轴类零件制造 课件 项目二传动轴零件加工设备的选择

项目二传动轴零件加工设备的选择模块1车床的选择

模块2零件车削加工车床的选择

模块1最终目标：熟悉车削加工方法，会选择合适的车床用于传动轴零件的加工。促成目标：1、 掌握工件表面成形方法；2、掌握车削用量三要素及计算公式；3、掌握金属切削机床型号的编制方法；4、掌握卧式车床的组成及其主要功用。教学目标案例分析1.粗加工主要内容:车两端面、打两端中心孔、粗车两端外圆和割槽。主要目的:加工定位基准（两端中心孔）；切掉多余的余量，为精加工作准备。2.精加工主要内容:主要目的:加工后的表面质量达到图纸要求。1.机床的规格与加工工件的尺寸相适应。5、合理选用数控机床。2.机床的生产率与生产类型相适应。3.机床的精度应与要求的加工精度相适应。相关知识4、机床的选择应结合现场的实际情况。一般：单件小批：通用机床、通用工装；大批、大量：专机、组机、专用工装数控机床：可用于各种生产类型。刀具尽可能用标准的。（一）选择机床设备的基本原则（二）工件表面成形方法1．零件表面的形状

1-母线；2-导线

2.零件表面的成形运动切削加工中，工件表面是由工件与刀具之间的相对运动和刀具切削刃的形状共同实现的。相同的表面，切削刃不同，工件和刀具之间的相对运动也不相同。刀具和工件之间的这种形成加工表面的运动叫做表面成形运动。

（1）主运动直接切除工件上的的多余材料，使之转变为切屑，从而形成工件新表面的运动。它是切削运动中最主要、最基本、消耗动力最多的运动。通常只有一个。3.零件表面的切削运动（2）进给运动

配合主运动依次地或连续不断地切除切屑,从而形成具有所需几何特性的已加工表面。进给运动可由刀具完成（如车削），也可由工件完成（如铣削），可以是间歇的（如刨削）,也可以是连续的（如车削），可能不止一个，也可能没有。（图2-1，2-2）直接完成切除加工余量任务，形成所需零件表面的运动。图2-1切削运动与加工表面n图2-2各种切削加工的切削运动1）待加工表面工件上即将被切除的表面。2）已加工表面工件上经刀具切削后形成的新表面。3）过渡表面工件上切削刃正在切削的表面。它是待加工表面和已加工表面之间的过渡表面。（4）加工表面（3）合成切削运动

主运动和进给运动（同时进行）合成的运动称为合成切削运动。（图2-1）切削刃相对于工件的运动轨迹面（图2-3）图2-3切削时形成的表面进给运动主运动待加工表面过渡表面已加工表面切削速度υc进给量ƒ背吃刀量ɑp切削速度υc进给量ƒɑp背吃刀量ɑp（三）切削用量1、切削用量三要素①切削速度切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度。（图2-1、2-4）车削时的切削速度为(单位：m/min)vc

=πdn/1000==dn/318n——工件的转速，r/min;d

—工件直径，mm如主运动为往复直线运动,则其平均切削速度νc=2Lnr/1000②进给量f(走刀量)主运动的一个循环，刀具和工件沿进给运动方向的相对位移量。

当主运动是回转运动时，进给量指工件或刀具每回转一周，两者沿进给方向的相对位移量，单位为mm/r；

当主运动是直线运动时，进给量指刀具或工件每往复直线运动一次，两者沿进给方向的相对位移量，单位为mm/str或mm/行程。图2-4切削运动与切削用量车削时进给速度vf可由下式计算vf=fn合成切削速度ve可表达为ve=vc+vf进给速度vf

