金属切削机床概论 第2版 习题 及 答案.docx

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1、金属切削机床概论第2版习题和思考题参考答案绪论习题和思考题参考答案.什么是金属切削机床?机床工业在国民经济中的地位如何？答:金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，也可以说是制造机器的机 器，所以又称为“工作母机”或“工具机习惯上简称为和味。机床的“母机”属性决定了它在国民经济中的重要地位。机床制造了制造业所用的各种机 器，机床工业为各种类型的机械制造厂提供先进的制造技术与优质高效的机床设备，促进制造 业的生产能力和工艺水平的提高。纵观世界制造强国开展史，无疑不印证着“工业水平看装备 制造业，装备制造业水平看机床”。装备制造业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术装备 的任务，

2、即为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种机器、仪器和工具。制造 业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。没有强大的制造业，就没有国家和 民族的强盛。制造业是国民经济各部门和军工生产赖以开展的基础，而机床工业那么是制造业的 基础。一个国家机床工业的技术水平，在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技 术水平。显然，金属切削机床在国民经济现代化建设中起着重大的作用。1 .为什么对机床加以分类和编制型号？按机床的工作原理分类，机床可分为哪些种类？答:金属切削机床的种类繁多，为了便于区别、使用和管理，有必要对机床进行分类和编 制型号。按机床的工作原理，目前将机床分为11大

3、类：车床、钻床、链床、磨床、齿轮加工机床、 螺纹加工机床、铳床、刨插床、拉床、锯床及其他机床。2 .通用机床的型号包含哪些内容？答：通用机床的型号有基本局部和辅助局部组成。其基本局部包括分类代号，类代号，通用特性、结构特性代号，组代号，系代号，主参数或设计顺序号，主轴数或第二主参数，重 大改进顺序号等；辅助局部包括其他特性代号，企业代号等。基本局部中的类别代号组别代 号、系别代号、及主参数是通用机床型号中必须包含的内容。3 .按机床的通用程度可以分为哪几类？应用范围有何不同？答：按通用程度机床可以分为3类：通用机床、专门化机床和专用机床。通用机床可以用于加工多种零件的不同工序，工艺范围较广，主

4、要适应于单件小批生产，如 卧式车床、万能外圆磨床、万能升降台铳床等。专门化机床的工艺范围较窄，只能用于加工某一类（或少数几类）零件的某一道（或少数 几道）特定工序，如曲轴车床、凸轮轴车床、螺旋桨铳床等。专用机床的工艺范围最窄，一般用于加工某一种零件的某一道特定工序，适应于大批大 量生产，如汽车、拖拉机制造中广泛使用的各种钻、链组和机床等。4 .说明以下机床型号的各局部含义：CM6132, CK3263B, CKM1112, Z3040, T4163B , T1M5650, XK5040, MG1432A。答：CM6132 C一车床类，M精密型，61T卜式车床系，32f 身上最大回转直径320m

5、m。主电动机Ml 也”一I37546292253in（主轴）主轴的最高转速170 46402660 r/min X 375 x 29 x 51 =1500 r/min（2）（计算主轴的最低转速从略）（3）数控车床的进给传动链，用电脉冲实现主轴和刀架之间的联系。主轴旋转时，运动经 传动比为1比1的齿轮副传到轴IV上的主轴脉冲发送器，它每转发出2组脉冲。一组脉冲为每 转1024个脉冲，经数控装置处理后，发出进给指令，分别输送给纵向（或横向）伺服电动机， 实现刀架的纵向（或横向）进给。另一组脉冲是每转1个脉冲，称为同步脉冲，显示工件 旋转的相位，用于螺纹加工，以防止螺纹加工中乱扣。11.通过分析CK

6、N1112型数控纵切自动车床的传动系统和工作循环，说明数控化如何将自 动车床的凸轮控制变成了 CNC控制？答：传统的单轴纵切自动车床的工作原理是:主轴内弹簧夹头夹持棒料工件旋转,完成主运动； 主轴箱纵向移动,完成纵向进给;呈放射状排列的刀架径向移动,完成横向进给。夹头的夹紧和松 开、机床的棒料进给、进刀与退刀、附件的进退等动作，均通过分配轴上的一套凸轮和机床上的 杠杆相互配合,实现凸轮程序控制的自开工作循环。数控纵切自动车床的自动循环是以切断刀切断进行挡料,主轴箱退回到编程零点作为工作 循环的起始点。随后按照数控加工编程的程序指令,各伺服控制轴协同动作,加工出所要求的工 件外表,然后切断刀横向

7、运动切断工件并进行挡料,主轴箱退回到编程零点,开始下一工作循环。 自动车床数控化将自动车床的凸轮控制变成了 CNC控制第三章 数控机床习题和思考题参考答案.何谓数控机床？与普通机床相比具有哪些优点？答：数字控制机床简称数控机床，是一种按加工要求预先编制的程序，以数字量作为指令 信息形式，通过计算机控制的机床，或者说是装备了数控系统的机床。数控机床与普通机床相比具有以下优点：具有较强的适应性和广泛的通用性；更高的加工精度和稳定的加工质量；具有较高的生产效率；改善劳动条件，减轻工人的劳动强度；便于现代化生产管理。1 .什么是点位控制及轮廓控制？所用的数控机床有何不同? 答：（1）点位控制或位置控制

