第8章---金属切削机床.pdf

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1、第第8章章金属切削机床金属切削机床金属切削机床概述金属切削机床概述金属切削机床核心部件金属切削机床核心部件常见金属切削机床常见金属切削机床一一二二三三一一金属切削机床概述金属切削机床概述1.机床的组成机床的组成 动力源动力源为机床提供动力（功率）和运动的驱动部分为机床提供动力（功率）和运动的驱动部分 传动系统传动系统包括主传动、进给传动和其他运动的传动系统包括主传动、进给传动和其他运动的传动系统 支撑支撑件件用于安装和支撑其他固定的或运动的部件用于安装和支撑其他固定的或运动的部件 工作工作部件部件不同种类的机床，工作部件的构成和结构差异很大不同种类的机床，工作部件的构成和结构差异很大 控制系统

2、控制系统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 冷却系统冷却系统对工件、刀具及机床的某些发热部位进行冷却对工件、刀具及机床的某些发热部位进行冷却 润滑系统润滑系统用于对机床的运动副（如轴承、导轨等）进行润滑用于对机床的运动副（如轴承、导轨等）进行润滑 其他其他装置装置如排屑装置、自动测量装置等如排屑装置、自动测量装置等一一金属切削机床概述金属切削机床概述2.机床的运动机床的运动机床的运动分为表面形成运动和辅助运动。机床的运动分为表面形成运动和辅助运动。 表面形成运动表面形成运动 辅助运动辅助运动机床最基本的运动机床最基本的运动，亦称工作运动亦称工作运动，主要包括主运动和进主要

3、包括主运动和进给运动给运动。机床在机床在加工过程中加工过程中，加工工具与工件除工作运动以外的其加工工具与工件除工作运动以外的其他运动称为辅助运动他运动称为辅助运动。主要包括：切入运动主要包括：切入运动、各种空行程各种空行程运动运动、其他辅助运动其他辅助运动。一一金属切削机床概述金属切削机床概述3.机床主要加工性能指标和型号机床主要加工性能指标和型号机床的技术性能通常包括机床的机床的技术性能通常包括机床的工艺范围工艺范围、技术参数技术参数、型号编制型号编制。机床名称主参数笫二主参数卧式车床床身上工件最大回转直径工件最大长度立式车床最大车削直径最大工件高度摇臂钻床最大钻孔直径最大跨距卧式镗床主轴直

4、径坐标镗床工作台工作面宽度工作台工作面长度外圆磨床最大磨削直径最大磨削长度矩台平面磨床工作台工作面宽度工作台工作面长度滚齿机最大工件直径最大模数龙门铣床工作台工作面宽度工作台工作面长度升降台铣床工作台工作面宽度工作台工作面长度龙门刨床工作台宽度最大刨削宽度牛头刨床最大刨削常用机床的主参数和第二主参数常用机床的主参数和第二主参数一一金属切削机床概述金属切削机床概述 通用机床的型号编制通用机床的型号编制类别车床钻床镗床磨床齿轮加工机床螺纹加工机床铣床刨插床拉床锯床其他机床代号CZTM2M3MYSXBLGQ参考读音车钻镗磨磨磨牙丝铣刨拉割其通用特性高精度精密自动半自动数控加工中心（自动换刀）仿形轻型

5、加重型简式或经济型柔性加工单元数显高速代号GMZBKHFQCJRXS读音高精白半控换仿轻重简柔显速一一金属切削机床概述金属切削机床概述 通用通用机床的型号编制机床的型号编制CA6140型卧式车床型卧式车床MG1432A型高精度万能外圆磨床型高精度万能外圆磨床一一金属切削机床概述金属切削机床概述4.机床精度及刚度机床精度及刚度机床精度包括：机床精度包括： 几何精度几何精度 运动精度运动精度 传动精度传动精度 定位精度定位精度 工作精度工作精度 精度保持性精度保持性机床刚度可分为：机床刚度可分为： 静刚度静刚度 动刚度动刚度二二金属切削机床核心部件金属切削机床核心部件 传动系统传动系统 主轴主轴

