金屬切削原理及機床教案

1、教 案2017-2018學年 第 1學期院 （部） *學院教 研 室 機械專業(yè)課 程 名 稱 金屬切削原理與機床授 課 專 業(yè) 班 級 *班主 講 教 師 *職 稱 職 務 * 使 用 教 材 金屬切削原理、金屬切削機床概論哈爾濱*大學輕工學院教案 第1次課授課內容緒論，機床分類和型號的編制方法；目的要求理解金屬切削機床的特點，理解金屬切削過程的特點及刀具理解金屬切削機床的分類和機床型號的編制方法。重點難點理解機床的分類及型號編制方法；理解常用機床的類代號、通用特性代號、主參數(shù)等；課 型理論計劃學時2課前準備第一章緒論1-1地位、性質1-2本課程的研究對象、內容及目的第二章機床分析2-1切削加

2、工的基本定義2-1-1金屬切削機床的分類2-1-2金屬切削機床型號編制課堂小結作業(yè)、思考金屬切削機床的分類金屬切削機床型號的編制方法課后小結第一章緒論1-1地位、性質一、金屬切削加工的重要性 機械制造中所用的工作母機8090為金屬切削機床 1957年 美國 鋼產(chǎn)量1億噸1500萬噸變成切屑切削加工的種類 車、銑、刨、磨、鉆、鏜、鉸、拉二、金屬切削機床的重要性在現(xiàn)代機械制造工業(yè)中，被制造的機器零件，特別是精密零件的最終形狀、尺寸及表面粗糙度，主要是借助金屬切削機床加工來獲得的，因此機床是制造機器零件的主要設備。它所擔負的工作量約占機器總制造工作量的40%60%，它的先進程度直接影響到機器制造工業(yè)

3、的產(chǎn)品質量和勞動生產(chǎn)1-2本課程的研究對象、內容及目的本課程在專業(yè)教學中的地位 切削原理刀具機制工藝一、切削加工：1.定義：使用切削工具從毛坯上切除多余的材料，從而獲得具有一定形狀、精度和表面質量的零件。2.實現(xiàn)切削加工的條件 （1）刀具與工件之間的相對運動；（2）刀具具有一定的空間幾何形狀；（3）滿足切削需要的刀具材料性能。3. 切削加工的發(fā)展史秦 銅車馬軸承 磨削 漢 五銖錢 車削；弩機 工具（鉆、銼） 1668 明 馬拉銑床 腳踏砂輪 制作天文儀器 1775 英 加工蒸汽機汽缸 汽缸鏜床 1818 美 銑床1865前后 各種機床出現(xiàn)（車、刨、插、齒輪、螺紋） 1864 法 刀具幾何形狀對

4、切削力的影響18701877 俄 切屑形成和種類 1898 美 高速鋼 1927 德 硬質合金1932 美 切削用量手冊 1960以后 涂層刀具、陶瓷刀具等出現(xiàn)二、金屬切削機床1.定義：是指用切削的方法加工金屬工件，使之獲得所要求的幾何形狀、尺寸精度和表面質量的機器。它是制造機器的機器，故又稱為“工作母機”或“工具機”（Machine-tool），習慣上簡稱為“機床”。2.機床發(fā)展概況金屬切削機床加工的生產(chǎn)模式，大體上經(jīng)歷了以下五個階段：（1）通用機床加專用工藝裝備或專用機床從30年代到50年代使用。這種生產(chǎn)模式可實現(xiàn)具有固定生產(chǎn)節(jié)拍的剛性自動化，但加工柔性差，轉產(chǎn)困難，更換產(chǎn)品時需更換大批工

5、藝裝備報廢專用機床，重新設計與制造裝備的周期長、投資大。（2）數(shù)顯機床50年代末數(shù)顯機床開始推廣應用，這種模式不但提高了加工精度和效率，而且增加了生產(chǎn)的柔性，省去了設計與制造鉆模、鏜模等工藝裝備的工作量。（3）計算機數(shù)控機床60年代開始到70年代，計算機控制的數(shù)控機床集中了自動化機床、精密機床和通用機床三者的優(yōu)點，將高效率、高質量和高柔性集于一體。（4）柔性制造系統(tǒng)（FMS）這是國外70年代末開始進入實用階段的生產(chǎn)模式。FMS是采用一組數(shù)控機床和其他自動化的工藝裝備，由計算機信息控制系統(tǒng)和物料（工件及刀具）自動儲運系統(tǒng)聯(lián)接起來的整體。（5）計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）這是國外80年代開始進入

6、實用階段的一種新的生產(chǎn)模式。CIMS是用計算機網(wǎng)絡控制的綜合計劃、加工、檢驗、裝配和輔助功能等綜合自動化系統(tǒng)。它將CAD和CAM綜合為一體，構成適合于多品種中小批量生產(chǎn)的高質量、高效益和高柔性的智能生產(chǎn)系統(tǒng)，是一個產(chǎn)品設計和制造的全盤自動化系統(tǒng)。第二章機床運動分析2-1切削加工的基本定義切削加工：使用切削工具從毛坯上切除多余的材料，從而獲得具有一定形狀、精度和表面質量的零件。2-1-1金屬切削機床的分類金屬切削機床的種類非常繁多，為了便于區(qū)別、使用和管理，有必要對機床進行分類，根據(jù)需要可以從不同的角度出發(fā)，對機床作如下的分類：1.按機床的加工性能和結構特點分類：我國機床分為12大類：車床（C）

7、、鉆床（Z）、鏜床（T）、銑床（X）、拉床（L）、磨床（M）、刨插床（B）、齒輪加工機床（Y）、螺紋加工機床（S）、特種加工機床（D）、鋸床（G）和其他機床（Q）。這是主要的機床分類方法。2.按機床的通用程度分類：1）通用機床（萬能機床）特點是：加工范圍較廣，結構往往比較復雜，主要適用于單件小批生產(chǎn)。2）專用機床根據(jù)特定工藝要求而專門設計、制造和使用的，一般來說，生產(chǎn)率較高，結構比通用機床簡單，適用于大批量生產(chǎn)。（組合機床實際上也是專用機床）3）專門化機床（又稱專能機床）這類機床用于完成形狀類似而尺寸不同的工件的某一種工序的機床，如精密絲桿車床等，它們的特點介于通用機床和專用機床之間，既有加工

