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机床的运动分析

教具准备

挂图

复习提问

CA6140含义？

作业布置

附后

教学方法

主要教学内容和过程

附记

3.1金属切削机床基本知识

金属切削机床是采用切削的方法把金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为”工作母机”或”工具机”，习惯上简称机床。

金属切削的过程是刀具与工件相互运动、相互作用的过程。

机床为工件、刀具提供必要的运动、动力和相对位置。

在现代机械制造工业中，被制造的机器零件，特别是精密零件的最终形状、尺寸及表面粗糙度，主要是借助金属切削机床加工来获得的，因此机床是制造机器零件的主要设备。

它所担负的工作量约占机器总制造工作量的40%～60%，它的先进程度直接影响到机器制造工业的产品质量和劳动生产率。

因此，一个国家机床工业的水平、机床的拥有量和现代化程度，是衡量一个国家工业生产能力和发展水平的主要标志之一，在国民经济中占据着极其主要的地位。

理论课教案附页

3.1.1机床的分类和型号

金属切削机床的种类非常繁多，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。

目前我国机床型号是按GB／T15375－1994《金属切削机床型号编制方法》编制的。

1．机床的分类

按机床的加工性能和结构特点、所用刀具进行分类。

我国机床分为12大类：

车床（C）、钻床（Z）、镗床（T）、铣床（X）、拉床（L）、磨床（M）、刨插床（B）、齿轮加工机床（Y）、螺纹加工机床（S）、锯床（G）和其他机床（Q）、特种加工机床（D）。

这是主要的机床分类方法。

每一类机床，又可按其结构、性能和工艺特点的不同细分为若干组，每一组又可分为若干系（系列）。

同类型的机床，按机床的通用程度（应用范围）分类：

1）.通用机床（万能机床）

特点是：

加工范围较广，结构往往比较复杂，主要适用于单件小批量生产。

2）.专门化机床（又称专能机床）

这类机床用于完成形状类似而尺寸不同的工件的某一种工序的机床，如精密丝杆车床等，它们的特点介于通用机床和专用机床之间，既有加工尺寸的通用性，又有加工工序的专用性，生产率较高，适用于成批生产。