切削刃上选定点相对于工件进给运动的瞬时速度，单位mm/min。（图2-4）切削刃上选定点相对于工件合成切削运动的瞬时速度，单位m/min。

（图2-1）

③背吃刀量ap(切削深度)垂直于进给运动方向测量的吃刀量（切削层最大尺寸）外圆车削：（图2-4）

ap＝(dw-dm)/2

dw—待加工表面直径dm—已加工表面直径3、材料切除率Q单位时间内所切除材料的体积,单位为mm3/min。

Q=1000vcfap2、切削时间tm

切削时直接改变工件尺寸、形状等工艺过程所需的时间，单位为min，

tm=lA/vfap==li/vf=πdlA/Ql—刀具行程长度mm，A—半径方向加工余量mm，i—走刀次数dwdm（1）切入运动使刀具切入工件表面一定深度，以使工件获得所需的尺寸。（2）分度运动工作台或刀架的转位或移位，以顺序加工均匀分布的若干个相同的表面或使用不同的刀具作顺次加工。（3）调整运动根据工件的尺寸大小，在加工之前调整机床上某些部件的位置，以便于加工。除切削运动外，还有下列辅助运动：（4）其它运动如刀具快速趋近工件或退回原位的空程运动，控制运动的开、停、变速、换向的操纵运动等。

实现机床的各种辅助动作，为表面成形创造条件。思考题1、车削工件端面时，切削速度是不变的。…………（×

）2、增加切削用量任一要素均可提高切削效率。……（√）4、切削用量是切削加工过程中

切削速度

、

进给量

和

背吃刀量

的总称。3、如果外圆车削前后的工件直径分别为100mm和90mm，分成两次进刀切完余量，那么第一次背吃刀量应为（C）。A、10mmB、5mmC、3.5mmD、2mm例题：车外圆时工件加工前直径为62mm，加工后直径为56mm，工件转速为240r/min，刀具每分钟沿工件轴向移动120mm，工件加工长度为110mm，切入长度为3mm，求vc、f、ap和材料切除率Q、切削时间tm。解：

vc=πdn/1000=π×62×240/1000=46.72m/minf=vf/n=120/240=0.50mm/rap=(dw-dm)/2=(62-56)/2=3mmtm

=(l+l1+l2)/vf=(110+3+0)/120=0.94minQ=1000vcfap=1000×46.72×0.5×3=70125mm3/min课堂作业：1、车削直径80mm、长200mm棒料外圆，要求加工到φ74㎜，刀具每分钟沿工件轴向移动150mm，n=300r/min，试计算vc、f、ap和材料切除率Q、切削时间tm。2、切削用量复习电教片1、主运动与进给运动（四）金属切削机床的分类

按加工性质和所用刀具进行分类，机床分为12大类：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、特种（电）加工机床、锯床、其它机床。按照机床工艺范围的宽窄，可分为通用机床、专门化机床和专用机床三类。

按照加工精度，可分为普通精度机床、精密机床及高精度机床。

按照机床重量和尺寸的不同，可以分为仪表机床、中型机床、大型机床（>10t）、重型机床（>30t）、超重型机床（>100t）。按照自动化程度，可分为手动、机动、半自动和自动机床。此外，机床还可按照主要功能部件的数目等进行分类。（五）金属切削机床型号的编制方法

GB/T15375-2008《金属切削机床型号编制方法》。机床型号由汉语拼音字母和数字按一定的规律组合而成，它适用于各类通用机床和专用机床（不包括组合机床）。通用机床的型号主要表示机床类型、特性、组别、主参数及重大改进顺序等。

一）通用机床型号按下列方式表示：

注：其中，有“（）”的代号或数字，无内容时可以不写，有内容时不带括号；有“○”符号者，为大写汉语拼音字母；有“△”符号者，为阿拉伯数字；有“

”符号者，既有汉语拼音字母，又有阿拉伯数字。1．机床的类别代号

表2-1普通机床类别代号

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床拉床电加工机床切断机床其它机床代号CZTM2M3MYSXBLDGQ读音车钻镗磨二磨三磨牙丝铣刨拉电割其2．机床的特性代号