8、尺寸的通用性，又有加工工序的專用性，生產(chǎn)率較高，適用于成批生產(chǎn)。3.按機床的精度分類：普通（精度）機床、精密機床和高精度機床（超精密級機床）。4.按機床重量不同分類：1）儀表機床；2）中型機床（一般機床）；3）大型機床（大約10噸）；4）重型機床（大于30噸）；5）超重型機床（大于100噸）。2-1-2金屬切削機床型號編制機床的型號是機床產(chǎn)品的代號，用以表明機床的類型，通用和結構特性，主要技術參數(shù)等。GB/T15375-94金屬切削機床型號編制方法規(guī)定，我國的機床型號由漢語拼音字母和阿拉伯數(shù)字按一定規(guī)律組合而成1.通用機床和專門化機床型號通用機床型號的表示方法為：（1）機床的類別代號用大寫漢語

9、拼音字母表示，位于型號之前。類 別車 床鉆 床鏜 床磨   床齒輪加工機床螺紋加工機床銑床刨插床拉床鋸床其他 機床代號CZTM2M3MYSXBLGQ讀音車鉆鏜磨二磨三磨牙絲銑刨拉割其（2）機床的特性代號通用特性高精度精密自動半自動數(shù)控加工中心 (自動換刀)彷型輕型加重型簡式或經(jīng)濟型柔性加工單元數(shù)顯高速代號GMZBKHFQCJRXS讀音高密自半控換彷輕重簡柔顯速（3）結構特性代號為了區(qū)別主參數(shù)相同而結構不同的機床，在型號中用漢語拼音字母區(qū)分。例如，CA6140型普通車床型號中的“A”，可理解為：CA6140型普通車床在結構上區(qū)別于C6140型普通車床。（4）機床的組別，系別代

10、號用兩位阿拉伯數(shù)字表示，前者表示組，后者表示系。每類機床劃分為10個組，每個組又劃分為10個系。在同一類機床中，凡主要布局或使用范圍基本相同的機床，即為同一組。凡在同一組機床中，若其主參數(shù)相同、主要結構及布局型式相同的機床，即為同一系。 組別類別0123456789車床C儀表車床單軸自動、半自動車床多軸自動、半自動車床回輪、轉塔車床曲軸及凸輪軸車床立式車床落地及臥式車床仿形及多刀車床輪、軸、輥、錠及鏟齒車床其他車床鉆床Z坐標鏜鉆床深孔鉆床搖臂鉆床臺式鉆床立式鉆床臥式鉆床銑鉆床中心孔鉆床鏜床T深孔鏜床坐標鏜床立式鏜床臥式銑鏜床精鏜床汽車、拖拉機修理用鏜床磨床M儀表磨床外圓磨床內圓磨床砂輪機坐標磨

11、床導軌磨床刀具刃磨床平面及端面磨床曲軸、凸輪軸、花鍵軸及軋輥磨床工具磨床2M超精機內圓研磨機外圓及其他研磨機拋光機砂帶拋光及磨削機床刀具刃磨及研磨機床可轉位刀片磨削機床研磨機其他磨床3M球軸承套圈溝磨床滾子軸承套圈滾道磨床軸承套圈超精機床葉片磨削機床滾子加工機床鋼球加工機床氣門、活塞及活塞環(huán)磨削機床汽車、拖拉機修磨機床齒輪加工機床Y儀表齒輪加工機錐齒輪加工機滾齒及銑齒機剃齒及研齒機插齒機花鍵軸銑床齒輪磨齒機其他齒輪加工機齒輪倒角及檢查機螺紋加工機床S套絲機攻絲機螺紋銑床螺紋磨床螺紋車床銑床X儀表銑床懸臂及滑枕銑床龍門銑床平面銑床彷形銑床立式升降臺銑床臥式升降臺銑床床身銑床工具銑床其他銑床刨插床

12、B懸臂刨床龍門刨床插床牛頭刨床邊緣及模具刨床其他刨床拉床L側拉床臥式外拉床連續(xù)拉床立式內拉床臥式內拉床立式外拉床鍵槽及螺紋拉床其他拉床鋸床G砂輪片鋸床臥式帶鋸床立式帶鋸床圓鋸床弓鋸床銼鋸床其他機床Q其他儀表機床管子加工機床木螺釘加工機刻線機切斷機（5）機床的主參數(shù)，設計順序號和第二參數(shù)機床主參數(shù)：代表機床規(guī)格的大小，在機床型號中，用數(shù)字給出主參數(shù)的折算數(shù)值（1/10或1/150）設計順序號：當無法用一個主參數(shù)表示時，則在型號中用設計順序號表示.第二參數(shù)：一般是主軸數(shù)，最大跨距，最大工作長度，工作臺工作面長度等，它也用折算值表示.（6）機床的重大改進順序號當機床性能和結構布局有重大改進時，在原機

13、床型號尾部，加重大改進順序號A，B，C.等.（7）其他特性代號：用漢語拼音字母或阿拉伯數(shù)字或二者的組合來表示。主要用以反映各類機床的特性，如對數(shù)控機床，可反映不同的數(shù)控系統(tǒng)；對于一般機床可反映同一型號機床的變型等。（8）企業(yè)代號：生產(chǎn)單位為機床廠時，由機床廠所在城市名稱的大寫漢語拼音字母及該廠在該城市建立的先后順序號，或機床廠名稱的大寫漢語拼音字母表示。通用機床的型號編制舉例2.專用機床的型號編制專用機床的型號一般由設計單位代號和設計順序號組成，其表示方法為：1）設計單位代號通常，機床廠代號是由所在城市和該廠名稱的大寫漢語拼音字母或該廠在市內建立順序號，排在型號之首。2）組代號用一位阿拉伯數(shù)字