8、数控机床只能控制工作台或刀具从一个位置精确地移动到另一个 位置，在移动过程中不进行加工，各个运动轴可以同时移动，也可以依次移动。如数控键、数 控钻、数控冲床、数控点焊机及数控折弯机等均属此类机床。（2）轮廓控制数控机床能够同时对两个或两个以上坐标轴进行连续控制，具有插补功能， 工作台或刀具边移动边加工。如数控铳、数控车、数控磨以及加工中心等是典型的轮廓控制数 控机床，数控线切割及数控绘图机等也都采用轮廓控制系统。2 .什么是开环控制系统，闭环控制系统和半闭环控制系统？它们各有何特点？答：（1）开环控制数控机床不带位置检测反响装置，通常使用功率步进电动机或电液马达作为 执行机构，数控装置输出的脉

9、冲通过环形分配器和驱动电路，使步进电动机转过相应的步距角, 再经过减速齿轮带动丝杠旋转，最后转换为移动部件的直线位移。其反响快，调试方便，比拟 稳定，维修简单。但系统对移动部件的误差没有补偿和矫正，步进电动机的步距误差，齿轮与 丝杠等的传动链误差都将反响到被加工零件的精度中去，所以精度比拟低。此类数控机床多为 经济类机床。（2）闭环控制数控机床带有检测反响装置，位置检测器安装在机床运动部件上， 加工中将检测到的实际运行位置值反响到数控装置中，与输入的指令位置相比拟，用差值对移 动部件进行控制，其精度高。从理论上说，闭环系统的控制精度主要取决于检测装置的精度， 但这不意味着可以降低机床的结构与传

10、动链的要求，传动系统的刚性缺乏及间隙，导轨的爬行 等各种因素将增加调试的困难，严重时会使闭环控制系统的品质下降甚至引起震荡。故闭环系 统的设计和调试都有较大的难度，此类机床主要用于一些精度要求较高的镀铳床，超精度车床 和加工中心等。（3）半闭环控制数控机床与闭环控制不同的是，检测元件安装在电动机的端头 或丝杠的端头。该系统不是直接测量工作台的位移量，而是通过检测丝杠或电动机轴上的转角 间接地测量工作台的位移量，然后反响给数控装置。显然，半闭环控制系统的实际控制量是丝 杠的转动，而由丝杠转动变换为工作台的移动，不受闭环的控制，这一局部的精度由丝杠-螺 母副的转动精度来保证。其特点是比拟稳定，调试

11、方便，精度介于开环于闭环之间，被广泛采 用。3 .试述数控机床加工的基本工作原理？答：数控机床加工时，是根据零件图样要求及加工工艺过程，将所用刀具及机床各部件的移动 量，速度，及动作先后顺序，主轴转速，主轴旋转方向及冷却等要求，以规定的数控代码形式 编成程序单，并输入到机床专用计算机中。然后，数控系统根据输入的指令，进行编译，运算 和逻辑处理，输出各种信号指令，控制机床各局部进行规定的位移和有顺序的动作，加工出各 种不同形式的零件。数控加工是经过信息的输入、信息的处理、信息的输出和对机床的控制等 几个主要环节进行的。4 .什么是数控编程？答：数控编程就是根据加工零件图纸的要求，用规定的代码和程

12、序格式，把加工零件的全 部工艺过程、工艺参数、刀具位移量及其它辅助动作（换刀、冷却等）编成加工程序单，并将 其全部内容记录在信息载体上。从加工零件的图样分析开始，到获得数控机床所需的信息载体 （如磁盘或软盘等）的全过程称为数控程序编制。5 .什么是数控机床的工件坐标系和机床坐标系？二者的重要区别是什么？答：数控机床坐标系的坐标原点可以设在工件上，也可以设在机床上。当用绝对尺寸编程时， 首先设定坐标系，即确定零件的绝对坐标原点（称程序原点）处于距离刀具现在位置多远的地 方，以程序原点为准，确定刀具起始点的坐标值，它可以设定在工件的设计基准或工艺基准 上，这是工件坐标系。机床坐标系的原点也称为机械

13、原点，是指刀具退离至一个固定不变的极限点。数控车床， 可以设在使车刀退离到离主轴端面和中心线最远而且是固定的点，这是机床坐标系。二者的重要区别：机床坐标系的原点是机床固有的点，机床出厂后不能随意改变。工件 坐标系的原点是由程序编制人员为编程方便自行设定的，是可以随意改变的。6 .说出以下准备功能G代码和辅助功能M代码的含义。G00;G01;G03; G04;G17;G41;G90;G91;G92； M03;M08;M09(答：涉及知识点，见教材表3-1和表3-2).从控制工件加工尺寸的角度，分析普通机床和数控机床有何差异？答：普通机床和数控机床，从控制工件加工尺寸的角度来分析，两者差异很大。在

