《机械加工方法》PPT课件.ppt

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1、制造加工方法制造加工方法本章重点本章重点典型加工方法与刀具典型加工方法与刀具金属切削机床金属切削机床车床车床磨床磨床机床夹具机床夹具1234452-1 典型加工方法与常用刀具典型加工方法与常用刀具一、车削加工与车刀一、车削加工与车刀 1、车削加工 运动：工件旋转作主运动、车刀作进给运动工艺特点适用范围广：轴、盘、套等回转体零件易保证被加工零件各表面的位置精度可用于有色金属零件的精加工切削过程比较平稳生产成本较低加工的万能性好车削加工精度一般为车削加工精度一般为IT8IT7，表面粗糙，表面粗糙度为度为Ra6.31.6m精车时精车时IT6IT5，表面粗糙度为，表面粗糙度为Ra0.4 0.1m2、车

2、床的种类卧式车床：通用车床中应用最普遍、工艺范围最广泛的。可以完成各种类型的内外回转体表面的加工，还可进行钻、扩、饺、滚花等。但其自动化程度低，加工生产率低、加工质量受操作者的技术水平影响较大组成：床身、主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架与拖板、尾座立式车床：主要用于加工径向尺寸大而立式车床：主要用于加工径向尺寸大而轴向尺寸相对较小且形状比较复杂的大轴向尺寸相对较小且形状比较复杂的大型或重型零件。按结构形式分为单柱式型或重型零件。按结构形式分为单柱式和双柱式。和双柱式。结构特点：主轴处于垂直位置结构特点：主轴处于垂直位置转塔车床：没有尾座和丝杠，床身尾部转塔车床：没有尾座和丝杠，床身尾部装有多工位刀

3、架，一般不能车螺纹装有多工位刀架，一般不能车螺纹。在成批加工形状复杂的工件时具有较高的生产在成批加工形状复杂的工件时具有较高的生产率率1、切断刀；2、90左偏刀；3、90右偏刀；4、弯头车刀；5、直头车刀；6、成型车刀；7、宽刃精车刀；8、外螺纹车刀；9、端面车刀；10、内螺纹车刀；11、内槽车刀；12、通孔车刀;13、盲孔车刀3、常用车刀的种类和加工范围I1外圆车刀主要用来加工工件的圆柱形和圆锥形外表面；II直头外圆车刀：车外圆、外圆柱面倒角；III弯头外圆车刀：车外圆、车端面、内外圆柱面倒角；IV主偏角 的偏刀：加工细长轴的外圆、车台肩面。I2端面车刀专门用于加工工件的端面；II通常 ，有

4、利于加强刀尖和提高车刀耐用度。I专门用于切断工件；II工作条件不利：3切断车刀i刚性差；ii切屑排出困难；iii随着切断的进行，实际后角变小。II改善措施：两个主切削刃或一个斜切削刃。4 4、内孔车刀：镗刀。、内孔车刀：镗刀。分类：通孔镗刀、盲孔镗刀。分类：通孔镗刀、盲孔镗刀。结构尺寸取决于孔的直径和深度结构尺寸取决于孔的直径和深度 5 5、切槽刀：车削沟槽。其外形与切断刀相、切槽刀：车削沟槽。其外形与切断刀相似，但其刀头宽度和伸出长度必须按工件槽尺似，但其刀头宽度和伸出长度必须按工件槽尺寸确定。寸确定。6 6、螺纹车刀：内外螺纹。刀口截面形状取、螺纹车刀：内外螺纹。刀口截面形状取决于螺纹类型

5、决于螺纹类型 7 7、成形车刀：回转体成形表面。是根据工、成形车刀：回转体成形表面。是根据工件的轮廓设计的。件的轮廓设计的。二、铣削和铣刀二、铣削和铣刀1、铣削加工、铣削加工运动：铣刀旋转作主运动、工件作进给运动运动：铣刀旋转作主运动、工件作进给运动应用：平面、沟槽、复杂曲面、孔应用：平面、沟槽、复杂曲面、孔工艺特点：工艺特点：为断续切削，易产生冲击和振动为断续切削，易产生冲击和振动 刀齿的切入、切出，工作的刀齿数目的增减，形成刀齿的切入、切出，工作的刀齿数目的增减，形成冲击，切削过程不稳定，易产生振动，加剧了刀具冲击，切削过程不稳定，易产生振动，加剧了刀具的磨损和破损。的磨损和破损。为多刃切

6、削，切削效率高为多刃切削，切削效率高可选用不同的切削方式可选用不同的切削方式分类：分类：a：端铣：端铣 b：周铣：周铣逆铣顺铣2、铣削方式、铣削方式铣削时铣刀相对于工件的运动和铣削时铣刀相对于工件的运动和位置关系。位置关系。1）周铣：利用分布在铣刀圆柱面上的切削刃来形成平）周铣：利用分布在铣刀圆柱面上的切削刃来形成平面（或表面）的铣削方法面（或表面）的铣削方法A、顺铣、顺铣：铣刀旋转切入工件的方向与工：铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相同件的进给方向相同l切削厚度由最大到零切削厚度由最大到零l铣削力始终压向工作台，避免了工件的铣削力始终压向工作台，避免了工件的上下振动，使刀具耐用度和已加