6、支撑系统支撑系统 导轨导轨 刀架及换刀系统刀架及换刀系统二二金属切削机床核心部件金属切削机床核心部件1.传动系统传动系统传动系统传动系统一般由动力源一般由动力源（如电动机如电动机）、变速装置及执行件变速装置及执行件（如主轴如主轴、刀架刀架、工作台工作台）以及开停以及开停、换向和制动机构等部分换向和制动机构等部分组成组成，可分为主传动可分为主传动系统和进给传动系统系统和进给传动系统。主主传动系统传动系统按驱动主传动的电动机类型按驱动主传动的电动机类型按传动装置类型按传动装置类型按变速的连续性按变速的连续性交流电动机驱动交流电动机驱动直流电动机驱动直流电动机驱动机械传动装置机械传动装置液压传动装置

7、液压传动装置电气传动装置以及它们的组合电气传动装置以及它们的组合分级变速传动分级变速传动无级变速传动无级变速传动进给传动系统进给传动系统液压进给传动液压进给传动机械进给传动机械进给传动电气伺服进给传动电气伺服进给传动二二金属切削机床核心部件金属切削机床核心部件 电气伺服进给传动系统的控制类型电气伺服进给传动系统的控制类型按有无检测和反馈装置分为开环按有无检测和反馈装置分为开环、闭环和半闭环系统闭环和半闭环系统。 开环伺服系统开环伺服系统系统特点：系统特点：定位定位精度较低精度较低，但但系统简单系统简单，调试方便调试方便，成本低成本低，适适用于精度要求不高的数控机床中用于精度要求不高的数控机床中

8、。二二金属切削机床核心部件金属切削机床核心部件 闭环伺服系统闭环伺服系统系统特点：具有较高控制精度及较好的动态性能系统特点：具有较高控制精度及较好的动态性能；但系统比较复杂但系统比较复杂，安安装装、调整和测试比较麻烦调整和测试比较麻烦，成本高成本高，多用于精密型数控机床上多用于精密型数控机床上。1-数控装置 2-伺服电动机 3-齿轮4-丝杠 5-工作台 6-检测元件二二金属切削机床核心部件金属切削机床核心部件 半闭环伺服系统半闭环伺服系统系统特点：系统特点：半闭环系统的精度比闭环差半闭环系统的精度比闭环差。由于惯性较大的工作台在闭环由于惯性较大的工作台在闭环之外之外，系统稳定性较好系统稳定性较

9、好。与闭环相比与闭环相比，半闭环系统结构简单半闭环系统结构简单，调整容易调整容易，价格低价格低，所以应用较多所以应用较多。a）伺服电动机反馈b）、c）从动杠反馈1-反馈装置 2-伺服电动机 3-齿轮 4-丝杠螺母传动 5-工作台二二金属切削机床核心部件金属切削机床核心部件 电气伺服进给传动系统驱动部件电气伺服进给传动系统驱动部件 步进电动机步进电动机优点优点：没有没有累积误差累积误差，结构简单结构简单，使用使用、维修方便维修方便，制造成本低制造成本低，带动带动负负载惯量的能力大载惯量的能力大，适用于中适用于中、小型机床和速度小型机床和速度、精度要求不高的精度要求不高的地方地方；缺点缺点：效率效

10、率较低较低，发热大发热大，有时会有时会“失步失步”。 直流伺服电动机直流伺服电动机机床上常用的直流伺服电动机主要有小惯量直流机床上常用的直流伺服电动机主要有小惯量直流电动机和大惯量直流电动机电动机和大惯量直流电动机。 交流伺服电动机交流伺服电动机交流伺服电动机与同容量的直流电动机相比交流伺服电动机与同容量的直流电动机相比，质量约轻一半质量约轻一半，效率效率高高、调速范围广调速范围广、响应频响应频率高率高。缺点缺点是带动是带动惯性负载能力差惯性负载能力差，多多用于中用于中小型数控机床小型数控机床。步进电动机步进电动机二二金属切削机床核心部件金属切削机床核心部件 直线伺服电动机直线伺服电动机a）旋

