机械制造工艺与装备 课件 第2章 金属切削机床及应用

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第2章金属切削机床及应用APPLICAITIONOFMETALCUTTINGMACHINE2.1机床组成及主要性能指标机床的组成为了实现加工过程中的各种运动，机床由以下几部分组成。机床的组成1动力源2传动系统3支撑件4执行部件5控制系统6冷却系统7润滑系统8其他装置机床的运动

机床的切削加工是由工具（包括刀具、砂轮等）与工件之间的相对运动来实现的。机床的运动分为表面成形运动(I、IV、V)和辅助运动(II、III、VI、VII)。图2-1车床上车外圆的整个运动机床的主要性能指标1.机床的工艺范围机床的工艺范围是指在机床上加工的工件类型和尺寸，能够加工完成何种工序，使用什么刀具等。机床的主要技术参数包括尺寸参数、运动参数（如主轴转速）与动力参数（如功率）。2.机床的技术参数注：尺寸参数——具体反映机床的加工范围，包括主参数、第二主参数和与加工零件有关的其他尺寸参数。机床的主要性能指标表2-1各类机床的技术参数机床名称主运动进给运动主参数第二主参数加工精度卧式车床工件旋转车刀纵向横向运动工件最大回转直径/10工件最大长度IT10~IT71.6~0.8μm立式车床最大车削直径/100最大工件高度IT9~IT73.2~1.6μm台式钻床钻头旋转钻头轴向直线运动钻孔直径/1最大跨距（主轴和立柱中心距离）IT1212.5μm立式钻床摇臂钻床卧式镗床镗刀旋转工件直线运动主轴直径/10工作台工作面长度IT8~IT61.6~0.8μm坐标镗床镗刀或工件直线运动工作台工作面宽度IT60.2μm牛头刨床刨刀直线运动工件横向运动最大刨削长度/10工作台宽度IT10~IT86.3~3.2μm机床的主要性能指标表2-1各类机床的技术参数（续）机床名称主运动进给运动主参数第二主参数加工精度龙门刨床工件直线运动刨刀直线运动最大刨削宽度/100

6.3~3.2μm插床插刀直线运动工件纵向横向圆周运动最大插削长度/10工作台宽度6.3~1.6μm拉床拉刀直线运动无额定拉刀无IT9~IT71.6μm卧式万能铣床铣刀旋转工件或铣刀直线运动工作台工作面宽度/10工作台工作面长度IT10~IT86.3~1.6μm立式铣床工作台工作面宽度/10龙门铣床工作台工作面宽度/100外圆磨床砂轮旋转工件旋转移动或磨具移动最大磨削直径/10最大磨削长度IT7~IT60.4~0.2μm内圆磨床最大磨削孔径/10最大磨削长度IT7~IT60.2~0.1μm平面磨床工作台面宽度或直径/10工作台面长度IT7~IT60.8~0.2μm滚齿机齿轮刀具旋转工件旋转和移动最大工件直径最大模致IT9~IT76.3~1.6μm机床的精度与刚度1.机床精度机床本身必须具备的精度称为机床精度。它包括几何精度、传动精度、运动精度、定位精度、工作精度等2.机床刚度机床刚度是指机床系统抵抗变形的能力。按照载荷的性质不同，可分为静载荷和动载荷。故机床刚度分为静刚度及动刚度，后者是抗震性的一部分，习惯所说的刚度一般指静刚度。机床的型号