14、表示，位于設計單位號之后，并用：“”分開。讀作：“至”。3）設計順序號由001起始，位于組代號之后。例如，沈陽第一機床廠設計制造的第十八種機為專用機床，屬于2組，順序號為018，故其型號為S1-2018。哈爾濱*大學輕工學院教案 第2次課授課內容機床的運動分析，工件表面形成方法、機床運動的種類。目的要求理解零件表面的形成方法及所需要的運動；分清簡單成形運動和復合成形運動、表面成形運動和輔助運動、主運動和進給運動等概念。重點難點表面成形運動，各類常用機床的主運動和進給運動。課 型理論計劃學時2課前準備第二章機床分析2-2機床的運動分析2-2-1工件加工表面及其形成方法2-2-2機床的運動合成課堂

15、小結作業(yè)、思考簡單成形運動和復合成形運動、表面成形運動和輔助運動。各類常用機床的主運動和進給運動。課后小結2-2機床的運動分析機床運動分析過程是認識和分析機床的基本方法，次序為“表面運動傳動機構調整”2-2-1工件加工表面及其形成方法一、工件的表面形狀加工機械零件=形成零件上各個表面零件表面組成：平面圓柱面圓錐面各種成形面二、表面的形成任何一個表面，都可以看作是一條曲線沿著另一條曲線運動的軌跡。這兩條曲線叫做該表面的發(fā)生線，而前一條發(fā)生線，稱為母線；后一條發(fā)生線，稱為導線。有些表面的兩條發(fā)生線是可以互換的例如圓柱面亦可以由圓母線沿著直線導線移動形成；有些表面的兩條發(fā)生線則不可互換，如圓錐面。前

16、者叫可逆表面，后者叫不可逆表面。三、發(fā)生線的形成1）描跡法（軌跡法）：刀刃為一個點，發(fā)生線是由刀刃作軌跡運動而形成。刀具與工件之間需要一個相對運動。2）成型法（仿型法）：刀刃為一線段，它與工件發(fā)生線吻合。因此發(fā)生線由刀刃實現(xiàn)，刀具工件之間不需要有相對運動。3）旋切法（相切法）：刀刃為一個點，發(fā)生線是旋轉的刀刃的運動軌跡的切線。切削時刀具的旋轉中心按一定規(guī)律作軌跡運動，刀刃運動軌跡為一系列圓，它們的切線形成了發(fā)生線。只是刀具和工件之間要有兩個相對運動，一個是刀刃的轉動，另一個是刀刃相對于工件的移動。4）范成法（展成法）：刀刃為一線段，它與工件發(fā)生線不吻合，發(fā)生線是由刀刃在刀具與工件作對滾運動（又

17、稱范成運動）時所形成的一些列軌跡線的包絡線。這時刀具與工件之間只需要一個相對運動，稱為范成運動，由刀具運動和工件轉動復合而成。2-2-2機床的運動合成機床的運動的表示直線運動A旋轉運動B機床的運動的目的獲得加工零件所需表面形成一定形狀的母線和導線形成母線和導線需要刀具和工件作相對運動形成某種形狀表面時所需機床提供的成形運動的形式和數(shù)目，決定于采用的加工方法和刀具結構。形成母線和導線所需運動數(shù)之和，即為成形運動的數(shù)目。一、運動的種類1.按運動的功用分類按機床上運動的功用來看，可分為表面成形運動和非表面成形運動兩大類。1）表面成形運動機床上的刀具和工件，為了形成表面發(fā)生線而作的相對運動，稱為表面成

18、形運動，簡稱成形運動。成形運動可能是簡單的運動，也可能是復合運動。車削、磨削回轉體表面為例，工件回轉和刀具直線移動是速度各自獨立的運動，即為兩個簡單的表面成形運動。車削螺紋則是2個單元運動所組成的一個復合成形運動。2）非成形運動（輔助運動）機床在加工過程中除完成成形運動外，還需完成其它一系列運動，這些與表面成形過程沒有直接關系的運動，統(tǒng)稱為輔助運動。輔助運動的作用是實現(xiàn)機床加工過程中所必需的各種輔助動作，為表面成形創(chuàng)造條件。切入運動使刀具切入工件，以獲得進行成形運動所需的工件和刀具位置的運動，稱為切入運動。分度運動當整個工件表面是由若干局部表面所組成時，由一個局部表面過度到另一個局部表面所作的

19、運動。各種空行程是指進給前后的快速運動和各種調位運動?？刂七\動接通或斷開某個傳動鏈的運動、操縱變速機構和換向機構的運動，稱為控制運動。校正運動在精密機床上為了消除傳動誤差的運動，稱為校正運動。2.按運動的性質分類機床上的運動，按其運動的性質來，則可分為簡單運動和復合運動。1）簡單運動只包含一個單元的運動稱為簡單運動，簡單運動一般為轉動或直線移動。2）復合運動由兩個或兩個以上單元運動組成獨立的運動，各個單元運動之間必須保持嚴格的速比關系，這種運動稱為復合運動。二、.主運動和進給運動成形運動按其在切削加工所起的作用，又可分為主運動和進給運動。1.主運動是產(chǎn)生切削的運動。2.進給運動是維持切削得以繼

