第4章金屬切削機床的基本知識

1、第四章第四章 金屬切削機床的基本知識金屬切削機床的基本知識 機床是制造機器的機器，被稱為工作母機，根機床是制造機器的機器，被稱為工作母機，根據(jù)加工工藝方法的不同，機床可分為：金屬切削據(jù)加工工藝方法的不同，機床可分為：金屬切削機床、鍛壓機床、電加工機床、坐標測量機、鑄機床、鍛壓機床、電加工機床、坐標測量機、鑄造機床、熱處理機床等。造機床、熱處理機床等。第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號 一一. .機床的基本組成機床的基本組成1.1.動力源動力源：為機床提供動力：為機床提供動力 ( (功率功率) ) 和運動的驅(qū)和運動的驅(qū)動部分。動部分。2.2.傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)：包括主傳動系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)和：包括主

2、傳動系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)和其他運動的傳動系統(tǒng)。其他運動的傳動系統(tǒng)。3.3.支承件支承件：用于安裝和支承其他固定的或運動的：用于安裝和支承其他固定的或運動的部件，承受其重力和切削力。部件，承受其重力和切削力。4.4.工作部件工作部件：(1)(1)與最終實現(xiàn)切削加工的主運動與最終實現(xiàn)切削加工的主運動和進給運動有關(guān)的執(zhí)行部件；和進給運動有關(guān)的執(zhí)行部件； 與工件和刀與工件和刀具安裝及調(diào)整有關(guān)的部件或裝置；具安裝及調(diào)整有關(guān)的部件或裝置； 與上述與上述部件或裝置有關(guān)的分度、轉(zhuǎn)位、定位機構(gòu)和操部件或裝置有關(guān)的分度、轉(zhuǎn)位、定位機構(gòu)和操縱機構(gòu)等?？v機構(gòu)等。第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號5.5.控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)：

3、用于控制各工作部件的正常工作。：用于控制各工作部件的正常工作。6.6.冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)：用于對加工工件、刀具及機床的某：用于對加工工件、刀具及機床的某些發(fā)熱部位進行冷卻。些發(fā)熱部位進行冷卻。7.7.潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)：用于對機床的運動副：用于對機床的運動副 進行潤滑，以進行潤滑，以減小摩擦、磨損和發(fā)熱。減小摩擦、磨損和發(fā)熱。8.8.其它裝置其它裝置：如排屑裝置、自動測量裝置等。：如排屑裝置、自動測量裝置等。第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號二二. .機床的運動機床的運動機床的運動分為機床的運動分為表面形成運動表面形成運動和和輔助運動輔助運動。 1.1.表面形成運動：表面形成運動是機床最基本的表面形

4、成運動：表面形成運動是機床最基本的運動，亦稱工作運動。表面形成運動包括主運運動，亦稱工作運動。表面形成運動包括主運動和進給運動，主動和進給運動，主 運動只有一個，進運動只有一個，進 給運動可以有一個給運動可以有一個 或幾個。或幾個。 第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號a)a)主運動：機床主運動是形成切削速度并從工件上切除多余主運動：機床主運動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動，機床功率主要消耗于主運動材料起主要作用的工作運動，機床功率主要消耗于主運動。b)b)進給運動：進給運動是使工件上的多余材料不斷被去除的進給運動：進給運動是使工件上的多余材料不斷被去除的工作運動，是維持

5、切削得以繼續(xù)的運動。工作運動，是維持切削得以繼續(xù)的運動。 第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號 主運動的形式：主運動的形式：1)1)工件（如車床）或刀具（如鉆床）作工件（如車床）或刀具（如鉆床）作旋轉(zhuǎn)運動旋轉(zhuǎn)運動，其表示方，其表示方式為轉(zhuǎn)速；式為轉(zhuǎn)速；2)2)工件（如龍門刨床）或刀具（如插床）作工件（如龍門刨床）或刀具（如插床）作直線運動直線運動，其表，其表示方式為工作行程運動速度或每分鐘往復行程示方式為工作行程運動速度或每分鐘往復行程 ( (沖程沖程) ) 次次數(shù)；數(shù)；3)3)復合運動復合運動，如臥式車床車螺紋時的螺旋運動，它是由主軸，如臥式車床車螺紋時的螺旋運動，它是由主軸帶動工件的旋轉(zhuǎn)運動和

