金属切削机床基本知识教学

金属切削机床基本知识机械加工工艺系统*METAL

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MACHINETOOLS2·金属切削机床·刀具·夹具·工件机械加工工艺系统的构成刀具夹具工件S几何参数工艺参数输入输出制造过程机床定位部分运动部分能量部分控制部分*METAL

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MACHINETOOLS3机械加工运动·表面成形运动保证得到工件要求的表面形状的运动为了形成工件表面发生线的运动·辅助运动实现机床的各种辅助动作的运动*METAL

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MACHINETOOLS4表面成形运动（Surface

formative

motion）根据工件表面形状和成形方法的不同：·简单成形运动独立的成形运动直线运动、旋转运动（车外圆）·复合成形运动两个或两个以上简单运动按确定运动关系而合成螺旋运动（车螺纹）*METAL

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MACHINETOOLS5辅助运动（Auxiliary

motion）·空行程运动快进、快退等·切入运动保证被加工面获得所需尺寸时刀具相对于工件的运动·分度运动加工若干个完全相同的沿圆周均匀分布的表面·操纵及控制运动变速、换向、启停、装夹工件等*METAL

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MACHINETOOLS6金属切削机床*METAL

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MACHINETOOLS7·机床概述·机床传动系统和传动原理·常用机床简介第1节机床概述*METAL

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MACHINETOOLS8·机床的作用和特点·机床的构成及布局·机床的分类和型号编制金属切削机床（Metal

cutting

machine

tools）·用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器·制造机器的机器，又称为“工作母机”或“工具机”（Machine

tools）·习惯上简称为机床*METAL

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MACHINETOOLS9机床的作用和特点·作用提供相对运动（刀具与工件）提供动力·特点可加工各种简单几何表面、由复杂数学方程描述的表面、列表曲线等·质量和性能影响机械产品的加工质量(production

qualities)影响经济加工适用范围影响劳动生产率*METAL

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MACHINETOOLS10衡量机床质量的主要指标工艺可能性可完成的工序种类，加工零件类型、材料和尺寸范围，毛坯种类，适用生产规模加工精度和表面粗糙度几何精度不运转时部件间相互位置精度和主要零件的形状精度主轴与导轨间∥、⊥，主轴端面↗、工作台

运动精度机床以工作速度运转时主要零部件的几何位置精度·

高速下主轴与工作台随油膜动压效应变化（精密机床）*METAL

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MACHINETOOLS113)传动精度机床传动链各末端执行件之间运动的协调性和均匀性工作部件间相对运动有严格要求的机床，如齿轮加工机床3)定位精度：运动部件终点达到的位置精度3)工作（动态）精度：机床刚度、抗振性、热变形等3.生产率3.系列化、通用化、标准化程度3.自动化程度*METAL

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MACHINETOOLS126.结构、制造与维修6.操作安全方便和工作可靠6.效率、使用期限与成本6.其它（重量、体积、占地、外观等）*METAL

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MACHINETOOLS13机床的精度标准与检测方法·精度标准表1-4卧式车床精度标准·检验仪器几何精度水平仪千分表、检验棒工作精度试件*METAL

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MACHINETOOLS14机床的构成（按功能）·动力装置·执行机构·传动装置·控制系统√辅助机构动力装置传动装置执行机构控制系统*METAL

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MACHINETOOLS15机床的布局·布局机床各组成部件的位置以及相对于被加工零件的位置合理性·影响因素机床内部：工件与刀具间相对关系位置与运动、工件重量和形状特点等机床外部：人机之间关系外形、操作和管理等·衡量指标便于维护、工作安全、机床零部件调整、更换和修理迅速方便、易于排屑、易于观察加工等*METAL

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MACHINETOOLS16CA6140外形1234567891011*METAL

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MACHINETOOLS17机床的分类车床钻床镗床磨床齿轮加工机床螺纹加工机床7.铣床7.刨插床7.拉床7.特种加工机床7.锯床7.其它机床·按机床加工性质和所用刀具分类*METAL

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MACHINETOOLS18机床的分类（续一）·按通用性分类通用机床（万能机床）专门化机床专用机床·同类型机床按工作精度分类普通精度机床：普通车床、钻床、镗床、铣床、刨床、刨插床等精密机床：磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床等高精度机床：坐标镗床、齿轮磨床、螺纹磨床、高精度滚齿机等*METAL