(1)通用特性代号如某类型机床具有表列的某种通用特性时，在类代号之后加上相应的通用特性代号

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万能轻型加重型简式或经济型柔性加工单元数显高速代号GMZBKHFWQCJRXS读音高密自半控换仿万轻重简柔显速(2)结构特性代号为了区别主参数相同而结构不同的机床，在型号中用汉语拼音大写字母区分，排列在通用特性代号之后。通用特性代号已用的字母及字母“I”、“O”不能用字母（可用字母有：A、D、E、L、N、P、T、Y，也可将这些字母中的两个组合起来表示，如AD、AE…等）。如CA6140型卧式车床型号中的“A”为结构特性代号3.机床的组别、系别代号每类机床中，按工艺范围、布局型式和结构性能分为10组（从0～9组），每组又分10系（从0～9型）。

4.主参数或设计顺序号

（表2-4）

机床型号中的主参数用折算值（一般为主参数实际数值的1/10或1/100、1/1）表示，位于组、系代号之后，它反映机床的主要技术规格，其尺寸单位为mm。以最大棒料直径为主参数的自动车床、以最大钻孔直径为主参数的钻床和以额定拉力为主参数的拉床，其折算系数为l；以床身上最大工件回转直径为主参数的卧式车床、以最大工件直径为主参数的绝大多数齿轮加工机床、以工作台面宽度为主参数的立式和卧式铣床、绝大多数镗床和磨床，其主参数的折算系数为1／10；立式车床、龙门刨床、龙门铣床的主参数折算系数为1／100。当无法用一个主参数表示时，在型号中用设计顺序号表示，设计顺序号由01开始。如M0605——第五种仪表磨床为刀具磨床。（表2-3）表2-4

常用机床的主参数和第二主参数机床主参数名称折算系数第二主参数卧式车床最大工件回转直径1/10最大工件长度立式车床最大车削直径1/100最大工件高度摇臂钻床最大钻孔直径1/1最大跨距卧式镗铣床镗轴直径1/10－坐标镗床工作台面宽度1/10工作台面长度外圆磨床最大磨削直径1/10最大磨削长度内圆磨床最大磨削孔径1/10最大磨削深度矩台平面磨床工作台面宽度1/10工作台面长度齿轮加工机床最大工件直径1/10最大模数龙门铣床工作台面宽度1/100工作台面长度升降台铣床工作台面宽度1/10工作台面长度龙门刨床最大刨削宽度1/100最大刨削长度插床及刨床插及刨削最大长度1/10－拉床额定拉力（t）1/1最大行程

5.主轴数或第二主参数

（表2-4）

第二主参数一般指主轴数、最大跨距、最大工件长度、最大模数、最大车削(磨削、刨削)长度及工作台面长度等。

(1)多轴机床的主轴数，以实际的轴数标于型号中主参数之后，并用“·”分开，读作“点”。如C2150·6表示最大棒料直径为500mm的卧式六轴自动车床。（表2-3）

（2）其他用“×”加以分开，读作“乘”。凡第二主参数属于长度、跨距、行程等的折算系数为l／100；凡属直径、深度、宽度用l／10折算系数；最大模数、厚度等以实际值列入型号。6.机床重大改进顺序号

当机床的结构、性能有重大改进和提高时，按其设计改进的次序分别用汉语拼音字母A、B、C、D…表示，附在机床型号的末尾，以示区别。7.其他特性代号：用以反映各类机床的特性。用字母或阿拉伯数字，或两者兼之来表示，用“/”隔开。8.企业代号：生产单位为机床厂时，由机床厂所在城市名称的大写汉语拼音字母及该厂在该城市建立的先后顺序号，或机床厂名称的大写汉语拼音字母表示。

用“—”分开，若在辅助部分仅有企业代号，则不加“—”。如：CX5112A-WF为瓦房店机床厂生产的最大车削直径为1250mm，经过第一次重大改进的数显单柱立式车床。举例3

