第2章 金属切削机床 学习指导.docx

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第2章金属切削机床学习指导

第2章金属切削机床

一、本章知识要点及要求

2.1金属切削机床基本知识

1．了解金属切削机床的分类和型号的编制方法。

2．了解机床类型、特性、主参数等代号的含义。

3．了解机床的系列品种、精度等级，能根据使用条件选用机床。

4．了解零件上的常见表面，理解发生线的概念，掌握工件表面的成形运动和成形方法。

5．了解机床运动的类型特点，掌握实现机床运动机床必须具备的三个基本部分及机床运动的五参数。

6．理解机床的传动联系的概念，了解机床传动原理图、传动系统图、传动链的概念及其应用。

例2.1指出机床型号YC3180E中各代号的含义。

答：

Y——齿轮加工机床类。

C——加重型，表示可以加工硬齿面。

31——机床的组系代号，表示滚齿机。

80——主参数代号，表示最大加工齿轮直径为800mm。

E——重大改进序号，表示第五次重大改进。

例2.2精密级机床的加工精度一定高于普通精度级机床？

答：

不一定。

普通精度级、精密级和高精度级机床是一相对概念，加工同样的表面，如齿轮表面，在普通精度级大平面砂轮磨齿机加工的齿轮精度，比高精度级滚齿机的加工的齿轮精度还要高一个等级，因此，只能说同一类型的机床，精密级的加工精度比普通精度级的高。

不同类型的机床，加工相同表面需要用绝对精度等级来衡量。

例2.3在表面成形过程中，能够形成母线的方法有哪些？

能够形成导线的方法有哪些？

。

答：

够形成母线的方法有成形法、轨迹法、相切法和展成法。

能够形成导线的方法有轨迹法、相切法和展成法。

因为成形法不需要运动，所以不能用来形成导线，也就是说，形成导线必须有运动才能成形。

例2.4根据例题2.4图，指出它们母线和导线，说明各自的成形方法和所需要的成形运动，加工其表面共需要几个成形运动，并在图中表示出来。

例题2.4图

解：

母线：

从A到O的直线1。

成形方法是轨迹法。

需要1个成形运动A1。

导线：

绕O1O1轴线旋转的一系列圆2。

成形方法是轨迹法。

需要1个成形运动B2。

加工该表面（端）共需要2个成形运动（A1和B2），如例题2.1.3解答图所示。

例题2.4解答图

2.2车床

1．了解车床的用途、布局和主要技术性能，学会概述机器用途、特征和主要技术性能的方法。

2．能读懂机床传动系统图，包括机床传动系统图中各代号的含义及其运动关系和运动参数，机床执行件之间的传动联系。

能够绘制简单机器的传动系统图。

3．掌握机床运动传动链的分析过程、方法和步骤，掌握机床传动链的调整计算。

4．了解转速图及其表达的内容。

5．了解挂轮的用途和作用，了解消除车模数制螺纹中π因子的方法。

6．了解移换机构的作用，掌握车公制、英制螺纹的移换原理。

7．了解超越离合器的作用和工作原理。

了解安全离合器的作用和工作原理。

8．了解摩擦片离合器的作用和工作原理，了解离合器、制动器及其操纵机构的工作原理。

9．了解变速操纵机构的工作原理。

了解互锁机构的作用和工作原理。

10．了解其他机床的用途和运动。

例2.5简述机床传动原理图、机床传动系统图和传动链概念和区别。

答：

用一些简明的符号把机床运动的动源、传动装置和执行件之间的传动联系或传动原理表示出来的示意图称机床传动原理图。

机床传动系统图是表示机床全部或部分运动传动关系的示意图，图中各种传动元件用规定的标准符号绘制。

传动链是构成一个传动联系的一系列传动件。

它们的相同点都是表示机床运动及其传动联系的。

不同点是：

机床传动原理图一般只表示机床成形运动及其之间的传动联系，符号简洁，主要表示机床的表面成形运动，一般用于分析机床复杂运动或机床传动方案设计的构思，不能反映传动机构的形式。

