機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第3版ppt課件

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第3版,第一章機(jī)械加工方法,第一節(jié)零件的成形方法,第二節(jié)機(jī)械加工方法,第一節(jié)零件的成形方法,一、m0的制造過(guò)程,第二節(jié)機(jī)械加工方法,一、車削,圖1-1車床加工的典型工序,車削方法的特點(diǎn)是工件旋轉(zhuǎn)，形成主切削運(yùn)動(dòng)，因此車削加工后形成的面主要是回轉(zhuǎn)表面，也可加工工件的端面。,銑削的主切削運(yùn)動(dòng)是刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工件本身不動(dòng)，而是裝夾在機(jī)床的工作臺(tái)上完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。,二、銑削,圖1-2銑削加工,二、銑削,圖1-3順銑和逆銑a)順銑b)逆銑,a),b),刨削時(shí)，刀具的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)為切削主運(yùn)動(dòng)，如圖所示。因此，刨削速度不可能太高，故生產(chǎn)率較低。,圖1-4刨削加工,三、刨削,在鉆床上，用旋轉(zhuǎn)的鉆頭鉆削孔是孔加工最常用的方法，鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主切削運(yùn)動(dòng)，如圖所示。,圖1-6鏜床鏜孔,四、鉆削與鏜削,圖1-7車床鏜孔,齒輪齒面的加工運(yùn)動(dòng)較復(fù)雜，根據(jù)形成齒面的方法不同，可分為兩大類：成形法和展成法(又稱范成法)。成形法加工齒面所使用的機(jī)床一般為普通銑床，刀具為成形銑刀，需要兩個(gè)簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng)：刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B11(主切削運(yùn)動(dòng))和直線移動(dòng)A21（進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）。,圖1-8滾切斜齒圓柱齒輪的傳動(dòng)原理,五、齒面加工,三維曲面的切削加工，主要采用仿形銑和數(shù)控銑的方法或特種加工方法。仿形銑必須有原型作為靠模，加工中球頭仿形頭始終以一定壓力接觸原型曲面，仿形頭的運(yùn)動(dòng)變換為電感量，信號(hào)經(jīng)過(guò)放大控制銑床三個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)，形成刀頭沿曲面運(yùn)動(dòng)的軌跡。銑刀多采用與仿形頭等半徑的球頭銑刀。,六、復(fù)雜曲面加工,磨削以砂輪或其它磨具對(duì)工件進(jìn)行加工，如圖所示。其主運(yùn)動(dòng)是砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。,圖1-10磨削加工a)磨外圓b)磨內(nèi)孔c)磨平面1撥盤2撥銷3尾架4工件5雞心夾頭6頭架,七、磨削,八、特種加工,1.電火花加工(請(qǐng)點(diǎn)擊鏈接)2.電解加工3.激光加工4.超聲波加工,1.電火花加工,電火花加工是利用工具電極和工件電極間瞬時(shí)火花放電所產(chǎn)生的高溫，熔蝕工件材料來(lái)成形工件的。電火花加工在專用的電火花加工機(jī)床上進(jìn)行，如圖所示。,圖1-11電火花加工原理示意圖1床身2立柱3工作臺(tái)4工件電極5工具電極6進(jìn)給機(jī)構(gòu)7工作液8脈沖電源9工作液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng),電解加工是利用金屬在電解液中產(chǎn)生陽(yáng)極溶解的電化學(xué)原理對(duì)工件進(jìn)行成形加工的一種方法。,圖1-13電解加工原理示意圖1直流電源2工件3工具電極4電解液5進(jìn)給機(jī)構(gòu),2.電解加工,激光是一種能量密度高、方向性好(激光束的發(fā)散角極小)、單色性好(波長(zhǎng)和頻率單一)、相干性好的光。,圖1-14激光加工機(jī)示意圖1激光器2光闌3反射鏡4聚焦鏡5工件6工作臺(tái)7電源,3.激光加工,超聲波加工是利用超聲頻(16-25kHz)振動(dòng)的工具端面沖擊工作液中的懸浮磨粒，由磨粒對(duì)工件表面撞擊拋磨來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件加工的一種方法，其加工原理如圖所示。,圖1-15超聲波加工原理示意圖1超聲波發(fā)生器2、3冷卻水4換能器5振幅擴(kuò)大棒6工具7工件8工作液,4.超聲波加工,第二章金屬切削原理與刀具,第一節(jié)刀具的結(jié)構(gòu),第二節(jié)刀具材料,第三節(jié)金屬切削過(guò)程及其物理現(xiàn)象,第四節(jié)切削力與切削功率,第五節(jié)切削熱與切削溫度,第六節(jié)刀具磨損與刀具壽命,第七節(jié)切削用量的選擇及工件材料加工性,第一節(jié)刀具的結(jié)構(gòu),一、切削運(yùn)動(dòng)與切削要素,二、刀具角度,三、刀具種類,1.切削運(yùn)動(dòng),刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱為切削運(yùn)動(dòng)，即表面成形運(yùn)動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)可分解為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。,一、切削運(yùn)動(dòng)與切削要素,圖2-1切削運(yùn)動(dòng)與切削表面,2.切削要素,(1)切削用量1)切削速度vc2)進(jìn)給量f3)背吃刀量（切削深度）p,圖2-1切削運(yùn)動(dòng)與切削表面,圖2-2切削用量與切削層數(shù),(2)切削層幾何參數(shù)切削寬度w2)切削厚度c3)切削面積Ac,2.切削要素,圖2-3車刀的組成,二、刀具角度,1.刀具切削部分的組成,2.刀具角度的參考平面,圖2-5確定車刀角度的參考平面,3.刀具的標(biāo)注角度,(1)前角o(2)后角o(3)主偏角r(4)副偏角r(5)刃傾角s,圖2-6車刀的主要角度,參考系與角度,4.刀具的工作角度,以切削過(guò)程中實(shí)際的切削平面、基面和正交平面為參考平面所確定的刀具角度稱為刀具的工作角度，又稱實(shí)際角度。,(1)刀具安裝位置對(duì)工作角度的影響,圖2-8車刀安裝高度對(duì)工作角度的影響a)刀尖高于工件軸線b)刀尖低于工件軸線,圖2-9車刀安裝偏斜對(duì)工作角度的影響(為切削時(shí)刀桿縱向軸線的偏轉(zhuǎn)角),4.刀具的工作角度,圖2-10縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響,(2)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響,圖2-11橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響,4.刀具的工作角度,視頻,1.刀具分類,按加工方式和具體用途，可分為車刀、孔加工刀具、銑刀、拉刀、螺紋刀具、齒輪刀具、自動(dòng)線及數(shù)控機(jī)床刀具和磨具等幾大類型；按所用材料性質(zhì)，可分為高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN)刀具和金剛石刀具等；按結(jié)構(gòu)形式，可分為整體刀具、鑲片刀具、機(jī)夾刀具和復(fù)合刀具等；按是否標(biāo)準(zhǔn)化，可分為標(biāo)準(zhǔn)刀具和非標(biāo)準(zhǔn)刀具等。,三、刀具種類,(1)車刀,圖2-12常用的幾種車刀a)直頭外圓車刀b)45彎頭外圓車刀c)90彎頭外圓車刀d)端面車刀e)內(nèi)孔車刀f)切斷刀g)寬刃光刀,2.常用刀具簡(jiǎn)介,孔加工刀具一般可分為兩大類：一類是從實(shí)體材料上加工出孔的刀具，常用的有麻花鉆、中心鉆和深孔鉆等；另一類是對(duì)工件上已有孔進(jìn)行再加工用的刀具，常用的有擴(kuò)孔鉆、鉸刀及鏜刀等。