14、普通机床上 加工工件时操作者直接检测工件的实际尺寸，和图纸的要求相比拟后，调整操纵手柄以修正加 工偏差。操作者实际上起到了测量、调节和控制装置的作用，由他完成了测量、运算比拟和调 节控制功能。可以说操作者实际上处于控制回路之内，是控制系统中的某些环节。而在数控机 床上加工工件时，一切都按预先编制的加工程序自动进行，操作者只发出启动指令，监视机床 的工作情况，在加工过程中并不直接测量工件尺寸，而是由数控装置根据程序指令和机床位置 检测装置的测量结果，控制刀具和工件的相对位置，从而到达控制工件尺寸的目的。7 .什么是加工中心机床？它与普通数控机床相比，具有哪些特点？答：能在一台机床上，一次装卡自动

15、地完成铳端面和钻孔、攻螺纹、链孔等大局部工序，集中 了钻床、铳床和键床的功能，与普通数控机床相比，具有以下特点。(1)工序集中。工件一次装夹后可以实现多外表、多工序的连续加工，将数控铳床、数控链 床、数控钻床的功能集成在一台机床上，集中完成铳削和不同直径的孔加工工序。(2)自动换刀。装有刀库和换刀机械手等，可以按预定的加工程序，自动选刀并把各种刀具从 刀库换到主轴上去，把用过的刀具从主轴上换下来，送回到刀库。(3)加工精度高。各孔的中心距全靠各坐标的定位精度保证，不用钻、键模。有的机床，还有 自动转位工作台，用来保证各面各孔间的角度。工件一次安装加工出大局部待加工外表，减少 了工件屡次装夹产生

16、的安装误差。8 .加工中心机床自动交换刀具的方式分为几类？每种换刀方式的特点是什么？答：自动换刀方式通常分为两类:无机械手换刀和有机械手换刀。无机械手换刀：无机械手换刀是利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换，机床仅 配备盘式刀库，没有机械手。无机械手换刀结构简单，换刀可靠，缺点是换刀时间较长，在 中小型加工中心中应用较多。机械手换刀:由刀库和换刀机械手组成自动换刀装置，用于存储刀具和自动换刀。采用机械手换 刀方式，刀库的布置和刀具数量，不像无机械手那样受结构的限制；通过刀具预选还可以减少 换刀时间，机械手换刀在加工中心上应用非常广泛.根据数控车床的传动系统图(见附图)(1)指出各传动链的名

17、称、传动机构和各传动链的功用。(2)在两个伺服电机后端里面装有编码器，说明它的功用，属于何种伺服控制？（3）图中有字母P的方框是脉冲发生器，指出它在数控车床加工回转曲面和螺纹时的 作用。数控车床的传动系统图答：（1）主运动传动链，主电刘L （交流调速电机或变频电机进行无级调速）通过同步齿形 带轮传动副带动主轴，两末端件是主电动机与数控车床的主轴，它的功用是把动源（电动机） 的运动及动力传给主轴，使主轴带开工件旋转实现主运动，并满足主轴变速的要求。进给传动链，Z釉、X轴伺服电机通过联轴器直接连接到每一个滚珠丝杠上。Z轴交流伺 服电机通过滚珠丝杠驱动床鞍，沿床身在Z轴方向移动。X轴交流伺服电机通过

18、滚珠丝杠驱动 床鞍上的刀架，沿床鞍在X轴方向移动。进给传动链的功用是实现刀具纵向（Z向）或横向（X 向）的进给运动。（2）编码器是检测元件，它装在Z轴和X轴伺服电机后端，即传动链的旋转部位上，通过 测量伺服电机釉的转角，推算出车刀的位移量。由于反响给数控系统的是转角，不是车刀的实 际位移，因而属于半闭环伺服系统。（3）数控车床加工回转曲面和螺纹时，主轴与刀架间为内联系传动链，用电脉冲实现联 系，主轴经传动比为1比1的同步齿形带轮驱动主轴脉冲发生器，每转发1024个脉冲。经数控 系统根据加工程序处理后，输出一定数量的脉冲，再通过伺服系统，即Z轴伺服电动机或X轴 伺服电动机、联轴器以及滚珠丝杠，驱

19、动刀架的纵向或横向运动。这就可切削任意导程的螺纹 或进行进给量以mm/min计的车削。如果根据加工程序，主轴每转数控系统输出的脉冲数是变 动的，就可切削变导程螺纹。如果脉冲同时输往X和Z轴，脉冲频率又根据加工程序是变化 的，那么可加工任意回转曲面。螺纹往往需屡次车削，脉冲发生器还发出另一组脉冲，每转一个 脉冲，显示工件旋转的相位，以防止乱扣。9 . HTC32型数控车床主轴箱结构具有哪些特点？答：主轴箱内只有一根主轴，结构简单；主电动机经主轴尾部带轮直接驱动，可实现自动变速；主轴前后径向支撑采用高精度的双列圆柱滚子轴承，轴承的刚度和承载能力大，旋转精度 高；主轴轴径较大，主轴刚度高；因此该结构