7、工表面上下振动，使刀具耐用度和已加工表面质量提高。质量提高。l进给力与进给方向相同，铣床工作台传进给力与进给方向相同，铣床工作台传动丝杠与螺母之间的间隙处于不利位置，动丝杠与螺母之间的间隙处于不利位置，工件可能会窜动。因此，要求进给机构工件可能会窜动。因此，要求进给机构具有消除丝杠螺母间隙的装置具有消除丝杠螺母间隙的装置l刀齿从外向内工作，要求工件表面没有刀齿从外向内工作，要求工件表面没有硬皮，否则铣刀很容易磨损硬皮，否则铣刀很容易磨损B、逆铣：铣刀旋转切入工件的方向与工、逆铣：铣刀旋转切入工件的方向与工件进给方向相反件进给方向相反l 切削厚度由零到最大切削厚度由零到最大l当切削厚度为零时，刀

8、齿在工件表面上挤压当切削厚度为零时，刀齿在工件表面上挤压和摩擦，使工件表面产生严重冷硬层，降低和摩擦，使工件表面产生严重冷硬层，降低了表面加工质量，刀齿也易磨损了表面加工质量，刀齿也易磨损l垂直分力上抬工件，容易引起振动垂直分力上抬工件，容易引起振动l进给力与进给方向相反，工作台进给机构中进给力与进给方向相反，工作台进给机构中的丝杠螺母始终保持良好的侧面接触，因此的丝杠螺母始终保持良好的侧面接触，因此进给速度比较平稳。进给速度比较平稳。l铣削铸件或锻件等表面有硬皮的工件或者粗铣削铸件或锻件等表面有硬皮的工件或者粗加工时用逆铣加工时用逆铣2 2）端铣：利用铣刀端面的刀齿来铣削工件的）端铣：利用铣

9、刀端面的刀齿来铣削工件的加工表面。加工表面。u对称铣削：工件安装在铣刀的对称位置对称铣削：工件安装在铣刀的对称位置上，刀齿切入和切出工件的切削厚度相上，刀齿切入和切出工件的切削厚度相同同u不对称铣削：刀齿切入的切削厚度小于不对称铣削：刀齿切入的切削厚度小于或者大于切出工件的切削厚度或者大于切出工件的切削厚度2.1金属切削机床的基础知识金属切削机床的基础知识第二章第二章 机械制造装备机械制造装备一、机床的分类2、按机床的通用性分类 1）通用机床 可用于加工多种零件的不同工序，加工范围较广，但结构复杂。适用于单件小批生产。如卧式车床、万能升降台铣床等 2）专门化机床 工艺范围较窄，加工某一类或几类

10、零件的某道工序 3）专用机床 工艺范围最窄，加工某一零件的某一道特定工序3.按机床的自动化程度分类 1）手动机床 2）机动机床 3）半自动机床 4）全自动机床4.按机床的工作精度分类 1）普通精度机床 2）精密机床 3）高精度机床5.按机床的主要工作部件数目分类 1）单刀机床 2）多刀机床 3）单轴机床 4）多轴机床6.按机床的重量和尺寸分类 1）仪表机床 2）中型机床 3）大型机床 4）重型机床 5）超大型机床7.按加工过程的控制方式分类 1）普通机床 2）数控机床 3）加工中心 4）柔性制造单元二、机床的技术参数二、机床的技术参数l尺寸参数尺寸参数反应的是机床的加工范围反应的是机床的加工范

11、围机床加工的最大工件尺寸或于此有机床加工的最大工件尺寸或于此有关的机床部件尺寸来表示、主要工作部关的机床部件尺寸来表示、主要工作部件的结构尺寸、最大工件长度、机床件的结构尺寸、最大工件长度、机床的轮廓尺寸等。在这些尺寸当中我们会的轮廓尺寸等。在这些尺寸当中我们会选择两个尺寸作为主参数和第二主参数。选择两个尺寸作为主参数和第二主参数。主参数主参数反应机床最大工作能力的一反应机床最大工作能力的一个主要参数个主要参数我们一般把机床加工的最大工件尺寸或我们一般把机床加工的最大工件尺寸或于此有关的机床部件尺寸作为主参数，于此有关的机床部件尺寸作为主参数，第二主参数第二主参数更完整的表示其工作能力更完整的