,(2)孔加工刀具,2.常用刀具簡(jiǎn)介,圖2-16中型標(biāo)準(zhǔn)群鉆a)外形圖b)投影圖,圖2-15麻花鉆的結(jié)構(gòu),2.常用刀具簡(jiǎn)介,圖2-19擴(kuò)孔鉆a)高速鋼整體式b)鑲齒套式c)鑲硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位式,2.常用刀具簡(jiǎn)介,圖2-20不同種類的鉸刀,圖2-21單刃鏜刀,2.常用刀具簡(jiǎn)介,圖2-22銑刀種類,(3)銑刀,2.常用刀具簡(jiǎn)介,圖2-24常用內(nèi)拉刀a)圓孔拉刀b)花鍵拉刀,(4)拉刀,圖2-25外拉刀,2.常用刀具簡(jiǎn)介,螺紋可用切削法和滾壓法進(jìn)行加工。,圖2-26切削法工作的螺紋刀具a)平體螺紋梳刀b)棱體螺紋梳刀c)圓體螺紋梳刀d)板牙e)絲錐,(5)螺紋刀具,2.常用刀具簡(jiǎn)介,齒輪刀具是用于加工齒輪齒形的刀具。,圖2-27盤形齒輪銑刀,(6)齒輪刀具,圖2-28插齒刀a)盤形直齒插齒刀b)碗形直齒插齒刀c)錐柄直齒插齒刀,2.常用刀具簡(jiǎn)介,圖2-29滾刀,圖2-30兩種典型的剃齒刀,2.常用刀具簡(jiǎn)介,1.高的硬度2.高的耐磨性3.高的耐熱性4.足夠的強(qiáng)度和韌性5.良好的工藝性6.良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能,第二節(jié)刀具材料,一、刀具材料應(yīng)具備的性能,1.碳素工具鋼與合金工具鋼碳素工具鋼是含碳量最高的優(yōu)質(zhì)鋼（碳的質(zhì)量分料為0.7%1.2%），如T10A。,二、常用的刀具材料,2.高速鋼又稱為鋒鋼或風(fēng)鋼，它是含有較多W、Cr、V合金元素的高合金工具鋼，如W18Cr4V。,3.硬質(zhì)合金它是以高硬度、高熔點(diǎn)的金屬碳化物（WC，TiC）為基體，以金屬Co，Ni等為粘結(jié)劑，用粉末冶金方法制成的一種合金。,三、新型刀具材料,陶瓷是以氧化鋁（Al2O3）或氮化硅（Si3N4）等為主要成分，經(jīng)壓制成形后燒結(jié)而成的刀具材料。陶瓷的硬度高、化學(xué)性能高、耐氧化，所以被廣泛用于高速切削加工中。但由于其強(qiáng)度低、韌性差，長(zhǎng)期以來(lái)主要用于精加工。,陶瓷刀具與傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：可加工硬度高達(dá)65HRC的高硬度難加工材料；可進(jìn)行扒荒粗車及銑、刨等大沖擊間斷切削；耐用度可提高幾倍至幾十倍；切削效率提高3-10倍，可實(shí)現(xiàn)以車、銑代磨。,1.切屑過(guò)程及切屑種類,第三節(jié)金屬切削過(guò)程及其物理現(xiàn)象,一、切削過(guò)程及切屑種類,圖2-31切屑的形成過(guò)程a)金屬切削層變形圖像b)切削過(guò)程晶粒變形情況c)切削過(guò)程3個(gè)變形區(qū),圖2-32切屑類型a)帶狀切屑b)擠裂切屑c)單元切屑d)崩碎切屑,2.切屑的類型及其控制,3.積屑瘤現(xiàn)象,在切削速度不高而又能形成連續(xù)切屑的情況下，加工一般鋼料或其它塑性材料時(shí)，常常在前刀面處粘著一塊剖面有時(shí)呈三角狀的硬塊。它的硬度很高，通常是工件材料的2-3倍，在處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)，能夠代替切削刃進(jìn)行切削。這塊冷焊在前刀面上的金屬稱為積屑瘤或刀瘤。,圖2-34積屑瘤現(xiàn)象,在金屬切削時(shí)，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形并成為切屑所需的力，稱為切削力。,圖2-35切削合力和分力,第四節(jié)切削力與切削功率,一、切削力的來(lái)源，切削合力及其分解，切削功率,1.測(cè)定機(jī)床功率，計(jì)算切削力用功率表測(cè)出機(jī)床電動(dòng)機(jī)在切削過(guò)程中所消耗的功率PE后，計(jì)算出切削功率Pc。2.用測(cè)力儀測(cè)量切削力測(cè)力儀的測(cè)量原理是利用切削力作用在測(cè)力儀的彈性元件上所產(chǎn)生的變形，或作用在壓電晶體上產(chǎn)生的電荷經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換處理后，讀出Fc、Ff和Fp的值。,二、切削力的測(cè)量,1.計(jì)算切削力的指數(shù)公式,三、切削力的經(jīng)驗(yàn)公式和切削力估算,2.按單位切削力計(jì)算切削力和切削功率,單位切削力kc是指單位切削面積上的切削力：,切削塑性材料時(shí)，變形和摩擦都比較大，所以發(fā)熱較多。切削速度提高時(shí)，因切屑的變形減小，所以塑性變形產(chǎn)生的熱量百分比降低，而摩擦產(chǎn)生熱量的百分比增高。切削脆性材料時(shí)，后刀面上摩擦產(chǎn)生的熱量在切削熱中所占的百分比增大。,第五節(jié)切削力與切削功率,一、切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo),圖2-37切削熱的產(chǎn)生與傳導(dǎo),切削溫度的測(cè)量方法很多，大致可分為熱電偶法、輻射溫度計(jì)法以及其它測(cè)量方法。目前應(yīng)用較廣的是自然熱電偶法和人工熱電偶法。,二、切削溫度的測(cè)量,1.切削用量的影響2.工件材料的影響3.刀具角度的影響4.刀具磨損的影響5.切削液的影響,三、影響切削溫度的主要因素,1.水溶液2.乳化液3.切削油,四、切削液,1.切削溫度對(duì)工件材料強(qiáng)度和切削力的影響2.對(duì)刀具材料的影響3.對(duì)工件尺寸精度的影響4.利用切削溫度自動(dòng)控制切削速度或進(jìn)給量5.利用切削溫度與切削力控制刀具磨損,五、切削溫度對(duì)工件、刀具和切削過(guò)程的影響,1.前刀面磨損,第六節(jié)刀具磨損與刀具壽命,一、刀具磨損的形態(tài)及其原因,圖2-38刀具的磨損形態(tài),圖2-39前刀面的磨損痕跡隨時(shí)間的變化,2.后刀面磨損,圖2-40刀具磨損的測(cè)量位置,切削時(shí)，工件的新鮮加工表面與刀具后刀面接觸，相互摩擦，引起后刀面磨損。,3.邊界磨損,切削鋼料時(shí)，常在主切削刃靠近工件外表皮處以及副切削刃靠近刀尖處的后刀面上，磨出較深的溝紋。,二、刀具磨損過(guò)程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn),圖2-41典型的磨損曲線,vTm=C式中v切削速度(m/min)；T刀具壽命(min)；m指數(shù)，表示v-T間影響的程度；C系數(shù)，與刀具、工件材料和切削條件有關(guān)。,三、刀具壽命的經(jīng)驗(yàn)公式,1.對(duì)加工質(zhì)量的影響切削用量三要素中，背吃刀量和進(jìn)給量增大，都會(huì)使切削力增大，工件變形增大，并可能引起振動(dòng)，從而降低加工精度和增大表面粗糙度Ra值。進(jìn)給量增大還會(huì)使殘留面積的高度顯著增大，表面更加粗糙。切削速度增大時(shí)，切削力減小，并可減小或避免積屑瘤，有利于加工質(zhì)量和表面質(zhì)量的提高。2.對(duì)基本工藝時(shí)間的影響切削用量三要素對(duì)基本工藝時(shí)間tm的影響是相同的。,第七節(jié)切削用量的選擇及工件材料加工性,一、切削用量的選擇,3.對(duì)刀具壽命和輔助時(shí)間的影響在切削用量中，切削速度對(duì)刀具壽命的影響最大，進(jìn)給量的影響次之，背吃刀量的影響最小。也就是說(shuō)，當(dāng)提高切削速度時(shí)，刀具壽命下降的速度，比增大同樣倍數(shù)的進(jìn)給量或背吃刀量時(shí)快得多。由于刀具壽命迅速下降，勢(shì)必增加磨刀或換刀的次數(shù)，這樣增加了輔助時(shí)間，從而影響生產(chǎn)率的提高。綜合切削用量三要素對(duì)刀具壽命、生產(chǎn)率和加工質(zhì)量的影響，選擇切削用量的順序應(yīng)為:首先選盡可能大的背吃刀量，其次選盡可能大的進(jìn)給量，最后選盡可能大的切削速度。,1.工件材料切削加工性的概念,工件材料被切削加工的難易程度，稱為材料的切削加工性。