20、可实现大功率、高刚度、高精度和自动变速等要求。10 .什么是车铳复合加工中心机床？答：车铳复合加工中心机床是以数控车床为设计基础增添铳削等功能的复合加工机床，将 车削、铳削功能融合在一台机床上，相当于一台数控车床和一台加工中心的复合，可以使工件 在一次装夹中完成全部车、铳、钻、锤、攻丝等不同方法的加工，自动完成一个工件的大局部 或所有工序。11 .简述车铳复合加工技术的主要内容，车铳复合加工的主要特点是什么？答：所谓车铳复合加工技术，包括“车铳技术”和“复合加工技术”。所谓车铳技术是利 用铳刀和工件旋转的合成运动进行工件各类外表的切削加工；所谓复合加工技术包含工艺复合 和工序复合两个方面。工艺

21、复合是工件装夹在机床上以后，用车、铳、镇、包I、磨、研、抛等 不同的制造方法，顺序地或并行地完成工件的外表加工。工序复合指用同类加工方法对不同工 序进行顺序或并行地完成工件各个外表的加工。例如用不同类型铳刀完成工件的项面、端面、 侧面、成形面甚至底面等不同工序的铳削以及粗、精铳等不同工步的加工。车铳复合加工的主要特点是：(1)提高工序集中度 加工任务只交给一个工作岗位，一台机床完成了多台机床的加工任 务，减少了加工设备的数量和车间占地面积。同时也缩短物流长度，简化生产过程和生产管 理，且减少了在制品储存量，相对于传统的工序分散生产方法来说，工件越复杂，优势越明 显。(2)提高加工精度 工件在整

22、个加工过程中只有一次装卡，减少工件安装次数，防止由于 基准转换产生的安装误差，加工精度容易保证。(3)减少工装夹具数量工序集中在一台机床上，加工过程仅须一次装卡，使工装夹具数 量减少，缩短生产准备周期。(4)提高加工效率 车铳复合加工可以进行高速切削，缩短切削时间；同时防止或减少工 件在不同机床间进行工序转换而增加的工序间输送和等待时间，减少多工序加工中零件的上下 料装卸时间，即又可减少辅助时间。第四章 齿轮加工机床习题和思考题参考答案.按形成齿形的原理分类，切削齿轮的方法有几种？分析比拟每种方法的特点和应用范围。答：按形成齿形的原理分类，切削齿轮的方法分为两大类：成形法和展成法。成形法加工齿

23、轮，要求所用刀具的切削刃形状与被切齿轮的齿槽形状相吻合。例如：在铳 床上用盘形或指形齿轮铳刀铳削齿轮，在刨床或插床上用成形刀具刨削或插削齿轮等。通常采 用单齿轮成形刀具加工齿轮，它的优点是机床较简单，也可以利用通用机床加工。缺点是对于 同一模数的齿轮，只要齿数不同，齿廓形状就不相同，需采用不同的成形刀具；在实际生产中 加工精度较低，生产效率也较低，适用于单件小批生产和加工精度要求不高的修配行业中。展成法加工齿轮是利用齿轮啮合的原理，其切齿过程模拟某种齿轮副的啮合过程。把啮合 中的一个齿轮做成刀具来加工另外一个齿轮毛坯。所用刀具切削刃的形状相当于齿条或齿轮的 轮廓，它与被切齿轮的齿数无关，因此每

24、一种模数，只需用一把刀具就可以加工相同模数而任 意齿数的齿轮。这种方法的加工精度和生产率一般比拟高，应用最为广泛。1 .根据滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图，分析产生渐开线运动和产生螺旋线运动的传动 路线和传动链，指出其中的内联系传动链和外联系传动链。1为 合成|4答：滚切斜齿圆柱齿轮时产生渐开线的运动是复合外表成形运动：需要一条内联系传动链 和一条外联系传动链。展成运动的外联系传动链的传动路线是电动机一1 一2Uv34一滚刀(Bn)这条传动链称为主运动链展成运动的内联系传动链的传动路线是滚刀(Bu) 45267山一8一9工件(BQ这条传动链称为展成运动传动链产生螺旋线的运动称为差动运动，是复合外

25、表成形运动：需要一条内联系传动链和一条外 联系传动链。外联系传动链的传动路线是工件(B22)910一口一1112一刀架(B2i)这条传动链称为轴向进给传动链。差动运动的内联系传动链的传动路线是刀架(A2i) 1213uy 1415S 67ul89工件(B22)这条传动链称为差动传动链。2 .在滚齿机上加工斜齿圆柱齿轮时为什么要有工件的附加转动？如何根据加工不同旋向 的斜齿圆柱齿轮，确定工件附加转动的方向？答：滚切斜齿圆柱齿轮时，为了形成螺旋线,工件要有附加转动，其方向同时与滚刀的 螺旋线方向和被加工齿轮的螺旋线方向有关。如当用右旋滚刀加工右旋齿轮时,在滚刀直 线下降AF的过程中，工件的转速应比

