机床组成及其制造.docx

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机床组成及其制造

1、镗铣床的分类、主要应用范围，所用夹具结构、定位和夹紧方式以及镗铣床的主要零部件构成；

（1）铣床：

分类有立式铣床、卧式铣床、龙门铣床、工具铣床、方形铣床、数控铣床等。

应用主要用于加工平面（水平面、垂直面、斜面）、沟槽、复杂曲面以及进行孔的加工。

铣床主要由床身、主轴、工作台、床鞍，升降台、铣刀等

所用夹具结构有三种类型——直线进给式铣床夹具，圆周进给式铣床夹具，靠模铣床夹具。

定位以平面定位有支撑钉、支撑板、可调支撑和辅助支撑；以圆柱孔定位可用圆柱销、圆柱心轴、圆锥销、圆锥心轴。

夹紧常用斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、绞链夹紧机构等夹紧。

（2）镗床：

分类主要由卧式镗床、坐标镗床等。

主要用于加工直径较大的已有孔和孔系，还可以加工外圆和平面。

镗床结构主要由主轴箱，主轴，立柱，工作台，滑座，床身等组成。

镗床夹具为镗模。

定位以平面定位有支撑钉、支撑板、可调支撑和辅助支撑；以圆柱孔定位可用圆柱销、圆柱心轴、圆锥销、圆锥心轴。

夹紧常用斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、绞链夹紧机构等夹紧。

（3）镗铣床：

数控镗铣床结构包括床身、架设在该床身上的工作台及数控电路控制系统。

主要用于——切削余量大的工件；批量小而多次生产的零件；工艺、设计会发生变化的零件；形状复杂加工精度高，通用机床无法加工或很难保证加工质量的零件；在加工过程中，必须进行多工序加工，如必须在一次装夹中完成铣、镗、锪铰或攻丝等工序；具有难测量、难控制进给、难控制型腔尺寸的壳体或箱型零件。

夹具结构定位夹紧参考镗床和铣床。

2、镗铣床的分类、主要应用范围，所用夹具结构、定位和夹紧方式以及镗铣床的主要零部件构成；

答：

1）齿轮毛坯的形成：

锻件、棒料或铸件； 

   2）粗加工：

切除较多的余量；    

  3）半精加工：

车、滚、插齿；  

4）热处理：

调质、渗碳淬火、齿面高频感应加热淬火等  

  5）精加工：

精修基准、精加工齿形 

3、钻、镗和铣等加工方法在应用对象等方面都有什么异同点？

同：

钻，镗，铣均可用于孔的加工，均属于去除材料的加工方法。

异：

钻和镗应用于加工孔时更多，钻用于加工小孔，镗用于加工大孔，铣更多用于加工厚度足够的平面。

钻孔和镗孔一般主运动在工件上，进给运动在刀具上，

4、主轴加工设备、夹具、量具及机床布置？

主轴通常由锻造毛坯经车床及磨床加工而成，夹具一般选用通用夹具如三爪自定心卡盘，量具选通用量具如游标卡尺或百分表，机床则主要布置机床与磨床

5、刀库的主要结构形式和换刀机构的工作方式？

答:

刀库结构：

1斗笠式刀库

工作方式：

斗笠式刀库在换刀时整个刀库向主轴移动。

当主轴上的刀具进入刀库的卡槽时，主轴向上移动脱离刀具，这时刀库转动。

当要换的刀具对正主轴正下方时主轴下移，使刀具进入主轴锥孔内，夹紧刀具后，刀库退回原来的位置。

2圆盘式刀库

工作方式：

圆盘式刀库通常应用在小型立式综合加工机上。

圆盘式的刀库容量不大，顶多二、三十把刀，需搭配自动换刀机构进行刀具交换，自动换刀机构通过圆周的旋转将刀具送到具体换刀位置。

3链条式刀库

工作方式：

它是藉由链条将要换的刀具传到指定位置，由机械手将刀具装到主轴上。

换刀动作均采用马达加机械凸轮的结构，此设计之结构简单、动作快速。

6、机床装配为什么要划分成若干装配单元？

它是根据什么划分的？

答：

机床体积质量较大，若以一个整体进行装配会很费力，同时也会降低装配效率，将装配过程划分成若干单元，会使装配过程简化，大事化小，分步骤装配，最终完成总的装配。

划分原则是以独立完成一定功能的单元划分的，先装配一个单元，再将各个单元在机架主体上组装。

7.机床总装配时有哪些主要工序？

答：

总装配顺序如下：

（1）检验床身导轨的几何精度及安装进给箱、托架。

（2）测量溜板箱光杠支承孔的位置尺寸。

（3）安装溜板箱和齿条。

（4）安装丝杠和光杠。

（5）安装主轴箱和校正主轴轴线。

（6）安装尾座。

（7）安装刀架。

8.镗铣床工作过程中的受力情况，并据此分析受力对镗孔等加工质量的影响？

答：

　镗杆受力变形是影响镗孔加工质量的主要原因之一。

尤其当镗杆与主轴刚性联接采用悬臂镗孔时，镗杆的受力变形最为严重，现以此为例进行分析。

　　悬臂镗杆在镗孔过程中，受到时切削力矩M、切削力Fr及镗杆自重G的作用，如图8-46、8-47所示，切削力矩M使镗杆产生弹性扭曲，主要影响工件的表面精糙度和刀具的寿命；切削力Fr和自重G使镗杆产生弹性弯曲（挠曲变形），对孔系加工精度的影响严重，下面分析Fr和G的影响。

　　1．由切削力Fr所产生的挠曲变形

　　作用在镗杆上的切削力Fr，随着镗杆的旋转不断地改变方向，由此而引起的镗杆的挠曲变形也不断地改变方向，如图8-46所示，使镗杆的中心偏离了原来的理想中心。

由图可见，当切削力大小不变时刀尖的运动轨迹仍然呈正圆，只不过所镗出孔的直径比刀具调整尺减少了2fF，fF的大小与切削力Fr和镗杆的伸出长度有关，Fr愈大或镗杆伸出愈长，则fF就愈大。

但应该指出，在实际生产中由于实际加工余量的变化和材质的不匀，切削力Fr是变化的，因此刀尖运动轨迹不可能是正圆。

同理，在被加工孔的轴线方向上，由于加工余量和材质的不匀，或者采用镗杆进给时，镗杆的挠曲变形也是变化的。

　　2．镗杆自重G所产生的挠曲变形

　　镗杆自重G在镗孔过程中，其大小和方向不变。

因此，由它所产生的镗杆挠曲变形fG的方向也不变。

高速镗削时，由于陀螺效应，自重所产生的挠曲变形很小；低速精镗时，自重对镗杆的作用相当于均布载荷作用在悬臂梁上，使镗杆实际回转中心始终低于理想回转中心一个fG值。

G愈大或镗杆悬伸愈长，则fG愈大，如图8-47所示。

　　3．镗杆在自重G和切削力Fr共同作用下的挠曲变形 

　　事实上，镗杆在每一瞬间所产生的挠曲变形，是切削力Fr和自重G所产生的挠曲变形的合成。

可见，在Fr和G的综合作用下，镗杆的实际回转中心偏离了理想回转中心。

由于材质匀、加工余量的变化、切削用量的不一，以及镗杆伸出长度的变化，使镗杆的实际回转中心孔过程中作无规律的变化，从而引起了孔系加工的各种误差；对同一孔的加工，引起圆柱差；对同轴孔系引起同轴度误差；对平行孔系引起孔距误差和平行度误差。

粗加工时，切切削力大，这种影响比较显著；精加工时，切削力小，这种影响也就比较小。

　　从以上分析可知：

镗杆在自重和切削力作用下的挠曲变形，对孔的几何形状精度和相互位度都有显著的影响。

因此，在镗孔中必须十分注意提高镗杆的刚度，一般可采取下列措施：

第一尽可能加粗镗杆直径和减少悬伸长度；第二，采用导向装置，使镗杆的挠曲变形得以约束。

此外，也可通过减小镗杆自重和减小切削力对挠曲变形的影响来提高孔系加工精度。

对镗杆直径较大时（?

80mm以上），应加工成空心，以减轻重量；合理选择定位基准，使加工余量均匀；精加工时采用较小的切削用量，并使加工各孔所用的切削用量基本一致，以减小切削力影响。

采用导向装置或镗模镗孔时，镗杆由导套支承，镗杆的刚度较悬臂镗时大大提高。

此时，与导套的几何形状精度及其相互的配合间隙，将成为影响孔系加工精度的主要因素之一，现分析如下。

　　由于镗杆与导套之间存在着一定的配合间隙，在镗孔过程中，当切削力Fr大于自重G时，刀具不管处在任何切削位置，切削力都可以推动镗杆紧靠在与切削位置相反的导套内表面这样，随着镗杆的旋转，镗杆表面以一固定部位沿导套的整个内圆表面滑动。

