机械制造技术基础(第三版)第三章

1、第三章是金属切削机床。第一节总结了机床不同于普通机器，它们是用于生产其他机器的工作机器，因此在刚度、精度和运动特性方面有特殊要求。1.机床的基本部件1。动力源：为机床提供动力(动力)和运动的驱动部件。2.传动系统：包括主传动系统、进给传动系统和其他移动传动系统。3.支撑：用于安装和支撑其他固定或移动部件，并承受其重力和切割力。4.工作部件：(1)与切割的主运动和进给运动相关的执行部件；与工件和工具的安装和调整相关的部件或装置；(3)与上述部件或装置相关的分度、分度、定位机构和操作机构。5.控制系统：用于控制各工作部件的正常工作。6.冷却系统：用于冷却加工工件、工具和机床的一些加热部件。7.润滑

2、系统：用于润滑机床的运动副，以减少摩擦、磨损和热量。8.其他设备：如排屑装置和自动测量装置。每个组件将在第二部分中详细描述，并在第一部分中总结。2.机床运动机床的运动可分为表面成形运动和辅助运动。1.表面成形运动：表面成形运动是机床最基本的运动，也称为工作运动。表面成形运动包括主运动和进给运动，只有一个主运动和一个或几个进给运动。第一节总结，a)主运动：机床的主运动是形成切削速度并从工件上切掉多余材料的工作运动，机床的动力主要消耗在主运动中。进给运动：进给运动是一种连续去除工件上多余材料的工作运动，也是一种保持切削继续进行的运动。在第一部分，我是主运动，第二部分是进给运动。第一节主要运动形式如

3、下：1)工件(如车床)或刀具(如钻床)做旋转运动，其表达式为转速；2)当工件(如刨床)或刀具(如插床)直线运动时，其显示方式为工作行程运动速度或每分钟往复行程(行程)数；3)复合运动，如在卧式车床上车削螺纹时的螺旋运动，是由主轴驱动的工件的旋转运动和刀架滑块的线性运动合成的。第一部分总结了进给运动的形式：可以有一个或多个进给运动：钻床、刨床和其他机床有一个进给运动；外圆磨床的进给运动包括工件主轴的旋转运动和工作台的直线运动。车床具有刀架滑块的纵向进给运动和横向进给运动。在第一部分中，进给运动也可以是复合运动。例如，在数控车床上车削圆锥或曲面工件时，进给运动是一种复合运动，可视为径向(X轴)进给

4、和纵向(Z轴)进给的组合，这两种进给运动的精度由数控系统保证。2.辅助运动：除工作运动外，机床和工件的其他运动称为辅助运动，用于实现机床的各种辅助动作。a)切削运动：用于保证工件的加工面达到要求的尺寸，使刀具能够切入工件表面一定的深度；b)各种空动：空动主要指进给前后的快速运动；c)其他辅助运动：包括分度运动、操纵和控制运动等。机床技术性能指标1。机床的加工范围：机床的加工范围是指在机床上加工的工件的类型和尺寸，可以加工的工艺和使用的工具等。在第一节中，总结了a)通用机床具有广泛的加工范围，可以在同一台机床上满足更多的加工需求，适合单件和小批量生产。第一节总结，b)专用机床是为特定零件的特定工

5、艺而设计的，自动化程度高，生产率高，但其加工范围很窄。第一节总结，c)数控机床有广泛的o机床技术参数：机床的主要技术参数包括：尺寸参数、运动参数和动态参数。尺寸参数具体反映了机床的加工范围，包括主要参数、第二主要参数以及与被加工零件相关的其他尺寸参数。下表：在第一部分中，运动参数指机床致动器的运动速度，例如主轴的最大和最小转速、刀架的最大和最小进给量(或进给速度)。功率参数指的是机床电机的功率，一些机床也给出主轴和其他内容所允许的最大扭矩。第一节总结，四。机床的精度和刚度在加工过程中，保证被加工工件达到要求的精度和表面粗糙度，并能在机床的长期使用中保持这些要求。机床本身必须具备的精度称为机床精