12、表示其工作能力和尺寸大小。一般用最大工件长度或与此有和尺寸大小。一般用最大工件长度或与此有关的机床部件尺寸。关的机床部件尺寸。l 运动参数运动参数反映机床执行件的速度反映机床执行件的速度各部件的移动行程范围、各种运动的速度范各部件的移动行程范围、各种运动的速度范围和级数等围和级数等 l动力参数动力参数各电动机功率各电动机功率三、机床的型号编制三、机床的型号编制机床型号是赋予每种机床的一个代号,它用来表明机床的类型、通用特性、结构特性和主要技术参数等。1、通用机床的型号编制、通用机床的型号编制u机床的类别号机床的类别号汉语拼音大写字母表示汉语拼音大写字母表示 u通用特性和结构特性通用特性和结构特

13、性通用特性通用特性汉语拼音表示汉语拼音表示 ，代号是有同一规定的，代号是有同一规定的结构特性结构特性没有统一规定，用汉语拼音字母表示没有统一规定，用汉语拼音字母表示 u组代号和系代号组代号和系代号用阿拉伯数字表示用阿拉伯数字表示 u主参数、设计顺序号、第二主参数主参数、设计顺序号、第二主参数阿拉伯数字表示阿拉伯数字表示 主参数通常以最大加工尺寸或机床工作台尺寸表主参数通常以最大加工尺寸或机床工作台尺寸表示。在机床代号中用主参数的折算值表示，通示。在机床代号中用主参数的折算值表示，通常折算值去常折算值去1/101/10、1/1001/100或或1 1。设计顺序号设计顺序号没有主参数时，用设计顺没

14、有主参数时，用设计顺序号表示序号表示第二主参数第二主参数最大工件长度、工作台工最大工件长度、工作台工作面长度、主轴数等，也是用折算值表作面长度、主轴数等，也是用折算值表示示 u重大改进顺序号重大改进顺序号当机床在结构或性当机床在结构或性能上有重大改进时，按改进后的先后顺能上有重大改进时，按改进后的先后顺序选用序选用ABCD等大写汉语拼音表示，加等大写汉语拼音表示，加在机床型号的末尾，以示区别。在机床型号的末尾，以示区别。u其他特性代号其他特性代号汉语拼音或阿拉伯数汉语拼音或阿拉伯数字或者二者组合而成。反应各类机床的字或者二者组合而成。反应各类机床的特性。特性。2、专业机床、专业机床 设计单位代

15、号设计单位代号设计顺序设计顺序 设计单位代号设计单位代号厂名的汉语拼音首字厂名的汉语拼音首字母和该厂在当地建厂先后顺序号母和该厂在当地建厂先后顺序号 设计顺序号设计顺序号按各厂的设计顺序排列，按各厂的设计顺序排列，由由001开始开始例1:C A 6 1 4 0C A 6 1 4 0C C：类别代号（车床类：类别代号（车床类）6 6：组别代号（卧式车床组）：组别代号（卧式车床组）1 1：系别代号（普通车床系）：系别代号（普通车床系）例例2 2：4040：主参数代号：主参数代号A A：结构特性代号（：结构特性代号（A A结构）结构）M M M M 7 7 1 1 3232 A AM M：类别代号（

16、磨床类）：类别代号（磨床类）M M：通用特性代号（精密）：通用特性代号（精密）7 7：组别代号（平面及端面磨床组）：组别代号（平面及端面磨床组）1 1：系别代号（卧轴矩台平面磨床系）：系别代号（卧轴矩台平面磨床系）A A：重大改进顺序号（第一次重大改进）：重大改进顺序号（第一次重大改进）例例3 3：3232：主参数代号（工作台面宽度：主参数代号（工作台面宽度320mm320mm）T H M 6 3 50T H M 6 3 50 /JCS/JCST T：类别代号（镗床类）：类别代号（镗床类）M M：通用特性代号（精密）：通用特性代号（精密）6 6：组别代号（卧式铣镗床组）：组别代号（卧式铣镗床组

17、）3 3：系别代号（卧式铣镗床系）：系别代号（卧式铣镗床系）JCSJCS：企业代号（北京机床研究所）：企业代号（北京机床研究所）例例4 4：5050：主参数代号（工作台面宽度：主参数代号（工作台面宽度500mm500mm）H H：结构特性代号（加工中心）：结构特性代号（加工中心）Z：类别代号（钻床类）3：组别代号（摇臂钻床组）0：系别代号（摇臂钻床系）40：主参数代号（最大钻孔直径40mm）16:第二主参数（最大跨距1600mm）S2：企业代号（沈阳第二机床厂）Z 3 0 40 X16/S2 例例5 5：五、机床的传动五、机床的传动1、传动链、传动链1.1 机床传动的组成机床传动的组成 为了实

18、现加工过程中所为了实现加工过程中所需的各种运动，机床必须有需的各种运动，机床必须有执行件、运动源和传动装置执行件、运动源和传动装置三个基本部分。三个基本部分。（1 1）执行件）执行件 是执行机床运动的部件，如是执行机床运动的部件，如主轴、刀架、工作台等，其任务主轴、刀架、工作台等，其任务是带动刀具或工件完成一定形式是带动刀具或工件完成一定形式的运动（旋转或直线运动），并的运动（旋转或直线运动），并保证运动轨迹的准确性。保证运动轨迹的准确性。（2 2）运动源）运动源 是为执行件提供运动和动力是为执行件提供运动和动力的装置，如交流异步电动机、直的装置，如交流异步电动机、直流或交流调速电动机和伺服电