6、刀架溜板的直線運動合成的。帶動工件的旋轉(zhuǎn)運動和刀架溜板的直線運動合成的。第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號進給運動的形式： 進給運動可以有一個或幾個：鉆床、刨床等機床有一個進給運動；外圓磨床的進給運動有工件主軸的旋轉(zhuǎn)運動和工作臺的直線運動；車床有刀架溜板的縱向進給運動和橫向進給運動。 第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號 進給運動也可以是復合運動，如在數(shù)控車床車削圓錐或進給運動也可以是復合運動，如在數(shù)控車床車削圓錐或回轉(zhuǎn)曲面工件時，進給運動就是復合運動，它可視為徑向回轉(zhuǎn)曲面工件時，進給運動就是復合運動，它可視為徑向 ( (X X軸軸) ) 迸給與縱向迸給與縱向( (Z Z軸軸) ) 進給的合成，由數(shù)

7、控系統(tǒng)保證這兩進給的合成，由數(shù)控系統(tǒng)保證這兩個進給個進給運動的準確。運動的準確。 第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號2.2.輔助運動：機床在加工過程中加工工具與工件除輔助運動：機床在加工過程中加工工具與工件除工作運動以外的其他運動稱為輔助運動，用以實工作運動以外的其他運動稱為輔助運動，用以實現(xiàn)機床的各種輔助動作?，F(xiàn)機床的各種輔助動作。a)a)切入運動：用于保證工件被加工表面獲得所需要切入運動：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；的尺寸，使工具切入工件表面一定深度；b)b)各種空行程運動：空行程運動主要是指進給前后各種空行程運動：空行程運動主要是指進給前后的快速運動

8、；的快速運動；c)c)其它輔助運動：包括分度運動、操縱和控制運動其它輔助運動：包括分度運動、操縱和控制運動等。等。 第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號三三. .機床技術(shù)性能指標機床技術(shù)性能指標1.1.機床的機床的工藝范圍工藝范圍：機床的工藝范圍是指在機床上：機床的工藝范圍是指在機床上加工的工件類型和尺寸，能夠加工完成何種工序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。，使用什么刀具等等。第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號a)a)通用機床具有較寬的工藝范圍，在同一臺機床上可以滿足通用機床具有較寬的工藝范圍，在同一臺機床上可以滿足較多的加工需要，適用于單件小批生產(chǎn)。較多的加工需要，適

9、用于單件小批生產(chǎn)。第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號b)b)專用機床是為特定零件的特定工序而設(shè)計的，自動化程度專用機床是為特定零件的特定工序而設(shè)計的，自動化程度和生產(chǎn)率都較高，但它的加工范圍很窄。和生產(chǎn)率都較高，但它的加工范圍很窄。第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號c)c)數(shù)控機床則既有較寬的工藝范圍，又能滿足零件較高精度數(shù)控機床則既有較寬的工藝范圍，又能滿足零件較高精度的要求，并可實現(xiàn)自動化加工。的要求，并可實現(xiàn)自動化加工。第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號2.2.機床的機床的技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)：機床的主要技術(shù)參數(shù)包括：尺：機床的主要技術(shù)參數(shù)包括：尺寸參數(shù)、運動參數(shù)與動力參數(shù)。寸參數(shù)、運動參數(shù)與動力

10、參數(shù)。尺寸參數(shù)一一具體反映機床的加工范圍，包括主參數(shù)、第2主參數(shù)和與加工零件有關(guān)的其他尺寸參數(shù)。如下表：機床名稱機床名稱主參數(shù)主參數(shù)第第2 2主參數(shù)主參數(shù)普通車床普通車床車身上工件最大回轉(zhuǎn)直徑車身上工件最大回轉(zhuǎn)直徑 工件最大長度工件最大長度搖臂鉆床搖臂鉆床最大鉆孔直徑最大鉆孔直徑最大跨距最大跨距坐標鏜床坐標鏜床工作臺工作面寬度工作臺工作面寬度工作臺工作面長度工作臺工作面長度外圓磨床外圓磨床最大磨削直徑最大磨削直徑最大磨削長度最大磨削長度第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號運動參數(shù)運動參數(shù)一一指機床執(zhí)行件的運動速度，例如主軸一一指機床執(zhí)行件的運動速度，例如主軸的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速、刀架的最大進給量與

11、最小的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速、刀架的最大進給量與最小進給量進給量( (或進給速度或進給速度) )。動力參數(shù)動力參數(shù)一一指機床電動機的功率，一一指機床電動機的功率，有些機床還給出主軸允許承受的最有些機床還給出主軸允許承受的最大轉(zhuǎn)矩等其他內(nèi)容。大轉(zhuǎn)矩等其他內(nèi)容。第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號四、機床精度與剛度四、機床精度與剛度加工中保證被加工工件達到要求的精度和表面粗加工中保證被加工工件達到要求的精度和表面粗糙度，并能在機床長期使用中保持這些要求，機糙度，并能在機床長期使用中保持這些要求，機床本身必須具備的精度稱為床本身必須具備的精度稱為機床精度機床精度。包括：幾。包括：幾何精度、傳動精度、運動精度

