机械制造技术基础(第2章A类)2015.ppt
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1、科学出版社 高等教育出版中心,机械制造技术基础,第2章 金属切削机床及所用刀具,2019/5/22,科学出版社 高等教育出版中心,2,第2章 金属切削机床及所用刀具,2.1 概述 2.2 车床与车刀 2.3 磨床与砂轮 2.4 齿轮加工机床与齿轮刀具 2.5 其它常见类型的机床与刀具简介,2019/5/22,科学出版社 高等教育出版中心,3,2.1 概 述,2.1.1 机床分类及型号 1. 机床的分类 最基本的分类:按加工性质和所用刀具分11类: 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、其它机床 按机床工艺范围宽窄分类: 通用机床(万能机床):这类机床可以加工多
2、种零件的不同工序,加工范围较广,通用性较大,但结构比较复杂,主要适用于单件小批生产。 专门化机床:这类机床的工艺范围较窄,专门用于加工某一类或几类零件的某一道(或几道)特定工序。 专用机床:这类机床的工艺范围最窄,只能用于加工某一零件的某一道特定工序,适用于大批量生产。 按加工精度分类: 普通精度机床、精密机床和高精度机床。,返回节目录,【例】 7217轴承, 2,精度与价格的关系,按机床主要工作部件的数目分类: 单轴、多轴、单刀或多刀机床。 按机床具有的数控功能分类: 普通机床、一般数控机床、加工中心和柔性制造单元等。,2.1 概 述,2. 机床型号的编制方法,我国现行的金属切削机床型号是按
3、2008年颁布的GB/T 15375-2008金属切削机床型号编制方法编制的,适用于各类通用及专用金属切削机床、自动线,不包括组合机床和特种加工机床。 机床的型号就是机床的代号,由大写汉语拼音字母和阿拉伯数字组成,用于表达该机床的类型、主要规格及有关特征等。 (1)通用机床型号。 机床型号的组成:通用机床型号由基本部分和辅助部分组成,中间用“”隔开,读作“之”前者需统一管理,后者纳入型号与否由企业自定。,2.1 概 述,C A 6 1 4 0,型号构成如下:,2.1 概 述,机床型号表示法中,有“()”的代号或数字,当无内容时,则不表示;若有内容则不带括号;有“”符号者,为大写的汉语拼音字母;
4、有“”符号者,为阿拉伯数字;有“ ”符号者,为大写的汉语拼音字母,或阿拉伯数字、或两者兼有之。,例如,MG1432A型高精度万能外圆磨床各字母的含义如右:,2.1 概 述,机床的类代号:机床的类代号用大写的汉语拼音字母表示。必要时,每类可分为若干分类,分类代号在类代号之前,并用阿拉伯数字表示,第一分类代号前的“1”省略。机床的类和分类代号见表3-1。 表3-1 机床的类和分类代号 机床的通用特性代号和结构特性代号:这两种特性代号用大写的汉语拼音字母表示,位于类代号之后。 通用特性代号:有统一的固定含义,它在各类机床的型号中表示 的意义相同。如果某类型机床仅有通用特性,而无普通型式,则通用特性不
5、予表示。当在一个型号中需同时使用2-3个通用特性代号时,一般按重要程度排序。,3.1 概 述,3.1 概 述,机床的通用特性代号见表3-2 。,表3-2 通用特性代号,3.1 概 述,3.1 概 述,结构特性代号:对主参数值相同而结构和性能不同的机床,在型号中加结构特性代号予以区分。 机床的组、系代号:机床的组,用一位阿拉伯数字表示,位于类代号或通用特性代号和结构特性代号之后;机床的系,用一位阿拉伯数字表示,位于组代号之后。 机床组、系的划分原则:将每类机床划分为10个小组,每个组又划分为10个系(系列)。 在同一类机床中,主要布局或使用范围基本相同的机床,即为同一组。 在同一组机床中,主参数
6、相同、主要结构及布局型式相同的机床,即为同一系。,3.1 概 述,3.1 概 述,通用机床类、组划分表( 之1),3.1 概 述,3.1 概 述,通用机床类、组划分表(之2 ),3.1 概 述,3.1 概 述,机床主参数和设计顺序号:机床型号中主参数用折算值表示,位于系代号之后:当折算值大于1时,则取整数,前面不加“0”;当折算值小于1时,则取小数点后第一位数,并在前面加“0”。折算系数表 当某些通用机床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l开始,当设计顺序号小于10时,由 01开始编号。 机床主轴数的表示方法:对于多轴车床、多轴钻床和排式钻床等机床,其主轴数应以实际