20、續(xù)的運動。哈爾濱*大學輕工學院教案 第3次課授課內容機床的傳動、機床的調整；車床的類型和用途。目的要求掌握機床傳動鏈、內聯(lián)系傳動鏈和外聯(lián)系傳動鏈的概念。熟練掌握傳動原理圖的規(guī)定符號和繪制方法。掌握機床典型結構的分析方法，對其它機床能做到舉一反三。重點難點機床傳動鏈、內聯(lián)系傳動鏈和外聯(lián)系傳動鏈的概念。傳動原理圖的繪制方法機床的傳動分析、CA6140主運動分析課 型理論計劃學時2課前準備2-2-3 機床的傳動聯(lián)系和傳動原理圖2-2-4 機床運動的調整2-3典型機床傳動系統(tǒng)分析2-3-1車床種類及用途課堂小結作業(yè)、思考機床傳動鏈、內聯(lián)系傳動鏈和外聯(lián)系傳動鏈的概念。傳動原理圖的繪制。主運動傳動鏈分析。

21、課后小結2-2-3 機床的傳動聯(lián)系和傳動原理圖一、傳動的基本組成部分機床的三個基本組成部分：運動源傳動裝置執(zhí)行件二、機床的傳動聯(lián)系傳動聯(lián)系為了在機床上得到所需的運動，必須通過一系列的傳動件把運動源和執(zhí)行件或執(zhí)行件和執(zhí)行件聯(lián)系起來，稱為傳動聯(lián)系。傳動鏈構成一個傳動聯(lián)系的一系列順序排列的傳動件，稱為傳動鏈。傳動鏈中的兩類傳動機構定比傳動機構傳動比和傳動方向固定不變的傳動機構，如定比齒輪副、蝸桿蝸輪副、絲杠螺母副等換置機構根據(jù)加工要求可以變換傳動比和傳動方向的傳動機構，如掛輪變速機構、滑移齒輪變速機構、離合器換向機構等。傳動鏈按運動性質分為：外聯(lián)系傳動鏈內聯(lián)系傳動鏈外聯(lián)系傳動鏈運動源與執(zhí)行件之間的傳

22、動聯(lián)系，稱為外聯(lián)系。機床上運動源和執(zhí)行件之間為了實現(xiàn)外聯(lián)系而順次串聯(lián)的傳動副，稱為外聯(lián)系傳動鏈（對簡單運動而言）。例：車外圓時，電機主軸（外聯(lián)系傳動鏈），如圖所示。機床上有幾個簡單運動，就需要有幾條外聯(lián)系傳動鏈?？梢杂懈髯元毩⒌倪\動源，也可以幾條傳動鏈共用一個運動源。內聯(lián)系傳動鏈機床上為了將兩個或兩個以上單元運動組成復合的成形運動。執(zhí)行件與執(zhí)行件之間的傳遞聯(lián)系稱為內聯(lián)系。機床上兩個執(zhí)行件之間為了實現(xiàn)內聯(lián)系而順次串聯(lián)的傳動副，稱為內聯(lián)系傳動鏈。機床工作時，內聯(lián)系傳動鏈所聯(lián)系的兩個執(zhí)行件，將按照規(guī)定的運動關系作相對運動由于內聯(lián)系傳動鏈本身不能提供運動，為使執(zhí)行件得到運動，還需有外聯(lián)系傳動鏈將運動源

23、的運動傳到內聯(lián)系傳動鏈上來。內聯(lián)系傳動鏈的要求內部必須保持嚴格運動關系決定著復合運動的軌跡（即發(fā)生線的形狀）傳動比是否準確以及由其確定的兩單元運動的相對運動方向是否正確，會直接影響被加工表面的形狀精度不能有傳動比不確定或瞬時傳動比變化的傳動機構，如帶傳動、鏈傳動等。調整內聯(lián)系傳動鏈的換置機構時，其傳動比也必須有足夠精度。三、傳動原理圖用一些簡單的符號表示運動源與執(zhí)行件及執(zhí)行件與執(zhí)行件之間的聯(lián)系傳動原理圖傳動原理圖常用符號機床傳動原理圖的畫法1）畫出工件、刀具示意圖及其運動；2）畫出主軸、刀架、絲桿螺母；3）畫出運動源（電動機）；4）畫出該機床上的特殊機構符號，如Uv、Uf等；5）再用虛線代表傳

24、動比不變的傳動鏈，把它們之間關聯(lián)的部分聯(lián)接起來。其它的中間傳動件則一概不畫，這樣就可以得到了一幅簡潔明了的圖形，這種圖形表示了機床傳動最基本的特征。三、傳動系統(tǒng)分析1. 傳動系統(tǒng)圖 按傳動順序表示機床全部傳動關系的示意圖。了解機床設計機床的重要工具不代表空間位置，只表示傳動關系圖1 主運動傳動系統(tǒng)圖圖1主運動傳動鏈的傳動路線表達式（傳動結構式）2. 轉速圖 用來表達傳動系統(tǒng)中各軸轉速的變化規(guī)律和傳動副速比的圖形，稱為轉速圖。轉速圖可直觀地表達主軸和各傳動軸都有哪些轉速，每級轉速是通過哪些傳動副得到的，以及這些傳動副的傳動比等。它可以用來擬定新的傳動系統(tǒng)，也可以用來對現(xiàn)有的機床傳動系統(tǒng)進行分析和

25、比較。（一） 傳動圖的識讀1.豎線代表傳動軸 從電機軸到主軸，從左到右按照運動傳遞的順序，順次排列。2.橫線代表各級轉速機床主軸各級轉速通常按照等比數(shù)列進行分級3.豎線和橫線之間的連線代表隔周之間的傳動副及其傳動比相鄰兩軸之間對應轉速的連線表示其傳動副，連線向右上方傾斜表示升速，向右下方傾斜表示降速，水平連線表示等速。（二） 轉速圖的特性轉速圖圖2可以表示下列特性：1.傳動系統(tǒng)的傳動軸數(shù)以及各軸的轉速級數(shù)和轉速：5根傳動軸：電機軸與軸I，軸II，軸III，軸IV電機軸轉速：1440r/min軸I有1級轉速軸II有3級轉速軸III有6級轉速軸IV有12級轉速2.主軸各級轉速的傳動路線圖2 某車床

