丝杠把角度按照对应规格的导程转化为直线位移。（3）滚珠丝杠滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成，它的功能是将旋转运动转化成直线运动，滚珠丝杠具有轴向精度高、运动平稳、传动精度高、不易磨损和使用寿命长等优点。（4）数控装置

数控装置的核心是计算机及其软件，它在数控车床中起指挥作用。数控装置接收由加工程序送来的各种信息，经处理和调配后，向驱动机构发出执行命令；在执行过程中，驱动和检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置，以便经处理后发出新的执行命令。2．数控车床的结构特点（1）数控车床采用直流或交流主轴控制单元来驱动主轴。其部件具有很大的刚度。（2）数控车床直接用伺服电机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀架实现进给运动。（3）数控车床的刀架移动一般采用滚珠丝杠副，且润滑充分，因而拖动轻便。（4）数控车床一般采用耐磨性较好的镶钢导轨，使机床精度的保持时间较长。（5）数控车床防护较严密，自动运转时一般都处于全封闭或半封闭状态。（6）数控车床一般还配有自动排屑装置。任务二铣床

一、铣床铣床的加工范围很广，可以加工各种平面（包括水平面、斜面和垂直面）、各种槽、成形面、曲面、齿轮和切断等。铣床的类型很多，主要有升降台铣床、工作台不升降铣床、龙门铣床、工具铣床、仿形铣床、仪表铣床、数控铣床和各种专门化铣床等。一、XA6132型万能升降台铣床升降台铣床是普通铣床中应用最广泛的一种类型，适用于单件、小批及成批生产中加工小型零件。升降台铣床包括卧式升降台铣床、万能升降台铣床和立式升降台铣床三类，下面以XA6132型万能升降台铣床为例进行介绍。1．铣床的外形和主要部件（1）铣床的外形

XA6132型万能升降台铣床的外形如右图所示，它与一般升降台铣床的主要区别在于工作台除了能在相互垂直的三个方向上作调整或进给运动外，还可绕垂直轴线在±45°范围内回转，从而扩大了机床的工艺范围。（2）铣床的主要部件

XA6132型万能升降台铣床主要由床身、主轴、悬梁、刀杆支架、工作台、回转盘、床鞍、升降台和主电动机等部件组成。

床身：用于安装和支撑其他部件。床身装有主轴部件、主变速传动装置及其变速操作机构。

悬梁：安装在床身的顶部，并可沿燕尾导轨调整前后位置。

升降台：安装在床身前面的垂直矩形导轨上，用于支承床鞍、回转盘和工作台，并带动它们一起上下运动。回转盘处于床鞍和工作台之间，它可使工作台在水平面上回转一定的角度（±45°），以满足对斜槽和螺旋槽的加工。

主轴：为一空心轴，如下图所示，其前端锥度为7:24的精密定心锥孔，用于安装锥形刀柄。端面装有两个矩形的端面键，用于嵌入铣刀柄部的缺口中，以传递转矩。主轴采用三点支承结构。其中，前支承采用双列圆柱滚子轴承；中间支承采用角接触球轴承，承受径向力和轴向力；后支承采用深沟球轴承，起辅助支承作用。

2．铣床的主要技术参数

XA6132型万能升降台铣床的主要技术参数如下表所示。３．铣床的传动系统铣床的主运动由主轴的旋转运动来实现，进给运动由工作台沿纵向、横向和垂直三个方向的直线运动来实现。XA6132型万能升降台铣床的传动系统如右图所示。（1）主运动传动链主运动由主电动机（7.5kW、1450r/min）驱动，经齿轮副26/54传至轴II，再经轴II－III之间和轴III－IV之间的两组三联滑移齿轮变速组，以及轴IV－V之间的双联滑移齿轮变速组，传至主轴V，使主轴获得3×3×2＝18级不同的转速。主运动的传动路线表达式为：主轴旋向的改变通过改变主电动机的旋向（正转和反转）实现。轴I右端有电磁制动离合器M1，停车后M1接通电源，使主轴迅速而平稳的停止转动。（2）进给运动传动链机床的工作台可作纵向、横向和垂直三个方向的进给运动，所以有三条进给传动链。进给运动由进给电动机（1.5kW、1410r/min）驱动，电动机的运动经一对齿轮26/44传至轴VI，然后根据轴X上的电磁离合器M3和M4的结合情况，分两条路线（进给运动传动路线和快速移动传动路线）传动。如果轴X上的离合器M3脱开、M4结合，轴Ⅵ的运动经齿轮副44/57、57/43及离合器M4传至轴X。这条路线可使工作台作快速移动，为快速移动传动路线。如果轴X上的离合器M4脱开、M3结合，轴Ⅵ的运动经齿轮副24/64传至轴VII，再经轴VII－VIII间和轴VIII－IX间两组三联滑移齿轮变速组传至轴Ⅸ，然后经轴VIII－IX间的曲回机构或离合器M2将运动传至轴X。这条路线使工作台作正常进给运动，为进给运动传动路线。轴X的运动可经过离合器M7、M6、M5以及相应的后续传动路线使工作台分别获得纵向、横向和垂直移动。进给运动的传动路线表达式为：

