第四章金属切削机床.ppt

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1、1,第四章 金属切削机床,机床,制造机器的机器,即工作母机。,锻压机床,根据加工工艺方法的不同，机床可分为：,金属切削机床,电加工机床,坐标测量机,铸造机床,热处理机床,2,4.1 概述,4.1.1 机床的基本组成,动力源,其他,控制系统,传动系统,支撑件,冷却系统,润滑系统,工作部件,3,CA6140透明车床模型,1）动力源： 为机床提供动力（功率）和运动的驱动部分,2）传动系统： 将机床动力源的运动和动力传给执行机构； 将运动由一个执行机构传递到另一个执行机构。,主传动系统、进给传动系统和其他运动的传动系统，如变速箱、进给箱等部件,包括：,5,6,7,3）支撑件： 用于安装和支承其它固定的

2、或运动的部件，承受其重力和切削力，如床身、底座、立柱等,8,双柱立式车床,双柱立式车床,4）工作部分： 为工件和刀具的旋转或移动提供运动的部件,如主轴及主轴箱、工作台及其溜板、滑枕等安装工件或刀具的部件；,包括：,(1)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； 与工件和刀具安装及调整有关的部件或装置； 与上述部件或装置有关的分度、转位、定位机构和操纵机构等。,5）控制系统： 控制系统用于控制各工作部件的正常工作,数控机床数控系统。,包括：,电气控制系统,液压或气动控制系统,6）冷却系统 用于对加工工件、刀具及机床的某些发热部位进行冷却。,7）润滑系统 用于对机床的运动副 进行润滑，

3、以减小摩擦、磨损和发热。,8）其他装置：如排屑装置，自动测量装置,12,4.1.2 机床技术性能,a) 通用机床 具有较宽的工艺范围，在同一台机床上可以满足较多的加工需要，适用于单件小批生产。,1.机床的工艺范围,是指在机床上加工的工件类型和尺寸，能够加工完成何种工序，使用什么刀具等。,13,b)专用机床 是为特定零件的特定工序而设计的，自动化程度和生产率都较高，但它的加工范围很窄。,c)数控机床 则既有较宽的工艺范围，又能满足零件较高精度的要求，并可实现自动化加工。,14,2. 机床的技术参数,机床的主要技术参数包括： 尺寸参数、运动参数与动力参数。,尺寸参数- 具体反映机床的加工范围. 包

4、括: 主参数、第2主参数和与加工零件有关的其他尺寸参数。,运动参数-指机床执行件的运动速度 例如: 主轴的最高转速与最低转速、刀架的最大进给量与最小进给量(或进给速度)。,动力参数-指机床电动机的功率，有些机床还给出主轴允许承受的最大转矩等其他内容。,16,3. 加工质量,机床的加工质量: 是指在正常工艺条件下所能达到的经济精度，主要由机床本身的精度保证。,机床本身的精度包括: 几何精度 传动精度 动态精度, 几何精度 是机床在低速空载时各部件间相互位置精度和主要零件的形状精度。 如机床主轴的径向跳动和端面跳动、工作台面的平面度, 传动精度 是指机床传动链各末端执行元件之间运动的协调性和均匀性

5、。 如: 车床车螺纹时，要求传动链两端保持严格的传动比，传动链的传动误差将影响到螺纹的加工精度。, 动态精度 是指机床加工时，在切削力、夹紧力、振动和温升的作用下各部件间的相互位置精度和主要零件的形状精度。 机床的动态精度主要受机床刚度、抗振性和热变形等因素的影响。,19,4.2 金属切削机床的分类和型号的编制,4.2.1 机床的分类,按加工性质、所用刀具及其用途：,车床C、 钻床Z、 镗床T、 磨床M、 齿轮加工机床Y、 螺纹加工机床S、 铣床X、 刨插床B、 拉床L、 特种加工机床、 锯床G、 其它机床Q,20,按应用范围（通用性程度）：,通用机床,卧式车床、万能升降台铣床,丝杆车床、曲轴

6、车床、凸轮轴车床,加工范围广，通用性强； 可完成一定尺寸范围内的多种类型零件不同工序的加工； 用于单件小批生产；,工艺范围较窄； 它是为加工一定尺寸范围内的某一类零件的某一种（或少数几种）工序而专门设计的机床；,专门化机床,专用机床,21,如大量生产的汽车零件所用的各种钻、镗组合机床；机床主轴箱专用镗床、组合机床。,专用机床,工艺范围最窄； 它一般是为某特定零件的特定工序而设计制造的机床； 用于大批量生产；,22,按重量与尺寸：,仪表机床 中型机床（一般机床） 大型机床（10t30t） 重型机床（30t100t） 超重型机床（大于100t）,按机床主要工作部件的数目：,单轴 多轴 单刀 多刀,