7、数值列入型号,置于主参数之后,用“X”分开,读作“乘”。单轴可省略,不予表示。 第二主参数的表示方法:第二主参数(多轴机床的主轴数除外)一般不予表示,如有特殊情况,需在型号中表示,应按一定手续审批。在型号中表示的第二主参数,一般以折算成两位数为宜,最多不超过3位数。以长度、深度值等表示的,其折算系数为1/100;以直径和宽度值等表示的,其折算系数为1/10;以厚度和最大模数值等表示的,其折算系数为1。当折算值大于1时,则取整数;当折算值小于1时,则取小数点后第一位数,并在前面加“0”。,3.1 概 述,3.1 概 述,各类主要机床的主参数和折算系数,3.1 概 述,3.1 概 述,机床的重大改
8、进顺序号:当机床的结构和性能有更高的要求,并需按新产品重新设计、试制和鉴定时,才按改进的先后顺序选用A, B, C,汉语拼音字母(但“I、O”两个字母不得选用 )表示,并加在型号基本部分的尾部。 其他特性代号:其他特性代号置于辅助部分之首。其中同一型号机床的变型代号,也应放在其他特性代号的首位。 其他特性代号的含义:主要用以反映各类机床的特性,如:对于数控机床,可用以反映不同的控制系统等;对于加工中心,可用以反映控制系统、自动交换主轴头和自动交换工作台等;对于柔性加工单元,可用以反映自动交换主轴箱;对于一机多能机床,可用以补充表示某些功能;对于一般机床,可以反映同一型号机床的变型等。 其他特性
9、代号的表示:可用汉语拼音(“I, O”两个字母除外)表示,当单个字母不够用时,可将两个字母组合起来使用,如AB、AC、AD、,或BA、CA、DA、。此外,其他特性代号还可用阿拉伯数字表示,也可用阿拉伯数字和汉语拼音字母组合表示。,3.1 概 述,3.1 概 述,举例一,Z 3 0 4 0 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,3.1 概 述,3.1 概 述,举例二,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(机床名称) 主参数代号:工作台面宽度32
10、0mm 重大改进顺序号:第一次重大改进,3.1 概 述,3.1 概 述,(2)专用机床型号 专用机床型号表示方法:专用机床的型号一般由设计单位代号和设计顺序号组成,型号构成如下: 专用机床的设计单位代号:设计单位代号包括机床生产厂和机床研究单位代号(位于型号之首)。 专用机床的设计顺序号:专用机床的设计顺序号按该单位的设计顺序号排列,由001起始,位于设计单位代号之后,并用“一”隔开,读作“至”。 例如,沈阳第一机床厂设计制造的第一种专用机床为专用车床,其型号为SI-001;北京第一机床厂设计制造的第100种专用机床为专用铣床,其型号为BI100 。,3.1 概 述,3.1 概 述,2019/
11、5/22,科学出版社 高等教育出版中心,19,3.1.2 机床的基本组成 (1)动力部件。动力部件分包括为机床提供动力和运动的驱动部分,如电动机、液压泵、气源等。 (2)传动部件。传动部件包括机床的主运动传动系统、进给运动传动系统和其它运动传动系统。如车床的主轴箱、进给箱、磨床的液压进给系统等。 (3)支承部件。支承部件用于安装和支承其它固定和运动的部件,承受其重力、切削力、惯性力等,保证各部件之间的位置精度和运动部件的运动精度。如机床的底座、床身、立柱、摇臂、横梁、导轨、工作台等。 (4)工作部件。工作部件主要包括以下几种: 与最终实现切削加工的主运动和进给运动有关的执行部件,如主轴、工作台
