项目3金属切削机床及加工技术-机械制造技术-教学课件.ppt
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1、3金属切削机床及加工技术金属切削机床及加工技术3.1金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识3.23.3铣削加工铣削加工3.4镗削加工镗削加工3.5磨削加工磨削加工3.6钻削、铰削加工钻削、铰削加工3.7刨削加工刨削加工3.8齿轮加工齿轮加工3.9设备的维护保养设备的维护保养任务任务3.1金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识3.1.1机床分类及型号的编制方法机床分类及型号的编制方法 机床的规格和品种繁多,为了便于管理和使用,须对机床进行分类和机床的规格和品种繁多,为了便于管理和使用,须对机床进行分类和编制型号。编制型号。1994年颁布的国家标准年颁布的国家标准GB/T 15375-
2、1994金属切削机床金属切削机床型号编制方法型号编制方法对我国各种类机床的分类和型号编制作出专门的规定。对我国各种类机床的分类和型号编制作出专门的规定。1.机床的分类机床的分类 按机床加工性质,我国将机床分为按机床加工性质,我国将机床分为11大类大类:车床、钻床、锁床、磨车床、钻床、锁床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床及其床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床及其他机床。每一类机床又据其工艺范围、布局、结构等分为若干组,每他机床。每一类机床又据其工艺范围、布局、结构等分为若干组,每一组又分为若干系。一组又分为若干系。除以上基本分类法外,机床还可按其
3、特性进行分类。如按万能性程除以上基本分类法外,机床还可按其特性进行分类。如按万能性程度可分为度可分为:通用机床、专用机床、专门化机床通用机床、专用机床、专门化机床;按机床的工作精度可分按机床的工作精度可分为为:普通机床、精密机床、高精度机床等。普通机床、精密机床、高精度机床等。下一页返回任务任务3.1金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识2.金属切削机床的型号编制方法金属切削机床的型号编制方法 GB/T 15375-1994金属切削机床型号编制方法金属切削机床型号编制方法规定,我国的机规定,我国的机床由汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定的规律组合成机床的代号,以床由汉语拼音字母和阿拉伯数字按
4、一定的规律组合成机床的代号,以表示机床的类型、通用和结构特性、主要技术参数等,如表示机床的类型、通用和结构特性、主要技术参数等,如图图3-1所示所示(1)机床类别代号机床类别代号 用机床名称汉语拼音的第一个大写字母表示,如用机床名称汉语拼音的第一个大写字母表示,如;“车床车床”用用“c”表示。由于磨床的种类较多,所以在类别代号前面还要用阿拉伯数字表示。由于磨床的种类较多,所以在类别代号前面还要用阿拉伯数字表示分类代号,第一类分类代号不表示。如表示分类代号,第一类分类代号不表示。如:M,2M,3M。表表3-1表示表示通用机床的类别代号。通用机床的类别代号。(2)机尿的通用特性和结构特性代号机尿的
5、通用特性和结构特性代号 机床的通用特性代号表示机床具有某种通用特性,编制在类别代号机床的通用特性代号表示机床具有某种通用特性,编制在类别代号之后,通用特性代号可多个同时使用。之后,通用特性代号可多个同时使用。上一页 下一页返回任务任务3.1金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识为了区别主参数相同而结构、性能不同的机床,在型号中用汉语拼音为了区别主参数相同而结构、性能不同的机床,在型号中用汉语拼音的大写区分并排在通用特性之后,表示结构特性代号。通用特性用过的大写区分并排在通用特性之后,表示结构特性代号。通用特性用过的字母以及的字母以及1,0两字母不能用作结构特性代号,两字母不能用作结构特性
6、代号,表表3-2表示机床通用特表示机床通用特性及其代号。性及其代号。(3)机尿的组、系代号机尿的组、系代号 每类机床分为每类机床分为10组,每组又分为组,每组又分为10系。机床的组、系代号分别用阿系。机床的组、系代号分别用阿拉伯数字拉伯数字0-9来表示,位于机床的特性代号之后。在同一类机床中,来表示,位于机床的特性代号之后。在同一类机床中,主要布局或使用范围基本相同的机床为一组。在同一组机床中,主参主要布局或使用范围基本相同的机床为一组。在同一组机床中,主参数相同、主要结构及布局形式相同的机床为一系。系代号位于组代号数相同、主要结构及布局形式相同的机床为一系。系代号位于组代号之后。之后。(4)