19、动流或交流调速电动机和伺服电动机等。机等。（3 3）传动装置）传动装置 （传动件）（传动件）是传递运动和动力的装置，是传递运动和动力的装置，通过它将运动和动力从动力源传通过它将运动和动力从动力源传至执行件，使执行件获得运动速至执行件，使执行件获得运动速度和方向的运动，并使有关执行度和方向的运动，并使有关执行件之间保持某种确定的相对运动件之间保持某种确定的相对运动关系。关系。2.传动链传动链（1 1）外联系传动链）外联系传动链 它是联系运动源（如电动机）和它是联系运动源（如电动机）和机床执行件（如主轴、刀架、工作台机床执行件（如主轴、刀架、工作台等）之间的传动链，使执行件得到运等）之间的传动链，

20、使执行件得到运动，而且能改变运动的速度和方向，动，而且能改变运动的速度和方向，但不要求运动源和执行件之间有严格但不要求运动源和执行件之间有严格的传动比关系。（的传动比关系。（图图）（2 2）内联系传动链）内联系传动链 当传动链的两个末端件的转角或当传动链的两个末端件的转角或移动量之间有严格的比例关系要求时，移动量之间有严格的比例关系要求时，该传动链称为内联系传动链。能够保该传动链称为内联系传动链。能够保证运动轨迹的正确性证运动轨迹的正确性3.传动原理图传动原理图 用国家标准规定的简单的符合表用国家标准规定的简单的符合表示各执行件、运动源之间传动联系的示各执行件、运动源之间传动联系的图形，称为传

21、动原理图。（图形，称为传动原理图。（图图）4.转速图转速图 用来表达传动系统中各轴转速的变用来表达传动系统中各轴转速的变化规律和传动副速比的图形，称为转速化规律和传动副速比的图形，称为转速图。它可以用来拟定新的传动系统，也图。它可以用来拟定新的传动系统，也可以用来对现有的机床传动系统进行分可以用来对现有的机床传动系统进行分析和比较。（析和比较。（图图252）u从转速图中可以表达如下信息：从转速图中可以表达如下信息：1、竖线表示轴的数量（传动轴、电机轴、主轴）、竖线表示轴的数量（传动轴、电机轴、主轴）2、水平线和竖线的交点（有小圈者）表示各轴转速、水平线和竖线的交点（有小圈者）表示各轴转速 3、

22、下降斜线表示降速传动；上升斜线表示升速传、下降斜线表示降速传动；上升斜线表示升速传 动；水平线表示传动比为动；水平线表示传动比为1 4、数字表示传动比（齿数比）、数字表示传动比（齿数比）传动系统图是用国家标准所规定的符号，按传动顺序表示机床全部运动传动关系的示意图。5.传动系统图传动系统图6.运动平衡式运动平衡式 为了表达传动链两个末端件计为了表达传动链两个末端件计算位移之间的数值关系，常将传动链算位移之间的数值关系，常将传动链内各传动副的传动比相连乘组成一个内各传动副的传动比相连乘组成一个等式，称为运动平衡式。等式，称为运动平衡式。2.3 CA6140型普通车床型普通车床一、一、CA6140

23、车床的外形及结构布局车床的外形及结构布局 u车床的结构域布局车床的结构域布局1、主轴箱：功能支承主轴，并实现主轴的开、停、主轴箱：功能支承主轴，并实现主轴的开、停、换向、制动和变速。包括的主要机构和零件有：换向、制动和变速。包括的主要机构和零件有：卸荷带轮、双向多片摩擦离合器及其操纵机构、卸荷带轮、双向多片摩擦离合器及其操纵机构、主轴组件、变速操纵机构主轴组件、变速操纵机构2、溜板箱：将进给运动或快速移动由进给箱或快、溜板箱：将进给运动或快速移动由进给箱或快速移动电动机传给溜板和刀架，使刀架实现纵、速移动电动机传给溜板和刀架，使刀架实现纵、横向和正、反响机动走刀或快速移动横向和正、反响机动走刀

24、或快速移动主要包括的机构有：开合螺母机构、纵向和横向主要包括的机构有：开合螺母机构、纵向和横向机动进给及快速移动的操纵机构、互锁机构、安机动进给及快速移动的操纵机构、互锁机构、安全离合器全离合器二、车床的传动系统二、车床的传动系统学习要点学习要点读懂读懂CA6140型普通车床的传动系统图，并型普通车床的传动系统图，并根据传动系统图分别写出主运动传动链、纵向根据传动系统图分别写出主运动传动链、纵向进给传动链和车螺纹进给传动链的末端件、计进给传动链和车螺纹进给传动链的末端件、计算位移和运动平衡式算位移和运动平衡式电机电机 带传动带传动 主轴箱主轴箱 主轴主轴 工件工件传动路线传动路线:变换齿轮变换