Z

3

0

40类别代号：钻床类组别代号：摇臂钻床组系别代号：摇臂钻床系（机床名称）主参数代号：最大钻孔直径40mm举例4

M

M

7

1

32

A类别代号：磨床类通用特性代号：精密组别代号：平面及端面磨床组系别代号：卧轴矩台平面磨床系主参数代号：工作台面宽度320mm重大改进顺序号：第一次重大改进

例五、立式车床C5110AC-车床5-立式车床1-单柱立式车床10-最大车削直径1000mmA-第一次重大改进例六、转塔车床C3163

1.卧式升降台式铣床

2.万能升降台式铣床

3.立式升降台式铣床

工件可在三个方向进行位置调整或作进给运动。万能式在工作台与床鞍之间增装一转盘，工作台可在水平面内扳转一角度（±45°），以便加工螺旋槽等表面。（一）升降台式铣床例七、铣床

机床刚度高，可多刀同时加工多个工件或多个表面，生产率高。适用于成批大量生产中加工大型工件上平面和沟槽或多件同时加工。

例八、龙门铣床立铣头侧铣头目前，工厂中使用较为普遍的几种老型号机床，是按1959年以前公布的机床型号编制办法编定的。按规定，以前已定的型号现在不改变。例如C620-1型普通车床，型号中的代号及数字的含义为：

C

6

20－1

重大改进序号(第一次改进)

主参数代号(机床中心高的1/10)

组别代号(普通车床)

类代号(车床类)二）专用机床型号

型号表示方法：三）组合机床及自动线型号

例：B1－3100北京第一机床厂第三组第100种专用机床（专用铣床）组合机床及自动线分类代号分类代号大型组合机床U小型组合机床H自换刀数控组合机床K大型组合机床自动线UX小型组合机床自动线HX自换刀数控自动线KX（六）机床的技术性能1.机床的工艺范围：机床上加工的零件类型和尺寸，完成何种工序，使用什么刀具等。2.机床的技术参数：尺寸参数、运动参数、动力参数

尺寸参数：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尺寸参数。

运动参数：机床执行件的运动速度（最高、最低转速）、变速级数、进给量等。

动力参数：机床电动机的功率，有些机床还给出主轴允许的最大扭矩和工作台允许的最大拉力。4.生产率和自动化程度：生产率指单位时间内所加工的工件数量，机床的自动化程度影响生产率的高低。5.人机关系：操作方便、省力、安全可靠。6.成本：机床技术性能与零件加工要求相适应。3.加工质量：指加工精度和表面粗糙度，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，包括几何精度、传动精度、动态精度。

几何精度：机床在低速空载时各部件间的相互位置精度和主要零件的形状精度。

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。

动态精度：机床加工时各部件间的相互位置精度和主要零件的形状精度。（七）

机床的传动1.机床传动的组成（1）执行件

是执行机床运动的部件，如主轴、刀架、工作台等，其任务是装夹刀具或工件，直接带动它们产生一定形式的运动（旋转或直线运动），并保证运动轨迹的准确性。

为了实现加工过程中所需的各种运动，机床必须有执行件、运动源(动力源)和传动装置三个基本部分。（2）运动源（动力源）

是为执行件提供运动和动力的装置，如交流异步电动机、直流或交流调速电动机和伺服电动机等。（3）传动装置（传动件）

是传递运动和动力的装置，通过它将运动和动力从动力源传至执行件，使执行件获得运动速度和方向的运动，并使有关执行件之间保持某种确定的相对运动关系。2.传动链

机床上为了得到所需的运动，需要通过一系列的传动件把执行件与运动（动力）源（如把主轴和电机），或者把执行件和执行件（例如主轴和刀架）之间联系起来，称为传动联系。构成一个传动联系的一系列顺序排列的传动件，称为传动链。（1）外联系传动链

它是联系运动源（如电动机）和机床执行件（如主轴、刀架、工作台等）之间的传动链，使执行件得到运动，而且能改变运动的速度和方向，但不要求运动源和执行件之间有严格的传动比关系。（图2-2）图2－2车床的传动原理图（2）内联系传动链