26、滚切直齿齿轮时要快一些，当滚刀移动一个螺旋线导 程时，工件应在展成运动的基础上多转一周。用右旋滚刀加工左旋斜齿圆柱齿轮时，由于旋 向相反,滚刀竖直移动一个螺旋线导程时,工件应少转一周。3 .什么是滚刀安装角？为什么在滚齿加工前须要调整滚刀安装角？答：滚刀刀齿是沿螺旋线分布的，螺旋升角为3。加工圆柱齿轮时，为了使滚刀刀齿排列 方向与被切齿轮的齿槽方向一致，滚刀轴线与被切齿轮端面之间被安装成一个角度5 , 6被称 为滚刀的安装角。为了切进准确的齿形，应使滚刀和工件处于正确的位置，即滚刀在切削点处 的螺旋线方向应与被加工齿轮齿槽方向一致口因此，加工前需要调整滚刀的安装角。它不仅与 滚刀的螺旋线方向及

27、螺旋升角有关，而且还与被加工齿轮的螺旋线方向及螺旋角B有关。滚切 斜齿时，应尽量采用与工件螺旋方向相同的滚刀，使滚刀安装角度小，有利于提高机床运动平 稳性及加工精度。在滚齿机上切削直齿圆柱齿轮时，滚刀的轴线也是倾斜的，与水平面成川角 倾斜方向那么决定于滚刀的螺旋线方向。4 .根据Y3150E型滚齿机的传动系统图进行运动分析：（1）写出主运动传动链的传动路线表达式；（2）主运动变速交换齿轮的齿数比A/B有三种，22/44,33/33,44/22,计算滚刀的最低 转速；（3）使用A个头的滚刀加工齿数为z的齿轮，按照分析传动链的四个步骤，导出滚切直齿圆柱齿轮时展成运动传动链的换置公式ux;（4）当滚

28、切螺旋线导程为外的斜齿圆柱齿轮时，按照分析传动链的四个步骤，导出滚切斜齿圆柱齿轮时差动传动链的换置公式5。Y3150E型滚齿机的传动系统图答：（1）写出主运动传动链的传动路线表达式：师39电动机一衿I - II -IV- - V - VI - -VII 01654235B282S2827一黑一滚刀（VIII）so（2）主运动变速交换齿轮的齿数比A/B有三种，22/44, 33/33, 44/22,计算滚刀的最低 转速：1430X 诏 X/&X 石XmRXXaOr/min（3）使用4个头的滚刀加工齿数为z的齿轮,按照分析传动链的四个步骤，导出滚切直 齿圆柱齿轮时展成运动传动链的换置公式ux：1）

29、找末端件。滚刀一工件2）定计算位移。滚刀每转过1转时,工件必须转过k/z转，计算位移可以写为1转（滚刀）一A/z转（工件）3）列运动平衡式。1X-X-X-X-X2028282842 一 , e , a , c 一工 k- X u - X - X -X-56f b d 72 Z式中u合在滚齿机上滚切直齿圆柱齿轮时，U合二1。 4）导出换置公式。换置器官的传动比4的计算公式为ax/ c / 24X（4）当滚切螺旋线导程为外的斜齿圆柱齿轮时，按照分析传动链的四个步骤，导出滚 切斜齿圆柱齿轮时差动传动链的换置公式uyo1）找末端件。刀架一工件2）定计算位移。刀架与工件的相对运动关系为分（刀架轴向移动）

30、一1转（工件）3）运动平衡式-X -X=1-X -X=1b d 72在差动传动链中，合成机构的传动比合成二2,螺旋线导程为sinp4）计算换置公式。整理上列得出，唠x尹晨.比拟滚齿机和插齿机的工作原理和齿面形成方法，这二种机床应用范围有何区别？答：滚齿加工是根据展成法原理来加工齿轮轮齿的。用齿轮滚刀加工齿轮的过程，相当 于一对交错轴斜齿轮副啮合滚动的过程。将其中的一个齿数减少到一个或几个,轮齿的螺 旋倾角变得很大，成了蜗杆。再将蜗杆开槽并铲背，就成了齿轮滚刀。因此,滚刀实质就是 一个斜齿圆柱齿轮，当机床使滚刀和工件严格地按一对斜齿圆柱齿轮的速比关系作旋转运 动时,滚刀就可在工件上连续不断地切出

31、齿来。滚齿机主要用于滚切直齿和斜齿圆柱齿轮 和蜗轮,还可以加工花键轴的键。插齿机加工原理类似一对圆柱齿轮相啮合,其中一个是工件,另一个是齿轮形刀具（插 齿刀），它的模数和压力角与被加工齿轮相同。插齿机也是按展成法来加工圆柱齿轮的。插齿机用来加工内、外啮合的圆柱齿轮的轮齿齿面,尤其适合于加工内齿轮和多联齿 轮中的小齿轮,这是滚齿机无法加工的。但插齿机不能加工蜗轮。6 .用展成法原理工作的磨齿机，有几种工作方法？机床需要有哪些运动？答：用展成法原理工作的磨齿机，根据工作方法不同，可以分为连续磨齿和单齿分度 磨齿两类。用连续磨削展成法工作的磨齿机利用蜗杆形状砂轮来磨削齿轮轮齿，蜗杆形砂轮相当 于滚刀