衡量材料切削加工性的指標(biāo)很多，一般地說(shuō)，良好的切削加工性是指：刀具壽命較長(zhǎng)或一定壽命下的切削速度較高；在相同的切削條件下切削力較小，切削溫度較低；容易獲得好的表面質(zhì)量；切屑形狀容易控制或容易斷屑。但衡量一種材料切削加工性的好壞，還要看具體的加工要求和切削條件。,二、工件材料的切削加工性,2.改善工件材料切削加工性的途徑,(1)調(diào)整材料的化學(xué)成分(2)采用熱處理改善材料的切削加工性,第三章金屬切削機(jī)床,1.動(dòng)力源為機(jī)床提供動(dòng)力(功率)和運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部分，如各種交流電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的液壓泵、液壓馬達(dá)等。2.傳動(dòng)系統(tǒng)包括主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)和其它運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，如變速箱、進(jìn)給箱等部件，有些機(jī)床主軸組件與變速箱合在一起成為主軸箱。3.支承件用于安裝和支承其它固定的或運(yùn)動(dòng)的部件，承受其重力和切削力，如床身、底座、立柱等。支承件是機(jī)床的基礎(chǔ)構(gòu)件，亦稱機(jī)床大件或基礎(chǔ)件。,第一節(jié)概述,一、機(jī)床的基本組成,4.工作部件(1)與最終實(shí)現(xiàn)切削加工的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有關(guān)的執(zhí)行部件；(2)與工件和刀具安裝及調(diào)整有關(guān)的部件或裝置；(3)與上述部件或裝置有關(guān)的分度、轉(zhuǎn)位、定位機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)等。5.控制系統(tǒng)用于控制各工作部件的正常工作，主要是電氣控制系統(tǒng)，有些機(jī)床局部采用液壓或氣動(dòng)控制系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床則是數(shù)控系統(tǒng)，它包括數(shù)控裝置、主軸和進(jìn)給的伺服控制系統(tǒng)(伺服單元)、可編程序控制器和輸入輸出裝置等。,6.冷卻系統(tǒng)用于對(duì)加工工件、刀具及機(jī)床的某些發(fā)熱部位進(jìn)行冷卻。7.潤(rùn)滑系統(tǒng)用于對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)副(如軸承、導(dǎo)軌等)進(jìn)行潤(rùn)滑，以減小摩擦、磨損和發(fā)熱。8.其它裝置如排屑裝置、自動(dòng)測(cè)量裝置等。,1.表面形成運(yùn)動(dòng),表面形成運(yùn)動(dòng)是機(jī)床最基本的運(yùn)動(dòng)，亦稱工作運(yùn)動(dòng)。(1)主運(yùn)動(dòng)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)是形成切削速度并從工件上切除多余材料起主要作用的工作運(yùn)動(dòng)，機(jī)床功率主要消耗于主運(yùn)動(dòng)。(2)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是使工件上的多余材料不斷被去除的工作運(yùn)動(dòng)，是維持切削得以繼續(xù)的運(yùn)動(dòng)。,二、機(jī)床的運(yùn)動(dòng),2.輔助運(yùn)動(dòng),機(jī)床在加工過(guò)程中加工工具與工件除工作運(yùn)動(dòng)以外的其他運(yùn)動(dòng)稱為輔助運(yùn)動(dòng)。(1)切入運(yùn)動(dòng)用于保證工件被加工表面獲得所需要的尺寸，使工具切入工件表面一定深度。(2)各種空行程運(yùn)動(dòng)空行程運(yùn)動(dòng)主要是指進(jìn)給前后的快速運(yùn)動(dòng)。(3)其它輔助運(yùn)動(dòng)包括分度運(yùn)動(dòng)、操縱和控制運(yùn)動(dòng)等，例如刀架或工作臺(tái)的分度轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)，刀庫(kù)和機(jī)械手的自動(dòng)換刀運(yùn)動(dòng)，變速、換向，部件與工件的夾緊與松開(kāi)，自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)取?1.機(jī)床的工藝范圍機(jī)床的工藝范圍是指在機(jī)床上加工的工件類型和尺寸，能夠加工完成何種工序，使用什么刀具等等。,三、機(jī)床技術(shù)性能指標(biāo),2.機(jī)床的技術(shù)參數(shù)尺寸參數(shù)具體反映機(jī)床的加工范圍，包括主參數(shù)、第2主參數(shù)和與加工零件有關(guān)的其它尺寸參數(shù)。運(yùn)動(dòng)參數(shù)指機(jī)床執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)速度，例如主軸的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速、刀架的最大進(jìn)給量與最小進(jìn)給量(或進(jìn)給速度)。動(dòng)力參數(shù)指機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率，有些機(jī)床還給出主軸允許承受的最大轉(zhuǎn)矩等其它內(nèi)容。,1.幾何精度幾何精度是指機(jī)床空載條件下，在不運(yùn)動(dòng)(機(jī)床主軸不轉(zhuǎn)或工作臺(tái)不移動(dòng)等情況下)或運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)各主要部件的形狀，相互位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的精確程度。2.運(yùn)動(dòng)精度運(yùn)動(dòng)精度是指機(jī)床空載并以工作速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，主要零部件的幾何位置精度。3.傳動(dòng)精度傳動(dòng)精度是指機(jī)床傳動(dòng)系各末端執(zhí)行件之間運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性和均勻性。,四、機(jī)床精度與剛度,4.定位精度定位精度是指機(jī)床的定位部件運(yùn)動(dòng)到達(dá)規(guī)定位置的精度。5.工作精度加工規(guī)定的試件，用試件的加工精度表示機(jī)床的工作精度。6.精度保持性在規(guī)定的工作期間內(nèi)，保持機(jī)床所要求的精度，稱之為精度保持性。,1.通用機(jī)床的型號(hào)編制,()()()()(),五、機(jī)床的型號(hào)編制,分類代號(hào),類別代號(hào),通用特性和結(jié)構(gòu)特性代號(hào),組別、系別代號(hào),主參數(shù)或設(shè)計(jì)順序號(hào),第二主參數(shù),重大改進(jìn)順序號(hào),同一型號(hào)機(jī)床的變型代號(hào),2.專用機(jī)床的型號(hào)編制,設(shè)計(jì)單位代號(hào)組代號(hào)設(shè)計(jì)順序號(hào),1.主傳動(dòng)系統(tǒng),主傳動(dòng)系統(tǒng)可按不同的特征來(lái)分類：(1)按驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)類型可分為交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。(2)按傳動(dòng)裝置類型可分為機(jī)械傳動(dòng)裝置、液壓傳動(dòng)裝置、電氣傳動(dòng)裝置以及它們的組合。(3)按變速的連續(xù)性可以分為分級(jí)變速傳動(dòng)和無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)。