机床传动系统图是用规定的符号表示机床的全部运动或部分运动，用来进行机床运动分析或表示机床传动方案及其采用的传动机构，应用广泛、规范。

传动链只表示一个传动联系，如一个简单运动或一个复合运动，表达形式一般是传动系统图的一部分，重点是分析传动链采用的传动机构及其运动参数，用于机床运动分析和调整计算。

例2.6某机床主运动的传动系统图如例题2.6图所示，试完成：

（1）写出主运动传动链的传动路线表达式；

（2）计算主轴的转速级数；

（3）列出计算主轴最大和最小转速的平衡式，并计算其转速值。

例题2.6图

解：

（1）主运动传动链的传动路线表达式为：

（2）转速级数为：

Z=3×2×2=12级

（3）主轴的最低转速：

主轴的最高转速：

例2.7根据CA6140型车床的传动系统图（见教材图2.20），车削K=2，m=3毫米的左旋螺纹时，试回答下列问题：

（注：

）

（1）写出车削该螺纹的运动平衡方程式。

（2）加工模数螺纹有无导程误差？

为什么？

解：

（1）Sm=Kmπ＝6πmm=

mm或

mm（注：

增倍组中包括了扩大路线的4倍或16倍）

mm

或

mm

（2）加工模数螺纹存在导程误差。

因为模数螺纹存在

因子，而传动链中采用

，是近似的传动比，故存在导程误差。

例2.8摩擦片离合器传动的扭矩与其哪些参数有关？

答：

摩擦片离合器传动的扭矩与摩擦片的片数、接触面积、压紧力、摩擦系数和结构尺寸参数有关。

例2.9在CA6140车床主轴箱内既然有了摩擦离合器来实现了主轴的正、反转。

在加工左、右旋螺纹时，是否可去掉主轴箱内的车螺纹换向机构？

答：

不能。

因为摩擦离合器是控制主轴正、反转的。

而主轴箱内车螺纹的换向机构是控制从主轴→丝杠→刀架的运动方向的。

若去掉，则会出现，主轴正转时，刀架从床尾向床头移动，主轴反转时，刀架从床头向床尾移动，或相反情况。

这样并不能改变被加工螺纹旋向，因此，要加工左、右旋螺纹，主轴箱内必须有车螺纹的换向机构，即不能去掉。

例2.10能否用CA6140车床溜板箱上的快速电机换向来实现刀架的快速移动方向？

为什么？

答：

不能。

因为该车床溜板箱内装有单向超越离合器，它只有一个方向能将溜板箱内的运动与进给箱脱开，因此，不能用快速电机换向的方法来实现刀架的快速移动方向，否则会在不能脱开进给箱运动方向上产生运动干涉，造成机床损坏。

2.3磨床

1．了解磨床的概念和应用。

2．掌握M1432A型万能外圆磨床的进给机构的应用。

3．了解M1432A型磨床采用的典型结构，如塔轮变速、卸荷皮带轮、短三瓦动压轴承、双层工作台、滚动导轨，理解精加工机床采用的结构和措施。

例2.11在M1432A型万能外圆磨床上磨削一批工件，当砂轮磨损修整后，测得工件的直径大了0.06mm时，这时应如何调整机床，并计算其调整量。

解：

通过调整机床实现尺寸补偿。

调整机床时，见教材中图2.42，向外拔出旋钮C，使旋钮C上的孔与销子K脱开，转动旋钮C，带动刻度盘D转动，即调整刻度盘D上撞块F的周向位置。

旋钮C转动的孔距数为：

①粗进给时，C轮转一个孔眼，能补偿0.01mm（半径尺寸），因此需要转

个孔眼；

②细进给时，C轮转一个孔眼，能补偿0.0025mm（半径尺寸），因此需要转

个孔眼。

运动平衡式。

例2.12简要说明M1432A型万能外圆磨床作为精加工机床，采取了哪些典型结构和措施？

答：

皮带传动（传动平稳）；卸荷皮带轮（减小头架主轴的变形）；短三瓦动压轴承（运动平稳、吸振作用）；滚动导轨（防止爬行现象）；自磨顶尖（减小工件装夹误差）；死顶尖（减小头架主轴的回转误差）；径向进给补偿装置（调整补偿方便）。