25、齿轮 换向齿轮换向齿轮 进给箱进给箱 丝杆丝杆/光杆光杆 拖板箱拖板箱进给运动传动链进给运动传动链 XIII XIVuj，8 种传动比种传动比进给运动传动链进给运动传动链(u uj j)进给运动传动链进给运动传动链ub XVIIM5XVIII（丝杠丝杠）刀架刀架车螺纹进给运动传动链车螺纹进给运动传动链进给运动传动链表达式进给运动传动链表达式3.3.纵向、横向进给传动链纵向、横向进给传动链纵纵 向向 进进 给给 链链横横 向向 进进 给给 链链纵、横向进给运动传动链表达式纵、横向进给运动传动链表达式一、会分析传动路线一、会分析传动路线,掌握传动比计算方法。掌握传动比计算方法。第三章第三章 金属切

26、削机床金属切削机床n=1440r/min267234412228III48416054 502665801046520IIIVIV例例1 1：有有一一中中型型车车床床，主主轴轴转转速速如如图图示示传传动动系系统统实实现现变变速速。试试列列出出传传动动链链，并并求求主主轴轴的的最最高高转转速。速。例例2 2如如图图所所示示的的传传动动链链中中，当当轴轴I I的的转转速速=80=80 r/min r/min 时，写出传动链并求齿条移动的速度时，写出传动链并求齿条移动的速度v v。2580602652K=245381347P=4v25按形成轮齿的原理可分为成形法和展法两大类。成形法加工出来的渐开线齿

27、廓是近似的，加工精度低，且生产率低。因此主要用于单件小批和加工精度要求不高的修配行业。展成法的加工精度和生产率较高，因而在齿轮加工机床中应用最为广泛。属于展成法的有滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿等 第六节第六节 齿轮加工机床齿轮加工机床 一、滚齿机一、滚齿机u滚齿原理滚齿原理依照交错轴螺旋齿轮啮合原理。滚依照交错轴螺旋齿轮啮合原理。滚齿时的成形运动是滚刀旋转运动和工件齿时的成形运动是滚刀旋转运动和工件旋转运动组成的复合运动，这个复合运旋转运动组成的复合运动，这个复合运动称为展成运动。再加上滚刀沿工件轴动称为展成运动。再加上滚刀沿工件轴线垂直方向的进给运动，就可切出整个线垂直方向的进给运动，就可切

28、出整个齿长。齿长。滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图二、磨齿机二、磨齿机三、磨床三、磨床M1432A万能外圆磨床万能外圆磨床无心外圆磨床无心外圆磨床平面磨床平面磨床四、组合机床四、组合机床三面组合机床三面组合机床2.7 数字控制机床数字控制机床主要内容主要内容数控机床的基本概念数控机床的基本概念数控机床的工作原理与组成数控机床的工作原理与组成数控机床的分类数控机床的分类数控机床的特点数控机床的特点数控机床的适用范围数控机床的适用范围典型的数控机床典型的数控机床一、数控机床基本概念一、数控机床基本概念u数字控制数字控制 用数字化信号对机床运动及其用数字化信号对机床运动及其加

29、工过程进行控制的一种方法。加工过程进行控制的一种方法。u数控机床数控机床采用数字控制技术对机床的加采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。工过程进行自动控制的一类机床。二、数控机床的工作原理与组成二、数控机床的工作原理与组成u工作原理工作原理数控加工就是根据零件图样及工艺要求等原始条件，编制零件数控加工程序，并输入到数控机床的数控系统，以控制刀具与工件的相对运动，从而自动完成零件的加工。数控装置伺服机构机床本体图样程序工件u数控机床的组成数控机床的组成数数控控机机床床主主要要由由控控制制介介质质、数数控控装装置置、伺伺服服装装置置、辅辅助助控控制制装装置置、检检测测装装置和机床

30、本体组成。如图置和机床本体组成。如图11所示。所示。反馈装置反馈装置伺服系统伺服系统辅助装置辅助装置控制介质控制介质机机 床床数数控控装装置置位置检测位置检测速度检测速度检测1、控制介质、控制介质 控制介质是指将零件加工信息传送控制介质是指将零件加工信息传送到数控装置去的程序载体。随数控装置到数控装置去的程序载体。随数控装置类型的不同而不同，常用的有磁盘、移类型的不同而不同，常用的有磁盘、移动硬盘、动硬盘、Flash（U盘）等（见图盘）等（见图12）。）。c)a)b)图12 常用的控制介质a)磁盘 b)移动硬盘 c)U盘2.数控装置数控装置数控装置是数控机床的核心。如图数控装置是数控机床的核心