11、转电动机）旋转电动机 b）直线电动机）直线电动机1-定子定子 2-转子转子 3-次级次级 4-初级初级直线伺服电动机的型式直线伺服电动机的型式a）短次级）短次级 b）短初级）短初级1-初级初级 2-次级次级1-直线滚动导轨直线滚动导轨 2-床身床身 3-工作台工作台4-直流电动机动件（绕组）直流电动机动件（绕组）5-直流电动机定件（永磁铁）直流电动机定件（永磁铁）二二金属切削机床核心部件金属切削机床核心部件电电气气伺服伺服进给传动系中的机械传动部件机械传动部件主进给传动系中的机械传动部件机械传动部件主要指齿轮要指齿轮（或同步齿轮带或同步齿轮带）和丝杠螺母传动副和丝杠螺母传动副。滚珠丝杠滚珠丝杠

12、螺母副的螺母副的结构结构1一一密封环密封环 2、3一回珠一回珠器器 4一一丝杠丝杠 5一一螺母螺母 6一滚珠一滚珠二二金属切削机床核心部件金属切削机床核心部件2.主轴主轴主轴主轴部件由主轴及其支承轴承部件由主轴及其支承轴承、传动件传动件、密封件及定位元件等组密封件及定位元件等组成成。它的功用是支承并带动工件或刀具旋转进行切削它的功用是支承并带动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和承受切削力和驱动力等载荷驱动力等载荷，完成表面成形运动完成表面成形运动。 主轴部件应满足的主轴部件应满足的基本要求基本要求 旋转旋转精度精度 刚度刚度 抗振性抗振性 温升和热温升和热变形变形二二金属切削机床核心部件金属

13、切削机床核心部件 主轴主轴部件部件的传动方式的传动方式 齿轮传动齿轮传动结构简单结构简单、紧凑紧凑，能传递较大的转矩能传递较大的转矩，能适应变转速能适应变转速、变载荷变载荷工作工作，应用最广应用最广。它的缺点是线速度不能过高它的缺点是线速度不能过高，通常小于通常小于1215m/s，不如带传动平稳不如带传动平稳。 带传动带传动常用的有平带常用的有平带、V带带、多楔带和同步齿形带等多楔带和同步齿形带等。同步齿形带的同步齿形带的齿形有两种：梯形齿和圆弧齿齿形有两种：梯形齿和圆弧齿。同步齿形带无相对同步齿形带无相对滑动滑动、传动传动比准确比准确、传动精度高传动精度高、厚度厚度小小、质量轻质量轻、传动平

14、稳传动平稳、噪声噪声小小、适用于适用于高速高速传动传动、传动传动效率效率高高、维护维护保养方便；传动比保养方便；传动比大大。a）同步带传动）同步带传动 b）同步带结构）同步带结构1-包步层包步层 2-带齿带齿 3-带背带背 4-承载绳承载绳二二金属切削机床核心部件金属切削机床核心部件 电动机直接电动机直接驱动驱动如果主轴转速不算太高如果主轴转速不算太高，采用普通异步电动机直接带动采用普通异步电动机直接带动主轴主轴，如平面磨床的砂轮主轴如平面磨床的砂轮主轴。如果转速很高如果转速很高，可将主轴与电动可将主轴与电动机制成一体机制成一体，成为主轴成为主轴单元单元。德国德国syco-tec高速电主轴高速