7、主参数或设计顺序号主参数或设计顺序号 上一页 下一页返回任务任务3.1金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识(8)企业代号企业代号 企业代号包括机床生产厂和机床研究单位代号。企业代号包括机床生产厂和机床研究单位代号。3.1.2零件表面的形成方法和成形运动零件表面的形成方法和成形运动 任何一个机械零件都是由表面组成的,不同的表面形状是由工件和任何一个机械零件都是由表面组成的,不同的表面形状是由工件和刀具之间不同的相对运动而形成的。几种基本运动类型的组合和转化,刀具之间不同的相对运动而形成的。几种基本运动类型的组合和转化,就构成了不同的机床类型的加工特性。工件在被切削加工过程中,通就构成了不
8、同的机床类型的加工特性。工件在被切削加工过程中,通过机床的传动系统,使机床上的工件和刀具按一定规律做相对运动,过机床的传动系统,使机床上的工件和刀具按一定规律做相对运动,通过刀具的切削刃对毛坯的切削作用,将毛坯上多余的金属层切掉,通过刀具的切削刃对毛坯的切削作用,将毛坯上多余的金属层切掉,从而得到所需要的表面形状。从而得到所需要的表面形状。图图3-2所示的就是机器零件上常用的各所示的就是机器零件上常用的各种表面种表面 上一页 下一页返回任务任务3.1金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识从图从图3-2可以看出,工件表面是由几个表面元素组成的。这些表面元可以看出,工件表面是由几个表面元素组
9、成的。这些表面元素是平面、圆柱面、圆锥面、球面、圆环面、螺旋面和成形表面等,素是平面、圆柱面、圆锥面、球面、圆环面、螺旋面和成形表面等,这些简单的表面都属于线性表面,既可经济地在机床上进行加工,又这些简单的表面都属于线性表面,既可经济地在机床上进行加工,又较易获得所需精度。这些线性表面的形成如较易获得所需精度。这些线性表面的形成如图图3-3所示。所示。1.零件表面的形成方法零件表面的形成方法 从几何学的观点来看,任何线性表面,都可以看做是一条线从几何学的观点来看,任何线性表面,都可以看做是一条线(称为称为母线母线1)沿着另一条线沿着另一条线(称为导线称为导线2)运动的轨迹。母线和导线统称为形成
10、运动的轨迹。母线和导线统称为形成表面的发生线表面的发生线 母线和导线的运动轨迹形成了工件表面,因此分析零件表面的形成母线和导线的运动轨迹形成了工件表面,因此分析零件表面的形成方法关键在于分析发生线的形成方法。方法关键在于分析发生线的形成方法。上一页 下一页返回任务任务3.1金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识(1)切削刃的形状与发生线的关系切削刃的形状与发生线的关系 机床上加工零件时,零件所需形状的表面是通过刀具和工件的相对机床上加工零件时,零件所需形状的表面是通过刀具和工件的相对运动,用刀具的切削刃切削出来的,其实质就是借助于一定形状的切运动,用刀具的切削刃切削出来的,其实质就是借助
11、于一定形状的切削刃以及切削刃与被加工表面之间按一定规律的相对运动,形成所需削刃以及切削刃与被加工表面之间按一定规律的相对运动,形成所需的母线和导线。所谓切削刃的形状是指刀刃与零件成形表面相接触部的母线和导线。所谓切削刃的形状是指刀刃与零件成形表面相接触部分的形状,它和需要成形的发生线的关系可划分为三种分的形状,它和需要成形的发生线的关系可划分为三种(图图3-4)(2)发生线的形成方法发生线的形成方法 由于刀刃的形状和加工方法的不同,发生线形成的方法可归纳为以由于刀刃的形状和加工方法的不同,发生线形成的方法可归纳为以下四种下四种:上一页 下一页返回任务任务3.1金属切削机床的基本知识金属切削机床
12、的基本知识 2.零件表面成形运动零件表面成形运动 在机床上,为了加工出所需要的零件表面形状,必须使刀具和零件在机床上,为了加工出所需要的零件表面形状,必须使刀具和零件按照上述四种方法之一完成一定的运动,这种运动成为表面成形运动。按照上述四种方法之一完成一定的运动,这种运动成为表面成形运动。零件表面的成形运动实际上是机床的成形运动零件表面的成形运动实际上是机床的成形运动 零件表面成形运动是保证得到零件要求的表面形状的运动。如零件表面成形运动是保证得到零件要求的表面形状的运动。如 图图3-6,用车刀车削外圆柱表面,属于轨迹法。如果一个独立的成形,用车刀车削外圆柱表面,属于轨迹法。如果一个独立的成形