12、、定位何精度、傳動精度、運動精度、定位 精度及精度保持性等幾個方面。精度及精度保持性等幾個方面。 各類機床按精度可分為普通精度級、精密級和高精度級。 第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號1.1.幾何精度幾何精度 幾何精度是指機床空載條件下，在不運動幾何精度是指機床空載條件下，在不運動 ( (機床主軸不機床主軸不轉(zhuǎn)或工作臺不移動等情況下轉(zhuǎn)或工作臺不移動等情況下) ) 或運動速度較低時各主要部件或運動速度較低時各主要部件的形狀，相互位置和相對運動的精確程度。幾何精度直接影的形狀，相互位置和相對運動的精確程度。幾何精度直接影響加工工件的精度，是評價機床質(zhì)量的基本指標。它主要決響加工工件的精度，是評價機床

13、質(zhì)量的基本指標。它主要決定于結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造和裝配質(zhì)量。定于結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造和裝配質(zhì)量。 第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號2.2.運動精度運動精度 運動精度是指機床空載并以工作速度運動時，主要零部運動精度是指機床空載并以工作速度運動時，主要零部件的幾何位置精度。如高速回轉(zhuǎn)主軸的回轉(zhuǎn)精度。對于高速件的幾何位置精度。如高速回轉(zhuǎn)主軸的回轉(zhuǎn)精度。對于高速精密機床，運動精度是評價機床質(zhì)量的一個重要指標。它與精密機床，運動精度是評價機床質(zhì)量的一個重要指標。它與結(jié)構(gòu)設(shè)計及制造等因素有關(guān)。結(jié)構(gòu)設(shè)計及制造等因素有關(guān)。第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號3.3.傳動精度傳動精度 傳動精度是指機床傳動系各末端執(zhí)行件之間運動

14、的協(xié)傳動精度是指機床傳動系各末端執(zhí)行件之間運動的協(xié)調(diào)性和均勻性。影響傳動精度的主要因素是傳動系統(tǒng)的設(shè)調(diào)性和均勻性。影響傳動精度的主要因素是傳動系統(tǒng)的設(shè)計，傳動元件的制造和裝配精度。計，傳動元件的制造和裝配精度。 第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號4.4.定位精度定位精度 定位精度是指機床的定位部件運動到達規(guī)定位置的精度定位精度是指機床的定位部件運動到達規(guī)定位置的精度。定位精度直接影響被加工工件的尺寸精度和形位精度。機。定位精度直接影響被加工工件的尺寸精度和形位精度。機床構(gòu)件和進給控制系統(tǒng)的精度、剛度以及其動態(tài)特性，機床床構(gòu)件和進給控制系統(tǒng)的精度、剛度以及其動態(tài)特性，機床測量系統(tǒng)的精度都將影響機床

15、定位精度。測量系統(tǒng)的精度都將影響機床定位精度。第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號5.5.工作精度工作精度 加工規(guī)定的試件，用試件的加工精度表示機床的工作精加工規(guī)定的試件，用試件的加工精度表示機床的工作精度。工作精度是各種因素綜合影響的結(jié)果，包括機床自身的度。工作精度是各種因素綜合影響的結(jié)果，包括機床自身的精度、剛度、熱變形和刀具、工件的剛度及熱變形等。精度、剛度、熱變形和刀具、工件的剛度及熱變形等。 第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號6.6.精度保持性精度保持性 在規(guī)定的工作期間內(nèi)，保持機床所要求的精度，稱之為在規(guī)定的工作期間內(nèi)，保持機床所要求的精度，稱之為精度保持性。影響精度保持性的主要因素是磨

16、損。磨損的影精度保持性。影響精度保持性的主要因素是磨損。磨損的影響因素十分復雜，如結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝、材料、熱處理、潤滑響因素十分復雜，如結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝、材料、熱處理、潤滑、防護、使用條件等。、防護、使用條件等。第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號機床剛度指機床系統(tǒng)抵抗變形的能力。 按照載荷的性質(zhì)不同，可分為靜載荷和動載荷，即不隨時間變化或變化極為緩慢的力稱靜載荷，如重力、切削力的靜力部分等。凡隨時間變化的力如沖擊振動力及切削力的交變部分等稱動態(tài)力。故機床剛度相應(yīng)地分為靜剛度及動剛度，后者是抗振性的一部分。習慣所說剛度一般指靜剛度。第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號五五. .機床的型號編制機床的型號編制