15、电主轴转速范围：转速范围：2000-60000rpm二二金属切削机床核心部件金属切削机床核心部件 主轴主轴部件部件结构结构 主轴的支承形式多数机床的主轴采用前、后两个支承主轴的支承形式多数机床的主轴采用前、后两个支承。 主轴的构造主轴的构造和形状主要决定于主轴上所安装的刀具、夹具、传主轴的构造主轴的构造和形状主要决定于主轴上所安装的刀具、夹具、传动件、轴承等零件的类型、数量、位置和安装定位方法等动件、轴承等零件的类型、数量、位置和安装定位方法等。 主轴的材料和热处理主轴的材料应根据载荷特点、耐磨性要求、热处理方主轴的材料和热处理主轴的材料应根据载荷特点、耐磨性要求、热处理方法和热处理后变形情况

16、选择法和热处理后变形情况选择。车床主轴简图车床主轴简图二二金属切削机床核心部件金属切削机床核心部件 主轴主轴部件部件结构结构 主轴轴承主轴部件中最重要的组件是轴承主轴轴承主轴部件中最重要的组件是轴承。轴承的类型轴承的类型、精度精度、结构结构、配置方式配置方式、安装调整安装调整、润滑和冷却等状况润滑和冷却等状况，都直接影响主轴部件的都直接影响主轴部件的工作性能工作性能。典型的主轴轴承典型的主轴轴承a）、b）双列短）双列短圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承 c）双列空心）双列空心圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承 d）单列空心圆锥滚子轴承）单列空心圆锥滚子轴承e）圆锥）圆锥轴承轴承 f）双列圆锥）双列圆锥轴承轴承 g

17、）双向推力角接触）双向推力角接触球轴承球轴承 h）角接触球轴承）角接触球轴承1、4内圈内圈 2一一外圈外圈 3一隔套一隔套二二金属切削机床核心部件金属切削机床核心部件3.支撑系统支撑系统机床机床的支承件是指床身的支承件是指床身、立柱立柱、横梁横梁、底座等大件底座等大件，相互固定联相互固定联接成机床的基础和框架接成机床的基础和框架。机床上其他零机床上其他零、部件可以固定在支承件上部件可以固定在支承件上，或者工作时在支承件的导轨上运动或者工作时在支承件的导轨上运动。 铸铁铸铁 钢板和型钢钢板和型钢焊接结构焊接结构 预应力钢筋混凝土预应力钢筋混凝土 天然花岗岩等天然花岗岩等 支承件的材料支承件的材料

18、 支承件支承件的的结构结构 箱形类箱形类 板块类板块类 梁支类梁支类机床床身截面图机床床身截面图a）车床类床身）车床类床身 b）镗床、龙门刨床类床身）镗床、龙门刨床类床身c）大型和重型机床类床身）大型和重型机床类床身二二金属切削机床核心部件金属切削机床核心部件4.导轨导轨 双三角形双三角形导轨导轨 双矩形双矩形导轨导轨 矩形和三角形导轨的矩形和三角形导轨的组合组合 矩形和燕尾形导轨的组合矩形和燕尾形导轨的组合 导轨的截面形状和组合形式导轨的截面形状和组合形式 导轨应满足的主要技术要求导轨应满足的主要技术要求 矩形矩形导轨导轨 三角形导轨三角形导轨 燕尾燕尾形导轨形导轨 圆柱形导轨圆柱形导轨 导

19、向精度导向精度 承载能力大，刚度好承载能力大，刚度好 精度保持性好精度保持性好 低速运动平稳低速运动平稳二二金属切削机床核心部件金属切削机床核心部件 导轨的结构类型及特点导轨的结构类型及特点 滑动导轨滑动导轨 静压静压导轨导轨 卸荷导轨卸荷导轨 滚动导轨滚动导轨滚动滚动导轨按滚动体类型为滚珠导轨按滚动体类型为滚珠、滚柱和滚针三滚柱和滚针三种种。滚珠滚珠导轨导轨滚针导轨滚针导轨二二金属切削机床核心部件金属切削机床核心部件5.刀架及换刀系统刀架及换刀系统 机床刀架自动换刀装置应满足的要求机床刀架自动换刀装置应满足的要求 满足工艺过程所提出的满足工艺过程所提出的要求要求 在刀架、刀库上要能牢固地安装