因此，导套的圆度误差将引起被加工孔的圆度误差，而镗杆的圆度误差对被加工孔的圆度没有影响。

　　精镗时，切削力很小，通常Fr

随着镗杆的旋转，镗杆轴颈以不同部位沿导套内孔的下方摆动，如图8-48所示。

显然，刀尖运动轨迹为一个圆心低于导套中心的非正圆，直接造成了被加工孔的圆度误差；此时，镗杆与导套的圆度误差也将反映到被加工孔上而引起圆度误差。

当加工余量与材质不匀或切削用量选取不一样时，使切削力发生变化，引起镗杆在导套内孔下方的摆幅也不断变化。

这种变化对同一孔的加工，可能引起圆柱度误差，对不同孔的加工，可能引起相互位置的误差和孔距误差。

所引起的这些误差的大小与导套和镗杆的配合间隙有关：

配合间隙愈大，在切削力作用下，镗杆的摆动范围愈大所引起的误差也就愈大。

　　综上所述，在有导向装置的镗孔中，为了保证孔系加工质量，除了要保证镗杆与导套本身必须具有较高的几何形状精度外，尤其要注意合理地选择导向方式和保持镗杆与导套合理的配合间隙，在采用前后双导向支承时，应使前后导向的配合间隙一致。

此外，由于这种影响还与切削力的大小和变化有关，因此在工艺上应如前所述，注意合理选择定位基准和切削用量，精加工时，应适当增加走刀次数，以保持切削力的稳定和尽量减少切削力的影响。

9.导轨的种类、结构形式、组合方式和适用场合？

镶钢导轨

　　机床上最常用的导轨形式是镶钢导轨，它的使用已有很长的历史。

镶钢导轨是导轨系统的固定元件，其截面为矩形。

它可水平装在机床的床身上，也可以与床身铸成一体，分别被称为镶钢式或整体式。

镶钢式导轨是由钢制成的，经淬硬和磨削。

硬度在洛氏硬度60度以上、把镶钢导轨用螺钉或粘结剂（环氧树脂）贴在机床床身或经刮研的立柱配合表面上，确保导轨获得最佳的平面度。

这种形式，维修更换方便、简单，很受维修工人的欢迎。

　　整体导轨或铸造导轨，即钢导轨与底座铸成一体，加工后再经精磨到要求的尺寸和光洁度。

导轨必须经过火焰淬火提高表面硬度，以提高导轨的耐磨性。

床身一般为球墨铸铁，当然球墨铸铁的硬度比不上钢，整体导轨可以重新修理和淬硬，但更换它几乎是不可能的。

　　为了实现上述的目的，机床制造者过去的通常做法是：

钢导轨的边缘设计有钩形的“耳朵”，在浇铸底座前，把钢导轨置于底座的铸模内，再把铁水浇入铸模内，这样便把钢导轨与底座铸成一体。

　　滑动导轨

　　传统导轨的发展，首先表现在滑动元件和导轨形式上，滑动导轨的特点是导轨和滑动件之间使用了介质，形式的不同在于选择不同的介质。

　　液压被广泛用于许多导轨系统。

静压导轨是其中的一种，液压油在压力作用下，进入滑动元件的沟槽，在导轨和滑动元件之间形成油膜，把导轨和移动元件隔开，这样大大减少移动元件的摩擦力。

静压导轨对大负荷是极其有效的，对偏心负荷有补偿作用。

例如：

一个大型的砂型箱在加工时，正好走到机床行程的末端，负载导轨能够增大油压，使导轨准确地保持着水平负载的状态。

有的卧式镗铣床使用这种技术补偿深孔加工时主轴转速的下降。

　　利用油作为介质的另一种导轨形式是动压导轨，动压导轨与静压导轨的不同点是：

油不是在压力下起作用的，它利用油的粘度来避免移动元件和导轨之间的直接接触，优点是节省液压油泵。

　　空气也可以用于移动元件和导轨之间的介质，它也有两种形式，气动静压导轨和气动动压导轨，工作原理与液压导轨相同。

　　使用比较普通的抗摩擦导轨，它是在移动元件上安装一种抗摩擦材料（如聚氯乙烯或青铜混合材料等），以替代液体介质，如油或空气。

其作用与液体介质相似，安装在移动元件上的抗摩擦材料应设计有油槽，满足移动元件和导轨表面之间油润滑或其它形式润滑的需要。

　　众所周知，平面导轨和移动元件之间的接触面积比较大，移动元件要作快速微量进给.需要克服移动元件的惯量，因此将会产生爬行现象。

当滚珠丝杠或其它驱动力推动移动元件移动时，产生一个轻微粘附阻力，移动元件开始运动时，由于移动元件处于被抓住的状态，出现了轻微的跳动，导致产生爬行，这种现象对于大的移动影响不大，而对于微量移动，就成为一个问题。

　　可调性是平面导轨特有的优点，根据导轨的使用情况，平面导轨系统至少有一个或一个以上的可调边。

由于移动元件沿着直线导轨的侧边移动，保证移动元件与导轨侧面紧密接触是极为重要的。

普遍使用调整的方法是斜铁，斜铁位于移动元件和导轨接触面相对的侧面之间。

形状