7、23,4.2.2 通用机床型号的编制,机床型号就是机床的代号，用来表明机床的类型、通用特性、结构特性、主要技术参数等。,（1） 型号表示法,CA6140 Y315E MB8240,24,分类代号,类别代号,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,其它特性代号,企业代号, 阿拉伯数字, 大写的汉语拼音字母,3MB8240,25,（2）机床的类、组、系的划分及其代号,表4-1 机床的类别和分类代号,分类代号 用阿拉伯数字表示 ，位于类别代号前,类别代号 用汉语拼音表示,26,按其结构性能及使用范围 每类机床划分为10个组 每个组又划分为10个

8、系 分别用数字09表示。,机床的组别代号和系列代号,27,表4-2 金属切削机床的类、组划分表,28,通用特性代号,（3）机床的特性代号,CK6132,29,结构特性代号,对于结构、性能不同的机床加结构特性代号予以区别,为避免混淆，通用特性代号已用的字母及“I”、“O”都不能作为结构特性代号,结构特性代号在机床型号中没有统一的含义,（3）机床的特性代号,30,机床主参数：代表机床规格的大小用折算值（主参数乘以折算系数如1/10）表示。,第二主参数：一般指主轴数、最大跨距、最大工件长度、工作台工作长度等。第二主参数也用折算值表示,（4）机床主参数、第二主参数和设计顺序号,设计顺序号:当无法用一个

9、主参数表示时,则在型号中用设计顺序号表示.,31,返回,32,附表1 各类主要机床的主参数和折算系数,返回,33,当对机床的结构、性能有更高的要求，并需按新产品重新设计、试制和鉴定时，按改进的先后顺序选用汉语拼音字母A，B，C，（“I、O”两个字母不得选用），加在型号基本部分的尾部，以区别原机床型号,（5）机床的重大改进顺序号,Y3150E CK6150K,34,（6）其它特性代号,数控机床: 反映不同的控制系统等。 加工中心: 反映控制系统、自动交换主轴头、自动交换工作台等； 柔性加工单元: 反映自动交换主轴箱； 一机多能机床: 补充表示某些功能； 一般机床: 反映同一型号机床的变型等。,3

10、5,企业代号: 包括机床生产厂及机床研究单位代号。 企业代号: 置于辅助部分之尾部，用“”分开，读作“至”。 若在辅助部分中仅有企业代号，则不加“”。,（7）企业代号,36,高精度万能外圆磨床,M类别代号（磨床类）,G通用特性（高精度）,1组别代号（外圆磨床组）,4系别代号（万能外圆磨床系）,32主参数（最大磨削直径320mm）,A重大改进顺序号（第一次重大改进）,MG1432A,【例1】：,表4-2,37,C类别代号（车床类）,A结构特性代号,6组别代号（落地及卧式车床组）,1系别代号（ 卧式车床系）,40主参数（最大车削直径400mm ）,CA6140,【例2】：,38,【例4】 THM6

11、350/JCS,T 类别代号 （镗床）,H 通用特性代号 （加工中心）,M 通用特性 （精密）,50 主参数 (工作台工作面宽度500mm的1/10),JCS 北京机床研究所,6组别代号 （卧式镗铣组）,3 系别代号（卧式镗铣系）,精密镗铣加工中心,表4-2,表4-3,【例4-2】 大河机床厂生产的经过第一次重大改进，其最大钻孔直径为25mm的四轴立式排钻床,【例4-3】 最大回转直径为400mm的半自动曲轴磨床，其型号为MB8240。根据加工的需要，在此型号机床的基础上变换的第一种形式的半自动曲轴磨床，其型号为MB8240/1，变换的第二种形式的型号则为MB8240/2，依次类推。,其型号为

12、Z56254A/DH,表4-2,40,1.专用机床的型号编制 专用机床的型号一般由设计单位代号和设计顺序组成。,例：上海机床厂设计制造的第15种专用机床为专用磨床，其型号为H015。,4.2.3 其他类型机床型号的编制,41,例：北京机床研究所以通用机床或专用机床为某厂设计的第一条机床自动线，其型号为JCSZX001。,2. 机床自动线型号表示方法,42,4.3机床的运动,金属切削机床在进行切削加工时，为了获得所需的工件表面形状，必需使刀具和工件按一定的规律作一系列运动，以保证刀具与工件之间具有正确的相对运动。 1表面成形运动 表面成形运动又可分为主运动和进给运动。 2辅助运动 机床上除表面成

