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机械加工方法及设备机电部主要内容一、常用的金属切削机床的知识：金属切削机床的分类、金属切削机床型号的标注方法，车床的工作原理、特点及其应用范围；本章第一讲主要内容金属切削机床的分类、金属切削机床型号的标注方法，对机床的基本要求，掌握车床（CA6140）的工作原理、特点及其应用范围重点金属切削机床型号的标注，掌握车床（CA6140）的工作原理、特点及其加工范围,车刀的类型及其特点难点金属切削机床型号的标注，掌握车床（CA6140）的工作原理、车刀的类型及其特点1金属切削机床基本知识金属切削机床，是指用切削、特种加工等方法加工金属工件，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机器。它是制造机器的机器，故又称为“工作母机”或“工具机”（Machine-tool）,习惯上简称为“机床”。在现代机械制造工业中，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。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。金属切削机床在国民经济建设中的地位非常重要，机床工业为全社会各行各业提供先进的制造技术和优质高效的设备，机床工业的技术水平决定着其它行业的发展水平，在很大程度上标志着一个国家的工业生产能力和科学技术水平。制造业在国民经济中的突出地位一、金属切削机床的分类与型号编制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，可以从不同的角度出发对机床进行分类。1、机床的分类机床的传统分类方法：按加工性质和所用的刀具进行分类。目前我国机床分为：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床、其它机床、特种加工机床。水箱油箱卧式铣床立式铣床立式钻床摇臂钻床卧式镗床外形牛头刨床(HorizontalShaper)插齿(GearShaping)机特种加工机床数控机床数控机床是指可以通过计算机编程，进行自动控制的机床。将程式指令输入数控系统之内存后，经由电脑编译计算，透过位移控制系统，将资讯传至驱动器以驱动马达之过程，来切削加工所设计之零件典型数控机床外观，加工区域位于机台体内数控机床是指可以通过计算机编程，进行自动控制的机床。将程式指令输入数控系统之内存后，经由电脑编译计算，透过位移控制系统，将资讯传至驱动器以驱动马达之过程，来切削加工所设计之零件。构成电脑与数控机床之间利用并列讯号线接续，再利用数控机床的软件来控制加工。数控机床软件则用来产生G-Code(机能指令)，将路径码送至数控机床控制器,，然后数控机床控制器送出命令来驱动主轴(Z轴)马达及滑台(XY轴)马达开始加工。数控车床数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床。它具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。平行双主轴数控车床数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。双主轴车床结构数车外形图自动排屑器操作面板刀架种类用途车床用于加工各种回转表面和回转体的端面。如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成形回转表面，车削端面及各种常用的螺纹。在车床上还能做钻孔、扩孔、铰孔、滚花等工作。铣床可以加工平面、沟槽(键槽、T形槽、燕尾槽等)、分齿零件(齿轮、花键轴、链轮)、螺旋形表面(螺旋槽)及各种曲面。由于是多刀断续切削，因而铣床的生产率较高。刨床插床主要用于加工各种平面(如水平面、垂直面和斜面及各种沟槽，如T形槽、燕尾槽、V形槽等)、直线成型表面。回程时不切削，故生产率较低，一般用于单件小批量生产。镗床适用于对单件或小批量生产的孔系加工，能精确镗削尺寸较大的孔和平面。磨床用砂轮等作为工具对工件表面进行加工的机床。磨床可加工内外圆柱面和圆锥面、平面、螺旋面及各种成型面等，主要应用于零件精加工，尤其是高硬度材料的精加工。钻床可对零件进行钻孔、扩孔、铰孔、锪平面和攻螺纹等加工。齿轮加工机床加工齿轮轮齿表面的机床称为齿轮加工机床。每一类机床又按工艺范围、布局型式和结构等，分为10个组，每一组又细分为若干系（系列）。在上述基本分类方法的基础上，还可根据机床其它特征进一步区分。车床：①卧式车床②立式车床③转塔车床④回轮车床⑤落地车床⑥液压仿行车床⑦多刀自动和半自动车床⑧专用：曲轴车床、凸轮车床、铲齿车床按应用范围（通用性程度）又可分为：1）.通用机床用于加工多种零件的不同工序，加工范围较广，通用性较大，但结构比较复杂；主要适用于单件小批生产，例如：卧式车床、万能升降台铣床等。2）.专门化机床工艺范围较窄；专门用于加工某一类或几类零件的某一道（或几道）特定工序，如曲轴车床、凸轮轴车床等。