当传动链的两个末端件的转角或移动量之间有严格的比例关系要求时，该传动链称为内联系传动链。（图2-2）3.传动原理图

用一些简单的符号表示各执行件、运动源之间传动联系的图形，称为传动原理图。（图2-2）4.传动系统图表示实现机床全部运动的传动示意图。图中将每条传动链中的具体传动机构用简单的规定符号（国家标准GB4460机械制图—机构运动简图符号）表示，并标明齿轮和蜗轮的齿数、蜗杆头数、丝杠导程、带轮直径、电动机功率和转速等。传动链的传动机构，按照运动传递或联系顺序依次排列，以展开图形式画在能反映主要部件相互位置的机床外形轮廓中。

（图2-3）

图2－3CA6140卧式车床的传动系统图（八）车削加工

8.1概述

车床约占金属切削机床总数的40%～60%；加工范围：轴、盘套零件上内外回转面、端面、螺纹面等；图2-4

运动特征：主运动为主轴带动工件作回转运动；见图2-5

所用刀具：车刀、钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥等；车床种类：卧式、立式、转塔、仿形、自动和半自动、专门化车床（曲轴、凸轮轴车床、铲齿车床）见图2-6加工精度：经济加工精度IT8~IT7,表面粗糙度Ra1.6~3.2。图2-4卧式车床所能加工的典型表面车外圆钻中心孔镗孔车端面加工范围：切槽车锥面车螺纹运动特征：（1）显著特点：加工回转体旋转运动υC——主运动（一个）纵向（或横向）运动f——进给运动（多个）车床的种类：主要有卧式车床立式车床多刀车床数控车床液压半自动车床卧式车床、立式车床、转塔车床、多刀车床、自动及半自动车床、仪表车床、仿形车床、数控车床等。各类车床约占金属切削机床总数的40％～60％。车床中应用最广泛的是：卧式车床CK6132C5110AC7620（一）机床的特点及用途

通用性好，加工范围广，适于加工中、小型轴类、盘套类零件的内外回转面、端面，能加工米制、英制、模数制、径节制四种标准螺纹及加大螺距、非标准螺距螺纹等。但结构复杂，自动化程度低，适于单件、小批生产及修配车间。（二）机床的组成和传动系统分析

为便于了解和分析机床的运动和传动情况，常用机床的传动系统图。传动系统可分解为主运动传动链和进给运动

传动链。进给运动传动链又可分为纵向机动和横向机动进给传动链、螺纹进给传动链，还有刀架快速移动传动链。（九）CA6140型卧式车床（三）卧式车床的组成及传动分析：（1）.卧式车床的组成：进给箱主轴箱刀架溜板箱尾座床身床腿子（2）.卧式车床的传动分析：

电动机

变速箱

带传动

主轴箱

主轴

工件转动

换向机构

变换机构

进给箱

光杠

丝杠

溜板箱刀架

车刀纵横移动车床的主运动车床的进给运动1.主运动传动链

(1)传动路线

分析方法：抓两端，连中间（2）主轴的转速及转速级数

1）主轴转速运动平衡式为：n主＝n电d/D（1-ε)u12u23u36

主轴最高转速（正转）为：

n主＝1450×130/230（1-0.02)56/38×39/41×63/50≈1400r/min

主轴最低转速为：

n主＝1450×130/230（1-0.02)51/43×22/58×20/80×20/80×26/58≈10r/minΦ130

2）主轴转速级数

正转时2×3×(

1

+

3

)=

6

+

18

=

24

级

反转时

1×3×(

1

+

3

)=

3

+

9

=

12

级2.进给运动传动链(1)车削螺纹

主轴转1r—刀具移动Smm

运动平衡式1主轴×uS丝＝S1）车削普通螺纹运动平衡式：

S

=1×58/58×33/33×63/100×100/75

×25/36×u基

×25/36×36/25×u倍×12

=

7u基

u倍可得8×4=32种导程值，符合标准的只有20种，通过背轮可车24种大螺距螺纹2）车削模数螺纹（米制蜗杆）导程为：Sm=Kπm

运动平衡式：

Sm

=1×58/58×33/33×64/100×100/97

×25/36×u基

×25/36×36/25×u倍×12

=

7π/4

u基

u倍

m=7u基

u倍/(4K)3）车削英制螺纹导程为：