26、主運動轉速圖3. 運動平衡式 為了表達傳動鏈兩個末端件計算位移之間的數(shù)值關系，常將傳動鏈內各傳動副的傳動比相連乘組成一個等式，稱為運動平衡式。2-2-4 機床運動的調整一、運動參數(shù)及其換置器官運動參數(shù)：軌跡、速度、方向、行程和位置換置器官機床運動的調整，就是調整每個運動的5個參數(shù)。改變運動參數(shù)的機構稱為換置器官。二、機床運動的調整計算機床運動的調整計算按每一傳動鏈分別進行，其步驟如下：1. 根據(jù)對機床的運動分析，確定各傳動鏈的末端件。如：主軸刀架1. 根據(jù)傳動鏈兩末端件的運動關系，確定計算位移量。如；主軸轉1轉刀架移動f1. 根據(jù)傳動鏈及計算位移量，列出運動平衡方程式。如：1（r）u1ufu2

27、tlf1. 根據(jù)運動平衡方程式，導出該傳動鏈的換置公式。如：uff/（u1u2tl）然后按加工條件確定掛輪變速機構所需采用的配換齒輪齒數(shù)，或確定對其它變速機構的調整要求。2-3典型機床傳動系統(tǒng)分析2-3-1車床種類及用途一、車床的用途和運動機械制造中使用最廣泛的一種機床工藝范圍：加工各種回轉表面和回轉體端面使用刀具：車刀、鉆頭、鉸刀、絲錐主運動：工件的旋轉運動進給運動：刀具直線移動二、車床的分類落地及臥式車床回輪、轉塔車床立式車床仿形及多刀車床自動車床專門化車床：曲軸、凸輪軸、鏟齒車床哈爾濱*大學輕工學院教案 第 4 次課授課內容CA6140的主傳動和主要結構目的要求了解和掌握車制各種螺紋和機

28、動進給的傳動特點和傳動路線；進給傳動的調整計算。了解和掌握主軸箱的結構特點和調整。重點難點CA6140車床傳動系統(tǒng)分析及典型結構如各種離合器、各種齒輪變速結構。傳動系統(tǒng)的分析計算。課 型理論計劃學時2課前準備2-3-2 CA6140車床的工藝范圍和布局2-3-3 CA6140車床傳動系統(tǒng)分析2-3-4 CA6140車床的主要結構課堂小結作業(yè)、思考車制各種螺紋和機動進給的傳動特點和傳動路線主軸箱的結構特點課后小結2-3-2 CA6140車床的工藝范圍和布局一、工藝范圍加工各種回轉表面和回轉體端面如：內外圓柱面、圓錐面、環(huán)槽、成形回轉面、端平面和各種螺紋等，還可以進行鉆孔、擴孔、鉸孔和滾花等工作，

29、如圖所示。臥式車床主要對各種軸類、套類和盤類零件進行加工。臥式車床的運動工件旋轉運動主運動刀具直線移動進給運動縱向運動橫向運動斜向運動臥式車床的特點通用性較大自動化程度低加工復雜工件時，換刀麻煩輔助時間長，生產(chǎn)率低適用于單件小批生產(chǎn)及修理車間二、機床的布局1）主軸箱2）刀架、床鞍3）尾座4）床身5）溜板箱6）進給箱三、臥式車床的主參數(shù)臥式車床的主參數(shù)是床身上最大工件回轉直徑第二主參數(shù)是最大工件長度。主參數(shù)決定了主軸軸線距離床身導軌的高度，第二主參數(shù)決定了床身的長度。CA6140型臥式車床的主參數(shù)為400mm，但在加工較長的軸、套類工件時，由于受到中滑板的限制，刀架上最大工件回轉直徑為210mm

30、，這也是一個重要的參數(shù)。見圖其它參數(shù)：刀架上最大回轉直徑主軸中心至床身矩形導軌的距離通過主軸孔的最大棒料直徑主軸前端錐孔尺寸加工螺紋范圍主軸的轉速范圍電動機功率2-3-3 CA6140車床傳動系統(tǒng)分析CA6140型車床是普通精度的臥式車床。傳動系統(tǒng)包括主傳動和刀架傳動兩部分。傳動鏈實現(xiàn)主運動的主傳動鏈實現(xiàn)螺紋進給運動的螺紋進給傳動鏈實現(xiàn)縱向進給運動的縱向進給傳動鏈實現(xiàn)橫向進給運動的橫向進給傳動鏈快速空行程傳動鏈主傳動鏈兩端件：主電動機主軸運動傳動路線是：主電動機-1-2-uv-3-4-主軸。任務：電動機的運動和動力傳給主軸通過換置機構uv使主軸獲得各種轉速是外聯(lián)系傳動鏈螺紋進給傳動鏈兩端件：主

31、軸刀架運動傳動路線：主軸-4-5-uf-6-8絲杠-刀架任務：聯(lián)系主軸和刀架縱向溜板保證工件和刀具之間的嚴格運動關系通過調整換置機構uf，加工出不同種類、不同導程的各種螺紋是內聯(lián)系傳動鏈縱向和橫向進給傳動鏈任務實現(xiàn)一般車削時的縱向和橫向機動進給運動及其變速與換向兩端件主軸刀架外聯(lián)系傳動鏈主軸被看作是該兩個傳動鏈的間接動源。絲杠和光杠為保證螺紋導程精度，采用絲杠螺母絲杠可以制造得比較精密。絲杠傳動分支實現(xiàn)螺紋進給運動光杠傳動分支實現(xiàn)縱、橫向進給運動光杠可大大減輕絲杠的磨損有利于長期保持絲杠的精度可獲得一般車削所需的縱、橫進給量（數(shù)值較?。┲鬏S與掛輪變速機構之間的換向機構，是在主軸轉向不變時，改變