20、在刀架、刀库上要能牢固地安装刀具刀具 刀架、刀库、换刀机械手部应具有足够的刚度刀架、刀库、换刀机械手部应具有足够的刚度 可靠性高可靠性高 换刀时间短换刀时间短 操作方便和安全操作方便和安全a）、）、b）回转刀盘）回转刀盘 c）双回转刀盘）双回转刀盘 d）链式刀库的数控机床）链式刀库的数控机床 e）鼓轮式）鼓轮式刀库数控机床刀库数控机床1,2-刀盘刀盘 3-回转刀盘回转刀盘 4-鼓轮式刀库鼓轮式刀库 5-机械手机械手 6-刀具转轴刀具转轴 7-回转头回转头二二金属切削机床核心部件金属切削机床核心部件 鼓轮式刀库鼓轮式刀库 直线式刀库直线式刀库 链式刀库链式刀库三三常见金属切削机床常见金属切削机床

21、 车床车床 铣床铣床 磨床磨床 加工中心加工中心 高速加工机床高速加工机床三三常见金属切削机床常见金属切削机床 CA6140型卧式车床型卧式车床 立式车床立式车床 转塔车床转塔车床卧式车床卧式车床单柱立式车床单柱立式车床1.车床车床三三常见金属切削机床常见金属切削机床上图是上图是一一台普通转塔车床外形图台普通转塔车床外形图。前刀架可沿床身作纵向进给前刀架可沿床身作纵向进给，以切削大直径外圆柱面以切削大直径外圆柱面，也可作横向进给也可作横向进给，以切削内外端面以切削内外端面、沟槽等沟槽等。转塔刀架只能作纵向运动转塔刀架只能作纵向运动，转塔的六角面上可以利用附具分别安装转塔的六角面上可以利用附具分

22、别安装挡料块挡料块、车刀车刀、钻头钻头、铰刀铰刀、板牙等切削刀具和工具板牙等切削刀具和工具，也可在一个附也可在一个附具上安装数把车刀以实现多刀同时加工具上安装数把车刀以实现多刀同时加工，因此转塔刀架的加工范围较因此转塔刀架的加工范围较广广。三三常见金属切削机床常见金属切削机床铣床铣床是用铣刀进行铣削加工的机床是用铣刀进行铣削加工的机床。通常铣削的主运动是铣刀的通常铣削的主运动是铣刀的旋转旋转，工件或铣刀的移动为进给工件或铣刀的移动为进给运动运动，工艺工艺范围较广范围较广，可加工各种平可加工各种平面面、台阶台阶、沟槽沟槽、螺旋面等螺旋面等。卧式升降台铣床卧式升降台铣床立式升降台铣床立式升降台铣床

23、2.铣床铣床 升降台式铣床升降台式铣床万能升降台铣床万能升降台铣床三三常见金属切削机床常见金属切削机床 床身床身式式铣床铣床床身床身式铣床的工作台不作升降运动式铣床的工作台不作升降运动，机床机床的垂直运动由安装在立柱的垂直运动由安装在立柱上的主轴箱来实现上的主轴箱来实现，这样可以提高机床的刚度这样可以提高机床的刚度，便于采用较大的切削便于采用较大的切削用量用量。 龙门龙门铣床铣床龙门龙门铣床主要用来加工大型工件上的平面和沟槽铣床主要用来加工大型工件上的平面和沟槽，是一种大型高是一种大型高效通用效通用铣床铣床，机床机床主体结构呈龙门式主体结构呈龙门式框架框架。床身式铣床床身式铣床龙门铣床龙门铣床