12、、刀架。 与工件和刀架安装和调整有关的部件或装置,如自动上下料装置、自动换刀装置、砂轮修整器等。 与上述部件或装置有关的分度、转位、定位机构和操纵系统等。 (5)控制系统。如机床的各种操纵机构、电气电路、调整机构、检测装置、数控系统等。 (6)辅助部件。如冷却润滑系统、排屑装置、自动测量装置等。,3.1 概 述,3.1 概 述,1机床运动部分的组成 (1)执行件。机床运动的执行部件。如机床主轴、刀架等。 (2)动力源。动力源是向执行件提供运动和动力的装置,是执行件的运动来源。如各种形式的电动机,现代机床上的驱动装置一般为三相异步电动机。 (3)传动装置。传动装置是传递运动和动力的装置,它必须具
13、有变速、换向和改变运动形式的能力。可分为机械、液压、电气和气动传动。 2机床传动链 传动链:在机床的传动系统中,通常用一些传动零件(轴、带轮、带、齿轮副、蜗杆副、丝杠螺母机构和齿轮齿条机构等)把动力源(电动机)和执行机构(主轴、工作台和刀架等)或把两个执行机构连接起来,用以传递动力或运动,这种传动联系称为传动链。 外联系传动链:外联系传动链是指联系动力源和机床执行件之间的传动链 ,并使执行件得到预定速度的运动且传递一定的动力。外联系传动链不要求动力源和执行件间有严格的传动比关系,而是仅仅把运动和动力从动力源传到执行件上。,3.1 概 述,3.1 概 述,内联系传动链;是联系执行件和执行件之间的
14、传动链,对执行机构之间的相对运动有严格要求。也就是说它所联系的是有严格运动关系的两个执行件,以获得准确的加工表面形状及较高的加工精度,内联系传动链本身并不能提供运动。 传动链中的传动机构可分为定比传动机构和换置机构两种。 定比传动机构:传动比和传动方向固定不变的传动机构。 (1)齿轮副机构;(2)螺旋机构;(3)带传动和链传动; (4)连杆机构;(5)凸轮机构 换置机构 :可变换传动比和传动方向的传动机构。如滑移齿轮变速机构、挂轮机构及各种换向机构等。,2019/5/22,科学出版社 高等教育出版中心,21,3机床传动原理图 为了便于分析机床的传动联系,常用一些简明的符号表达各执行件、动力源之
15、间的传动原理和传动路线,这就是传动原理图。传动原理图是用一些简单的符号把运动源和执行件之间的传动联系表示出来的示意图。 传动原理图中的常用符号,3.1 概 述,2019/5/22,科学出版社 高等教育出版中心,23,3.2 车床与车刀,3.2.1车削的基本内容 车削是以工件旋转为主运动,车刀移动为进给运动的切削加工方法。主要用于加工各种回转表面,如内外圆柱表面、圆锥表面、成型回转表面和回转体的端面等,有些车床还能加工螺纹面。,图 3-3 卧式车床的典型加工内容,返回节目录,3.2 车床与车刀,3.2.2车床的类型与车刀 1车床的类型 车床的种类很多,按结构和用途的不同,主要分为以下几类: 卧式
16、车床 立式车床 转塔车床:有一个可装多把刀具的转塔刀架只做纵向 进给,加工时,通过刀架转位,刀具依次轮流工作,没 有尾座和丝杠。 仿形车床:按照样件的轮廓自动车削出形状和尺寸相同的工件。 数控车床 此外,在大批大量生产的工厂中还有各种各样专用车床。如凸轮轴车床、曲轴车床、车轮车床等。,2019/5/22,科学出版社 高等教育出版中心,26,3.2 车床与车刀,2车刀 车刀按加工的表面特征分为外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、切断车刀、切槽车刀、螺纹车刀等 车刀在结构上可分为整体式、焊接式、机夹重磨式式和机夹可转位式,图 3-4 车刀的类型与用途 1 45弯头车刀;290外圆车刀;3外螺纹车刀;47
17、5外圆车刀; 5 成形车刀;690左切外圆车刀;7割槽刀;8内孔槽刀; 9内螺纹车刀;10盲孔镗刀;11通孔镗刀,3.2 车床与车刀,图 3-5 车刀的结构 (a) 整体式;(b) 焊接式;(c) 机夹重磨式;(d)机夹可转位式,3.2 车床与车刀,成形车刀是用在普通车床、自动车床上车内、外回转体成形面的非标刀具。 沿工件径向进给的成形车刀有平体、棱体、圆体三种形式 。,平体 棱形 圆形,3.2 车床与车刀,3.2.3 CA6140型卧式车床的结构特征 1机床的总布局 ( 1)床头箱。 (2)床鞍和刀架部件2。 (3)尾架3。 (4)进给箱10。 (5)溜板箱8。 (6)床身4。,主轴箱,刀架