31、。如图13所示是某数控车床的数控装置。它所示是某数控车床的数控装置。它由输入装置（如键盘）、控制运算器和由输入装置（如键盘）、控制运算器和输出装置（如显示器）等构成。输出装置（如显示器）等构成。图13 数控装置3.伺服机构伺服机构伺服机构是数控机床的执行机构，伺服机构是数控机床的执行机构，由驱动装置和执行部件（如伺服电动机）由驱动装置和执行部件（如伺服电动机）两大部分组成，如图两大部分组成，如图14所示。所示。a)驱动装置b)伺服电动机4.辅助控制装置辅助控制装置 辅助控制装置是介于数控装置和机辅助控制装置是介于数控装置和机床机械、液压部件之间的强电控制装置，床机械、液压部件之间的强电控制装置

32、，用以保证数控机床的运行，如冷却、排用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明等。由于可编程控制器屑、润滑、照明等。由于可编程控制器（PLC）具有响应快、性能可靠、易于使）具有响应快、性能可靠、易于使用、编程和修改程序，并可直接驱动机用、编程和修改程序，并可直接驱动机床电气等特点，现已广泛用作数控机床床电气等特点，现已广泛用作数控机床的辅助控制装置。图的辅助控制装置。图15所示为某可编所示为某可编程控制器的外观图。程控制器的外观图。5.检测装置检测装置检测反馈装置将数控机床各个坐标检测反馈装置将数控机床各个坐标轴的实际位移量、速度参数检测出来，轴的实际位移量、速度参数检测出来，转换成电信

33、号，并反馈到机床的数控装转换成电信号，并反馈到机床的数控装置中。置中。检测装置的检测元件有多种，常用检测装置的检测元件有多种，常用的有直线光栅（见的有直线光栅（见 图图16）、光电编码）、光电编码器（见图器（见图17）、圆光栅、绝对编码尺）、圆光栅、绝对编码尺等。等。图16 直线光栅图17 光电编码器6.机床本体机床本体机床本体是数控机床的主体，是用机床本体是数控机床的主体，是用于完成各种切削加工的机械部分，包括于完成各种切削加工的机械部分，包括主运动部件、进给运动执行部件（如工主运动部件、进给运动执行部件（如工作台、滑板及其传动部件）和床身、立作台、滑板及其传动部件）和床身、立柱、支承部件等

34、。柱、支承部件等。三、数控机床的分类三、数控机床的分类1.按控制运动的方式分类按控制运动的方式分类(1)点位控制数控机床点位控制数控机床(2)直线控制数控机床直线控制数控机床(3)轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床(1)点位控制数控机床点位控制数控机床 点拉控制数控机床的实现加工位置的精确点拉控制数控机床的实现加工位置的精确定位定位,在移动和定位过程中不进行任何加工。机在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值，而不控床数控系统只控制行程终点的坐标值，而不控制点与点之间的运动轨迹制点与点之间的运动轨迹,如图如图119所示。所示。这类机床主要有数控镗床、数控钻床、数这类机

35、床主要有数控镗床、数控钻床、数控点焊机等。控点焊机等。(2)直线控制数控机床直线控制数控机床直线控制数控机床特点是机床移动部件不仅直线控制数控机床特点是机床移动部件不仅要实现由一个位置到另一个位置的精确定位，要实现由一个位置到另一个位置的精确定位，而且要控制工作台以给定的速度，沿平行坐标而且要控制工作台以给定的速度，沿平行坐标轴方向进行直线切削运动（有些机床还可以进轴方向进行直线切削运动（有些机床还可以进行行45斜率直线的加工），如图斜率直线的加工），如图120所示。所示。这类机床兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床兼有点位和直线控制加工的功能，所以这类机床又称为点位所以这类机床又称为点位/

36、直线控制机床。直线控制机床。(3)轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床是对两个或两个轮廓控制数控机床是对两个或两个以上轴同时进行控制。它不仅要控制机以上轴同时进行控制。它不仅要控制机床移动部件的起点和终点，而且要控制床移动部件的起点和终点，而且要控制加工过程中每一点的速度、方向和位移加工过程中每一点的速度、方向和位移量，运动轨迹是任意的直线、圆弧、螺量，运动轨迹是任意的直线、圆弧、螺旋线等，将工件加工成一定的轮廓形状，旋线等，将工件加工成一定的轮廓形状，如图如图121所示。所示。2.按伺服系统的特点分类按伺服系统的特点分类（1）开环控制数控机床）开环控制数控机床数控系统每发出一个进

37、给指令，经驱动电路功率放数控系统每发出一个进给指令，经驱动电路功率放大后，驱动步进电机旋转一个角度，再经过齿轮减速装大后，驱动步进电机旋转一个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移。直线位移。此类机床的信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，此类机床的信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，实际移动值不再反馈回来，所以称为开环。实际移动值不再反馈回来，所以称为开环。（2）闭环控制数控机床闭环控制数控机床 闭环控制数控机床的特点是在机床移动部闭环控制数控机床的特点是在机床移动部件上直接安装直线位移检测装置（如直线光件