GB15375—2008《金属切削机床型号编制方法》规定，机床按其工作原理、结构特点及使用范围，共分11类，每类又分为10组，每个组分为10系（系列）。机床的型号表2-2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他表2-3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）仿形轻型加重型柔性加工单元数显高速代号GMZBKHFQCRXS读音高密自半控换仿轻重柔显速机床的型号表2-4车床的组、系代号（不分）组系主参数代号名称代号名称折算系数名称0仪表小型车床2排刀车床1最大棒料直径6卧式车床1/10床身上最大回转直径1单轴自动车床1纵切车床1最大棒料直径3转塔车床1最大棒料直径2多轴自动车床1棒料车床1最大棒料直径2卡盘车床1/10卡盘直径3回转、转塔车床0回转车床1最大棒料直径7立式转塔1/10最大车削直径4曲轴及凸轮车床1曲轴车床1/10最大工件回转直径6凸轮轴车床1/10最大工件回转直径5立式车床1单柱车床1/100最大车削直径2双柱车床1/100最大车削直径6落地及卧式车床1卧式车床1/10床身上最大回转直径5球面车床1/10床身上最大回转直径7仿形及多刀车床3立式仿形车1/10最大车削直径7立式多刀车1/10最大车削直径8轮、轴、辊、锭及铲齿车床0车轮车床1/100最大工件直径4轧辊车床1/10最大工件直径9铲齿车床1/10最大工件直径9其他车床0落地镗车床1/10最大工件回转直径6轴承车床1/10最大车削直径机床的型号示例1：工作台最大宽度为500mm的精密卧式加工中心，其型号：THM6350。示例2：工作台最大宽度为400mm的5轴联动卧式加工中心，其型号为TH6340/5L。示例3：有重大改进，其最大钻孔直径为25mm的4轴立式排钻床，其型号：Z5625×4A。示例4：结构不同、工件最大回转直径为400mm的卧式车床，其型号：CA6140。示例5：最大棒料直径为16mm的数控精密单轴纵切自动车床，其型号：CKM1116。举例2.1机床组成及主要性能指标小结机床的组成机床的运动机床的主要性能指标机床的精度与刚度机床的型号主讲教师：感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：机械制造工艺与装备精品在线开放课程《机械制造工艺与装备》

第2章金属切削机床及应用APPLICAITIONOFMETALCUTTINGMACHINE2.2通用金属切削机床车床及应用1.通用车床1）卧式车床图2-3CA6140车床外形图车床及应用2）立式车床(a)单柱式(b)双柱式图2-4单柱和双柱立式车床：1-底座；2-工作台；3-立柱；4-垂直刀架；5-横梁；6-垂直刀架进给箱；7-侧刀架；8-侧刀架进给箱；9-顶梁1.通用车床车床及应用3）转塔车床图2-5转塔车床：1-进给箱；2-主轴箱；3-前刀架；4-转塔刀架；5-纵向溜板；

6-定程装置；7-床身；8-转塔刀架溜板箱；9-前刀架溜板箱1.通用车床车床及应用2.车床的用途车床及应用3.常用车刀铣床及应用1.通用铣床1）卧式铣床图2-8X6132卧式铣床：1-床身；2-主轴；3-横梁；4-挂架；5-工作台；6-转台；7-横向溜板；8-升降台；9-底座图2-9X6132卧式铣床的运动示意图铣床及应用1.通用铣床2）立式铣床(a)立式升降台铣床

1-立铣头；2-主轴；3-立柱；4-床鞍；5-升降台(b)万能回转头铣床1-电动机；2-滑座；3-万能立铣头；4-水平主轴铣床及应用1.通用铣床3）龙门铣床图2-11龙门铣床外形结构：1-床身；2、8-卧铣头；3、6-立铣头；4-立柱；5-横梁；7-控制器；9-工作台铣床及应用2.铣床的用途铣床及应用3.常用的铣削刀具图2-13加工平面用铣刀图2-14加工沟槽用铣刀铣床及应用3.常用的铣削刀具图2-15加工特形沟槽用铣刀图2-16加工特形面用铣刀钻床及应用1.通用钻床1）台式钻床图2-17台钻结构图：1-电动机；2、6-手柄；3、8-螺钉；4-保险环；5-立柱；7-底座；9-工作台；10-本体钻床及应用1.通用钻床2）立式钻床(a)立式钻床1-变速箱2-进给箱3-主轴4-工作台5-底座6-立柱(b)摇臂钻床1-底座2-立柱3-摇臂4-丝杠5、6-电动机7-主轴箱8-主轴钻床及应用2.钻床的用途钻床及应用3.钻床常用刀具图2-20麻花钻镗床及应用1.通用镗床1）卧式镗铣床图2-22卧式铣镗床结构图：1-主轴箱；2-前立柱；3-主轴；4-平旋盘；5-工作台；