2.4齿轮加工机床

1．了解成形法加工齿轮的工作原理和特点。

2．了解展成法加工齿轮的工作原理。

3．了解展成法齿轮加工机床的类型和特点。

4．掌握运用机床传动原理图分析机床复杂运动的步骤和方法。

5．了解Y3150E型滚齿机的用途和主要性能。

6．掌握Y3150E型滚齿机滚切直齿轮和斜齿轮的运动调整计算的步骤和方法。

7．了解Y3150E型滚齿机主运动采用交换齿轮变速的特点及其应用场合，理解滚刀架轴向进给丝杠采用模数制丝杠的原因和应用。

8．了解其它齿轮加工机床的运动和工作原理。

例题2.13根据例题2.13图，分别指出滚切斜齿轮需要的四条传动链的两端件、计算位移和传动链的性质。

例题2.13图

①主运动传动链的两端件是：

～；

其计算位移是：

～；

该传动链的性质属于传动链。

②展成运动传动链的两端件是：

～；

其计算位是：

～；

该传动链的性质属于传动链。

③轴向进给运动传动链的两端件是：

～；

其计算位移是：

～；

该传链的性质属于传动链。

④差动（附加）运动传动链的两端件是：

～；

其计算位移是：

～；

该传动链的性质属于传动链。

解：

①主运动传动链的两端件是：

主电机～滚刀主轴；

其计算位移是：

r/min～r/min；

该传动链的性质属于外联系传动链。

②展成运动传动链的两端件是：

滚刀主轴（或滚刀）～工作台心轴（或工件）；

其计算位移是：

1（转）～Z工/K；

注：

Z工——被加工齿轮齿数；K——滚刀的头数。

该传动链的性质属于内联系传动链。

③轴向进给运动传动链的两端件是：

工作台心轴（或工件）～滚刀架；

其计算位移是：

1（转）～f（mm）；

该传链的性质属于外联系传动链。

④差动（附加）运动传动链的两端件是：

滚刀架～工作台心轴（或工件）；

其计算位移是：

T（mm）～1（转）；

注：

T——被加工斜齿轮螺旋线导程（mm）。

该传动链的性质属于内联系传动链。

例题2.14在Y3150E型滚齿机滚切齿数为64，模数为3mm的右旋斜齿轮，①试确定展成挂轮a、b、c、d的齿数。

②若加工齿数、模数相同的左旋斜齿轮，需要对机床做那些调整？

解：

①根据Y3150E型滚齿机滚展成传动链的换置公式，得

②只需在差动传动链的挂轮中增加惰轮（加工右旋斜齿轮不用惰轮）或去掉惰轮（加工右旋斜齿轮用惰轮）。

2.5其他机床

1．了解钻床的运动、组成和应用。

2．了解铣床的运动、组成和应用。

3．了解镗床的运动、组成和应用。

4．了解刨床、插床和拉床的运动、组成和应用。

5．了解组合机床的特点和应用。

6．了解数控机床数控机床的特点和应用。

例题2.15什么叫组合机床？

它有哪些特点？

答：

组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。

组合机床既具有专用机床的结构简单、生产率高和自动化程度较高的特点，又具有一定重新调整能力，以适应工件变化的需要。

组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工，一般采用电气程序控制系统实现自动工作循环。

二、习题与思考题提示

2.1写出所列机床型号的全称：

①CM6132；②CK6150；③C7120；④CM1107；⑤Z3150；⑥X6132；⑦M2120；⑧T6108；⑨SG8620；⑩YC3180E。

（提示：

全称的次序为：

主参数、重大改进次数、通用特性、组系类型和机床类别。

例如YC3180E的全称为，最大齿轮加工直径为800mm，经过第五次重大改进设计的硬齿面滚齿机。

）

2.2试为下列机床编制型号。

①床身上最大工件回转直径为500mm的精密卧式车床。