6、度。包括几何精度、传动精度、运动精度、定位精度和精度保持。各种机床根据其精度可分为普通精度级、精密级和高精度级。1.几何精度几何精度是指机床不运动时(机床主轴不旋转或工作台不运动等)主要部件的形状、相互位置和相对运动的精度。)或当移动速度低时。几何精度直接影响被加工工件的精度，是评价机床质量的基本指标。它主要取决于结构设计、制造和装配的质量。2.运动精度运动精度是指机床空载以工作速度运动时主要零件的几何位置精度。例如高速旋转主轴的旋转精度。对于高速精密机床，运动精度是评价机床质量的重要指标。它与结构设计和制造有关。3.传动精度传动精度是指机床传动系统各端执行器之间运动的协调性和一致性。影响传动

7、精度的主要因素是传动系统的设计、传动部件的制造和装配精度。4.定位精度定位精度是指机床定位部分移动到指定位置的精度。定位精度直接影响被加工工件的尺寸精度、形状和位置精度。机床部件和进给控制系统的精度、刚度和动态特性，以及机床测量系统的精度都会影响机床的定位精度。第一节总结，5。加工精度加工指定的试件，用试件的加工精度来表示机床的加工精度。工作精度是各种因素的结果，包括机床本身的精度、刚度和热变形，以及刀具和工件的刚度和热变形。6.精度维护性在规定的工作周期内保持机床要求的精度称为精度维护。影响精度保持的主要因素是磨损。磨损的影响因素非常复杂，如结构设计、工艺、材料、热处理、润滑、保护和使用条件

8、。在第一节中，机床刚度是指机床系统抵抗变形的能力。根据载荷的性质，可分为静态载荷和动态载荷，即不随时间变化或变化很慢的力称为静态载荷，如重力和切削力的静态部分。任何随时间变化的力，如冲击振动力和切削力的交变部分，称为动态力。因此，机床的刚度可分为静态刚度和动态刚度，后者是抗振的一部分。传统上，刚度通常指静态刚度。机床模型汇编1。通用机床模型汇编，通用特征代码，机床类别代码，第1节概述，例如，CA6140卧式车床，第1、2节概述。专用机床的模型编制，如北京第一机床厂设计制造的第100台专用机床传动系统由柴油机、变矩器和变速箱组成，第二节金属切削机零件，1。主传动系统主传动系统可根据不同的特点进行

9、分类：根据驱动主传动的电机类型可分为两类：交流电机驱动和DC电机驱动。交流电机驱动可分为单速交流电机驱动和调速交流电机驱动。还有多速交流电机和无级调速交流电机。无级调速交流电机通常采用变频调速原理。根据传动装置的类型，可分为机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置及其组合。第二节金属切削机床零件(3)根据变速的连续性，可分为分级变速传动和无级变速传动。在一定的转速范围内，只能获得一定的转速，转速变化的次数一般不超过20 30次。12级主驱动系统速度图，第二段金属切削机零件，无级变速传动可以在一定速度范围内连续变速，以获得最有利的切削速度；运行中可变速，便于实现变速自动化；可带负荷变速，便于车削

10、大端面时保持恒定的切削速度，从而提高生产效率和加工质量。右图显示了机械无级变速的一些基本形式。第二节金属切削机床部分。2.根据加工对象、成形运动、进给精度、运动稳定性和生产率的要求，进给传动系统主要包括机械进给传动、液压进给传动和电动伺服进给传动。虽然机械进给驱动系统结构复杂，制造和装配工作量大，但由于其工作可靠，检查和维护方便，仍有许多机床在使用。电动伺服进给驱动系统广泛应用于数控机床。在第二部分，金属切削机床的零件中，电气伺服系统是连接数控装置和机床的纽带。它是以机械位置或角度为控制对象的自动控制系统。其功能是接收来自数控装置的进给脉冲，经过变换放大后，驱动工作台以指定的速度和距离移动。第

11、二节金属切削机床零件，控制式电动伺服进给传动系统a)开环系统：该系统定位精度低，但简单、调试方便、成本低。适用于低精度要求的数控机床；b)闭环系统：能消除整个系统的误差、间隙和空动，其定位精度取决于检测装置的精度，其控制精度和动态性能优于开环系统；然而，该系统复杂，安装、调整和测试麻烦，成本高，用于精密数控机床；第二节金属切削机零件，c)半闭环系统：稳定性好。与闭环相比，半闭环系统具有结构简单、调节方便、价格低廉等优点，因此得到了广泛的应用。开环系统，开环系统没有工作台实际位移的检测和反馈装置。数控装置发出的每一个进给脉冲都由步进电机直接转换成旋转角度(步进角度)，然后由齿轮(或同步齿形带和滚