38、上直接安装直线位移检测装置（如直线光栅等），将测量的实际位移值反馈到数控装栅等），将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用比置中，与输入的指令位移值进行比较，用比较的差值对机床进行控制，直至差值消除为较的差值对机床进行控制，直至差值消除为止，使移动部件按照实际需要的位移量运动，止，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位，从而最终实现移动部件的精确运动和定位，从而使加工精度大大提高。使加工精度大大提高。（3）半闭环控制数控机床半闭环控制数控机床 半闭环控制数控机床的特点是在伺服电半闭环控制数控机床的特点是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠

39、上装有动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角度检测装置（如光电编码器等），通角度检测装置（如光电编码器等），通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，的实际位移，然后反馈到数控装置中去，与输入的指令位移值进行比较，用比较与输入的指令位移值进行比较，用比较的差值对机床进行控制。的差值对机床进行控制。四、数控机床的特点四、数控机床的特点一一.加工精度高加工精度高 数控机床是按照预定的加工程序自动进行加工数控机床是按照预定的加工程序自动进行加工的，加工过程消除了操作者的人为误差，而且加工误的，加工过程消除了操作者的人为误差，而且加工误差还

40、可以利用软件来进行校正和补偿，因此可获得比差还可以利用软件来进行校正和补偿，因此可获得比机床本身还要高的加工精度和重复精度。机床本身还要高的加工精度和重复精度。二二.对加工对象的适应性强对加工对象的适应性强 由于数控机床是按照记录在信息载体上的指令由于数控机床是按照记录在信息载体上的指令信息自动进行加工的，当加工对象改变时，除了重新信息自动进行加工的，当加工对象改变时，除了重新调整工件的装夹和更换刀具外，只需换上另一张载有调整工件的装夹和更换刀具外，只需换上另一张载有加工程序的磁盘或其他信息载体，便可加工出新的零加工程序的磁盘或其他信息载体，便可加工出新的零件，而无需机床作任何其他调整或制造专

41、用夹具。件，而无需机床作任何其他调整或制造专用夹具。三三.加工形状复杂的工件比较方便加工形状复杂的工件比较方便 由于数控机床能自动控制多个坐标联动，因此由于数控机床能自动控制多个坐标联动，因此可以加工一般通用机床很难甚至不能加工的复杂曲面。可以加工一般通用机床很难甚至不能加工的复杂曲面。对于用数学方程式或型值点表示的曲线，加工尤为方对于用数学方程式或型值点表示的曲线，加工尤为方便。便。四四.加工生产率高加工生产率高 在数控机床上加工，对夹具要求低，只在数控机床上加工，对夹具要求低，只需通用的夹具，又免去了划线等工作，所以需通用的夹具，又免去了划线等工作，所以加工准备时间大大缩短；数控机床有较高

42、的加工准备时间大大缩短；数控机床有较高的重复精度，可以省去加工过程中对零件的多重复精度，可以省去加工过程中对零件的多次测量和检验时间；对箱体类零件采用加工次测量和检验时间；对箱体类零件采用加工中心进行加工，可以实现一次装夹，多面加中心进行加工，可以实现一次装夹，多面加工，生产效率的提高更为明显。工，生产效率的提高更为明显。五五.易于建立计算机通信网络易于建立计算机通信网络 由于数控机床是用数字信息的标准代码由于数控机床是用数字信息的标准代码输入，有利于与数字计算机连接，形成计算输入，有利于与数字计算机连接，形成计算机辅助设计与制造紧密结合的一体化系统，机辅助设计与制造紧密结合的一体化系统，同时

43、也为实现制造系统的快速重组及远程制同时也为实现制造系统的快速重组及远程制造等先进制造模式创造了条件。造等先进制造模式创造了条件。六六.使用、维修技术要求高，机床价格较昂贵使用、维修技术要求高，机床价格较昂贵五、数控机床的适用范围五、数控机床的适用范围u多品种、小批量生产的零件或新产品试多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件制中的零件u几何形状复杂的零件，只要能编好程序，几何形状复杂的零件，只要能编好程序，数控机床就能加工数控机床就能加工u加工过程中必须进行多工序的零件。因加工过程中必须进行多工序的零件。因为数控机床，特别是加工中心能安装多为数控机床，特别是加工中心能安装多把刀具对多道工序

44、进行加工。把刀具对多道工序进行加工。u用普通的机床加工时，需要昂贵工装设用普通的机床加工时，需要昂贵工装设备的零件。加工时，必须配备一系列的备的零件。加工时，必须配备一系列的装夹工具，从而使成本上升，采用数控装夹工具，从而使成本上升，采用数控机床，就能减掉这些夹具。机床，就能减掉这些夹具。u必须严格控制公差，对精度要求高的零必须严格控制公差，对精度要求高的零件。件。u工艺设计需多次改型的零件。工艺设计工艺设计需多次改型的零件。工艺设计改型后，若在普通机床上加工，就涉及改型后，若在普通机床上加工，就涉及到工装夹具的更换，而在数控机床上只到工装夹具的更换，而在数控机床上只需对程序进行修改。需对程序