17、 1.1.通用機床的型號編制通用機床的型號編制 第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號例：例：CA6140CA6140型臥式車床型臥式車床 第一節(jié) 金屬切削機床的分類與編號2.2.專用機床的型號編制專用機床的型號編制例：北京第一機床廠設(shè)計制造的第一百種專用機床為專用銑床，屬于第三組其編號為：B1-3100 第二節(jié) 機床運動分析 一、機床的運動聯(lián)系 1. 機床傳動的組成機床傳動的組成（1 1）執(zhí)行件）執(zhí)行件 是執(zhí)行機床運動的部件，如是執(zhí)行機床運動的部件，如主軸、刀架、工作臺等，其任務(wù)主軸、刀架、工作臺等，其任務(wù)是裝夾刀具或工件，直接帶動它是裝夾刀具或工件，直接帶動它們誤差一定形式的運動（旋轉(zhuǎn)或們誤差一

18、定形式的運動（旋轉(zhuǎn)或直線運動），并保證運動軌跡的直線運動），并保證運動軌跡的準確性。準確性。 為了實現(xiàn)加工過程中所為了實現(xiàn)加工過程中所需的各種運動，機床必須有需的各種運動，機床必須有執(zhí)行件、運動源和傳動裝置執(zhí)行件、運動源和傳動裝置三個基本部分。三個基本部分。第二節(jié)第二節(jié) 機床運動分析機床運動分析 （2 2）運動源）運動源 是為執(zhí)行件提供運動和動力是為執(zhí)行件提供運動和動力的裝置，如交流異步電動機、直的裝置，如交流異步電動機、直流或交流調(diào)速電動機和伺服電動流或交流調(diào)速電動機和伺服電動機等。機等。（3 3）傳動裝置）傳動裝置 （傳動件）（傳動件） 是傳遞運動和動力的裝置，是傳遞運動和動力的裝置，通過

19、它將運動和動力從動力源傳通過它將運動和動力從動力源傳至執(zhí)行件，使執(zhí)行件獲得運動速至執(zhí)行件，使執(zhí)行件獲得運動速度和方向的運動，并使有關(guān)執(zhí)行度和方向的運動，并使有關(guān)執(zhí)行件之間保持某種確定的相對運動件之間保持某種確定的相對運動關(guān)系。關(guān)系。2. 傳動鏈傳動鏈 機床上為了得到所需的運動，需要通過一系列的傳動件把執(zhí)行件與運動源（如把主軸和電機），獲者把執(zhí)行件和執(zhí)行件（例如主軸和刀架）之間聯(lián)系起來，稱為傳動聯(lián)系。構(gòu)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。（1 1）外聯(lián)系傳動鏈）外聯(lián)系傳動鏈 它是聯(lián)系運動源（如電動機）它是聯(lián)系運動源（如電動機）和機床執(zhí)行件（如主軸、刀架、工作和機床執(zhí)行件（如主軸、

20、刀架、工作臺等）之間的傳動鏈，使執(zhí)行件得到臺等）之間的傳動鏈，使執(zhí)行件得到運動，而且能改變運動的速度和方向，運動，而且能改變運動的速度和方向，但不要求運動源和執(zhí)行件之間有嚴格但不要求運動源和執(zhí)行件之間有嚴格的傳動比關(guān)系。的傳動比關(guān)系。車床的傳動原理圖車床的傳動原理圖（2 2）內(nèi)聯(lián)系傳動鏈）內(nèi)聯(lián)系傳動鏈 當傳動鏈的兩個末端件的轉(zhuǎn)角或當傳動鏈的兩個末端件的轉(zhuǎn)角或移動量之間有嚴格的比例關(guān)系要求時，移動量之間有嚴格的比例關(guān)系要求時，該傳動鏈稱為內(nèi)聯(lián)系傳動鏈。該傳動鏈稱為內(nèi)聯(lián)系傳動鏈。3. 傳動原理圖傳動原理圖 用一些簡單的符合表示各執(zhí)行件、用一些簡單的符合表示各執(zhí)行件、運動源之間傳動聯(lián)系的圖形，稱為傳運動源之間傳動聯(lián)系的圖形，稱為傳動原理圖。動原理圖。 傳動原理圖常用的一些示意符號傳動原理圖常用的一些示意符號 (a)(a)電動機；電動機；(b)(b)主軸；主軸；(c)(c)車刀；車刀；(d)(d)滾刀；滾刀；(e)(e)合成機構(gòu)；合成機構(gòu)；(f)(f)傳動比可變換的換置機構(gòu)傳動比可變換的換置機構(gòu) (g)(g)傳動比不變的機械聯(lián)系；傳動比不變的機械聯(lián)系；(h)(h)電聯(lián)系；電聯(lián)系；(i)(i)脈沖發(fā)生器；脈沖發(fā)生器；(j)(j)快調(diào)換置機構(gòu)快調(diào)換置機構(gòu)數(shù)控