32、刀架的運動方向（向左或向右），車削右旋或左旋螺紋。一、主運動傳動鏈分析它的功用：把動力源（電動機）的運動及能量傳給主軸，使主軸帶動工件旋轉，臥式車床的主軸應能變速及換向。傳動路線主傳動系統(tǒng)圖傳動路線表達式M1的功用為控制主軸（軸）正轉、反轉或停止。運動由軸到主軸可以有兩種不同的傳動路線：主軸高速運轉（n主4501400r/min）；主軸低速運轉（n主10500r/min）。主軸的轉速級數(shù)與轉速計算主軸正轉時實際上只能獲得24級不同轉速2×3+2×3×（2×2-1）24級反轉級數(shù)為3+3×（2×2-1）=12級二、進給傳動鏈分析刀架可進

33、行縱、橫向進給運動和輔助運動。刀架的運動源仍是主電動機。始端件主軸；末端件刀架因車螺紋要求主軸轉一周時刀架移動一個被加工螺紋的導程，并且車外圓進給量是以主軸轉一周時刀架的移動量來表示，所以分析傳動關系時，把主軸作為刀架傳動的始端。刀架傳動系統(tǒng)的組成擴大螺距傳動組變換左右螺紋傳動組變換左右螺紋傳動組基本變速組增倍變速組進給運動傳動鏈分析進給運動傳動鏈是使刀架實現(xiàn)縱向或橫向運動的傳動鏈。傳動鏈的兩末端件主軸刀架1.車削螺紋CA6140型臥式車床能車削常用的米制、英制、模數(shù)制及徑節(jié)制四種螺紋；還可以車削加大螺距、非標準螺距及較精確的螺紋。它既可以車削右旋螺紋，也可以車削左旋螺紋。車削螺紋時，主軸與刀

34、具之間必須保持嚴格的運動關系：主軸轉1轉刀架移動S工mm上述關系稱為車削螺紋時進給運動傳動鏈的“計算位移”。車螺紋的運動平衡式：1（r主軸）×u0×ux×S絲=S工式中：u0主軸至絲杠之間全部定比傳動機構的傳動比，是一個常數(shù)；ux主軸至絲杠之間換置機構的可變傳動比；S絲機床絲杠的導程，CA6140型車床為：S絲P12mm；S工被加工螺紋的導程，單位為mm。（1）車米制螺紋（2）車削模數(shù)螺紋（3）車削英制螺紋（4）車削徑節(jié)螺紋（5）車削非標準螺距和較精密螺紋CA6140型車床進給運動鏈中加工螺紋時的傳動路線表達式歸納總結如下：2.機動進給（車削圓柱面和端面）車削圓柱

35、表面時，可使用機動的縱向進給。車削端面時，可使用機動的橫向進給。為了避免絲杠磨損過快及便于人工操縱（將刀架運動的操縱機構放在溜板箱上），車削圓柱面和端面時，機動進給運動是由光杠經(jīng)溜板箱傳動的。機動進給傳動路線表達式如下（1）縱向機動進給量縱向機動進給量共64種（2）橫向機動進給量橫向進給量的種數(shù)有64種。刀架的快速移動CA6140型開停和換向裝置2-3-4 CA6140車床的主要結構一、主軸箱功用支承主軸和傳動其旋轉，并使其實現(xiàn)起動、停止、變速和換向等。主軸的組成卸荷式皮帶輪雙向多片式摩擦離合器和制動器及操縱機構主軸組件滑動齒輪的變速操縱機構等典型機構。1.傳動機構定比傳動、變速機構定比傳動僅

36、用于傳遞運動和動力一般采用齒輪傳動副變速機構一般采用滑移齒輪變速機構特點：結構簡單，傳動效率高，傳動比準確當變速齒輪為斜齒或尺寸較大時，則采用離合器變速（1）卸荷式皮帶輪（2）傳動齒輪（3）傳動軸的支承結構（4）主軸及其軸承2.主軸變向、制動及其操縱（1）摩擦離合器（2）制動裝置3.變速操作機構二、進給箱功用變換被加工螺紋種類和導程獲得各種機動進給量組成部份變速機構變換螺紋導程和進給量移換機構變換螺紋種類操縱機構三、溜板箱功用將絲杠或光杠的旋轉運動轉變?yōu)橹本€運動并帶動刀架進給控制刀架運動的接通、斷開和換向機床過載時控制刀架自動停止進給手動操縱刀架移動和實現(xiàn)快速移動等溜板箱中的主要機構：開合螺母

37、機構接通絲杠傳動傳動機構將光杠的運動傳至縱向齒輪齒條和橫向進給絲杠轉換機構接通、斷開和轉換縱橫進給過載保險裝置和互鎖機構保證機床工作安全操縱機構控制刀架運動換向機構改變縱、橫機動進給運動方向快速空行程傳動機構1.縱、橫向機動進給操縱機構2.開合螺母機構3.互鎖機構4.超越離合器5.過載保險裝置四、刀架和尾架功用安裝車刀，并由溜板帶動其作縱向、橫向和斜向進給運動。組成它由床鞍、橫向溜板、轉盤、刀架溜板和方刀架等哈爾濱*大學輕工學院教案 第 5 次課授課內容刀具的幾何參數(shù)目的要求理解確定刀具切削角度的參考平面理解刀具標注角度的參考系重點難點刀具參考平面的確定課 型理論計劃學時2課前準備第三章 刀具

38、的幾何參數(shù)3-1刀具的幾何參數(shù)3-1-1刀具切削部分的表面與刀刃3-1-2確定刀具切削角度的參考平面3-1-3刀具標注角度的參考系課堂小結作業(yè)、思考課后小結第三章 刀具的幾何參數(shù)3-1刀具的幾何參數(shù)3-1-1刀具切削部分的表面與刀刃一、刀具的組成裝夾部分（刀柄、刀桿）用于正確安裝在機床上的部分切削部分（刀頭） 前刀面 A 主切削刃 S后刀面 A 副切削刃 S'副后刀面 A' 過渡刃（刀尖）二、刀面A:切屑沿其流出的刀面 A:與工件上過渡表面對應的刀面 A'：與工件上已加工表面對應的刀面三、刀刃S：A與A相交得到的邊鋒，完成主要金屬切削工作S'：A與A'相