13、运动,在机床上实现它比较困难,需分解为几个简单的运动来完成,运动,在机床上实现它比较困难,需分解为几个简单的运动来完成,则称这个成形运动为复合成形运动。如用螺纹车刀则称这个成形运动为复合成形运动。如用螺纹车刀(成形刀具成形刀具)车削它车削它的母线不需要成形运动,它的导线为螺旋线,由轨迹法生成。由于这的母线不需要成形运动,它的导线为螺旋线,由轨迹法生成。由于这种方法只能是车刀在不动的工件上作空间螺旋运动,在机床上实现起种方法只能是车刀在不动的工件上作空间螺旋运动,在机床上实现起来难度很大。来难度很大。上一页 下一页返回任务任务3.1金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识 因此,需要分解为工
14、件的等速旋转运动和刀具的等速直线运动因此,需要分解为工件的等速旋转运动和刀具的等速直线运动(图图3-7(b),这两个运动的位移必须保持严格的比例关系,这是一个复合这两个运动的位移必须保持严格的比例关系,这是一个复合成形运动,即用螺纹车刀车削螺纹需要一个复合成形运动。成形运动,即用螺纹车刀车削螺纹需要一个复合成形运动。复合的成形运动虽然是由两个或两个以上简单运动组合而成的,但复合的成形运动虽然是由两个或两个以上简单运动组合而成的,但在形成表面的过程中,它们之间必须保持严格的相对运动关系,是相在形成表面的过程中,它们之间必须保持严格的相对运动关系,是相互依存的,其中任何一个简单运动都不是独立运动,
15、一个复合成形运互依存的,其中任何一个简单运动都不是独立运动,一个复合成形运动才是一个独立的运动。动才是一个独立的运动。母线和导线是形成零件表面的两条发生线,因此,形成表面所需要母线和导线是形成零件表面的两条发生线,因此,形成表面所需要的成形运动就是形成其母线和导线所需要的成形运动的总和。的成形运动就是形成其母线和导线所需要的成形运动的总和。上一页 下一页返回任务任务3.1金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识(1)动力源动力源 动力源是提供运动和动力,是机床上执行件运动的动力来源。动力源是提供运动和动力,是机床上执行件运动的动力来源。(2)执行件执行件 执行件是执行机床运动的部件,如主轴
16、组件、刀架和工作台等。执行件是执行机床运动的部件,如主轴组件、刀架和工作台等。(3)传动件传动件 传动件是传递运动和动力的部件,通过它将动力源的运动和动力按传动件是传递运动和动力的部件,通过它将动力源的运动和动力按要求传递给另一个执行件。要求传递给另一个执行件。2.机床的传动链机床的传动链 在机床上,为了得到所需要的运动,需要通过一系列的传动件把执在机床上,为了得到所需要的运动,需要通过一系列的传动件把执行件和动力源行件和动力源(例如把主轴和电动机例如把主轴和电动机),或者把执行件和执行件,或者把执行件和执行件(例如把例如把主轴和刀架主轴和刀架)之间联系起来,以构成一个传动联系。构成一个传动联
17、系之间联系起来,以构成一个传动联系。构成一个传动联系的一系列传动件,称为传动链。的一系列传动件,称为传动链。上一页 下一页返回任务任务3.1金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识 下面以用螺纹车刀在卧式车床上车削螺纹为例,说明传动原理图的画下面以用螺纹车刀在卧式车床上车削螺纹为例,说明传动原理图的画法,如法,如图图3-9所示。所示。3.1.4机床的传动系统机床的传动系统 机床的传动系统图是一种为了便于了解和分析机床的传动结构及运机床的传动系统图是一种为了便于了解和分析机床的传动结构及运动传递情况的简单示意图。在传动系统图中,各种传动元件用简单的动传递情况的简单示意图。在传动系统图中,各种
18、传动元件用简单的规定符号表示,并按照运动传递顺序依次排列,以展开图形式画在机规定符号表示,并按照运动传递顺序依次排列,以展开图形式画在机床的外形轮廓内。床的外形轮廓内。图图3-10是是CA6140型卧式车床的传动系统图。它包型卧式车床的传动系统图。它包括主运动传动链、纵向进给传动链、横向进给传动链、车螺纹传动链、括主运动传动链、纵向进给传动链、横向进给传动链、车螺纹传动链、快速空行程传动链。快速空行程传动链。1.主运动传动链主运动传动链 主运动传动链的功能是把运动源的运动及动力传给主轴,使主轴带主运动传动链的功能是把运动源的运动及动力传给主轴,使主轴带动工件按一定转速旋转,实现主运动。动工件按
19、一定转速旋转,实现主运动。上一页 下一页返回任务任务3.1金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识主运动的两个端件是电动机与主轴,两者之间的运动关系是主运动的两个端件是电动机与主轴,两者之间的运动关系是:当电动机当电动机1 450r/min时,主轴转速为时,主轴转速为n r/min。2.车螺纹传动链车螺纹传动链 CA6140型车床能够加工公制、英制、模数制和径节制等四种标准型车床能够加工公制、英制、模数制和径节制等四种标准螺纹螺纹;还可以加工大导程、非标准和较精密的螺纹。以上这些螺纹可以还可以加工大导程、非标准和较精密的螺纹。以上这些螺纹可以是左旋的一也可以是右旋的。是左旋的一也可以是右旋