,第二節(jié)金屬切削機(jī)床部件,一、傳動(dòng)系統(tǒng),2、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),(1)電氣伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的控制類型電氣伺服系統(tǒng)按有無(wú)檢測(cè)和反饋裝置分為開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)。,圖3-1開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng),圖3-2閉環(huán)系統(tǒng)1數(shù)控裝置2伺服電動(dòng)機(jī)3齒輪4絲杠5工作臺(tái)6檢測(cè)元件,2、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),圖3-3半閉環(huán)系統(tǒng)a)伺服電動(dòng)機(jī)反饋b)、c)從動(dòng)杠反饋1反饋裝置2伺服電動(dòng)機(jī)3齒輪,2、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)部件和機(jī)械傳動(dòng)部件組成。伺服驅(qū)動(dòng)部件有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)等。,(2)電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部件,2、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),(3)電伺服進(jìn)給傳動(dòng)系中的機(jī)械傳動(dòng)部件,機(jī)械傳動(dòng)部件主要指齒輪(或同步齒輪帶)和絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副。電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)中，運(yùn)動(dòng)部件的移動(dòng)是靠脈沖信號(hào)來(lái)控制，要求運(yùn)動(dòng)部件動(dòng)作靈敏、低慣量、定位精度好，具有適宜的阻尼比及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不能有反向間隙。,2、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),圖3-7滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)1密封環(huán)2、3回珠器4絲杠5螺母6滾珠,2、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),圖3-8采用雙向推力圓柱滾子軸承的支承方式,圖3-9采用角接觸球軸承的支承方式,2、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng),主軸部件是機(jī)床重要部件之一，它是機(jī)床的執(zhí)行件。它的功用是支承并帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削，承受切削力和驅(qū)動(dòng)力等載荷，完成表面成形運(yùn)動(dòng)。主軸部件由主軸及其支承軸承、傳動(dòng)件、密封件及定位元件等組成。,二、主軸部件,(1)旋轉(zhuǎn)精度主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指裝配后，在無(wú)載荷、低速轉(zhuǎn)動(dòng)條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的徑向和軸向跳動(dòng)。(2)剛度主軸部件的剛度是指其在外加載荷作用下抵抗變形的能力，通常以主軸前端產(chǎn)生單位位移的彈性變形時(shí)，在位移方向上所施加的作用力來(lái)定義。(3)抗振性主軸部件的抗振性是指抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力。(4)溫升和熱變形主軸部件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因各相對(duì)運(yùn)動(dòng)處的摩擦生熱，切削區(qū)的切削熱等使主軸部件的溫度升高，形狀尺寸和位置發(fā)生變化，造成主軸部件的所謂熱變形。,1.主軸部件應(yīng)滿足的基本要求,2.主軸部件的傳動(dòng)方式,主軸部件的傳動(dòng)方式主要有齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)等。主軸傳動(dòng)方式的選擇，主要決定于主軸的轉(zhuǎn)速、所傳遞的轉(zhuǎn)矩、對(duì)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的要求以及結(jié)構(gòu)緊湊、裝卸維修方便等要求。,多數(shù)機(jī)床的主軸采用前、后兩個(gè)支承。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造裝配方便，容易保證精度。為提高主軸部件的剛度，前后支承應(yīng)消除間隙或預(yù)緊。為提高剛度和抗振性，有的機(jī)床主軸采用三個(gè)支承。三個(gè)支承中可以前、后支承為主要支承，中間支承為輔助支承；也可以前、中支承為主要支承，后支承為輔助支承。,(1)主軸的支承形式,3.主軸部件結(jié)構(gòu),主軸的構(gòu)造和形狀主要決定于主軸上所安裝的刀具、夾具、傳動(dòng)件、軸承等零件的類型、數(shù)量、位置和安裝定位方法等。主軸一般為空心階梯軸，前端徑向尺寸大，中間徑向尺寸逐漸減小，尾部徑向尺寸最小。,(2)主軸的構(gòu)造,3.主軸部件結(jié)構(gòu),(3)主軸的材料和熱處理,主軸的材料應(yīng)根據(jù)載荷特點(diǎn)、耐磨性要求、熱處理方法和熱處理后變形情況選擇。普通機(jī)床主軸可選用中碳鋼(如45鋼)，調(diào)質(zhì)處理后，在主軸端部、錐孔、定心軸頸或定心錐面等部位進(jìn)行局部高頻淬硬，以提高其耐磨性。只有載荷大和有沖擊時(shí)、或精密機(jī)床需要減小熱處理后的變形時(shí)、或有其它特殊要求時(shí)，才考慮選用合金鋼。當(dāng)支承為滑動(dòng)軸承，則軸頸也需淬硬，以提高耐磨性。,3.主軸部件結(jié)構(gòu),(4)主軸軸承,主軸部件中最重要的組件是軸承。軸承的類型、精度、結(jié)構(gòu)、配置方式、安裝調(diào)整、潤(rùn)滑和冷卻等狀況，都直接影響主軸部件的工作性能。,圖3-13典型的主軸軸承a)、b)雙列短圓柱滾子軸承c)雙列空心圓錐滾子軸承d)單列空心圓錐滾子軸承e)圓錐軸承f)雙列圓錐軸承g(shù))雙向推力角接觸球軸承h)角接觸球軸承1、4內(nèi)圈2外圈3隔套,3.主軸部件結(jié)構(gòu),1.支承件應(yīng)滿足的基本要求1)應(yīng)具有足夠的剛度和較高的剛度質(zhì)量比。2)應(yīng)具有較好的動(dòng)態(tài)特性，包括較大的位移阻抗(動(dòng)剛度)和阻尼；整機(jī)的低階頻率較高，各階頻率不致引起結(jié)構(gòu)共振；不會(huì)因薄壁振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲。3)熱穩(wěn)定性好，熱變形對(duì)機(jī)床加工精度的影響較小。4)排屑暢通、吊運(yùn)安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。,三、機(jī)床支承件,2.支承件的結(jié)構(gòu)(1)箱形類支承件在三個(gè)方向的尺寸都相差不多，如各類箱體、底座、升降臺(tái)等。(2)板塊類支承件在兩個(gè)方向的尺寸比第三個(gè)方向大得多，如工作臺(tái)、刀架等。(3)梁類支承件在一個(gè)方向的尺寸比另兩個(gè)方向大得多，如立柱、橫梁、搖臂、滑枕、床身等。,3.支承件的材料支承件常用的材料有鑄鐵、鋼板和型鋼、天然花崗巖、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土等。,導(dǎo)軌的功用是承受載荷和導(dǎo)向。