由上述传动路线可知，工作台在纵向、横向和垂直三个方向上均可获得3×3×2＝18级不同的转速。工作台纵向、横向和垂直三个方向上的进给运动是互锁的，只能按需要接通一个方向的进给运动，不能同时接通。进给运动的变向通过改变进给电动机的旋转方向实现。4．分度头升降台式铣床配备有多种附件，用于扩大工艺范围，提高生产率，其中分度头是常用的一种附件。分度头是指用卡盘或顶尖夹持工件，并使之回转和分度定位的机床附件。分度头主要用在以下工作中：铣削离合器、齿轮和花键轴等一些加工中需要分度的工件；铣削螺旋槽或凸轮时，配合工作台移动并使工件旋转；铣削斜面和斜槽时，使工件轴线相对于工作台倾斜一定角度等。分度头可分为万能分度头、半万能分度头、等分分度头和光学分度头等。其中，使用最广泛的是万能分度头。（1）万能分度头的传动与结构如下图所示为万能分度头的传动系统。转动分度手柄时，通过一对1:1齿轮和1:40蜗杆减速传动，使主轴旋转。侧轴是用于安装交换齿轮的交换齿轮轴，它通过一对1:1螺旋齿轮与空套在分度手柄轴上的分度盘相联系。如下图所示，分度盘上排列着一圈圈在圆周上等分的小孔，用以分度时插定位销。每圈孔数为：24、25、28、30、34、37、38、39、41、42、43、46、47、49、51、53、54、57、58、59、62、66。为减少每次分度时数孔的麻烦，可调整分度盘上分度叉的夹角，形成固定的孔间距数，在每次分度时只要拨动分度叉即可准确分度。交换齿轮是分度头的随机附件，共有12只交换齿轮，齿数为25、25、30、35、40、50、55、60、70、80、90、100。（2）简单分度分度方法有简单分度、角度分度、直接分度和差动分度等方法。下面以简单分度为例进行介绍。简单分度的传动路线为：主轴—涡轮副1:40—齿轮副1:1—手柄。主轴与手柄的传动比是1/40:1，即主轴转过1/40圈时，手柄需转一圈。若工件z等分，主轴要转1/z转，则手柄所转圈数n为：二、数控铣床1．数控铣床数控铣床是指主要采用铣削方式加工工件的数控机床。数控铣床能进行平面或曲面型腔铣削、外形轮廓铣削和三维复杂型面铣削等，也可对零件进行钻、扩、铰、镗、锪及螺纹加工等。数控铣削常用于加工平面类、变斜角类和曲面类三种零件。

平面类零件：是指加工面为平面，或可以展开成平面的曲线轮廓面和圆台侧面的零件。目前数控铣床上加工的绝大多数零件都属于平面类零件。

变斜角类零件：是指加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件。它的加工面不能展开为平面，但加工时，加工面与铣刀圆周接触的瞬间为一条直线，如飞机上的整体梁、框及缘条等。加工变斜角类零件一般使用四轴或五轴联动数控铣床。

曲面类零件：是指加工面为空间曲面的零件。这类零件的加工面也不能展成平面，一般使用球头铣刀切削，加工面与铣刀始终为点接触，如弯板、叶轮及叶片等。加工立体曲面类零件一般使用三轴联动数控铣床；若曲面周围有干涉表面，则需用四轴或五轴联动数控铣床。2．加工中心加工中心的类型很多。根据主轴的布置形式，加工中心可分为立式加工中心、卧式加工中心、龙门加工中心和复合加工中心等。根据刀库形式，加工中心可分为带刀库和机械手的加工中心、无机械手的加工中心和转塔刀库式加工中心等。加工中心主要适用于加工形状复杂、工序多、精度要求高的工件，如箱体类工件、复杂曲面类工件、异形件、盘类、套类、板类工件等。磨床加工材料范围广泛，主要用于磨削淬硬钢和各种难加工材料。由于磨削加工容易得到高的加工精度和好的表面质量，因此，磨床主要用于精加工。磨床的种类很多，主要类型有：