24、三三常见金属切削机床常见金属切削机床工具铣床工具铣床数控铣床数控铣床仿形铣床仿形铣床三三常见金属切削机床常见金属切削机床磨床磨床是用磨料磨具是用磨料磨具（如砂轮如砂轮、砂带砂带、油石油石、研磨料研磨料）为工具进行为工具进行切削加工的机床切削加工的机床。它们是由于精加工和硬表面加工的需要而发展起来它们是由于精加工和硬表面加工的需要而发展起来的的，目前也有少数应用于粗加工的高效磨床目前也有少数应用于粗加工的高效磨床。3.磨床磨床 M1432A型万能外圆磨床型万能外圆磨床主要主要用于磨削圆形或圆锥形的外圆和内孔用于磨削圆形或圆锥形的外圆和内孔，也能磨削阶梯轴的轴也能磨削阶梯轴的轴肩和端平面肩和端平面

25、。这种磨床属于普通精度级这种磨床属于普通精度级，通用性较大通用性较大，而且自动化程而且自动化程度不高度不高，磨削效率较低磨削效率较低，所以适用于工具车间所以适用于工具车间、机修车间和单件机修车间和单件、小小批量生产的车间批量生产的车间。三三常见金属切削机床常见金属切削机床 普通普通外外圆磨床圆磨床普通外圆磨床与万能磨床的区别普通外圆磨床与万能磨床的区别: 头架和砂轮架不能绕轴心在水平面内调整角度位置； 头架主轴直接固定在箱体上不能转动，工件只能用顶尖支承进行磨削； 不配置内圆磨头装置。普通普通外圆磨床外圆磨床三三常见金属切削机床常见金属切削机床 无心无心磨床磨床无心磨削示意图无心磨削示意图l-

26、磨削砂轮磨削砂轮2-工件工件3-导轮导轮4-托板托板a）纵磨法纵磨法b） 横磨法横磨法1-磨削砂轮磨削砂轮2-导轮导轮3-工件工件4-托板托板1-磨削砂轮磨削砂轮2-工件工件3-挡块挡块4-导轮导轮三三常见金属切削机床常见金属切削机床 内圆内圆磨床磨床砂轮的安装砂轮的安装内内圆磨床有普通内圆磨床圆磨床有普通内圆磨床、无心内圆磨床和行星内圆磨床等多种无心内圆磨床和行星内圆磨床等多种类型类型，用于磨削圆柱孔和圆锥孔用于磨削圆柱孔和圆锥孔。内圆磨削方法内圆磨削方法三三常见金属切削机床常见金属切削机床 平面平面磨床磨床平面平面磨床用于磨削各种零件的平面磨床用于磨削各种零件的平面。根据砂轮工作面和工作台

27、形根据砂轮工作面和工作台形状的不同状的不同，平面磨床主要有下列四种类型：卧轴矩台平面磨床平面磨床主要有下列四种类型：卧轴矩台平面磨床、卧轴卧轴圆台平面磨床圆台平面磨床、立轴矩台平面磨床和立轴圆台平面磨床立轴矩台平面磨床和立轴圆台平面磨床。卧轴矩台平面磨床外形图及磨削示意图卧轴矩台平面磨床外形图及磨削示意图a）外形图）外形图b）周磨法示意图）周磨法示意图立轴圆台平面磨床外形图及磨削示意图立轴圆台平面磨床外形图及磨削示意图a）外形图外形图b）端磨法示意图）端磨法示意图三三常见金属切削机床常见金属切削机床加工加工中心是备有刀库中心是备有刀库，并能自动更换刀具并能自动更换刀具，对工件进行多工序加对工件

28、进行多工序加工的数字控制工的数字控制机床机床。4.加工中心加工中心三三常见金属切削机床常见金属切削机床 加工中心的组成加工中心的组成 基础基础部件部件包括包括床身、立柱、横梁、工作台等床身、立柱、横梁、工作台等 主轴主轴部件部件关键关键部件，由主轴箱、主轴电机和主轴轴承组成部件，由主轴箱、主轴电机和主轴轴承组成 数控数控系统系统主要主要功能是控制加工中心完成各种加工动作功能是控制加工中心完成各种加工动作 自动换刀自动换刀装置装置这这部分主要包括刀库、机械手、运刀装置部分主要包括刀库、机械手、运刀装置等等 辅助装置辅助装置主要主要由润滑、冷却、排屑、防护、液压和检测装置构成由润滑、冷却、排屑、防