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MACHINETOOLS19机床的分类（续二）·按机床加工工件尺寸的大小和机床自身重量分类仪表机床：加工仪器、仪表、无线电等中、小型机床：（＜10T）大型机床：（10~30T）重型机床：（30~100T）特重型机床：（＞100T）·按自动化程度手动、机动、半自动、自动*METAL

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MACHINETOOLS20机床的分类（续三）*METAL

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MACHINETOOLS21·按机床主要工作部件数目单轴机床多轴机床单刀机床多刀机床机床的型号编制方法·编制型号目的：便于管理和使用机床·从型号上可看出：机床的类别通用特性和结构特性主要技术参数等·GB/T15375——94·JB1838——85（第一机械工业部标准）·JB1838——76*METAL

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MACHINETOOLS22通用机床型号系代号组代号（阿拉伯数字）通用特性、结构特性代号类代号（大写汉语拼音字母分类代）号（阿拉伯数字（△）○（○）△△△（×△）（○/▲）（－▲）企业代号其他特性代号重大改进代号主轴数或第二主参数主参数或设计顺序号▲—数字或字母）*METAL

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MACHINETOOLS23⑴、机床类代号*METAL

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MACHINETOOLS24·采用汉语拼音第一个字母·用阿拉伯数字1、2、3……顺序表示分类代号目前只有磨床有分类代号机床分类及代号·类别·车床·钻床·镗床·

磨床·齿轮加工机床·螺纹加工机床·铣床·代号·C·Z·T·M·2M·3M·Y·S·X·读音·车·钻·镗·磨·二磨·三磨·牙·丝·铣*METAL

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MACHINETOOLS25⑵、机床通用特性、结构特性代号·通用特性代号除普通机床外，还有某种通用特性代号，可用通用特性代号·结构特性代号主参数相同而结构、性能不同的机床，在型号中增加结构特性代号来区别用汉语拼音表示：A、D、E、L、N、P、R、S、T、U、V、W、X、Y等*METAL

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MACHINETOOLS26机床通用特性代号·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·代号·G·M·Z·B·K·H·F·Q·C·读音·高·密·自·半·控·换·仿·轻·重*METAL

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MACHINETOOLS27⑶、机床的组、系代号*METAL

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MACHINETOOLS28·同类机床中，主要布局和使用范围基本相同机床即为一组每类机床分为10个组·同一组机床中，主参数相同，主要结构及布局型式相同的机床即为同一系每组机床分为10个系⑷、机床主参数代号*METAL

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MACHINETOOLS29·反映机床规格大小的主要数据称为第一主参数，简称主参数用数字表示在组别和系别两位数字后常用主参数的1/10或1/100表示常见机床主参数及折算系数·

机床名称·

主参数名称·

主参数折算系数普通车床自动车床、六角车床立式车床床身上最大工件回转直径最大棒料直径或最大车削直径最大车削直径·

1/10·

1/1·

1/100立式钻床、

·

最大钻孔直径

·

1/1摇臂钻床卧式镗床

·

主轴直径

·

1/10牛头刨床、插床龙门刨床最大刨削或插削长度工作台宽度·

1/10·

1/100*METAL

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MACHINETOOLS30常见机床主参数及折算系数（续·

机床名称·

主参数名称·

主参数折算系数卧式及立式升降台铣床龙门铣床宽度工）作台工作面工作台工作面宽度·

1/10·

1/100外圆磨床、内圆磨床平面磨床·

最大磨削外径或孔径工作台工作面的宽度或直径最大砂轮直径·

1/10·

1/10·

1/10砂轮机齿轮加工机床·

（大多数是）最大工件直径·

1/10*METAL

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MACHINETOOLS31*METAL

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MACHINETOOLS32⑸、主轴数及第二主参数·主轴数以实际数据列入，位于主参数之后，用“×”分开·第二主参数指最大跨距、最大工件长度、最大模数等常为两位数长度（跨距、行程等）采用1/100直径、深度、宽度采用1/10厚度用实际值列入⑹、机床重大改进顺序号*METAL

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MACHINETOOLS33·结构、性能有重大改进和提高，并需按新产品重新设计、试制和鉴定时，才选用·按A、B、C……顺序（其中“I、O”不选用）⑺、其他特性代号*METAL

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MACHINETOOLS34·反应各类机床特性反映不同控制系统反映同一型号机床的变型⑻、企业代号及其表示方法*METAL