6-上滑座；7-下滑座；8-床身导轨；9-后支撑；10-后立柱镗床及应用1.通用镗床2）坐标镗床(a)立式双柱坐标镗床1-工作台；2-横梁；3-立柱；4-顶梁；5-主轴箱；6-立柱；7-主轴；8-床身(b)卧式坐标镗床1-上滑座；2-回转工作台；3-主轴；4-立柱；5-主轴箱；6-床身；7-下滑座镗床及应用2.镗床的用途和镗削刀具

镗床主要用于镗孔、钻孔、铰孔，以及采用多种刀具进行平面、沟槽和螺纹的加工。镗孔刀的结构与内孔车刀的结构基本相同。磨床及应用1.M1432A型万能外圆磨床图2-25M1432A型万能外圆磨床：1-床身；2-头架；3-內圆磨具；4-砂轮架；5-尾座；6-滑鞍；7-手轮；8-工作台磨床及应用2.平面磨床图2-26卧轴矩台平面磨床1-砂轮架；2-滑鞍；3-立柱；4-工作台；5-床身；6-床鞍磨床及应用2.平面磨床图2-27立轴圆台平面磨床1-砂轮架；2-立柱；3-床身；4-工作台；5-床鞍刨床及应用1.牛头刨床刨床及应用2.刨削的表面插床拉床及应用1.立式拉床(a)立式内拉床

(b)立式外拉床拉床及应用2.拉刀图2-32拉刀的结构图2-33拉削的孔表面2.1机床组成及主要性能指标小结车床铣床钻床、镗床磨床刨床、插床和拉床主讲教师：感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：机械制造工艺与装备精品在线开放课程《机械制造工艺与装备》

第2章金属切削机床及应用APPLICAITIONOFMETALCUTTINGMACHINE2.3数控机床简介数控机床分类按工艺用途分1金属切削类2金属成形类3数控非常规按运动方式分按控制方式分

数控机床的种类繁多，根据数控机床的功能和组成不同，可以从多个角度对数控机床进行分类。1点位控制2直线控制3轮廓控制1开环控制2半闭环控制3闭环控制另外，还可按数控机床的性能分类，可分为经济型数控机床、中档全功能数控机床及高档精密数控机床。数控机床分类1.金属切削类数控机床包括数控车床、数控钻床、数控铣床、数控磨床、数控镗床及加工中心。适用于单件小批和多品种生产场合的零件加工，生产率和自动化程度，以及很高的设备柔性。包括数控折弯机、数控组合压力机、数控弯管机和数控回转头压力机等。2.金属成形类数控机床——按工艺用途分类包括数控线（电极）切割机床、数控电火花加工床、数控火焰切割机、数控激光切割机床和专用组合机床等。3.数控非常规加工机床数控机床分类——按运动方式分类1.点位控制机床的运动部件只能够实现从一个位置到另一个位置的精确运动，在运动和定位过程中不进行任何加工工序，如数控钻床、数控坐标镗床、数控焊机和数控弯管机等。2.直线控制机床的运动部件不仅要实现一个坐标位置到另一个星标位置的精确移动和定位，而且能实现平行于坐标轴的直线进给运动或控制两个坐标轴实现斜线进给运动。如简易数控车床、简易数控铣床。3.轮廓控制机床的运动部件能够实现两个及以上坐标轴同时进行联动控制。它不仅要求控制机床运动部件的起点与终点坐标位置，而且要求控制整个加工过程每一点的速度和位移量，即要求控制运动轨迹。如数控车、铣、磨。1.开环控制即不带位置反馈装置的控制方式。数控机床分类——按控制方式分类2.半闭环控制在开环控制伺服电动机轴上装有角位移检测装置，通过检测伺服电动机的转角间接地检测出运动部件的位移反馈给数控装置的比较器，与输入的指令进行比较，用差值控制运动部件。3.闭环控制在机床的最终运动部件的相应位置直接安装直线或回转式检测装置，将直接测量到的位移或角位移值反馈到数控装置的比较器中与输入指令进行比较，用差值控制运动部件，使运动部件严格按实际需要的位移量运动。。数控机床组成及特点机床主机包括床身、底座、立柱、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及自动换刀装置等，数控装置包括硬件以及相应的软件，用于输入数字化的零件加工程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。驱动装置包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电动机及进给电动机等。它在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。辅助装置包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。编程及其他附属设备用来在机外进行零件的程序编制和存储等。数控机床的组成数控机床组成及特点