32、，加工时砂轮与工件作展成运动即和B与磨出潮开线；工件沿其轴线作直线往复 运动Az,磨出直齿圆柱齿轮的轴向齿线。单齿分度磨齿是利用齿条和齿轮啮合原理来磨削齿轮的。单齿分度磨齿所需的运动： 形成渐开线（母线）采用展成法,工件完成展成运动，相当于齿轮在不动的齿条上滚动，即 作横向移动A32和工件本身的转动B3为了形成导线（直线）采用相切法，由砂轮完成旋转 运动B和纵向移动A2。此外还需分度运动，在磨完一个齿后，工件应转过一个齿。7 .加工直齿锥齿轮时为什么要用假想平面齿轮和假想平顶齿轮？各有什么特点？答：在锥齿轮加工机床中普遍采用展成法。这种方法的加工原理，相当于一对啮合的锥 齿轮，将其中的一个锥齿

33、轮转化成平面齿轮。在锥齿轮加工机床上,必须使加工过程实现一 个锥齿轮与一个平面齿轮的啮合过程,形成渐开线齿廓。平面齿轮在锥齿轮加工机床上实 际并不存在,而是用刀具运动时的轨迹代替平面齿轮的一个齿（或齿槽）的两个侧面。平面 齿轮的其余齿并不参加工作,这个平面齿轮是假想的。由于假想平面齿轮所用刀具的切削刃是直线形的，刀具制造容易精度较高。然而,按 照假想平面齿轮工作原理设计的机床,刀具的刀尖必须沿工件齿根运动，也就是沿平面齿轮 的面锥的外表移动。不同的锥齿轮，齿根角不相同，因而刀具的刀尖运动轨迹必须能够调整, 以适应不同齿根角的需要，增加了机床结构的复杂性。因此,将上述加工原理中的平面齿 轮改变为

34、“近似的平面齿轮”。这种齿轮的顶面是平的，所以称之为平顶齿轮。采用平顶 齿轮就可以把刀尖的运动轨迹固定下来,不随工件齿根角的改变而改变,机床刀架的调整就 可以减少,并可使机床结构简化。8 .根据弧齿锥齿轮铳齿机的传动原理图，简要分析成形运动和分度运动，列出每个运动所 需的传动链的结构式。答:弧齿锥齿轮铳齿机用轨迹法形成轮齿的齿线（圆弧线），需要一个成形运动，即铳刀盘 的旋转运动3。这个简单运动只需要一条外联系传动链。它的两个末端件为电动机和摇台 刀具主轴。由传动原理图可以列出这条链的传动结构式为电动机一1一2uv34一铳刀盘（4）铳刀盘的旋转运动3是切削主运动,所以,这条外联系传动链称为主运动

35、链。铳刀盘所 需的转速通过主运动链中换置器官的传动比5来调整。用展成法形成渐开线齿形,需要假 想平面齿轮和工件作展成运动（为和蜃）。这个复合的成形运动需要一条内联系传动链和 一条外联系传动链。内联系传动链就是展成运动传动链。它的两个末端件为摇台和工件， 由传动原理图可列出传动结构式为摇台 ）一11-10-12-ux-13-14一 2 -15-16一uy17-18一工件（合2）分度运动是在滚切一个齿结束后,在摇台换向过程中进行的。进给鼓轮有端面槽,它操 纵分度机构的离合器的接合状态。摇台换向时,进给鼓轮端面槽使分度机构离合器接合,并 通过合成机构使工件得到附加的转动。分度运动的传动结构式为进给鼓

36、轮一7一19一分度机构-2021合成机构-1516uy1718工件在进给鼓轮端面槽的操纵下，分度机构接合一次,工件转过一个齿,这可通过调整传动 链分度交换齿轮的传动比，来实现。9 .结合数控滚齿机的传动原理图，分析数控滚齿机如何实现滚切齿轮的外表成形运动? 与传统的滚齿机比拟，说明滚齿机数控化有何特点？答：数控滚齿机滚切齿轮时，也是用展成法和相切法加工轮齿的齿面，同样需要展 成运动以及进给和差动运动，但传动链明显简化。滚刀主轴伺服电机临带动滚刀旋转 Bu,伺服电机Me带开工件旋转&2,通过数控系统（电子挂轮）实现展成运动，形成母线 （渐开线）；伺服电机Mz带动滚刀，沿齿坯轴线方向作进给运动A2