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MACHINETOOLS35·包括机床生产厂机床研究所单位代号辅助部分仅有企业代号，可不加“—”例磨床半自结动构外特圆性磨床M

B

E

1

4

3

2最大万能外圆磨磨床削外径320mmC

X

5

1

1

2

A

/

WF最大车床数显立式车床车削单柱立式车直重床径大改瓦进房序店号生产为1250mm螺纹加工机床S

G

8

6

30最大高精螺度纹车床加工丝杠车床工件长度

3000mmTOOLS*METAL

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MACHINE36第2节机床传动系统和传动原理*METAL

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MACHINETOOLS37·机床的三个基本部分动力源提供运动和动力的装置：三相异步电动机、直流或交流调速电机、伺服电机执行件执行机床运动的部件：主轴、刀架、工作台等传动装置传递运动和动力的装置获得所需的运动速度、方向和形式变速、变向、改变运动形式等机械传动装置*METAL

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MACHINETOOLS38·优点变速范围大、传递功率大、传动比准确、工作可靠、变换方便·有级变速方式定比传动机构传动比和传动方向固定不变：齿轮副、丝杠螺母机构换置机构可变换传动比和传动方向：挂轮变速、滑移齿轮变速机床的传动链*METAL

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MACHINETOOLS39·概念将执行件和动力源，或执行件和执行件之间联接起来的一系列传动件称为传动链·分类外联系传动链（外传动链）内联系传动链（内传动链）外传动链·联系动力源和执行件之间的传动链·特点执行件得到运动，能改变运动速度和方向不要求动力源和执行件之间有严格的传动比关系*METAL

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MACHINETOOLS40内传动链·联系复合运动之内的各个分解部分·特点执行件相互之间的相对速度（及相对位移量）有严格的要求传动副的传动比必须准确不变

无摩擦传动或瞬时变化的传动比*METAL

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MACHINETOOLS41传动原理图常用示意符号电动机主轴车刀滚刀合成合成机构传动比可变换的换置机构传动比不变的机械联系电的联系脉冲发生器快调换置器官——数控系统*METAL

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MACHINETOOLS42卧式车床传动原理图·车螺纹外联系传动链电动机—1—2—us—3—4—主轴内联系传动链4—5—ux—6—7—丝杠·车外圆外联系传动链电动机—1—2—us—3—4—主轴外联系传动链电动机—1—2—us—3—5—ux—6—7—丝杠4712uv35ux6AB*METAL

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MACHINETOOLS43车削圆柱面和端面时传动原理图5

612uv3

4uxAB7

812uv3

4BA*METAL

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MACHINETOOLS44车圆锥螺纹·外联系传动链电动机—1—2—uv—3—4—B11·内联系传动链B11—4—5—ux—6—7—A12A12—7—8—uy—9—A13*METAL

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MACHINETOOLS45与主轴相联系齿轮1：1数控车床的螺纹链和进给链P124uc1M15678910

11

121314M2B1A2A3uc23车削成形曲面A—纵向丝杠—28—7—M1—6—5—uc1—4—3—脉冲发生器—9—10—u

—11—c212—M2—13—14—横向丝杠—A3车削螺纹车削端面螺纹发出进给脉冲F1也*可直接与丝杠相联METAL

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MACHINETOOLS46传动原理图的作用根据工件运动参数，计算换置机构的传动比目的：调整机床运动根据机床传动路线传动比，计算加工过程运动参数运动参数

传动比*METAL

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MACHINETOOLS47运动参数改变运动参数的机构——换置机构·起点操作控制，调整挡块·方向换置机构·轨迹圆或直线，由轴承和导轨确定·路程调整挡块、操作控制·速度传动比——变速箱、配换齿轮等传动系统计算找出传动链两端件

成形运动是螺旋运动

两端件是主轴——刀架确定两端件之间的运动关系，确定位移量主轴转一周——刀架移动P螺纹·根据计算位移列平衡方程式1r主轴×ux×P丝杠=L螺纹·解出ux三

机床传动系统·常用传动系统·传动系统图及传动路线表达式*METAL

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MACHINETOOLS50卧式车床传动原理图4712uv35ux6AB卧式车床传动框图电动机主轴进给换向机构挂轮快速电动刀

架车螺纹横向进纵给向进给主轴箱进给箱转换机构溜板箱1主换向

主变速机构

2

机构345进给变6

转换速机构

机构7

丝杠

螺母光杠TOOLS*METAL

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MACHINE52CA6140传动系统图机械制图（GB4460——84）*METAL