图2-34JCS-018型立式镗铣加工中心1-床身；2-滑座；3-工作台；4-后底座；5-立柱；6-数控柜；7-刀库；8-机械手；9-主轴箱；10-操作面板；11-驱动电柜

JCS-018型立式镗铣加工中心在工件一次装夹后，可自动连续地对工件各加工面完成铣、镗、钻、锪、铰和攻螺纹等多种工序。机床的布局基本上是由一台立式铣床附加上数控装置和自动换刀装置所组成的。机床为三坐标系统：装在床身1上的滑座2做横向（前后）运动（Y轴）；工作台3在滑座2上做纵向（左右）运动（X轴）；在床身1的后部装有固定的框式立柱5，主轴箱9在立柱导轨上做升降运动（Z轴）。在立柱左侧前部装有自动换刀装置（刀库7和自动换刀机械手8）；在立柱左侧后部是数控柜6，内有小型计算机数控系统，对加工循环的全过程实现计算机控制；在立柱右侧装有驱动电柜11，内有电源变压器和伺服装置等；操作面板10悬伸在机床的右前方，操作者通过面板上的按键和各种开关按钮实现对机床的控制；同时机床的各种工作状态信号也可在操作面板上显示出来。传动精度和定位精度较高机床刚度高具备自动换刀功能自动化程度高、生产率高0204030553数控机床组成及特点数控机床的特点传动系统简单（电机直驱为主）012.1机床组成及主要性能指标小结数控机床的分类数控机床的组成数控机床的特点数控铣加工型腔仿真动图主讲教师：感谢您们的观看Thankyouforwatching主讲教师：机械制造工艺与装备精品在线开放课程《机械制造工艺与装备》

第2章金属切削机床及应用APPLICAITIONOFMETALCUTTINGMACHINE2.4实践项目—典型表面加工外圆表面图纸分析及加工（轴的加工）图2-35

阶梯轴零件01尺寸精度

02形状精度

03位置精度

59外圆表面图纸分析及加工（轴的加工）1.外圆表面的技术要求04表面粗糙度

粗车半精车精磨60外圆表面图纸分析及加工（轴的加工）

超精加工IT10~IT9Ra6.3~3.2μm精车？IT8~IT7Ra1.6~0.8μmIT7~IT6Ra0.4~0.2umRa0.1μm2.工艺分析粗车半精车61外圆表面图纸分析及加工（轴的加工）

精车

粗车半精车粗磨精磨

粗车半精车粗磨超精加工精磨3.加工方案内圆表面图纸分析及加工（孔的加工）图2-36

衬套零件01尺寸精度

02形状精度内孔表面的圆度、圆柱度及轴线的直线度等，如图所示的圆柱度精度为0.01mm03位置精度

631.内圆表面的技术要求04表面粗糙度如图所示的内圆的表面粗糙度为Ra0.4μm内圆表面图纸分析及加工（孔的加工）粗加工（钻削）半精加工（扩孔或镗孔）精磨64

半精镗：IT10~IT9Ra6.3~3.2μm精镗？IT8~IT6Ra1.6~0.8μmIT7~IT6Ra0.1um内圆表面图