它承受安裝在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)部件及工件的質(zhì)量和切削力，運(yùn)動(dòng)部件可以沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌稱為動(dòng)導(dǎo)軌，不動(dòng)的導(dǎo)軌稱為靜導(dǎo)軌或支承導(dǎo)軌。動(dòng)導(dǎo)軌相對(duì)于靜導(dǎo)軌可以作直線運(yùn)動(dòng)或者回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。,四、機(jī)床導(dǎo)軌,1.導(dǎo)軌應(yīng)滿足的主要技術(shù)要求(1)導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度是導(dǎo)軌副在空載荷或切削條件下運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡與給定運(yùn)動(dòng)軌跡之間的偏差。(2)承載能力大，剛度好根據(jù)導(dǎo)軌承受載荷的性質(zhì)、方向和大小，合理地選擇導(dǎo)軌的截面形狀和尺寸，使導(dǎo)軌具有足夠的剛度，保證機(jī)床的加工精度。(3)精度保持性好精度保持性主要是由導(dǎo)軌的耐磨性決定的，常見(jiàn)的磨損形式有磨料(或磨粒)磨損、粘著磨損或咬焊、接觸疲勞磨損等。(4)低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)當(dāng)動(dòng)導(dǎo)軌作低速運(yùn)動(dòng)或微量進(jìn)給時(shí)，應(yīng)保證運(yùn)動(dòng)始終平穩(wěn)，不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。,2.導(dǎo)軌的截面形狀和組合形式,圖3-16導(dǎo)軌的截面形狀a)矩形導(dǎo)軌b)三角形導(dǎo)軌c)燕尾形導(dǎo)軌d)圓柱形導(dǎo)軌,3.導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型及特點(diǎn)(1)滑動(dòng)導(dǎo)軌(2)靜壓導(dǎo)軌(3)卸荷導(dǎo)軌(4)滾動(dòng)導(dǎo)軌,1.機(jī)床刀架自動(dòng)換刀裝置應(yīng)滿足的要求1)滿足工藝過(guò)程所提出的要求。2)在刀架、刀庫(kù)上要能牢固地安裝刀具，在刀架上安裝刀具時(shí)還應(yīng)能精確地調(diào)整刀具的位置，采用自動(dòng)交換刀具時(shí)，應(yīng)能保證刀具交換前后都能處于正確位置。3)刀架、刀庫(kù)、換刀機(jī)械手部應(yīng)具有足夠的剛度。4)可靠性高。5)刀架和自動(dòng)換刀裝置是為了提高機(jī)床自動(dòng)化而出現(xiàn)的，因而它的換刀時(shí)間應(yīng)盡可能縮短，以利于提高生產(chǎn)率。6)操作方便和安全。,五、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置,2.機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置的類型按照安裝刀具的數(shù)目可分為單刀架和多刀架，例如自動(dòng)車床上的前、后刀架和天平刀架。按結(jié)構(gòu)形式可分為方刀架、轉(zhuǎn)塔刀架、回輪式刀架等；按驅(qū)動(dòng)刀架轉(zhuǎn)位的動(dòng)力不同可分為手動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架和自動(dòng)(電動(dòng)和液動(dòng))轉(zhuǎn)位刀架。,車床類機(jī)床的運(yùn)動(dòng)特征是：主運(yùn)動(dòng)為主軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)通常由刀具來(lái)完成。車床加工所使用的刀具主要是車刀，還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀等孔加工刀具。車床的種類很多，按用途和結(jié)構(gòu)的不同有臥式車床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床、自動(dòng)和半自動(dòng)車床以及各種專門化車床等。其中臥式車床是應(yīng)用最廣泛的一種。,一、車床,磨床是用磨料磨具(如砂輪、砂帶、油石、研磨料)為工具進(jìn)行切削加工的機(jī)床。它們是由于精加工和硬表面加工的需要而發(fā)展起來(lái)的，目前也有少數(shù)應(yīng)用于粗加工的高效磨床。為了適應(yīng)磨削各種加工表面、工件形狀及生產(chǎn)批量的要求，磨床的種類很多，其中主要類型有：外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、工具磨床、刀具刃磨磨床、各種專門化磨床(如曲軸磨床、凸輪軸磨床、花鍵軸磨床、活塞環(huán)磨床、齒輪磨床、螺紋磨床等)、研磨床、其它磨床(如珩磨機(jī)、拋光機(jī)、超精加工機(jī)床、砂輪機(jī)等)。,二、磨床,鉆床是孔加工的主要機(jī)床。在鉆床上主要用鉆頭進(jìn)行鉆孔。在車床上鉆孔時(shí)，工件旋轉(zhuǎn)，刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。而在鉆床上加工時(shí)，工件不動(dòng)，刀具作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)，同時(shí)沿軸向移動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。故鉆床適用于加工外形較復(fù)雜，沒(méi)有對(duì)稱回轉(zhuǎn)軸線的工件上的孔，尤其是多孔加工。如：加工箱體、機(jī)架等零件上的孔。除鉆孔外在鉆床上還可完成擴(kuò)孔、鉸孔、锪平面以及攻螺紋等工作。鉆床的主參數(shù)是最大鉆孔直徑。根據(jù)用途和結(jié)構(gòu)的不同，鉆床可分為：立式鉆床、臺(tái)式鉆床、搖臂鉆床、深孔鉆床以及中心孔鉆床等。,三、鉆床,銑床是用銑刀進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。通常銑削的主運(yùn)動(dòng)是銑刀的旋轉(zhuǎn)，工件或銑刀的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，這有利于采用高速切削，其生產(chǎn)率比刨床高。銑床適應(yīng)的工藝范圍較廣，可加工各種平面、臺(tái)階、溝槽、螺旋面等。銑床的主要類型有升降臺(tái)式銑床、床身式銑床、龍門銑床、工具銑床、仿形銑床以及近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的數(shù)控銑床等。,四、銑床,五、加工中心,圖3-36加工中心,第四章機(jī)床夾具原理與設(shè)計(jì),第三節(jié)定位誤差分析,1.用找正法裝夾工件把工件直接放在機(jī)床工作臺(tái)上或放在四爪單動(dòng)卡盤、機(jī)用虎鉗等機(jī)床附件中，根據(jù)工件的一個(gè)或幾個(gè)表面用劃針或指示表找正工件準(zhǔn)確位置后再進(jìn)行夾緊。也有先按加工要求進(jìn)行加工面位置的劃線工序，然后再按劃出的線痕進(jìn)行找正實(shí)現(xiàn)裝夾。,第一節(jié)機(jī)床夾具概述,一、工件的裝夾方法,2.用夾具裝夾工件,圖4-1銑槽工序用的銑床夾具1定位鍵2支承板3齒紋頂支承釘4平頭支承釘5對(duì)刀塊6夾具底座7夾具底板8螺旋壓板9夾緊螺母10對(duì)刀塞尺,1.夾具的主要工作原理,二、機(jī)床夾具的工作原理和在機(jī)械加工過(guò)程中的作用,圖4-2銑槽夾具在立式銑床上的工作原理圖1銑床床身2銑床升降臺(tái)3立銑刀4銑槽夾具5夾具的定位鍵6銑床工作臺(tái)7銑床溜板,2.夾具的作用1)保證穩(wěn)定可靠地達(dá)到各項(xiàng)加工精度要求；2)縮短加工工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；3)降低生產(chǎn)成本；4)減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度；5)可由較低技術(shù)等級(jí)的工人進(jìn)行加工；6)能擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍。,1.夾具的分類,三、夾具的分類與組成,圖4-3夾具分類表,2.夾具的組成,圖4-4分度鉆床夾1分度操縱手2鉆模板3分度板(棘輪)4鉆套5定位心軸6開(kāi)口墊圈7夾緊螺母8工件9對(duì)定機(jī)構(gòu)(棘爪)10夾具體,夾具的主要組成部分有:(1)定位元件(2)夾緊裝置(3)對(duì)刀元件(5)聯(lián)接元件和聯(lián)接表面(6)夾具體(7)其它裝置,2.夾具的組成,(1)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是在零件圖上，確定點(diǎn)、線、面位置的基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是由該零件在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中的功用所決定的。(2)工藝基準(zhǔn)1)定位基準(zhǔn)在加工中使工件在機(jī)床夾具上占有正確位置所采用的基準(zhǔn)。2)度量基準(zhǔn)在檢驗(yàn)時(shí)所使用的基準(zhǔn)。3)裝配基準(zhǔn)裝配時(shí)用來(lái)確定零件或部件在機(jī)器中位置所采用的基準(zhǔn)。,第二節(jié)工件在夾具中的定位,一、基準(zhǔn)的概念,圖4-5工件在空間中的自由度,二、六點(diǎn)定位原理,在夾具設(shè)計(jì)和定位分析中，還經(jīng)常會(huì)遇到以下幾個(gè)問(wèn)題:(1)完全定位和不完全定位,圖4-6工件應(yīng)限制自由度的確定,二、六點(diǎn)定位原理,(2)過(guò)定位和欠定位,在加工中，如果工件的定位支承點(diǎn)數(shù)少于應(yīng)限制的自由度數(shù)，必然導(dǎo)致達(dá)不到所要求的加工精度。這種工件定位點(diǎn)不足的情況，稱為“欠定位”。,圖4-7連桿的過(guò)定位1長(zhǎng)圓柱銷2支承板,二、六點(diǎn)定位原理,三、常見(jiàn)的定位方式和定位元件,1.工件以平面定位(請(qǐng)點(diǎn)擊鏈接)2.工件以圓孔定位3.工件以外圓柱面定位4.工件以組合表面定位,1.工件以平面定位在機(jī)械加工中，利用工件上的一個(gè)或幾個(gè)平面作為定位基面來(lái)定位工件的方式，稱為平面定位。,(1)固定支承,圖4-8各種固定支承釘,圖4-9固定支承板a)A型b)B型,它指頂端位置可在一定高度范圍內(nèi)調(diào)整的支承。多用于未加工平面的定位，以調(diào)節(jié)和補(bǔ)償各批毛坯尺寸的誤差，一般每批毛坯調(diào)整一次。,(2)可調(diào)支承,圖4-10可調(diào)支承,指支承本身的位置在定位過(guò)程中，能自動(dòng)適應(yīng)工件定位基準(zhǔn)面位置變化的一類支承。,(3)自位支承,圖4-11自位支承,2.工件以圓孔定位,(1)定位銷,圖4-14定位銷,(2)圓錐銷,圖4-15圓錐銷定位,(3)定位心軸,圖4-16定位心軸,3.工件以外圓柱面定位,(1)V形塊,圖4-17各種V形塊結(jié)構(gòu),(2)定位套筒,圖4-18定位套筒,將同一圓周面的孔分成兩半圓，下半圓部分裝在夾具體上，起定位作用，上半圓部分裝在可卸式或鉸鏈?zhǔn)缴w上，起夾緊作用。,(3)半圓孔定位座,圖4-19半圓孔定位座,在實(shí)現(xiàn)定心的同時(shí)，能將工件夾緊的機(jī)構(gòu)，稱為定心夾緊機(jī)構(gòu)，如三爪自定心卡盤、彈簧夾頭等。,(4)外圓定心夾緊機(jī)構(gòu),圖4-20彈簧夾頭,4.工件以組合表面定位,在箱體、連桿、蓋板等類零件加工中，常采用這種組合定位，俗稱“一面兩孔”定位。一面兩孔定位時(shí)所用的定位元件是：平面采用支承板，兩孔采用定位銷，故又稱為“一面兩銷”，如圖所示。,(1)一個(gè)平面和兩個(gè)與其垂直的孔的組合,圖421“一面二孔”的組合定位,(2)一個(gè)平面和兩個(gè)與其垂直的外圓柱面的組合,圖424工件以端面和兩外圓定位,(3)一個(gè)孔和一個(gè)平行于孔中心線的平面的組合,圖4-25工件以一孔和一平面定位,1.定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的定位誤差,圖4-26基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的定位誤差,第三節(jié)定位誤差分析,一、定位誤差及其產(chǎn)生原因,2.定位副制造不準(zhǔn)確產(chǎn)生的定位誤差,圖4-27基準(zhǔn)位移產(chǎn)生的定位誤差,通常，定位誤差可按下述方法進(jìn)行分析計(jì)算：一是先分別求出基準(zhǔn)位移誤差和基準(zhǔn)不重合誤差，再求出其在加工尺寸方向上的矢量和，即dw=jb+jw；二是按最不利情況，確定一批工件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的兩個(gè)極限位置，再根據(jù)幾何關(guān)系求出此兩位置的距離，并將其投影到加工尺寸方向上，便可求出定位誤差。,二、定位誤差的計(jì)算,工件夾具加工此不等式即為保證加工精度的條件，稱為采用夾具加工時(shí)的誤差計(jì)算不等式。,三、保證加工精度的條件,1.力源裝置2.中間傳力機(jī)構(gòu)3.夾緊元件,第四節(jié)工件在夾具中的夾緊,一、夾緊裝置的組成及基本要求,圖4-29夾緊裝置組裝示意圖1氣缸2杠桿3壓板,1.夾緊力方向的確定,4-30夾緊力作用方向不垂直于主要定位基準(zhǔn)面,二、夾緊力的確定,(1)夾緊力的作用方向應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面,(2)夾緊力作用方向應(yīng)使所需夾緊力最小,圖4-31夾緊力方向與夾緊力大小的關(guān)系,(3)夾緊力作用方向應(yīng)使工件變形盡可能小,圖4-32套筒夾緊,2.夾緊力作用點(diǎn)的確定,(1)夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在支承元件或幾個(gè)支承元件形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內(nèi),圖4-33夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)在支承面內(nèi)a)不合理b)合理,不合理,合理,(2)夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性好的部位,圖4-34夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)落在剛性較好部位a)不合理b)合理,不合理,合理,(3)夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近加工面,圖4-35夾緊力應(yīng)靠近加工表面,3.夾緊力的大小,夾緊力的大小可根據(jù)切削力、工件重力的大小、方向和相互位置關(guān)系具體計(jì)算。為安全起見(jiàn)，計(jì)算出的夾緊力應(yīng)乘以安全系數(shù)K，故實(shí)際夾緊力一般比理論計(jì)算值大2-3倍。進(jìn)行夾緊力計(jì)算時(shí)，通常將夾具和工件看作一剛性系統(tǒng)，以簡(jiǎn)化計(jì)算。根據(jù)工件在切削力、夾緊力(重型工件要考慮重力，高速時(shí)要考慮慣性力)作用下處于靜力平衡，列出靜力平衡方程式，即可算出理論夾緊力。,1.斜楔夾緊,三、典型夾緊機(jī)構(gòu),圖4-36斜楔夾緊原理及受力分析,2.螺旋夾緊,圖4-37單螺旋夾緊1螺桿2螺母3螺釘4壓塊,3.偏心夾緊,偏心夾緊機(jī)構(gòu)是由偏心件作為夾緊元件，直接夾緊或與其它元件組合實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊，常用的偏心件有圓偏心和軸偏心兩種。,圖4-38偏心輪壓板夾緊機(jī)構(gòu)1墊板2手柄3偏心輪4軸5壓板,1.氣動(dòng)夾緊,四、夾緊動(dòng)力源裝置,圖4-39典型氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)1霧化器2減壓閥3止回閥4換向閥5調(diào)速閥6氣壓表7氣缸,2.