外圆磨床：包括万能外圆磨床、普通外圆磨床和无心外圆磨床等。

内圆磨床：包括普通内圆磨床、行星内圆磨床和无心内圆磨床等。

平面磨床：包括卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床和立轴圆台平面磨床等。任务三磨床

工具磨床：包括万能工具磨床、工具曲线磨床、钻头沟槽磨床和丝锥沟槽磨床等。

各种专门化磨床：包括花键轴磨床、曲轴磨床、轧辊磨床、螺纹磨床等。下面以M1432A型万能外圆磨床为例进行介绍。一、磨床的主要部件右图所示为M1432A型万能外圆磨床

M1432A型万能外圆磨床不仅可以磨外圆、端面和外圆锥面，还可以磨内圆表面、内台阶面和锥度较大的内圆锥面等。它由工作台、尾座、头架、砂轮架、内圆磨具和床身等主要部件组成。

工作台：由上、下两层组成。其中，上工作台可绕下工作台在水平面内回转一定角度（±10°），以便磨削圆锥面；下工作台可沿床身的导轨作纵向进给运动。

砂轮架：用于支承并传动高速旋转的砂轮主轴。当需磨削短锥面时，砂轮架可以在水平面内调整至一定角度（±30°）。

内圆磨具：是磨内孔用的砂轮主轴，它做成独立部件，安装在支架的孔中，可以方便地进行更换。通常每台万能外圆磨床都备有几套尺寸与极限工作转速不同的内圆磨具。二、磨床的主要技术参数

M1432A型万能外圆磨床的主要技术参数如下表所示。三、磨床的传动系统如下图所示为M1432A型万能外圆磨床的传动系统图。

M1432A型万能外圆磨床的传动系统为机械和液压联合传动，除了工作台的纵向往复运动、尾座顶尖套筒的退回、砂轮架的周期性快速自动切入和快速进退是液压传动外，其余均为机械传动。主要传动系统如下：1．头架的传动磨削加工时，被加工工件支撑在头架和尾座的顶尖上，或用头架上的卡盘夹持，由头架上的传动装置带动旋转，实现圆周进给运动。由于驱动电机是双速的（700或1350r/min），且轴I－II之间采用三级三角皮带塔轮变速。因此，工件可以获得6种转速。头架的传动路线表达式为：2．内圆磨具的传动内圆磨具装在支架上，只有内圆磨具支架翻到磨削内圆的工作位置时，内圆砂轮电动机才能启动，以确保工作安全。另外，当支架翻到工作位置时，砂轮架快速进给手柄会在原位置自锁，使砂轮架不能快速移动。内圆磨具的传动路线表达式为：3．外圆砂轮的传动其传动路线表达式为：4．工作台的手动驱动调整机床及磨削阶梯轴的台阶时，工作台可以用手轮A驱动。传动路线表达式为：5．砂轮架的横向进给砂轮架的横向进给可由手轮B实现，或者由自动进给液压缸驱动。传动路线表达式为：任务四齿轮加工机床