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MACHINETOOLS53主轴箱传动系统*METAL

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MACHINETOOLS54主轴箱传动系统*METAL

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MACHINETOOLS55主运动传动链传动路线表达式·电动机φ130

φ230ⅠM1（左）56/3851/43（正转）M1（右）（反转）50/34

Ⅶ34/30Ⅱ39/4130/5022/58Ⅲ20/8050/50M2Ⅳ20/8051/50Ⅴ

26/5863/50M2左移Ⅵ（主轴）*METAL

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MACHINETOOLS56右移主轴转速级数·主轴正转时利用各滑动齿轮共有传动路线：2×3×（1+2×2）

=30种从轴Ⅲ到轴Ⅴ的4条传动路线的传动比为：

u1=20/80×20/80=1/16u2=20/80×51/50≈1/4u3=

50/50×20/80

=1/4u4=

50/50×51/50

≈1u2

和u3基本相同，故只有3种不同的传动比*METAL

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MACHINETOOLS57主轴转速级数（续一）主轴实际只能得到转数：低速路线传动转速级数(10～500r/min)2×3×（2×2－1）=18级高速路线传动转速级数(450～1400r/min)2×3=6级主轴总共可获得转速18＋6=24级·主轴反转时主轴可获得转速3×[1＋（2×2－1）]=12级*METAL

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MACHINETOOLS58主轴转速级数（续二）·Notice：主轴反转不用于切削，而用于车削螺纹完成一次切削后使车刀沿螺旋线退回时，不断开主轴和刀架间的传动链，以免在下一次切削时发生“乱扣”现象为节省退回时间，主轴反转的转速比正转转速高*METAL

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MACHINETOOLS59主轴转速值计算·找两端，连中间电动机——主轴从两端向中间找出传动联系根据主运动传动时经过的传动件的运动参数列出运动平衡式求出带轮直径、齿轮齿数等·主轴的转速*METAL

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MACHINETOOLS60进给传动链·进给传动链是实现刀具纵向或横向移动的传动链卧式车床内联系传动链：主轴转一周，刀架的移动量等于螺纹导程外联系传动链：以工件每转一转，刀架的移动量来计算进给链两末端件主轴——刀架*METAL

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MACHINETOOLS61车削螺纹·CA6140型车床可车削螺纹种类米制螺纹英制螺纹模数制螺纹径节制螺纹大导程螺纹非标准螺纹较精密螺纹螺距、导程换算关系见后表*METAL

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MACHINETOOLS62车削螺纹（续）·车削螺纹运动平衡式1主轴×ux×P丝杠=L螺纹

ux——从主轴到丝杠间的总传动比

P丝杆——机床丝杠的导程CA6140的P丝杠=12mmL螺纹——被加工螺纹的导程常用螺距、导程换算关系见下表：*METAL

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MACHINETOOLS63·种类螺数距、导程换算关系螺纹

·

螺距参

·螺距/mm·

导程/mm·

P

·

L=kP··

Pm=πm

·

Lm=kPm·

=k

πm·

米

·

螺距制

·

P

/mm·

模数

·

模数制

m/mm·

英

·

每英寸

·

Pa=25.4/a制

牙数·

a/(牙/in)·

La=kPa·

=25.4k/a·

径节

·

径节制

·

DP

/(牙/in)·

PDP=25.4

π

·/DP

·LDP=kPDP=25.4k

π/DP*METAL

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MACHINETOOLS64纹·CA6140加工米制·进给箱Clutch操作M3、M4脱开

M5啮合·1.75·1

·1.25

·1.5·2

·2.25

车·2.5削米制·螺3·3.5·4

·4.5

·5

·5.5

·6·7

正常螺纹导程如·8

·9

·10

·11

·12·14右表·16

·18

·20

·22

·24·2·8

规·律32

·36

·40·56

横·向64：分·段7等2

差·80·112

纵·向12：8

倍·数14关4系·160·44

·48·88

·96·176

·192*METAL

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MACHINETOOLS65进给箱传动系统1ⅫⅩⅢⅩⅣⅩⅥⅩⅦⅩⅤ

ⅩⅧⅩⅨ*METAL

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MACHINETOOLS66车削模数制螺纹·模数螺纹(公制蜗杆)Y3150E型滚齿机的垂直进给丝杠为模数螺纹·特点螺距——模数mPm=πm导程Lm=KPm=K