29、护、液压和检测装置构成 加工中心的特点加工中心的特点 工序工序集中集中 备有刀备有刀库库 有自动换刀装置有自动换刀装置 有自动转位有自动转位工作台工作台 精度精度高高 配有两个托盘配有两个托盘三三常见金属切削机床常见金属切削机床 加工中心的分类加工中心的分类加工加工中心可以根据主轴的布置方式分为立式中心可以根据主轴的布置方式分为立式、卧式和立卧两卧式和立卧两用三类用三类。XH715型立式加工中心外形图型立式加工中心外形图1-床身床身 2-滑座滑座 3-工作台工作台 4-立柱立柱5-主轴箱主轴箱 6-操作面板操作面板7-刀库刀库 8-换刀机械手换刀机械手三三常见金属切削机床常见金属切削机床TH6

30、340型卧式加工外形图型卧式加工外形图1-床身床身 2-基座基座 3-横向滑座横向滑座 4-横向滑板横向滑板 5-主轴箱主轴箱 6-立柱立柱7-刀库刀库 8-操作面板操作面板 9-电气柜电气柜 10-支架支架 11-排屑装置排屑装置立卧两用加工立卧两用加工中心中心：指指带立带立、卧两个主轴的复合式加工中心以及主轴能卧两个主轴的复合式加工中心以及主轴能调整成卧轴或立轴的立卧可调式加工中心调整成卧轴或立轴的立卧可调式加工中心，它们能对工件进行五个面的它们能对工件进行五个面的加工加工。三三常见金属切削机床常见金属切削机床5.高速加工机床高速加工机床 高速加工机床的性能优点高速加工机床的性能优点 高速

31、度高速度 小切小切深深 干式干式切削切削 切削力小，切削温度切削力小，切削温度低低 直接加工硬化直接加工硬化材料材料 可可加工加工薄壁薄壁零件零件 工艺集中工艺集中三三常见金属切削机床常见金属切削机床 高速加工机床对软硬件技术要求高速加工机床对软硬件技术要求 主轴转速高、功率主轴转速高、功率大大 进给量和快速行程速度进给量和快速行程速度高高 主轴和工作台（拖板）运动的加（减）主轴和工作台（拖板）运动的加（减）速度速度高高 机床要有优良的静、动特性以及热机床要有优良的静、动特性以及热特性特性 与主要部件的高速度匹配的辅与主要部件的高速度匹配的辅件件 数控系统功能优良数控系统功能优良硬件硬件技术要

32、求技术要求软件（软件（CAM）技术）技术要求要求基本要求基本要求特殊要求特殊要求 安全性安全性 验证验证机构机构 多种加工多种加工策略策略 轨迹编辑轨迹编辑功能功能 丰富的数据接口丰富的数据接口 自动生成高速加自动生成高速加工的工艺工的工艺参数参数 生成平滑的刀具生成平滑的刀具轨迹轨迹 进给量进给量优化优化 减少加工数据减少加工数据量量 毛坯余量知识毛坯余量知识三三常见金属切削机床常见金属切削机床 高速加工的主要部件高速加工的主要部件 高速主轴部件（电主轴高速主轴部件（电主轴） 高速进给驱动和高速进给驱动和传动系统传动系统 具有高速进给控制功能的数控具有高速进给控制功能的数控装置装置 高速刀具