（提示：

CM6150）

②工作台工作面宽度为500mm，经过第三次重大改进设计的卧轴矩台平面磨床。

（提示：

M7150C）

③最大捧料直径为50mm的卧式六轴自动车床。

（提示：

C2150×6）

2.3根据题2.3图，指出它们母线和导线，说明各自的成形方法和所需要的成形运动，加工其表面共需要几个成形运动，并在图中表示出来。

题2.3图

（提示：

根据表面的特征和采用机床的成形运动确定表面成形的母线和导线，注意可逆表面的母线和导线可以互换，母线和导线成形方法和运动就是表面成形方法和运动。

）

2.4母线和导线分别可以采用哪些成形方法？

（提示：

母线可以采用所有成形方法形成，而导线不能用成形法形成。

）

2.5确定机床运动的五个参数是什么？

（提示：

见教材）

2.6在机床上实现一个运动，机床必须具备哪三个基本部分。

（提示：

见教材）

2.7简述传动链的传动路线表达式和运动平衡式有何用途和区别？

（提示：

传动链的传动路线表达式是表示传动链全部运动传动路线的一种形式。

传动链的运动平衡式是机床一种运动参数调整计算的方程式。

）

2.8如题2.8图所示，图中蜗杆1为右旋，要求：

①写出从电机Ⅰ到主轴Ⅵ的传动路线表达式。

②写出从电机Ⅰ到主轴Ⅵ的运动平衡式，并计算nVI=？

。

（答案：

nVI=3.65rpm，即转/分）

③画出旋转方向的箭头。

（提示：

同机械原理中的形式）

题2.8图

2.9如题2.9所示，①计算nV=？

②当nV转一转时，计算nVⅢ=？

。

（答案：

nV=960r/min，nVⅢ≈0.057r/min）

题2.9图

2.10如题2.10图所示，运动由Ⅰ轴输入，Ⅲ轴输出，试计算Ⅲ轴上各级转速的传动比。

（答案：

2.46、0.63、0.16）

题2.10图

2.11如题2.11图所示，运动由Ⅰ轴输入，Ⅲ轴输出，求Ⅲ轴上的各级转速nⅢ。

（答案：

2.22n1，17.09n1）

题2.11图

2.12如题2.12图所示，求主轴的转速级数Z，主轴的最高转速nmax和最低转速nmin。

（答案：

Z=9级，nmax=800r/min，nmin=200r/min）

题2.12图

2.13如题2.13图所示，运动由Ⅰ轴输入，由Ⅱ轴输出，试计算Ⅱ轴所能获得的转速。

（答案：

；

；

；

）

题2.13图

2.14根据题2.14图，试完成：

①列出转速级数。

（提示：

转速级数为各变速组传动副数的乘积，即3×2×2=12级。

）

②写出传动路线表达式。

　③画出主轴旋转方向箭头。

（提示：

同机械原理中的形式。

）

题2.14图

2.15分析CA6140型卧式车床的传动系统，完成下列问题：

①列出计算主轴最高转速nmax和最低转速nmin的运动平衡式；

②指出进给运动传动链中的基本组、增倍组和移换机构；

③分析车削模数螺纹的传动路线，列出运动平衡式，并说明为什么能车削出标准模数螺纹；

④证明：

f纵≈2f横。

（提示：

分别列出纵向和横向进给运动的传动路线式，进行对比，相同的删除，不同部分之比即为此结果。

）

⑤当主轴转速分别为20、40、160、400r/min时，能否实现螺距扩大4倍及16倍，为什么？

（提示：

对照主运动的转速图，观察主轴转速从Ⅲ到Ⅴ的运动传动路线：

转速20时，有20/80、20/80一条传动路线，所以只能实现螺距扩大16倍；转速40时，有20/80、51/50或50/50、20/80二条路线，但加工螺纹只能用50/50、20/80一条路线，所以只能实现螺距扩大4倍；转速160和400不通过Ⅲ到Ⅴ上的50/50、20/80或20/80、20/80传动路线，所以不能实现螺距扩大4倍和16倍。