一、齿轮加工机床的加工方法齿轮加工机床的种类繁多，结构各异，加工方法也不相同。但按齿轮轮廓成形原理的不同，齿轮加工机床的加工方法可分为成形法和展成法。1．成形法成形法是利用与被加工齿轮齿槽法面截形相一致的刀具齿形，在齿坯上加工出齿面。成形法加工齿轮最常用的方法是在普通铣床上用成形铣刀铣削齿形，如下图所示。铣削时，工件安装在分度头上，铣刀旋转，对工件进行切削加工，工作台作直线进给运动。加工完一个齿槽将工件转过一个齿，再加工下一个齿槽，依次加工出所有齿槽。铣削斜齿圆柱齿轮必须在万能铣床上进行，铣削时工作台偏转一个角度，使其等于齿轮的螺旋角β，工件在随工作台进给的同时由分度头带动作附加转动，形成螺旋运动。常用的成形法齿轮加工刀具有盘形铣刀和指形铣刀。其中，盘形铣刀适于加工中小模数（m＜8mm）的直齿和斜齿齿轮；指形铣刀适于加工大模数（m＝8～40mm）的直齿和斜齿齿轮，特别是人字齿轮。同一模数的齿轮只要齿数不同，齿形渐开线形状就不相同。为了加工出准确的齿形，同一模数的每一种齿数都要使用一把不同的刀具，这显然是很不经济的。因此，为了减少刀具的数量，实际生产中，同一模数的齿轮铣刀按其所加工的齿数通常制成8把一套（精确的是15把一套），每种铣刀用于加工一定齿数范围的一组齿轮。如下表所示为8把一套的盘形齿轮铣刀刀号及加工齿数范围。成形法铣齿的优点是可以在普通铣床上加工，但由于刀具的近似齿形误差和机床在分齿过程中的转角误差等影响，加工精度一般较低，为9～12级，表面粗糙度Ra值为6.3～3.2μm，生产率不高，一般用于单件、小批生产中加工直齿、斜齿和人字圆柱齿轮。2．展成法展成法加工所用的刀具相当于一把与被加工齿轮具有相同模数的特殊齿形齿轮。加工时，刀具与工件模拟一对齿轮（或齿轮与齿条）作啮合运动（展成运动）。在运动过程中，刀具齿形的运动轨迹逐步包络出工件的齿形。同一模数的刀具可以在不同的展成运动关系下，加工出不同的工件齿形。因此，用一把刀具就可以切出模数相同而齿数不同的各种齿轮。展成法加工时能连续分度，具有较高的加工精度和生产率，一般用于成批和大量生产。滚齿和插齿等都属于展成法加工，如下图所示。二、滚齿机床1．滚齿机床的加工原理及特点滚齿加工的成形原理实质上是模拟一对交错轴螺旋齿轮的啮合传动过程。当其中一个斜齿圆柱齿轮齿数较少（只有一个或几个）、螺旋角较大（近似于90°）时，这个齿轮可视为一个蜗杆（称为滚刀的基本蜗杆）。该齿轮经过开容屑槽和磨前后刀面，就形成了一把齿轮滚刀。滚齿过程如下图所示。在滚齿加工时，滚刀的旋转运动与工件的旋转运动之间是一个具有严格传动关系的内联系传动链。当滚刀转一转时，工件相应地转过k/z转（k为滚刀的线数，z为工件齿数）。其中，滚刀的旋转运动是主运动，工件的旋转运动是圆周进给运动。除此之外，还有切出全齿高所需的径向进给运动和切出全齿长所需的垂直进给运动。滚齿加工采用展成原理，适应性好，解决了成形法铣齿时齿轮铣刀数量多的问题，并解决了由于刀号分组而产生的加工齿形误差和间断分度造成的齿距误差，加工精度较高；滚齿加工连续分度，连续切削，生产率高。但由于滚刀结构的限制，容屑槽数量有限，滚刀每转参与切削的刀齿数有限，加工齿面的表面粗糙度值较大。滚齿加工主要用于直齿、斜齿圆柱齿轮和涡轮的加工，不能加工多联齿轮。2．Y3150E型滚齿机

Y3150E型滚齿机是一种应用较为广泛的中型通用滚齿机，可加工工件的最大直径为500mm，最大模数为8mm。如右图所示为Y3150E型滚齿机的外形图。该滚齿机主要由床身、立柱、支架、刀架和工作台等组成。使用时，滚刀安装在刀架的刀杆上，由主轴带动作旋转运动。刀架溜板可沿立柱导轨上下移动。工件安装在工作台上，随工作台一起转动。后立柱和工作台可沿机床水平导轨移动，用于调整工件的径向位置或进行径向进给运动。滚齿机的传动系统由主运动传动链、展成运动传动链、垂直进给运动传动链和附加运动传动链组成。此外，还有空行程快速运动传动链，用于快速调整机床部件的位置。三、插齿机床1．插齿机床的加工原理及特点插齿的加工原理实质上是模拟一对圆柱齿轮的啮合传动过程。其中一个是工件，另一个是在齿轮上磨出前角和后角的插齿刀。如右图所示，插齿加工时，插齿刀旋转并作上下运动，齿轮毛坯旋转并左右移动，以完成齿面的加工。插齿刀在制造时可通过高精度磨齿机获得精确的渐开线齿形，没有滚刀的近似造形误差，所以插齿加工的齿形精度比滚齿加工高。插齿加工过程中参与包络的刀刃数远比滚齿加工多，因此齿面的表面粗糙度值较滚齿加工小。但由于插齿加工的运动方式及加工特点的影响，与滚齿加工相比，其运动精度较低，齿向偏差较大，生产率较低。插齿可以加工内齿轮、双联或多联齿轮、齿条和扇形齿轮等滚齿无法完成的加工。2．Y5132型插齿机工件装在工作台上，工件除了作旋转运动，还可以随工作台作水平直线移动，以实现切入运动和让刀运动。调整挡块支架上挡块的位置，可使整个加工过程自动进行。如右图所示为Y5132型插齿机的外形图。它主要由床身、立柱、主轴、挡块支架和工作台等组成。任务五其他机床