39、交得到的邊鋒，協(xié)同S完成工作，最終形成已加工表面過渡刃：連接S與S'的一段刀刃（直線或圓弧）作業(yè)：制作車刀模型（類型、材質自定）3-1-2確定刀具切削角度的參考平面1.基面pr是過切削刃上某選定點平行或垂直于刀具在制造、刃磨及測量時適合于安裝或定位的一個平面或軸線，一般來說其方位要垂直于假定的主運動方向。車刀的基面都平行于它的底面。2.主切削平面ps是過切削刃某選定點與主切削刃相切并垂直于基面的平面。3.正交平面po是過切削刃某選定點并同時垂直于基面和切削平面的平面。 3-1-3刀具標注角度的參考系一、切削角度與相應的參考系1、角度 標注角度：圖紙上標注的角度 刃磨角度 靜態(tài)角度工作角

40、度：刀具在實際工作狀態(tài)下的角度 動態(tài)角度2、參考系 標注參考系：用來定義刀具標注角度的參考系，以刀具結構為基礎，建立在刀具假定安裝位置和假定切削運動基礎上工作參考系：用來定義刀具的工作角度的參考系，建立在刀具實際安裝位置和實際切削運動基礎上3、標注參考系的假定條件（因刀具不同而不同）：回轉刀具：進給運動速度的方向或于刀具軸線車刀：進給運動只考慮方向，不考慮大?。床豢紤]合成切削運動）刀刃上選定點與工件中心等高刀桿工件軸線二、刀具的標注參考系1、正交平面參考系（主剖面參考系） Pr Ps Po （Po系）Pr（基面）：過S上選定點，與假定v方向的平面Ps（切削平面）：過S上選定點，與S相切且Pr

41、的平面Po（正交平面）：過S上選定點，Pr和Ps的平面2、法平面參考系（法剖面參考系） Pr Ps Pn （Pn系）Pn（法平面）：過S上選定點，S的平面3、背平面和假定工作平面參考系（進給切深剖面參考系） Pr Pp Pf （Pf系）Pf（假定工作平面）：過S上選定點，Pr，vf方向的平面Pp（背平面）：過S上選定點，Pf和Pr的平面哈爾濱*大學輕工學院教案 第 6 次課授課內容刀具的標注角度切削層參數(shù)與切削方式目的要求掌握刀具的標注角度理解切削層參數(shù)與切削方式重點難點刀具角度的標注課 型理論計劃學時2課前準備3-1-4刀具的標注角度3-2切削層參數(shù)與切削方式3-2-1切削層參數(shù)3-2-2切

42、削方式課堂小結作業(yè)、思考作業(yè)：刀具角度的標注課后小結3-1-4刀具的標注角度1.在基面內測量的角度（1）主偏角kr 主切削刃與進給運動方向之間的夾角。（2）副偏角kr 副切削刃與進給運動反方向之間的夾角。 （3）刀尖角er 主切削平面與副切削平面間的夾角。刀尖角的大小會影響刀具切削部分的強度和傳熱性能。它與主偏角和副偏角的關系如下: 2.在主切削刃正交平面內(O-O)測量的角度（1）前角go 前刀面與基面間的夾角。當前刀面與基面平行時，前角為零?；嬖谇暗睹嬉詢?，前角為負?；嬖谇暗睹嬉酝猓敖菫檎?。（2）后角ao 后刀面與切削平面間的夾角。（3）楔角bo 前刀面與后刀面間的夾角。楔角的大小將

43、影響切削部分截面的大小，決定著切削部分的強度，它與前角go和后角ao的關系如下 3.在切削平面內(S向)測量的角度刃傾角ls 主切削刃與基面間的夾角。刃傾角正負的規(guī)定如圖7.3.8所示。刀尖處于最高點時，刃傾角為正；刀尖處于最低點時，刃傾角為負；切削刃平行于底面時，刃傾角為零。 4.在副切削刃正交平面內（O´-O´）測量的角度副后角ao 副后刀面與副切削刃切削平面間的夾角。上述的幾何角度中，最常用的是前角（go）、后角（ao）、主偏角（kr）、刃傾角（ls）、副偏角（kr）和副后角（ao），通常稱之為基本角度，在刀具切削部分的幾何角度中，上述基本角度能完整地表達出車刀切削部

44、分的幾何形狀，反映出刀具的切削特點。er、bo為派生角度。3-2切削層參數(shù)與切削方式3-2-1切削層參數(shù)切削層是刀具切削部分切過工件的一個單程所切除的工件材料層。切削層參數(shù)就是指這個切削層的截面尺寸。為了簡化計算，切削層形狀、尺寸規(guī)定在刀具的基面中度量，切削層的形狀和尺寸將直接影響刀具切削部分所承受的負荷和切屑的尺寸大小。車外圓時，當主、副切削刃為直線，且ls =0，切削層就是車刀由位置移動到位置即一個f距離，刀具正在切削的那層金屬層，可見，切削層的形狀是平行四邊形。hDfapbDkr切削層參數(shù)1. 切削層公稱厚度hD 簡稱切削厚度，是垂直于切削表面度量的切削層尺寸。 hD f sinr 2.