液壓夾緊,液壓夾緊相比氣動(dòng)夾緊另有其本身的優(yōu)點(diǎn):(1)工作壓力高(可達(dá)56.5MPa)，比氣壓高出十余倍，故液壓缸尺寸比氣缸小得多。因傳動(dòng)力大，通常不需增力機(jī)構(gòu)，使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。(2)油液不可壓縮，因此夾緊剛性大、工作平穩(wěn)、夾緊可靠。(3)噪聲小，勞動(dòng)條件好。,3.氣液壓組合夾緊,圖4-41氣液壓組合夾緊工作原理1氣缸2增壓缸3活塞4活塞桿5工作缸6活塞,第五節(jié)各類機(jī)床夾具,一、車床夾具,圖4-42花盤角鐵式車床夾具1削邊銷2圓柱定位銷3軸向定程基面4夾具體5壓塊6工件7導(dǎo)向套8平衡塊,1.直線進(jìn)給式銑床夾具這類夾具安裝在作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的銑床工作臺(tái)上。2.圓周進(jìn)給式銑床夾具一般用于立式圓工作臺(tái)銑床或鼓輪式銑床等。3.靠模銑床夾具在銑床上用靠模銑削工件的夾具，可用來(lái)在一般萬(wàn)能銑床上加工出所需要的成形曲面，擴(kuò)大了機(jī)床的工藝用途。,二、銑床夾具,1.固定式鉆模在使用過(guò)程中，鉆模的位置固定不動(dòng)。2.滑動(dòng)式鉆模鉆模板固定在可以上下滑動(dòng)的滑柱上，并通過(guò)滑柱與夾具體相聯(lián)接。3.回轉(zhuǎn)式鉆模鉆模體可按一定的分度要求繞某一固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。4.移動(dòng)式鉆模用于單軸立式鉆床，先后鉆削工件同一表面上的多個(gè)孔。5.翻轉(zhuǎn)式鉆模整個(gè)夾具可以帶動(dòng)工件一起翻轉(zhuǎn)，加工工件不同表面的孔系，甚至可加工定位基準(zhǔn)面上的孔。6.蓋板式鉆模一般用于加工大型工件上的小孔。,三、鉆床夾具,1.固定夾具固定夾具用于工件直接輸送的生產(chǎn)自動(dòng)線，通常要求工件具有良好的定位和輸送基面，例如箱體零件、軸承環(huán)等。,第六節(jié)現(xiàn)代機(jī)床夾具,一、自動(dòng)線夾具,2.隨行夾具,隨行夾具用于工件間接輸送的自動(dòng)線中，主要適用于工件形狀復(fù)雜、沒(méi)有合適的輸送基面，或者雖有合適輸送基面，但屬于易磨損的非鑄材料工件，使用隨行夾具可避免表面劃傷與磨損。,圖4-52隨行夾具垂直上方返回系統(tǒng)1隨行夾具2隨行夾具輸送器3提升臺(tái)4推桿5傾斜返回滾道6限位器7下降臺(tái),二、組合夾具,圖4-55組合夾具的標(biāo)準(zhǔn)元件和組合件a)基礎(chǔ)件b)支承件c)定位件d)導(dǎo)向件e)壓緊件f)緊固件g)其它件h)合件,三、通用可調(diào)夾具和成組夾具,圖4-57通用可調(diào)銑床夾具的可換鉗口調(diào)整圖,圖4-58鉆杠桿小頭孔的成組夾具,1定位板2定位銷3緊固螺釘4滑柱式鉆模的移動(dòng)鉆模板5壓緊套6可換螺旋鉆套7滑動(dòng)V形塊8底座9支承套10固定刻度尺11滑動(dòng)V形塊的操縱手柄12擋銷,四、數(shù)控機(jī)床夾具,圖4-59數(shù)控機(jī)床夾具構(gòu)成簡(jiǎn)圖,第七節(jié)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基本步驟,1.研究原始資料，明確設(shè)計(jì)任務(wù)2.確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖3.繪制夾具總圖4.確定并標(biāo)注有關(guān)尺寸和夾具技術(shù)要求5.繪制夾具零件圖,第五章機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制,1.加工精度與加工誤差,所謂加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的符合程度。實(shí)際值愈接近理想值，加工精度就愈高。實(shí)際加工不可能把零件做得與理想零件完全一致，總會(huì)有大小不同的偏差，零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對(duì)理想幾何參數(shù)的偏離程度，稱為加工誤差。,第一節(jié)機(jī)械加工精度,一、概述,2.加工經(jīng)濟(jì)精度,圖5-2加工成本與加工誤差之間的關(guān)系,3.原始誤差,由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱工藝系統(tǒng))會(huì)有各種各樣的誤差產(chǎn)生，這些誤差在各種不同的具體工作條件下都會(huì)以各種不同的方式(或擴(kuò)大、或縮小)反映為工件的加工誤差。工藝系統(tǒng)的誤差是“因”，是根源；工件的加工誤差是“果”，是表現(xiàn)；因此，我們把工藝系統(tǒng)的誤差稱為原始誤差。,4.誤差敏感方向的概念,圖5-3由z引起的加工誤差,原始誤差所引起的切削刃與工件間的相對(duì)位移，如果產(chǎn)生在加工表面的法線方向，則對(duì)加工誤差有直接的影響；如果產(chǎn)生在加工表面的切線方向上，就可以忽略不計(jì)。我們把加工表面的法向稱之為誤差的敏感方向。,分析計(jì)算法是在掌握各原始誤差對(duì)加工精度影響規(guī)律的基礎(chǔ)上，分析工件加工中所出現(xiàn)的誤差可能是哪一個(gè)或哪幾個(gè)主要原始誤差所引起的，并找出原始誤差與加工誤差之間的影響關(guān)系，進(jìn)而通過(guò)估算來(lái)確定工件的加工誤差的大小，再通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試來(lái)加以驗(yàn)證。統(tǒng)計(jì)分析法是對(duì)具體加工條件下加工得到的幾何參數(shù)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，然后運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)這些測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，找出工件加工誤差的規(guī)律和性質(zhì)，進(jìn)而控制加工質(zhì)量。分析計(jì)算法主要是在對(duì)單項(xiàng)原始誤差進(jìn)行分析計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，統(tǒng)計(jì)分析法則是對(duì)有關(guān)的原始誤差進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。,5.研究機(jī)械加工精度的方法,二、工藝系統(tǒng)幾何誤差,1.機(jī)床的幾何誤差,加工中刀具相對(duì)于工件的成形運(yùn)動(dòng)一般都是通過(guò)機(jī)床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決于機(jī)床的精度。機(jī)床制造誤差對(duì)工件加工精度影響較大的有：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)鏈誤差。機(jī)床的磨損將使機(jī)床工作精度下降。,(1)定尺寸刀具(如鉆頭、鉸刀、鏜刀塊、孔拉刀、絲錐、板牙、鍵槽銑刀等)的尺寸和形狀誤差(2)成形刀具(如成形車刀、成形銑刀、模數(shù)銑刀等)的形狀誤差(3)展成刀具(如齒輪滾動(dòng)、插齒刀、花鍵滾刀等)切削刃的形狀及有關(guān)尺寸，以及其安裝、調(diào)整不正確(4)一般刀具(如普通車刀、單刃鏜刀、面銑刀、刨刀等)的制造誤差,2.刀具的幾何誤差,夾具的作用是使工件相對(duì)于刀具和機(jī)床具有正確的位置，因此夾具的制造誤差對(duì)工件的加工精度(特別是位置精度)有很大影響。,3.夾具的幾何誤差,圖5-10工件在夾具中裝夾示意,試切法調(diào)整廣泛用在單件、小批生產(chǎn)中。這種調(diào)整方式產(chǎn)生調(diào)整誤差的來(lái)源有3個(gè)方面：(1)度量誤差(2)加工余量的影響(3)微進(jìn)給誤差,三、調(diào)整誤差,1.試切法調(diào)整,在大批大量生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用行程擋塊、靠模、凸輪等機(jī)構(gòu)保證加工精度。