18、,尾座,床身,右床腿,进给箱,溜板箱,左床腿,操纵,车床,纵向进给,3.2 车床与车刀,2 机床的主要技术性能,CA6140的主要技术性能 床身上最大工件回转直径-400mm 最大工件长度-750;1000;1500;2000mm 刀架上最大工件回转直径-210mm 主轴转速:正转 24级-101400r/min 反转 12级-141580r/min 进给量: 纵向 64级-0.0286.33mm/r 横向 64级-0.0143.16mm/r 车削螺纹范围:米制螺纹 44种-P=1192mm 英制螺纹 20种-=224牙/in 模数螺纹 39种-m=0.2548mm 径节螺纹 37种-DP=1
19、96牙/in 主电机功率:-7.5kW,3.2 车床与车刀,3机床的传动系统 机床的传动系统图 :表示机床全部运动传动关系的示意图。用国家标准规定的符号表示各种传动元件,并按照运动传递的顺序,画在能反映机床外形和各主要部件相互位置的展开图中。机构运动简图符号 只表示传动关系,而不表示各零件的实际尺寸和位置 表达传动关系,须标明齿数、丝杠导程和头数、带轮直径、电机功率和转速、传动轴编号。 分析传动系统的传动链的步骤: 1.确定传动链两端件(始端件、末端件); 2.根据两端件的相对运动要求确定计算位移; 3.写出传动链的传动路线表达式; 4.列出运动平衡式。,分析方法:抓两端,连中间,3.2 车床
20、与车刀,现在来分析CA6140型卧式车床的传动系统。 1)主运动传动链 主运动:是车床速度最高、消耗功率最大的运动。 主运动传动链:两个末端件是主电动机与主轴,它的功用是把运动源(电动机)的运动及动力传给主轴,使主轴带动工件旋转,实现主运动,并满足卧式车床主轴变速和换向的要求。 主轴正转时, 轴IIIV之间的4条传动路线的传动比为 u120/80 x 20/801/16 u220/80 x 51/501/4 u350/50 x 20/801/4 u450/50 x 51/501 式中,u2和u3基本相同,所以实际上只有3种不同的传动比。主轴实际上只能得到23 (221) =18级转速。加上由高
21、速路线传动获得的6级转速,主轴共可获得24级转速。 同理,主轴反转时,有31(22一l)12级转速。,(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-)u12u23u36 主轴最高转速为: n主1450130/230(1-0.02)56/3839/4163/501400 r/min 主轴最低转速为: n主1450130/230(1-0.02)51/4322/5820/80 20/80 26/58 10 r/min,130,2)主轴转速级数 正转时 23( 1 + 3 )= 6 + 18 = 24 级 反转时 13( 1 +
22、 3 )= 3 + 9 = 12 级,M1,3.2 车床与车刀,3.2 车床与车刀,2)螺纹进给传动链 螺纹进给传动链是内联系传动链。 CA6140型卧式车床可以车削米制、英制、模数和径节四种标准螺纹,除此之外,还可以车削非标准和较精密螺纹。 两个末端件: 主轴-刀架(丝杠) 计算位移: 主轴1r-刀架移动加工螺纹的一个导程S工(mm) 运动平衡方程式: 1 r(主轴)u0 ux S丝=S工 式中 u0 从主轴到丝杠之间的固定传动比; ux从主轴到丝杠之间的换置机构的可变传动比; S丝机床丝杠的导程,CA6140型车床的S丝= P丝=12mm; S工被加工螺纹的导程(mm)。,3.2 车床与车
23、刀,M3、M4、M5齿式离合器的应用识别,3.2 车床与车刀,M3、M4、M5齿式离合器的应用识别,3.2 车床与车刀,车螺纹传动路线中,运动从主轴VI传出,可经过两条路线传至轴IX,一条是经齿轮副58/58传至轴IX,车削正常螺距螺纹,即主轴转一转,轴IX也转一转;另一条是扩大螺距路线,即主轴转一转,轴IX的运动经33/33或(33/35)(25/33)的变向机构传至轴XI,其用途是车削右螺纹或左螺纹。 轴XI、轴XII之间的挂轮是用于车削米制、英制、模数制或径节制螺纹式的配换挂轮。一组为(63/100)(100/75),用于车削米制和英制螺纹;一组(64/100)(100/97)用于车削模
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