37、I,与工件的附加转 动B22,通过电子挂轮实现进给运动和差动运动，用相切法形成导线（直线或螺旋线）。显然，数控滚齿机的各个传动链，采用伺服电机直接驱动，非常靠近各自的末端执行 件，传动链的两个末端件之间的大量中间传动环节被取消，传动链很短，提高了传动精度 和传动刚度，从而提高了齿轮的制造精度。各个传动链都是数控的，运动之间的内联系， 通过“电子挂轮”代替机械连结，它不需要交换挂轮，也不需手动调整滚刀安装角，只需 通过数控编程，即可实现齿轮的自动加工。滚齿机数控化，不仅明显简化了机械结构，提 高齿轮加工精度和加工效率，还可扩大机床的应用范围。第五章磨床习题和思考题参考答案1.在M1432A型万能

38、外圆磨床外形图上指出主要部件的名称及其功用。CK3263B C一车床类，K一雌，32T塔车床系63一盘直径630nm, B一第二次重大改进。CKM1112 C一车床类，Kf 控，卜1青密型，1一 脚由自动钠，U一鸣由纵切自动车床，12最大棒料 12mm。Z3040 ZT占床类，3T臂钻床，31 番臂钻床系，40T大钻孑L1径T4163B I蟒类，4T树魅，4163一工作台面版 630nlm, B-M二侬 大四。THM5650 TH一加工中心，卜1青密型，56 立式加工中心，50工作台最大宽度500。XK5040 XTW类，空，5立式升降台铳床，50立式升降台铳床系，40工作台面宽度 dOOnn

39、ioMG1432A NT床类，青度，1T卜圆磨床，14一万能外圆磨床，32最大磨削直径320, A第6.为什么说当前金属切削机床分类和型号编制方法有待进一步修订和补充？随着机床的开展,其分类方法也将不断开展。现代机床正向数控化方向开展,数控机床 的功能日趋多样化，工序更加集中。一台数控机床集中了越来越多的传统机床的功能。例 如,数控车床在卧式车床功能的基础上，集中了转塔车床、仿形车床、自动车床等多种车床 的功能;车削中心出现以后，在数控车床功能的基础上，又加入了钻、铳、键等类型机床的 功能。具有自动换刀功能的加工中心，集中了钻、铳、链等多种类型机床的功能;有的加工 中心的主轴既能立式又能卧式，

40、即集中了立式加工中心和卧式加工中心的功能。可见，机床 数控化引起了机床传统分类方法的变化,这种变化主要表现在机床品种不是越分越细,而应 是趋向综合。现代机床的开展趋势是机床功能部件化了，每个功能部件是独立存在的,机床生产厂根 据市场需求设计与制造各种功能部件。然而，目前的机床型号编制方法仍然是“我造什么 你买什么，不适应机床市场开展的新形势。我国有些机床企业，也没有按照国家推荐的标 准进行机床型号的编制，而是依据企业自己的规定，编制机床型号。随着机床工业的开展， 机床的分类和型号的编制方法有待进一步修订和补充。第一章机床的豉分析习题和思考题参考答案.什么是机床的运动分析？为什么金属切削机床要以

41、运动分析为主线？答：机床的运动分析就是研究在金属切削机床上的各种运动及其相互联系。机床运动分 析过程可以概括为“外表-运动-传动-机构-调整”，是认识和分析机床的基本方法。尽管机床品种繁多，结构各异，但不过是几种基本运动类型的组合与转化，都是通过坐 标轴运动完成各种工件成形外表的加工。通过机床运动分析，利用非常简便的方法来分 析、比拟各种机床的传动系统，以掌握机床的运动规律,从而到达合理地使用机床和正确地 设计机床传动系统的目的。以运动分析为主线讲解各类机床,通过运动分析了解机床的工 作原理、传动及结构,用运动分析的思想掌握认识机床和分析机床的方法。1 .为什么要分析加工件的外表形状？构成工件

42、外表的外表元素有哪些？答：在切削加工过程中，装在机床上的刀具和工件按一定的规律作相对运动,把毛坯上 多余的金属切掉，得到所要求的外表形状，即通过机床坐标轴的运动完成机器零件外表的 切削加工。虽然机器零件种类繁多，形状多样，但都是由几个常用的基本外表组成的，所 以机床运动分析首先要分析加工件的外表形状。工件外表是由几个外表元素组成的，构成 工件外表的外表元素有：平面，圆柱面，圆锥面,球面，圆环面，螺旋面,成形面等答：1-床身；2-头架；3-内圆磨具；4-砂轮架；5-尾座；6-滑鞍；7-横向进给机构； 8-工作台床身1是磨床的基础支承件，上面装有砂轮架、工作台、头架、尾座及横向滑鞍等部 件，使它们

43、在工作时保持准确的相对位置。头架2用于安装及夹持工件,并带开工件旋转。 内圆磨具3用于支承磨内孔的砂轮主轴。砂轮架4用于支承并传动高速旋转的砂轮主轴， 当需磨削短圆锥面时，可以在水平面内调整至一定角度位置（30。）o尾座5和头架的前 顶尖一起支承工件。滑鞍6及横向进给机构7可以使砂轮架作横向进给运动。工作台8由 上下两层组成，上工作台可绕下工作台在水平面内回转一个角度（10。），用以磨削锥度 不大的长圆锥面。上工作台的上面装有头架和尾座,它们随着工作台一起,沿床身导轨作纵 向往复运动。2 .普通外圆磨床磨削外圆柱面时，外表成形采用什么方法？需要哪些外表成形运动？答：采用纵向磨削法磨削外圆柱面，