一、钻床钻床通常用于加工尺寸较小、精度要求不太高的孔。在钻床上加工时，刀具的旋转运动为主运动，刀具的轴向移动为进给运动。钻床上主要的加工方法是钻孔，同时也可进行扩孔、铰孔、攻螺纹、锪孔和刮平面等的加工，如下图所示。钻床可分为立式钻床、台式钻床、摇臂钻床、坐标镗钻床、深孔钻床、卧式钻床、铣钻床和中心孔钻床等，其中应用最广泛的是立式钻床和摇臂钻床。1．立式钻床立式钻床的外形如右图所示，其特点是主轴轴线垂直布置。加工时，工件安装在工作台上，主轴旋转实现主运动，作直线运动实现进给运动。立式钻床适用于在单件、小批生产中加工中、小型零件。2．摇臂钻床如右图所示，摇臂钻床的摇臂可绕立柱回转和升降，主轴箱可沿摇臂水平移动。加工时，工件在底座（或工作台）上安装固定，通过调整摇臂和主轴箱的位置来对正被加工孔的中心。摇臂钻床适用于在单件、小批和成批生产中加工大、中型零件。二、镗床镗床通常用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔，特别是分别在不同表面上、孔距和位置精度要求较高的孔，如各种箱体和汽车发动机缸体等零件上的孔。一般镗刀的旋转运动为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。在镗床上，除镗孔外，还可以进行铣削、钻孔、扩孔、铰孔和锪平面等工作。镗床主要可以分为卧式镗床和坐标镗床等。1．卧式镗床卧式镗床因其工艺范围广泛而得到普遍使用，尤其适用于大型、复杂的箱体类零件和精度要求高的镗孔加工。卧式镗床除镗孔外还可车端面、铣平面、车螺纹和钻孔等，且零件可在一次装夹中完成大量的加工工序。卧式镗床的外形如左图所示。主轴箱可沿前立柱的导轨上下移动。在主轴箱中装有主轴、平旋盘、主运动和进给运动的变速传动机构和操纵机构。其中，主轴可旋转实现主运动，并可沿轴向移动实现进给运动；平旋盘只能作旋转主运动。在卧式镗床上安装刀具时，应将其安装在主轴前端的锥孔中或装在平旋盘的径向刀架上；安装工件时，应将其安装在工作台上。此时，工件可与工作台一起随下滑座或上滑座作纵向或横向移动。工作台还可在上滑座的圆导轨上绕垂直轴线转位，以便加工互相成一定角度的平面或孔。装在后立柱上的支架用于支承悬伸较长的镗杆，以增加刚性。后立柱可沿床身导轨作纵向移动，以适应主轴不同长度的悬伸。2．坐标镗床坐标镗床是一种高精密机床，其主要特点是具有测量坐标位置的精密测量装置，能够实现工件和刀具的精确定位。坐标镗床主要用于镗削精密孔和位置精度要求很高的孔，也可以作钻孔、扩孔、铰孔以及较轻的精铣工作，还可以作精密刻度、样板划线、孔距及直线尺寸的测量等工作。坐标镗床有立式和卧式之分。其中，立式坐标镗床适用于加工轴线与安装基面垂直的孔系和铣削顶面；卧式坐标镗床适用于加工轴线与安装基面平行的孔系和铣削侧面。立式坐标镗床还有单柱和双柱之分。下面以单柱立式坐标镗床为例进行介绍。单柱立式坐标镗床的外形如右图所示。主轴箱可沿立柱的垂直导轨上下移动，以便加工不同高度的工件。主轴由精密轴承支承在主轴套筒中，主轴的旋转运动是主运动。当进行镗孔、钻孔、扩孔及铰孔时，主轴由主轴套筒带动，在垂直方向做机动或手动进给运动；当进行铣削时，由工作台在纵、横方向完成进给运动。三、刨插床刨插床的主运动是工件或刀具的直线往复运动，进给运动是工件或刀具沿垂直于主运动方向所作的间歇运动。