3）.专用机床

根据特定工艺要求而专门设计、制造和使用的，一般来说，生产率较高，结构比通用机床简单，适用于大批量生产。

（组合机床实际上也是专用机床）

在同一种机床中，根据加工精度不同，可分为普通精度机床、精密机床和高精度机床。

按照自动化程度，可分为手动、机动、半自动、自动机床。

按机床质量和尺寸可分为：

仪表机床；

中型机床（一般机床）；

大型机床（大于10吨）；

重型机床（大于30吨）；

超重型机床（大于100吨）。

按照主要工作部件数目：

单轴、多轴、单刀、多刀。

通用机床是按照加工性质进行分类，再根据某些特点进一步描述。

如：

多轴走动车床，以示区别。

随着机床的发展，分类方法也不断发展。

现代机床向数控化方向发展，功能不断增加（如自动换刀、自动装卸工件等）。

因此，也可按机床具有的数控功能分为：

普通机床、一般数控机床、加工中心、柔性制造单元等。

2．机床型号的编制方法

机床型号应完整地表示出机床的名称、主要技术参数与性能、结构特点等。

　　目前我国机床型号是按GB／T15375－1994《金属切削机床型号编制方法》编制的。

机床型号是由汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定的规律组合而成的。

适用于通用机床和专用机床，但不包括组合机床。

（1）通用机床型号

型号由基本部分和辅助部分组成，中间用“／”隔开，读作“之”。

前者需统一管理，后者纳人型号与否由企业自定。

型号构成如下：

1）机床的类代号

　　用大写的汉语拼音字母表示。

必要时，每类可分为若干分类。

机床的类代号，按其相对应的汉字字音读音。

机床的类和分类代号见下表：

2）机床特性代号

　　机床特性分为通用特性和结构特性。

　　①通用特性代号

　　用大写的汉语拼音字母表示，位于类代号之后。

　　例如CK6140型车床。

K表示该车床具有程序控制特性，写在类别代号C之后。

通用特性代号有固定的含义，见下表。

②结构特性

　　它只在同类机床中起区分机床结构、性能不同的作用。

　　当型号中有通用特性代号时，结构特性代号排在通用特性代号之后，否则结构特性代号直接排在类代号之后。

　　例如CA6140型卧式车床型号中的“A”是结构特性代号，以区分与C6140型卧式车床主参数相同，但结构不同。

3）机床的组、系代号

　　每类机床划分为十个组，每个组又划分为十个系（系列），分别用一位阿拉伯数字表示，位于类代号或特性代号之后。

系代号位于组代号之后。

4）机床的主参数代号

　　机床主参数在机床型号中用折算值表示，位于组、系代号之后。

　　主参数等于主参数代号（折算值）除以折算系数。

机床名称

主参数名称

主要数折算系数

卧式车床

床身上最大回转直径

1/10

摇臂钻床

最大钻孔直径

1

卧式坐标镗床

工作台面宽度

外圆磨床

最大磨削直径

立式升降台铣床

卧式升降台铣床

龙门刨床

最大刨削宽度

1/100

牛头刨床

最大刨削长度

例如卧式车床的主参数折算系数为1／10，所以CA6140型卧式车床的主参数为400mm。

　　常见机床的主参数名称及折算系数见下表。

5）机床的重大改进顺序号

　　当机床的结构、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A、B、C、…等汉语拼音字母（但“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。

　　例如M1432A表示经第一次重大改进后的万能外圆磨床。

举例：

Z3040×

16/S2

（2）专用机床型号

专用机床的型号编制

例：

北京第一机床厂设计制造的第一百种专用机床为专用铣床，属于第三组

其编号为：

B1-3100

3.1.2机床的技术性能

1、机床的工艺范围

工艺范围：

机床适应不同生产要求的能力。

（工序种类、可加工零件的类型、材料和毛坯种类以及尺寸范围等。

）

通用机床、专门化机床、专用机床

2、机床的主要技术参数

尺寸参数、运动参数、动力参数

3、加工精度和表面粗糙度

包括：

机床的几何精度、传动精度、动态精度

4、生产率和自动化程度

在保证加工精度的前提下，尽可能提高生产率。

自动化程度有助于提高生产率。

5、人机关系

省力、安全、可靠，符合人的生理习惯。

3.1.3机床的运动分析

在切削加工过程中，为了得到具有一定几何形状、一定精度和表面质量的工件，就要刀具与工件按一定的规律完成一系列运动，可分为表面成形运动和辅助运动。

1、表面成形运动

（1）工件表面的形成方法

零件的常用表面：

工件表面可以看成是一条线沿着另一条线移动或旋转而形成的。

并且我们把这两条线叫着母线和导线，统称发生线。

发生线的形成方法：

1）成型法

是指刀具切削刃与工件表面之间为线接触，切削刃的形状与形成工件表面的

一条发生线完全相同，另一条发生线由刀具与工件的相对运动来实现。

2）轨迹法

指的是刀具切削刃与工件表面之间为近似点接触，通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具刀尖的运动轨迹来实现表面的成形。

采用轨迹法形成发生线时，需要一个独立的成形运动。

3）相切法

利用刀具边旋转边做轨迹运动对工件进行加工的方法。

采用相切法生成发生线时，需要两个相互独立的成形运动。

4）展成法

是指对各种齿形表面进行加工时，刀具的切削刃与工件表面之间为线接触，刀具与工件之间作展成运动（或称啮合运动），齿形表面的母线是切削刃各瞬时位置的的包络线。

用范成法形成发生线需要一个独立的成形运动。

（2）表面成形运动

按组成情况不同,可分为:

简单成形运动和复合成形运动。

如果一个独立的成形运动，是由单独的旋转运动或直线运动构成的，则此成形运动称为简单成形运动。

如果一个独立的成形运动，是由两个或两个以上旋转运动或（和）直线运动，按照某种确定的运动关系组合而成，则称此成形运动为复合成形运动。

（3）辅助运动

实现机床的各种辅助动作,为表面成形创造条件，如切入运动、切出运

动、调整运动、分度运动以及其他各种空行程运动。

2.机床的传动链

要实现加工过程所需的各种运动，机床必需具备以下几个主要组成部分：

1）执行机构机床上最终实现所需运动的部件，如主轴、刀架、工作台等，它们带动工件或刀具旋转或移动。

2）动力源机床上动力源—般采用交流异步电动机、步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机等。

它们为机床执行机构的运动提供动力，以克服切削阻力及摩擦阻力。

机床可以几个运动共用一个动力源，也可以每个运动单独使用一个动力源，前者如普通机床，后者如数控机床。

3）传动装置把动力源的运动和动力传递给执行机构，或将运动由—个执行机构传递到另—个执行机构，以保持二个运动之间的准确关系。

传动系统还可以变换运动的方向、速度及运动的类别，如将旋转运动变为直线运动。

由动力源一传动装置一执行件或执行件一传动装置一执行件构成的传动联系，称为传动链。

按传动链的性质不同可分为：

①外联系传动链联系动力源与执行机构之间的传动链。

它使执行件获得一定的速度和运动方向，其传动比的变化，只影响生产率或表面粗糙度，不影响加工表面的形状和精度。

因此，外联系传动链中可以有摩擦传动等传动比不准确的传动副。

如普通车床在电机与主轴之间的传动链就是外联系传动链。

②内联系传动链联系一个执行机构和另一个执行机构之间运动的传动链。

它决定着加工表面的形状和精度，对执行机构之间的相对运动有严格要求。

因此，内联系传动链的传动比必须准确，不应有摩擦传动或瞬时传动比变化的传动副（如皮带传动和链传动）。

车削螺纹时，保证主轴和刀架之间的严格运动关系的传动链就是内联系传动链。

3.传动原理图

为了便于研究机床的传动联系,常用一些简明的符号把传动原理和传动路线表示出来,这就是传动原理图。

传动链中通常包含两类传动机构：

一类为：

定比传动机构（传动比和传动方向不变），如定比齿轮副、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等，称为定比传动机构；

另一类是：

换置机构（可根据加工要求变换传动比和传动方向），如挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器换向机构等。

在车削螺纹时，卧式车床有两条主要传动链。

一条是外联系传动链，即从电动机一l一2一μv一3—4一主轴，称为主运动传动链，它把电动机的动力和运动传递给主轴。

传动链中μv为主轴变速及换向的换置机构。

另一条由主轴一4—5一μf一6—7一丝杠一刀具，得到刀具和工件间的复合成形运动——螺旋运动，这是一条内联系传动链。

调整μf即可得到不同的螺纹导程。

数控车床传动原理图（介绍）（图3-6）

4.传动系统图

为便于了解和分析机床运动的传递、联系情况，常采用传动系统图。

它是表示实现机床全部运动的传动示意图。

图中将每条传动链中的具体传动机构用简单的规定符号（见国家标准GB/T4460－1984机城制图—机构运动简图符号）表示，并标明齿轮和蜗轮的齿数、蜗杆头数、丝杠导程、带轮直径、电动机功率和转速等。

传动链的传动机构，按照运动传递或联系顺序依次排列，以展开图形式画在能反映主要部件相互位置的机床外形轮廓中。

3.1.4机床的精度和检验

1、机床的精度

静态精度（几何精度、传动精度、运动精度、定位精度）

动态精度

2、机床的检验

1）空载试验

2）负载试验

3）机床精度检验

4）机床基本参数和尺寸规格检查。

《卧式车床精度检验》二类十八项（几何精度、工作精度）

作业：

1、目前机床分为几大类？

分别是什么？

2、发生线的形成方法有哪些？

3、机床的几何精度包括哪些？

4、MG1432A的含义是什么？