）

⑥在主轴箱中，设置了几个换向机构，各有什么作用？

溜板箱内的换向机构又有什么作用？

能否去掉一个？

（提示：

一个是主运动启、停和换向用的双向摩擦片离合器，一个是进给运动用的换向机构，包括Ⅸ轴、Ⅹ轴、Ⅺ轴、Ⅸ轴上的两个齿轮33、Ⅹ轴上的滑移齿轮33、Ⅺ轴上的齿轮25。

不能去掉。

）

2.16CA6140车床为什么既用丝杠，又用光杠传动溜板箱？

不用丝杠能不能车削螺纹？

（提示：

用光杠传动溜板箱进行车外圆可避免丝杠磨损而降低加工螺纹的精度。

用光杠传动溜板箱的传动链中有超越离合器和安全离合器的摩擦副，传动比不准确，不能用作内联系传动链，车削螺纹需要内联系传动链。

）

2.17在CA6140车床上加工下列螺纹（左旋）时，列出它们各自导程的运动平衡式。

①T=2.25mm；m=3mm；

1/in；

1/in。

②K＝2；T＝3；m＝8mm；

1/in；

1/in；

（提示：

导程的运动平衡式要用进给运动换向机构中的33/25、25/33。

加工公制螺纹和英制螺纹采用的挂轮是63/100、100/75，加工模数螺纹和径节螺纹采用的挂轮是64/100、100/97。

注意公制螺纹和英制螺纹的移换机构。

先根据换置公式确定基本组和增倍组的传动比，再对照其对应的传动副的齿轮齿数写在运动平衡式中。

）

2.18在CA6140车床上车削外圆时，若将主轴箱内的Ⅸ—（Ⅺ）—Ⅹ轴换向机构的齿轮移到车左旋螺纹的啮合位置时，此时溜板箱是否移动？

向哪个方向移动？

为什么？

（提示：

单向超越离合器。

）

2.19在CA6140车床中，主轴转速为32转／分，当加工完m=2mm的螺纹后，改为加工T＝6mm的三头螺纹时，则哪些机构应作调整？

（提示：

更换挂轮。

基本组和增倍组的传动比改变，还需要用扩大螺距路线。

三头螺纹操作需要用到小刀架进行分度。

）

2.20M1432A机床砂轮架上的内圆磨具主轴轴承是如何预加预紧力的？

（提示：

弹簧。

）

2.21M1432A型万能外圆磨床当砂轮磨损经修正后，测得工件的直径大了0.06mm时；列出横向进给机构的调整量运动平衡式。

计算出：

①粗进给时C轮转了几个孔眼；②细进给时C轮转了几个孔眼。

（提示：

注意横向进给是半径尺寸。

）

2.22分别指出滚齿机和插齿机适合下列哪些零件上齿面的加工：

①蜗轮；②内啮合直齿圆柱齿轮；③外啮合直齿圆柱齿轮；④外啮合斜齿圆柱齿轮；⑤圆锥齿轮；⑥人字齿轮；⑦齿条，⑧扇形齿轮；⑨花键轴。

（提示：

滚齿机比插齿机的加工效率高，精度相当，能采用滚齿的不采用插齿。

）

2.23在滚齿机上滚切斜齿圆柱齿轮时，主运动传动链控制了运动的参数；范成运动链控制了运动的参数；轴向进给运动传动链控制了运动的参数；差动运动传动链控制了运动的参数。

（答案：

主运动和范成运动、运动速度；范成运动或展成运动、渐开线轨迹；滚刀架轴向进给运动、运动速度；差动运动或附加运动、螺旋线轨迹）

2.24在下列每种情况下，应该使滚齿机的哪几条传动链的换置机构换向。

（其它条件不变）。

①从滚切右旋齿轮改变为滚切左旋齿轮。

（提示：

附加运动换向。

）

②由逆铣滚齿改为顺铣滚齿。

（提示：

滚刀架轴向进给运动换向。

）

③由左旋滚刀改为右旋滚刀加工齿轮。

（提示：

工作台即工件转向和安装角需要改变。

）

2.25当Y3150E型滚齿机加工斜齿圆柱齿轮时：

①如果进给挂轮的传动比有误差，是否会导致斜齿圆柱齿轮螺旋线产生误差？

为什么？

（提示：

会，附加运动与进给量关联。

）

②如果滚刀心轴的安装角度有误差，是否会导致斜齿圆柱齿轮螺旋角产生误差？

为什么？

（提示：

会，安装角要保证滚刀切削刃与齿轮齿槽的方向一致。

）