12、珠丝杠螺母)驱动工作台移动。在闭环系统中，位移测量元件用于测量机床执行元件的移动(旋转)动量，将执行元件的实际移动(旋转)动量与控制量进行比较，并将比较后的差值用信号反馈给控制系统，以补偿执行元件的移动(旋转)运动，直到差值为零。如右图所示：检测元件6安装在工作台5上，直接测量工作台的位移，将测得的位移反馈给数控装置1，与所需的进给位移进行比较，根据比较结果增加或减少进给脉冲数，并通过伺服电机2校正工作台的位移误差。半闭环半闭环系统只能补偿环内传输链中的误差，而不能校正环外误差。第二部分，金属切削机床零件伺服系统的基本要求是：1)稳定性好，精度高。2)响应速度快，定位精度高。影响机床伺服系统性

13、能的主要因素有：1)进给传动部件的间隙；2)扭转和弯曲；机床运动部件的振动和摩擦；3)机床的刚度和抗振性；4)系统的质量和惯性；5)低速运动稳定性、爬行现象等。第二节金属切削机床零件，电动伺服进给系统的驱动部分电动伺服进给系统由伺服驱动部分和机械传动部分组成。伺服驱动部件包括步进电机、DC伺服电机、交流伺服电机等。第二节金属切割机零件，1)步进电机的优点：转速可在很大范围内调节；可以控制电机的正转或反转；无累积误差，结构简单，使用维护方便，制造成本低。缺点：效率低，高烧，有时“不合拍”。用途：适用于中小型机床和低速精度要求的场所。2) DC伺服电机的优点：转子直径小，轴向尺寸大；惯性矩小，所以

14、响应时间快。缺点：额定扭矩小，必须与齿轮减速器相匹配。用途：用于小型高速轻载数控机床。第二节金属切削机零件，3)交流伺服电机的优点：可靠性好，结构简单，体积小，重量轻，动态响应好；高效率、宽速度范围和高响应频率。缺点：驱动惯性负载的能力差，因此通常需要齿轮减速装置。用途：用于中小型数控机床。第二部分是金属切削机床零件，4)直线伺服电机是适应超高速加工技术发展需要的一种新型电机。它可以直接驱动工作台直线运动，使工作台的加减速提高到传统机床的1020倍，速度提高34倍。第二节金属切削机床零件，直线伺服电机传动示意图，第二节金属切削机床零件，直线伺服电机的优点：1)采用直线伺服电机驱动方式，省略减速

15、器、滚动丝杠副等中间环节；2)简化机床结构，避免中间环节弹性变形、磨损、间隙、发热等因素造成的传动误差；3)无接触直接驱动，结构简单，易于维护，可靠性高，体积小，传动刚度高，响应快，可获得瞬时高加减速。第二节金属切削机床部分，(3)电动伺服进给传动系统中的机械传动部分，1。滚珠丝杠：一种运动转换机构，将旋转运动转换成致动器的线性运动。滚珠丝杠主要承受轴向载荷，因此对丝杠轴承的轴向精度和刚度要求较高，通常采用角接触球轴承或双向推力圆柱滚子轴承和滚针轴承的组合轴承。第2节金属切削机零件，1-密封圈2，3-滚珠返回4-螺杆5-螺母6-滚珠；第2节金属切削机零件，由双向推力圆柱滚子轴承和角接触球轴承支

16、撑；第2节金属切削机零件，第2节齿轮(同步齿轮带)，第2节金属切削机零件，第2节主轴零件，主轴零件其功能是支撑和驱动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和驱动力的载荷，并完成表面成形运动。在第二节中，金属切削机的零件，主轴部分由主轴及其支承轴承、传动部分、密封件和定位元件等组成。第二节金属切削机床零件，主轴零件应满足旋转精度的基本要求，静态检查是指主轴的低速或手动旋转，检查主轴零件的各定位面和工作面的跳动情况。为了进行动态检查，必须在机床主轴的额定速度下使用某些仪器。非接触测试法用于测试主轴的旋转精度。装配后，在空载和低速旋转的情况下，安装工件或刀具的主轴的径向和轴向跳动。通常，有两种方法来评估机床的运行精度：动态检查和静态检查。在金属切削机床零件的第二部分，获得高精度主轴零件的关键是提高轴