13、形运动外，其它所有的运动都属于辅助运动。,43,传动结构式：,例,传动平衡式：,44,（1） 滑移齿轮变速,传动结构式：- -,机床中常用的变速机构：,45,传动结构式：- -,（2） 离合器变速,46,例,47,机床传动系统的分析方法：“抓两头，连中间 ”,48,进给运动：,例,主运动：,进给量计算 ：,49,卧式车床C616传动系统分析,50,51,1 主运动分析,52,主运动传动系统,（1）主运动传动路线表达式：,53,=,1440,33/22,34/32,176/200,27/27,0.98,=,1980(r/min),n主min,=,1440,19/34,22/45,176/200,

14、27/63,17/58,0.98,=,43(r/min),n主max,（2）主轴转速的计算：,54,2 进给运动传动系统,55,进给运动传动系统,56,换向结构,57,进给运动传动系统,58,59,进给运动传动系统,60,4.4 数控机床介绍,它综合应用了微电子技术、计算机技术、自动控制、精密测量、电机、电气传动、监控和先进机械结构等多方面的新技术成果，是一种灵活性很强、技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备。,61,图 1.4 数控机床的主要结构,数控机床的主要结构,62,1. 数控机床的工作原理,63,数控机床基本结构框图,2. 数控机床的组成,计算机数控装置 伺服驱动系统 机床本

15、体 辅助装置,64,数控机床的主要工作流程,65,1 计算机数控装置,接受输入装置送来的信息 进行编译、运算和逻辑处理 输出各种信号和指令给伺服驱动系统 控制机床进行有序的动作,是数控机床的控制中心,功能：,输入装置、控制运算器和输出装置,包括：,66,数控装置及信号处理过程,67,2 伺服驱动系统,数控机床的执行机构,含伺服驱动电动机、驱动元件和执行部件等,根据数控指令发出脉冲信号 控制执行部件的进给速度、方向和位移量,使之按规定轨迹移动或精确定位,驱动装置有步进电机或伺服电机（直流和交流）,功能：,68,3. 机床本体,主运动部件 进给运动部件（如工作台、刀架等） 支承部件（如床身、立柱等

16、）,包括：,完成各种机械加工的机械部分。,是数控机床的主体,69,1）传动部分结构简单，传动链短； 2）高的刚性、阻尼、耐磨性，热变形小； 3）高效传动部件：滚珠丝杠、滚动导轨。,特点：,电器、液压、气动系统、冷却、排屑、润滑、照明、储运装置、编程机、对刀仪等。,4. 辅助装置,70,数控机床的特点,1）适应性广（良好的柔性）,加工对象改变，只需重新编程,多品种、中小批量零件的自动化生产,2）加工精度高、质量稳定,脉冲当量达到0.001mm,3）生产率高,大切削用量，减少切削时间 辅助时间少，可自动换刀、装夹工件 进行多表面、不同工艺的连续加工 可自动控制加工精度，不必停机检验,71,4）减轻

17、劳动强度、改善劳动条件,只需编程、调整机床、装卸工件 封闭式加工，清洁、安全,5）实现复杂零件的加工,任意轨迹、任何形状的空间复杂曲面,6）便于现代化的生产管理,计算机辅助设计、辅助制造 计算机管理一体化,72,73,74,具有自动换刀装置的数控机床,特征：,大容量刀库（10120把刀具）,可完成铣、钻、镗、铰、锪、攻螺纹等加工,适用于加工箱体、支架、盖板、壳体、模具、凸轮、叶片等复杂零件的多品种小批量加工,加工中心,自动换刀机械手,一台加工中心相当于一条生产线，一次安装中完成多个工序或全部工序的加工。,图示,视频,75,1）数控装置（CNC） 2）刀库（换刀自动控制装置ATC） 3）换刀机械

18、手 4）交换工作台（自动交换工作台APC） 5）多动力头,组成：,图示,76,选用加工中心考虑需考虑的问题,1) 加工中心的种类（选类）；,以主轴的位置分类：,卧式加工中心 立式加工中心 万能加工中心,镗铣削中心 钻削中心 复合加工中心,铣键槽、铣扁、铣六角、铣螺旋槽、 钻横向孔、端面分度钻孔、攻螺纹等,钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹等， 小面积的端面铣削,主轴头可回转 水平 竖直,加工四侧面及侧面上孔,加工顶面及顶面上孔,2) 根据加工表面及曲面的复杂程度，决定其联动轴数（选轴）；,3) 根据工件的尺寸范围考虑其尺寸、型号，主要考虑X、Y、Z行程及工件的大小、承重，再考虑其精度等级要求（选规格结构）；,4)其它功能：测量功能，自适应控制功能,79,80,图2-18,换刀自动控制装置,自动交换工作台,返回,81,图1.18 JCS-018A型立式 加工中心外观图,1.直流伺服电机 2.换刀机械手 3.数控柜 4.盘式刀库 5.主轴箱 6.操作面板 7.驱动电源柜 8.工作台 9.滑座 10.床身,82,83,