44、外表成形方法采用相切一轨迹法。共需要三个表 面成形运动。用相切法磨削工件的轴向直线（导线），需要2个外表成形运动：砂轮作旋转 主运动刀砂和工作台纵向往复进给运动纵。用轨迹法磨削工件的母线一一圆，需要1个表 面成形运动：工件的旋转运动，即圆周进给运动F周。3 .在万能外圆磨床上用什么方法磨削锥度不大的长圆锥面和磨削锥度大的短圆锥面，表 面成形运动有什么不同？答:万能外圆磨床上磨削锥度不大的长圆锥面用纵磨法，外表成形方法采用相切一轨迹 法。用相切法磨削工件的轴向直线（导线），需要2个外表成形运动：砂轮作旋转主运动砂 和工作台纵向往复进给运动F纵。用轨迹法磨削工件的母线一一圆，需要1个外表成形运 动

45、：工件的旋转运动，即圆周进给运动F周。磨削锥度大的短圆锥面用切入磨削法，外表成形方法采用成形一相切法，只需要两个 外表成形运动:砂轮的旋转运动砂和工件的旋转运动F周。4 .万能外圆磨床用前后两顶尖支撑工件进行磨削时，头架的主轴和顶尖是否转动？为什 么？工件是怎样获得旋转运动的？答：用两顶尖支撑工件进行磨削时，要使头架主轴和顶尖固定不能转动。因为磨削时 顶尖固定不转，可防止因顶尖的旋转误差而影响磨削精度。这种装夹方式有助于提高工件 的旋转精度及主轴部件的刚度。工件那么由与带轮相连接的拨盘上的拨杆，带开工件上的鸡 心夹头，使工件在头、尾架的固定顶尖间旋转，实现圆周进给运动。5 . M1432A型磨

46、床的加工精度，为什么比普通车床高（与CA6140A型普通车床比拟）？答：切削加工的工具不同，磨床用用磨料磨具作为工具对工件外表进行切削加工，普 通车床是用车刀切削加工。在传动方面：砂轮旋转主运动由电动机通过三角带直接带动砂 轮主轴旋转；工件圆周进给运动由单速或多速异步电动机经塔轮变速机构传动；工件纵向 进给采用液压传动，以保证运动的平稳性，并便于实现无级调速和往复运动循环的自动 化。在结构方面：砂轮主轴的前、后支承均采用“短三瓦”动压滑动轴承；砂轮周围安装 了防护罩；）主轴上的带轮采用卸荷结构，以减少主轴的弯曲变形；中小型外圆磨床的尾 座，一般都用弹簧力预紧工件，以便磨削过程中工件因热胀而伸长

47、时，可自动进行补偿， 防止引起工件弯曲变形和顶尖孔过分磨损。6 .平面磨床依据什么分类，试比拟各种平面磨削的特点。答：根据砂轮的工作面不同,平面磨床可以分为用砂轮轮缘（即圆周）进行磨削和用砂轮 端面进行磨削两类。用砂轮轮缘磨削的平面磨床,砂轮主轴为水平布置（卧式）；而用砂轮端 面磨削的平面磨床,砂轮主轴为竖直布置。根据工作台的形状不同,平面磨床又分为矩形工 作台和圆形工作台两类。（1）砂轮端面磨削和轮缘磨削比拟：端面磨削的砂轮一般比拟大,能同时磨出工件的全 宽,磨削面积较大,所以,生产率较高。由于砂轮和工件外表的接触面积大,发热量大,冷却 和排屑条件差,所以,加工精度和外表粗糙度较差。（2）矩

48、台式平面磨床与圆台式平面磨床比拟： 圆台式平面磨床由于采用端面磨削，且 为连续磨削,没有工作台的换向时间损失,故生产率较高。但圆台式只适于磨削小零件和大 直径的环形零件端面,不能磨削长零件，而矩台式平面磨床可方便地磨削各种零件,工艺范 围较宽。卧轴矩台平面磨床除了用砂轮的周边磨削水平面外,还可用砂轮端面磨削沟槽、 台阶等侧平面。目前,应用较多的是卧轴矩台平面磨床和立轴圆台平面磨床。7 .无心外圆磨床为什么能把工件磨圆？与普通外圆磨床比拟有什么特点？答：无心外圆磨削时，直接将工件放在砂轮、导轮之间，用托板支承着。砂轮和导轮的 旋转方向相同,磨削砂轮的圆周速度很大,通过切向磨削力带开工件旋转,导轮依靠摩擦力 限制工件旋转，使工件的圆周线速度基本上等于导轮的线速度,从而在磨削砂轮和工件间形 成很大速度差,产生磨削作用。为了提高工件圆度,工件的中心高于磨削砂轮和导轮的中心 连线，使工件与磨削砂轮和导轮间的接触点不对称,