45、进行修改。u价格昂贵，加工中不允许报废的关键零价格昂贵，加工中不允许报废的关键零件。件。u需要最短生产周期的零件需要最短生产周期的零件u零件越复杂，越应该用数控机床零件越复杂，越应该用数控机床u零件批量大的时候，建议采用专用机床，零件批量大的时候，建议采用专用机床，它的效率比数控机床高它的效率比数控机床高六、典型数控机床六、典型数控机床1.数控车床数控车床 数数控控车车床床一一般般具具有有两两轴轴联联动动功功能能，Z轴轴是是与与主主轴轴方方向向平平行行的的运运动动轴轴，X轴轴是是在在水水平平面面向向内内与与主主轴轴方方向向垂垂直直的的运运动动轴轴。图图125所示为一台数控车床的外观图。所示为一

46、台数控车床的外观图。图125 数控车床2.数控铣床数控铣床 世世界界上上第第一一台台数数控控机机床床就就是是数数控控铣铣床床，它它适适于于加加工工三三维维复复杂杂曲曲面面，在在汽汽车车、航航空空航航天天、模模具具等等行行业业被被广广泛泛采采用用。图图126所所示示为为数数控控铣铣床床，随随着着时时代代的的发发展展，数控铣床趋于加工中心。数控铣床趋于加工中心。3、加工中心、加工中心数控加工中心是具数控加工中心是具有自动刀具交换装置，有自动刀具交换装置，并能进行多种工序加工并能进行多种工序加工的数控机床。在其上工的数控机床。在其上工件可在一次装夹中进行件可在一次装夹中进行铣、镗、钻、扩、铰、铣、镗

47、、钻、扩、铰、攻螺纹等多工序的加工。攻螺纹等多工序的加工。图127立式加工中心4.数控磨床数控磨床数数控控磨磨床床主主要要用用于于加加工工高高硬硬度度、高高精精度度表表面面，可可分分为为数数控控平平面面磨磨床床、数数控控内圆磨床、数控轮廓磨床等。内圆磨床、数控轮廓磨床等。5.数控钻床数控钻床数控钻床主要具数控钻床主要具备钻孔、攻螺纹等功备钻孔、攻螺纹等功能，同时也具备简单能，同时也具备简单的铣削功能，刀库可的铣削功能，刀库可存放多种刀具。数控存放多种刀具。数控钻床可分为数控立式钻床可分为数控立式钻床和数控卧式钻床。钻床和数控卧式钻床。图图128所示为一台所示为一台数控立式钻床外观图数控立式钻床

48、外观图6.数控电火花成形机床数控电火花成形机床数控电火花成形数控电火花成形机床属于一种特种加机床属于一种特种加工机床。其工作原理工机床。其工作原理是利用两个不同极性是利用两个不同极性的电极在绝缘液体中的电极在绝缘液体中产生放电现象，去除产生放电现象，去除材料进而完成加工。材料进而完成加工。图图129所示为一台所示为一台数控电火花成形机床数控电火花成形机床的外观图。的外观图。图129 数控电火花成形机床7.数控线切割机床数控线切割机床数控线切割机床的工作原理与数控数控线切割机床的工作原理与数控电火花成形机床一样，其电极是电极丝，电火花成形机床一样，其电极是电极丝，加工液一般采用去离子水。图加工液

49、一般采用去离子水。图130所示所示为一台数控线切割机床的外观图。为一台数控线切割机床的外观图。作作 业业影响切屑变形的主要因素影响切屑变形的主要因素1 1、工件材料、工件材料强度越高，变形系数越小2 2、刀具前角、刀具前角前角越大，切屑流动阻力愈小，切屑变形越小；同时前角增大，剪切角也增大，也使切屑变形减小。3 3、切削速度、切削速度没有积屑瘤的切削速度区域内，速度越高，变形越小，一方面是因为塑性材料的传播速度较弹性变形要慢；另一方面当切削速度高时，切屑底层材料的剪切屈服强度下降，导致前刀面与切屑间的摩擦系数减小，从而导致摩擦角减小，变形减小。4 4、切削层公称厚度、切削层公称厚度有积屑瘤区域

50、切削层公称厚度越大，前刀面上的正压力就越大，那么平均正应力变形越小，摩擦系数随之减小，摩擦角减小，剪切角变大，变形减小。1、vc:切削速度提高，使切屑底层与前刀面发生强烈的切削速度提高，使切屑底层与前刀面发生强烈的摩擦，在很短的时间里会产生大量的摩擦热，使切削温度摩擦，在很短的时间里会产生大量的摩擦热，使切削温度明明显上升显上升。切削速度的提高，单位时间内的金属切除量成正比。切削速度的提高，单位时间内的金属切除量成正比地增多，消耗的功增大了，切削热增加，切削温度增加，但地增多，消耗的功增大了，切削热增加，切削温度增加，但不与切削速度成正比增加。不与切削速度成正比增加。2、f :进给量增加，使切