刨插床主要有牛头刨床、龙门刨床和插床三类。1．牛头刨床牛头刨床主要用于加工小型零件，其外形如右图所示。刀具装在滑枕刀架上，滑枕带动刀具作直线往复运动实现主运动。工作台带动工件沿横梁横向间歇运动实现进给运动。刀架可以沿刀架座的导轨上下移动，以调整刨削深度，也可在加工垂直平面和斜面时作进给运动。横梁可沿床身的垂直导轨上下移动，以调整工件与刨刀的相对位置。2．龙门刨床龙门刨床主要用于加工大型或重型零件上的各种平面、沟槽和导轨面，也可在工作台上一次装夹数个中小型零件进行多件加工，其外形如右图所示。加工时，工作台沿床身的水平导轨所作的直线往复运动为主运动；床身的横梁上装有两个垂直刀架，可在横梁导轨上沿水平方向做间歇运动来实现进给运动。横梁可以沿立柱导轨上、下移动，以调整刀具与工件的相对位置。左右立柱上的左右刀架可沿立柱导轨做垂直进给运动，以加工垂直面。3．插床插床实质上是立式刨床，主要用于单件、小批生产中加工零件的内表面，其外形如右图所示。滑枕带动刀具在垂直方向的直线往复运动为主运动，工作台带动工件沿垂直于主运动方向的间歇运动为进给运动。圆工作台还可绕垂直轴线回转，实现圆周进给和分度。滑枕导轨座可以绕水平轴线在前后小范围内调整角度，以便加工斜面和沟槽。四、拉床拉床是指用拉刀进行加工的机床，可加工各种形状的通孔、平面及成形表面等。拉床的运动比较简单，只有主运动而没有进给运动，被加工表面在一次拉削中成形。拉床的主运动通常采用液压驱动，以保证切削运动平稳。由于拉削余量小，切削运动平稳，因此拉床的加工精度和加工表面质量较高，生产率高。但拉刀结构复杂，且拉削每一种表面都需要专门的拉刀，所以拉床仅适用于大批量生产。拉床按用途可分为内拉床和外拉床；按机床布局可分为卧式拉床、立式拉床和链条式拉床等。如下图所示为卧式内拉床的外形。在床身内部有水平安装的液压缸，带动拉刀沿水平方向移动，实现主运动。工件支承座是工件的安装基准，护送夹头和滚柱用以支承拉刀。拉削前，护送夹头和滚柱向左移动，将拉刀穿过工件预制孔，并将拉刀左端柄部插入拉刀夹头。加工时滚柱下降，不起作用。综合实训如右图所示为Y3150E型滚齿机的传动系统图，根据所学知识，分析加工直齿圆柱齿轮的各条传动路线并列出运动平衡式。一、实训过程根据分析可知，加工直齿圆柱齿轮时，滚齿机的传动系统由主运动传动链、展成运动传动链和垂直进给运动传动链组成。1．主运动传动链（1）传动路线表达式主运动传动链的两端件是电动机－滚刀主轴VIII。（2）主运动平衡式式中：uⅡ－Ⅲ——轴II－III之间的传动比；

A/B——主运动变速交换齿轮，共三种：

22/44、33/33、44/22。传动路线表达式为：2．展成运动传动链（1）传动路线表达式展成运动传动链的两端件是滚刀主轴－工作台。滚刀转一转，工件相应地转过k/z转。其传动路线为：（2）展成运动平衡式式中：u合成——合成机构的传动比，加工直齿圆柱齿轮时，合成机构用离合器M1连接，此时，u合成＝1；

E/F——交换齿轮；

a/b、c/d——展成运动变速交换齿轮。因此可得展成运动变速交换齿轮的传动比ux为：从上式中可以看出，当交换齿轮E、F齿数为定值时，若加工齿轮齿数z很大，则ux就很小；若加工齿轮z很小，则ux就很大。这就会造成变速交换齿轮传动比的分子、分母相差过大，出现大、小轮悬殊的情况，从而