這時(shí)候，這些機(jī)構(gòu)的制造精度和調(diào)整，以及與它們配合使用的離合器、電氣開(kāi)關(guān)、控制閥等的靈敏度就成了影響誤差的主要因素。,2.按定程機(jī)構(gòu)調(diào)整,在大批大量生產(chǎn)中用多刀加工時(shí)，常用專門樣件來(lái)調(diào)整切削刃間的相對(duì)位置。如活塞環(huán)槽半精車和精車時(shí)就是如此。當(dāng)工件形狀復(fù)雜，尺寸和重量都比較大的時(shí)候，利用樣件進(jìn)行調(diào)整就太笨重，且不經(jīng)濟(jì)，這時(shí)可以采用樣板對(duì)刀。,3.按樣件或樣板調(diào)整,機(jī)械加工工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、慣性力、重力、傳動(dòng)力等的作用下，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變形，從而破壞了刀具和工件之間的正確的相對(duì)位置，使工件的加工精度下降。,四、工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差,1.基本概念,圖5-12受力變形對(duì)工件精度的影響a)車長(zhǎng)軸b)磨內(nèi)孔,工藝系統(tǒng)中如果工件剛度相對(duì)于機(jī)床、刀具、夾具來(lái)說(shuō)比較低，在切削力的作用下，工件由于剛性不足而引起的變形對(duì)加工精度的影響就比較大，其最大變形量可按材料力學(xué)有關(guān)公式估算。,2.工件剛度,外圓車刀在加工表面法線（y）方向上的剛度很大，其變形可以忽略不計(jì)。鏜直徑較小的內(nèi)孔，刀桿剛度很差，刀桿受力變形對(duì)孔加工精度就有很大影響。,3.刀具剛度,(1)機(jī)床部件剛度,圖5-14車床部件靜剛度的測(cè)定1心軸2、3、6千分表4測(cè)力環(huán)5螺旋加力器,4.機(jī)床部件剛度,圖5-15車床刀架部件的剛度曲線1加載曲線2卸載曲線,(2)影響機(jī)床部件剛度的因素,由于零件表面存在宏觀幾何形狀誤差和微觀幾何形狀誤差，結(jié)合面的實(shí)際接觸面積只是名義接觸面積的一小部分(圖所示)，在外力作用下，實(shí)際接觸區(qū)的接觸應(yīng)力很大，產(chǎn)生了較大的接觸變形。,1)結(jié)合面接觸變形的影響,圖5-16兩零件結(jié)合面間的接觸情況,4.機(jī)床部件剛度,2)摩擦力的影響,圖5-17摩擦力對(duì)機(jī)床部件剛度的影響,4.機(jī)床部件剛度,3)低剛度零件的影響在機(jī)床部件中，個(gè)別薄弱零件對(duì)剛度的影響很大。4)間隙的影響機(jī)床部件在受力作用時(shí)，首先消除零件間在受力作用方向上的間隙，這會(huì)使機(jī)床部件產(chǎn)生相應(yīng)的位移。,4.機(jī)床部件剛度,(1)由于工藝系統(tǒng)剛度變化引起的誤差,5.工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響,圖5-18車削外圓時(shí)工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響,(2)由于切削力變化引起的誤差,在加工過(guò)程中，由于工件的加工余量發(fā)生變化、工件材質(zhì)不均等因素引起的切削力變化，使工藝系統(tǒng)變形發(fā)生變化，從而產(chǎn)生加工誤差。,圖5-19毛坯形狀誤差的復(fù)映,5.工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響,(3)由于夾緊變形引起的誤差,(4)其他作用力的影響除上述因素外，重力、慣性力、傳動(dòng)力等也會(huì)使工藝系統(tǒng)的變形發(fā)生變化，引起加工誤差。,圖5-21夾緊力引起的加工誤差a)夾緊后b)鏜孔后c)放松后d)加過(guò)渡環(huán)后夾緊,5.工藝系統(tǒng)剛度及其對(duì)加工精度的影響,(1)提高工藝系統(tǒng)剛度1)提高工件和刀具的剛度2)提高機(jī)床剛度3)采用合理的裝夾方式和加工方式(2)減小切削力及其變化合理地選擇刀具材料、增大前角和主偏角、對(duì)工件材料進(jìn)行合理的熱處理以改善材料的加工性能等，都可使切削力減小。,6.減小工藝系統(tǒng)受力變形的途徑,1)切削熱切削熱對(duì)工件加工精度的影響最為直接。2)摩擦熱和能量損耗工藝系統(tǒng)因運(yùn)動(dòng)副(如齒輪副、軸承副、導(dǎo)軌副、螺母絲杠副、離合器等)相對(duì)運(yùn)動(dòng)所生摩擦熱和因動(dòng)力源(如電動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)等)工作時(shí)的能量損耗而發(fā)熱。3)派生熱源工藝系統(tǒng)內(nèi)部的部分熱量通過(guò)切屑、切削液、潤(rùn)滑液等帶到機(jī)床其它部位，使系統(tǒng)產(chǎn)生熱變形。,五、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差,1.工藝系統(tǒng)的熱源,(1)內(nèi)部熱源內(nèi)部熱源來(lái)自工藝系統(tǒng)內(nèi)部，其熱量主要是以熱傳導(dǎo)的形式傳遞的。,(2)外部熱源外部熱源來(lái)自工藝系統(tǒng)外部。1)環(huán)境溫度以對(duì)流傳熱為主要傳遞形式的環(huán)境溫度的變化(如氣溫的變化，人造冷、熱風(fēng)，地基溫度的變化等)影響工藝系統(tǒng)的受熱均勻性，從而影響工件的加工精度。2)輻射熱以輻射傳熱為傳遞形式的輻射熱(如陽(yáng)光、燈光照明、取暖設(shè)備、人體溫度等)因其對(duì)工藝系統(tǒng)輻射的單面性或局部性而使工藝系統(tǒng)的熱變形發(fā)生變化，從而影響工件的加工精度。,2.工件熱變形對(duì)加工精度的影響,工件在機(jī)械加工中所產(chǎn)生的熱變形，主要是由切削熱引起的。(1)工件均勻受熱在加工像軸類等一些形狀簡(jiǎn)單的工件時(shí)，如果工件處在相對(duì)比較穩(wěn)定的溫度場(chǎng)中，此時(shí)就認(rèn)為工件是均勻受熱。(2)工件不均勻受熱在銑、刨、磨平面時(shí)，工件單面受切削熱作用，上下表面之間形成溫差，導(dǎo)致工件向上凸起，凸起部分被工具切去，加工完畢冷卻后，加工表面就產(chǎn)生了中凹，造成了幾何形狀誤差。,3.刀具熱變形對(duì)加工精度的影響,刀具熱變形的熱源主要是切削熱。,圖5-25車刀的熱變形曲線,4.機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響,由于機(jī)床熱源分布的不均勻、機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及機(jī)床工作條件的變化很大等原因，機(jī)床各個(gè)部件的溫升是不相同的，甚至同一個(gè)零件的各個(gè)部分的溫升也有差異，這就破壞了機(jī)床原有的相互位置關(guān)系。,圖5-26車床的熱變形,5.減小工藝系統(tǒng)熱變形的途徑,(1)減少發(fā)熱和隔熱(2)改善散熱條件(3)均衡溫度場(chǎng)(4)改進(jìn)機(jī)床結(jié)構(gòu)(5)加快溫度場(chǎng)的平衡(6)控制環(huán)境溫度,沒(méi)有外力作用而存在于零件內(nèi)部的應(yīng)力，稱為內(nèi)應(yīng)力。工件上一旦產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力之后，就會(huì)使工件金屬處于一種高能位的不穩(wěn)定狀態(tài)，它本能地要向低能位的穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化，并伴隨有變形發(fā)生，從而使工件喪失原有的加工精度。,六、內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的誤差,1.基本概念,2.內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生,在鑄、鍛、焊、熱處理等工序中由于工件壁厚不均、冷卻不均、金相組織的轉(zhuǎn)變等原因，使工件產(chǎn)生內(nèi)