45、 切削層公稱寬度bD 簡稱切削寬度，是沿切削表面度量的切削層尺寸。bD ap/sinr 3.切削層公稱橫截面積AD AD hD. bD f. ap3-2-2切削方式ls=0的切削稱為直角切削，此時主切削刃與切削速度方向垂直，切屑沿切削刃法向流出。ls0的切削稱為斜角切削，此時主切削刃與切削速度方向不垂直，切屑的流向與切削刃法向傾斜了一個角度，如圖7.3.9所示。ls的正負規(guī)定 直角切削與斜角切削哈爾濱*大學輕工學院教案 第 7次課授課內容刀具材料目的要求掌握高速鋼的特點、分類及性能、選用。掌握硬質合金的特點、分類及性能、選用。重點難點高速鋼、硬質合金。兩種典型刀具材料的選用。課 型理論計劃學時

46、2課前準備第四章 刀具材料4-1刀具材料應具有的性能4-2高速鋼4-3硬質合金4-4新型刀具材料課堂小結作業(yè)、思考課后小結第四章 刀具材料4-1刀具材料應具有的性能 在切削加工時，刀具切削部分與切屑、工件相互接觸的表面上承受了很大的壓力和強烈的摩擦，刀具在高溫下進行切削的同時，還承受著切削力、沖擊和振動，因此要求刀具切削部分的材料應具備以下基本條件：1. 高硬度 刀具材料必須具有高于工件材料的硬度，常溫硬度應在HRC60以上。2.耐磨性耐磨性表示刀具抵抗磨損的能力，通常刀具材料硬度越高，耐磨性越好，材料中硬質點的硬度越高，數(shù)量越多，顆粒越小，分布越均勻，則耐磨性越好。3.強度和韌性為了承受切削

47、力、沖擊和振動，刀具材料應具有足夠的強度和韌性。一般用抗彎強度（sb ）沖擊韌性（ak）值表示。4.耐熱性刀具材料應在高溫下保持較高的硬度、耐磨性和強度和韌性，并有良好的抗擴散、抗氧化的能力。這就是刀具材料的耐熱性。它是衡量刀具材料綜合切削性能的主要指標。5.工藝性為了便于刀具制造，要求刀具材料有較好的可加工性，包括鍛、軋、焊接、切削加工、可磨削性和熱處理特性等。此外，在選用刀具材料時，還要考慮經(jīng)濟性。經(jīng)濟性差的刀具材料難以推廣使用。刀具材料種類很多，常用的有碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質合金、陶瓷、金剛石（天然和人造）和立方氮化硼等。碳素工具鋼（如Tl0A、T12A）和合金工具鋼（9S

48、iCr、CrWMn），因其耐熱性較差，僅用于手工工具。陶瓷、金剛石和立方氮化硼則由于性質脆、工藝性差及價格昂貴等原因，目前只在較小的范圍內使用。當今，用得最多的刀具材料為高速鋼和硬質合金。4-2高速鋼高速鋼是一種加入了鎢（W）、鉬（Mo）、鉻（Cr）、釩（V）等合金元素的高合金工具鋼。它的耐熱性較碳素工具鋼和一般合金工具鋼顯著提高，允許的切削速度比碳素工具鋼和合金工具鋼高兩倍以上。高速鋼具有較高的強度、韌性和耐磨性，耐熱性為540C°600C°。雖然高速鋼的硬度和耐熱性不如硬質合金，但由于用這種材料制作的刀具的刃口強度和韌性比硬質合金高，能承受較大的沖擊載荷，能用于剛性較差

49、的機床，而且這種刀具材料的工藝性能較好，容易磨出鋒利的刃口，因此到目前為止，高速鋼仍是應用較廣泛的刀具材料，尤其是結構復雜的刀具，如成形車刀、銑刀、鉆頭、鉸刀、拉刀、齒輪刀具、螺紋刀具等。高速鋼按其用途和性能可分為通用高速鋼，高性能高速鋼兩類；。1.通用高速鋼通用高速鋼是指加工一般金屬材料用的高速鋼。按其化學成分有鎢系高速鋼和鉬系高速鋼。W18Cr4V屬于鎢系高速鋼，其淬火后的硬度為6366HRC，耐熱性可達620C°，抗彎強度sb=3430MPa。磨削性能好，熱處理工藝控制方便，是我國高速鋼中用得比較多的一個牌號。W6Mo5Cr4V2屬于鉬系高速鋼，與W18Cr4V 相比，它的抗彎

50、強度、沖擊韌度和高溫塑性較高，故可制造熱軋刀具，如麻花鉆等。2.高性能高速鋼高性能高速鋼是在通用高速鋼中再加入一些合金元素，以進一步提高它的耐熱性和耐磨性。這種高速鋼的切削速度可達50100mmin，具有比通用高速鋼更高的生產(chǎn)率與刀具使用壽命；同時還能切削不銹鋼。耐熱鋼、高強度鋼等難加工的材料。高釩高速鋼（W12Cr4V4Mo）這種高速鋼由于含釩（V）、碳（C）量的增加，提高了耐磨性，刀具壽命比通用高速鋼可提高24倍，但是，隨著釩質量分數(shù)的提高，使磨削性能變差，刃磨困難。高鈷高速鋼和高鋁高速鋼是近年來為了加工高溫合金、鈦合金、難熔合金、超高強度鋼、奧氏體不銹鋼等難加工材料而發(fā)展起來的。它們的常

51、溫硬度、高溫硬度、耐熱性和耐磨性都比通用高速鋼W18Cr4V高，雖然它的抗彎強度和沖擊韌度比較低，但仍是一種綜合性能較好的材料，可以制作各種刀具。其牌號有W2Mo9Cr4VCo8、W6Mo5Cr4V2Al等。4-3硬質合金硬質合金是用粉未冶金法制造的合金材料，它是由硬度和熔點很高的碳化物（稱為硬質相）和金屬（稱粘結相）組成。硬質合金的硬度較高，常溫下可達7481HRC，它的耐磨性較好，耐熱性較高，能耐8001000°C的高溫，因此能采用比高速鋼高幾倍甚至十幾倍的切削速度；它的不足之處是抗彎強度和沖擊韌度較高速鋼低，刃口不能磨得象高速鋼刀具那樣鋒利。常用硬質合金按其化學成分和使用特性可分為四類：鎢鈷類（YG），鎢鈦鈷類（YT）；鎢鈦鉭鈷類（YW）和碳化鈦基類（YN）。1.鎢鈷類硬質合金（GB20