πm·措施挂轮（64/100×100/97）和移换机构（25/36），使导程Sm

值（≈7π/48）中含有特殊因子π*METAL

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MACHINETOOLS67进给箱传动系统2ⅫⅩⅢⅩⅣⅩⅤⅩⅥⅩⅦⅩⅧⅩⅨ*METAL

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MACHINETOOLS68车削英制螺纹·主要用于管接头螺纹·表示方法以每英寸长度上的螺纹扣（牙）数a表示螺距：Pa=1/a吋机床丝杠是公制螺纹（P丝杠=12mm,单线），换算成毫米表示：Pa=1/a吋=25.4

/a毫米·可加工螺纹为分段近似调和数列（分母是分段的近似等差数列）2；3；3¼；3½；4；4½；5；6；7；8；9；10；11；12；14；16；18；20；24*METAL

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MACHINETOOLS69车削英制螺纹（续）·实现英制螺纹时，可对公制螺纹传动路线作下列改动：改变传动比，使其中包含特殊因子25.4为得到调和数列排列规律，将基本组中的主动轴与被动轴对换轴ⅩⅣ（ⅩⅤ）变为主动轴，ⅩⅢ（ⅩⅣ）变为被动轴·Clutch操作M4脱开M3和M5啮合*METAL

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MACHINETOOLS70进给箱传动系统3ⅫⅩⅢⅩⅣⅩⅤⅩⅥⅩⅦⅩⅧⅩⅨ*METAL

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MACHINETOOLS71车削径节制螺纹·径节制螺纹（英制蜗杆）·表示方法用径节DP（牙/吋）径节代表齿轮或蜗轮折算到每1英寸分度圆直径上的齿数·英制蜗杆轴向齿距（径节螺纹的螺距）：*METAL

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MACHINETOOLS72进给箱传动系统4ⅫⅩⅢⅩⅣⅩⅤⅩⅥⅩⅦⅩⅧⅩⅨ*METAL

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MACHINETOOLS73大导程螺纹传动链*METAL

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MACHINETOOLS74非标准螺纹传动链*METAL

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MACH

NETOOLS75ⅩⅧⅩⅨⅩⅩⅩⅪⅩⅫ*METAL

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MACHINE溜TOOLS板箱传动系统176溜板箱传动系统2ⅩⅧⅩⅨⅩⅩⅩⅪⅩⅩⅡⅩⅩⅢⅩⅩⅣⅩⅩⅤⅩⅩⅥⅩⅩⅦⅩⅩⅧⅩⅩⅨ*METAL

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MACHINETOOLS77超越离合器*METAL

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MACHINETOOLS78机床主要结构装沿其·为了研究主轴箱的各传动件的结构和配关系，采用主轴箱展开图展开图按各传动轴传递运动的先后顺序，轴心线剖开*METAL

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MACHINETOOLS79CA6140主轴箱展开图*METAL

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MACHINETOOLS80*METAL

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MACHINETOOLS81卸荷带轮带轮花键套法兰箱体*METAL

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MACHINETOOLS82双向片式摩擦片离合器2、3—磨擦片；5—圆柱销；6—元宝销；7—拉杆；8—压套（滑块）；9—调压螺母；10、11—止推片；12—转销；13—滑动套Ⅰ*METAL

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MACHINETOOLS83摩擦离合器·Z56·内摩擦片（9、5）51

·外摩擦片（8、4）·Z

·空套齿轮·拉·弹簧销·销·螺母

·压套轴Ⅰ·止推片元宝销*METAL

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MACHINETOOLS84杆CA6140主轴启停控制机构4—滑套；5—制动杠杆；6—钢带；7—手柄；8—操纵杆；9—杠杆；10—连杆；11—摆杆；12—转轴；14—操纵轴；15—滑动套；16—拉杆*METAL

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MACHINETOOLS85制动器酚醛石棉钢带*METAL

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MACHINETOOLS86双向摩擦离合器、制动器及操纵机构*METAL

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MACHINETOOLS87摩擦离合器及操纵机构图*METAL

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MACHINETOOLS88CA6140主轴部件图D3182121N6221/P5D4621572115/P5D821552115/P5G、E、D、C、B左旋：与切削时轴向分力相反（空套）内齿离合器M2（花键）调整间隙齿轮作用传动进给（平键）空心*METAL

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MACHINETOOLS890、6、5