33、高速刀具系统系统 适用于高速切削的工件装夹适用于高速切削的工件装夹设备设备 动、静、热特性优良的床身、立柱及工作台等支撑动、静、热特性优良的床身、立柱及工作台等支撑部件部件 其他辅件，如冷却、排屑装置，防护和监测装置等其他辅件，如冷却、排屑装置，防护和监测装置等高速高速机床由一系列具有高速机床由一系列具有高速、高精度的部件及其支撑件组高精度的部件及其支撑件组成成。主要有：主要有：三三常见金属切削机床常见金属切削机床 高速主轴高速主轴高速高速机床机床主轴由内装式电动机直接驱动主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长从而把机床主传动链的长度缩短为零度缩短为零。这种主轴电动机与机床主轴这种

34、主轴电动机与机床主轴“合二为一合二为一”的传动结构形式的传动结构形式， 称 为称 为 “ 电 主 轴电 主 轴 ” （ Electrospindle 、 MotorSpindle 或或MotorizedSpindle）或或“直接传动主轴直接传动主轴”（Direct Drive Spindle）。电主轴的结构和系统组成电主轴的结构和系统组成主轴电动机的油主轴电动机的油-水冷却系统结构示意图水冷却系统结构示意图三三常见金属切削机床常见金属切削机床 电主轴的轴承电主轴的轴承 电主轴的技术参数指标电主轴的技术参数指标电电主轴的主要技术参数有：套筒直径主轴的主要技术参数有：套筒直径、最高转速最高转速、输

35、出功率输出功率、转矩和转矩和刀具接口等刀具接口等。其中套筒直径为电主轴的主要其中套筒直径为电主轴的主要参数参数。轴承应轴承应具有具有以下特点：高速回转精度高以下特点：高速回转精度高、径向和轴向刚度高径向和轴向刚度高、温升较温升较小以及使用寿命长小以及使用寿命长。一般一般采用滚动轴承采用滚动轴承、流体静压轴承和磁悬浮轴承流体静压轴承和磁悬浮轴承。 电主轴的电动机及其驱动方式电主轴的电动机及其驱动方式普通变频器标量驱动和普通变频器标量驱动和控制控制矢量控制驱动器的驱动和控制矢量控制驱动器的驱动和控制三三常见金属切削机床常见金属切削机床 高速机床的进给系统高速机床的进给系统 高速度高速度 高高加速度

36、加速度 高静态、动态高静态、动态精度精度高速机床对进给系统的要求：高速机床对进给系统的要求： 高可靠安全性高可靠安全性 成本较低成本较低目前目前，高速机床用的进给系统主要有：高速滚珠丝杠副传动高速机床用的进给系统主要有：高速滚珠丝杠副传动系统和直线电动机进给驱动系统系统和直线电动机进给驱动系统。直线电动机与滚珠丝杠加速度性能的比较直线电动机与滚珠丝杠加速度性能的比较三三常见金属切削机床常见金属切削机床 高速加工机床的数控系统高速加工机床的数控系统 能够高速度处理程序能够高速度处理程序段段 能够迅速、准确地处理和控制信息流，把其加工误差控制为能够迅速、准确地处理和控制信息流，把其加工误差控制为最

37、小最小 能够尽量减少机械的冲击，使机床平滑能够尽量减少机械的冲击，使机床平滑移动移动 要有足够的容量，可以让大容量加工程序高速运转，或者具有通过要有足够的容量，可以让大容量加工程序高速运转，或者具有通过网络传输大量数据的网络传输大量数据的能力能力 具有高速度工作的主轴电动机、进给伺服电动机和传感器具有高速度工作的主轴电动机、进给伺服电动机和传感器等等 具有高可靠性和安全性具有高可靠性和安全性高速机床对数控系统的要求：高速机床对数控系统的要求：高速高速加工控制技术包括减小位置伺服滞后产生加工误差的控制加工控制技术包括减小位置伺服滞后产生加工误差的控制、减小减小加减速滞后产生误差的控制加减速滞后产生误差的控制、前瞻前瞻（Look Ahead）控制控制、NURBS插补技插补技术术等等。