20、的。车螺纹传动链的两个端件是主轴和丝杠刀架,两者间的运动关系为车螺纹传动链的两个端件是主轴和丝杠刀架,两者间的运动关系为:主轴转一转,刀架纵向移动一个工件螺纹导程主轴转一转,刀架纵向移动一个工件螺纹导程S。(1)公制螺纹公制螺纹(2)英制螺纹、模数制螺纹、径节制螺纹英制螺纹、模数制螺纹、径节制螺纹(3)车大导程螺纹、非标准螺纹和较精密螺纹车大导程螺纹、非标准螺纹和较精密螺纹3.纵向和横向进给传动链纵向和横向进给传动链 4.刀架快速移动传动链刀架快速移动传动链上一页 下一页返回任务任务3.1金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识1.静态精度静态精度 静态精度指在没有切削载荷以及机床不运动或
21、运动速度很低的情况静态精度指在没有切削载荷以及机床不运动或运动速度很低的情况下检测的精度。静态精度主要决定于机床上主要零、部件,如主轴及下检测的精度。静态精度主要决定于机床上主要零、部件,如主轴及其轴承、丝杠螺母、齿轮、床身、箱体等的制造与装配精度。机床的其轴承、丝杠螺母、齿轮、床身、箱体等的制造与装配精度。机床的静态精度包括几何精度、传动精度和定位精度。静态精度包括几何精度、传动精度和定位精度。(1)几何精度几何精度 几何精度是指机床某些基础零件工作面的几何形状精度,决定机床几何精度是指机床某些基础零件工作面的几何形状精度,决定机床加工精度的运动部件的运动精度,决定机床加工精度的零、部件之间
22、加工精度的运动部件的运动精度,决定机床加工精度的零、部件之间及其运动轨迹之间的相对位置精度等。及其运动轨迹之间的相对位置精度等。(2)传动精度传动精度 传动精度是指机床内联系传动链两端件之间运动关系的准确性,它传动精度是指机床内联系传动链两端件之间运动关系的准确性,它决定着复合运动轨迹的精度,从而直接影响被加工表面的形状精度。决定着复合运动轨迹的精度,从而直接影响被加工表面的形状精度。上一页 下一页返回任务任务3.1金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识(3)定位精度定位精度 定位精度是指机床运动部件,如工作台、刀架和主轴箱等,从某一定位精度是指机床运动部件,如工作台、刀架和主轴箱等,从
23、某一起始位置运动到预期的另一位置时所到达的实际位置的准确程度。机起始位置运动到预期的另一位置时所到达的实际位置的准确程度。机床的定位精度决定着工件的尺寸精度。床的定位精度决定着工件的尺寸精度。2.动态精度动态精度 机床在载荷、温升、振动等作用下的精度,称为机床的动态精度。机床在载荷、温升、振动等作用下的精度,称为机床的动态精度。机床在实际工作状态下,由于切削力、夹紧力等的作用,机床的零、机床在实际工作状态下,由于切削力、夹紧力等的作用,机床的零、部件会产生弹性变形部件会产生弹性变形;在机床内部热源在机床内部热源(如电动机、液压传动装置的发如电动机、液压传动装置的发热,齿轮、轴承、导轨等的摩擦发
24、热热,齿轮、轴承、导轨等的摩擦发热)以及环境温度变化的影响下,机以及环境温度变化的影响下,机床零、部件将产生热变形床零、部件将产生热变形;由于切削力和运动速度的影响,机床会产生由于切削力和运动速度的影响,机床会产生振动振动;上一页 下一页返回任务任务3.1金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识机床运动部件以工作状态的速度运动时,由于相对滑动面之间的油膜机床运动部件以工作状态的速度运动时,由于相对滑动面之间的油膜以及其他因素的影响,其运动精度一也与低速运动时不同以及其他因素的影响,其运动精度一也与低速运动时不同;所有这些,所有这些,都将引起机床静态精度的变化,影响工件的加工精度。因此,动态
25、精都将引起机床静态精度的变化,影响工件的加工精度。因此,动态精度除了与静态精度密切有关外,还在很大程度上取决于机床的刚度,度除了与静态精度密切有关外,还在很大程度上取决于机床的刚度,抗振性和热稳定性等抗振性和热稳定性等 各类机床的功能不同,精度标准不同,检测项目、检验方法和允许各类机床的功能不同,精度标准不同,检测项目、检验方法和允许的误差范围一也不同,各生产厂家根据国家标准和行业标准进行检验。的误差范围一也不同,各生产厂家根据国家标准和行业标准进行检验。上一页返回任务任务3.2车削加工车削加工3.2.1车床车床 车床的种类很多,按其用途和结构不同,可分为卧式车床、落地车车床的种类很多,按其用
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