3）.专用机床工艺范围最窄；只能用于加工某一种零件的某一道特定工序，适用于大批量生产，如机床主轴箱的专用镗床、车床导轨的专用磨床和各种组合机床等。同类型机床按工作精度又可分：普通精度机床、精密机床和高精度机床。按自动化程度分：手动、机动、半自动和自动的机床。按重量与尺寸分：仪表机床、中型机床（一般机床）、大型机床（重量达10t）、重型机床（大于30t）和超重型机床（大于100t）。通常，机床根据加工性质进行分类，再根据其某些特点进一步描述，如多刀半自动车床、高精度外圆磨床等。随着机床的发展，其分类方法也将不断发展。现代机床正向数控化方向发展，数控机床的功能日趋多样化，工序更加集中。现在一台数控机床集中了越来越多的传统机床的功能，例如，具有自动换刀功能的镗铣加工中心机床，集中了钻、镗、铣等多种类型的机床功能。2、机床型号的编制方法机床的型号用以简明地表示机床的类型、通用和结构特性、主要技术参数等。我国现在最新的机床型号，是按1994年颁布的标准“GB/T15375-94金属切削机床型号编制方法”编制的。该标准规定，机床型号由汉语拼音字母和数字按一定的规律组合而成。如：CA6140车床。通用机床型号由基本部分和辅助部分组成，中间用“/”隔开，前者需统一管理，后者纳入型号与否由企业自定。1）.机床的分类及类代号按工作原理分为：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床、其它机床11类。特种加工机床型号编制，暂时按原JB1838-85标准中的“D”类编制。机床的分类及类代号见表。机床的类和分类代号类别车床钻床镗床磨床齿轮加工机床螺纹加工机床铣床刨插床拉床特种加工机床锯床其他机床代号CZTM2M3MYSXBLDGQ读音车钻镗磨2磨3磨牙丝铣刨拉电割其2）.通用特性代号和结构特性代号(1)通用特性代号有统一的固定含义，在各类机床中表示的意义相同。表机床的通用特性代号通用特性高精度精密自动半自动数控加工中心仿形轻型加重型简式代号GMZBKHFQCJ读音高密自半控换仿轻重简(2)结构特性代号对主参数相同而结构、性能不同的机床进行区分，在型号中无统一含义，只在同类机床中区分结构、性能。如：CA6140型卧式车床型号中的“A”，即在结构上区别C6140型卧式车床。如有通用特性代号，结构特性代号应在其后。3）.机床组、系的划分原则及代号每类机床划分为十组（每组用一位阿拉伯数字表示）；每组又划分为十系（列），每系用一位阿拉伯数字表示。4)主参数的表示方法用折算系数，取2位数。5)重大改进序号当机床的结构、性能有更高要求，并需按新产品重新设计、试制和鉴定时，才按改进的先后顺序用A、B、C…（不用I、O）等表示以区别原型号机床型号举例１、ＣＡ６１４０普通卧式车床２、THM6350/JCS精密卧式加工中心３、Ｚ３０４０×１６／Ｓ２摇臂钻床类别、结构特征、组别、第一主参数、第二主参数、第三主参数、改进号、企业代号4、M１４３２Ｂ万能外圆磨床3、机床的基本要求（1）工艺范围工艺范围：适应不同生产要求的能力通用机床专门化机床专用机床数控机床加工中心（2）加工精度和表面粗糙度机床的精度与其他机械产品比较（3）生产效率和自动化程度（4）噪声和效率机床的效率:切削的有效功率电机输出功率（5）人机关系方便省力安全可靠符合人的生理习惯不易发生误操作和故障减少工人疲劳保证工人和机床的安全。4.2外圆车削下面以CA6140普通卧式车床为例，介绍车床的功能和运动。一、CA6140卧式车床的功能和运动1.结构2.功能CA6140卧式车床的外形CA6140车床的功能3.CA6140车床的运动工件的旋转运动刀具的进给运动二、车刀（一）车刀的种类和结构按用途不同分类：外圆车刀、端面车刀、切断车刀等类型外圆车刀用来加工工件的圆柱形和圆锥形外表面；端面车刀用来加工工件的端面；切断车刀用于切断工件。按结构不同分类：整体车刀、焊接车刀、焊接装配式车刀和机械夹固刀片的车刀；机械夹固刀片的车刀又分为机夹车刀和可转位车刀。整体车刀主要是高速钢车刀，俗称“白钢刀”，截面为正方形或矩形，使用时可根据不同用途进行修磨。焊接车刀在普通碳钢刀杆上镶焊（钎焊）硬质合金刀片，经过刃磨而成。焊接车刀优点：结构简单，制造方便，并且可以根据需要进行刃磨，硬质合金的利用也较充分，故目前在车刀中仍占相当比重。硬质合金焊接车刀的缺点：切削性能主要取决于工人刃磨的技术水平，与现代化生产不相适应刀杆不能重复使用，当刀片用完以后，刀杆也随之报废；在制造工艺上，由于硬质合金和刀杆材料（一般是中碳钢）的线膨胀系数不同，当焊接工艺不够合理时易产生热应力，严重时会导致硬质合金出现裂纹，因此在焊接硬质合金刀片时，应尽可能采用熔化温度较低的焊料，对刀片应缓慢加热和缓慢冷却，对于YT30等易产生裂纹的硬质合金，应在焊缝中放一层应力补偿片。焊接装配式车刀将硬质合金刀片钎焊在小刀块上，再将小刀块装配到刀杆上，多用于重型车刀。重型车刀体积和重量较大，刃磨整体车刀，劳动强度大，采用焊接装配式结构以后，只需装卸小刀块，刃磨省力，刀杆也可重复使用。机夹车刀将硬质合金刀片用机械夹固的方法安装在刀杆上的车刀。可转位车刀模块式可转位车刀按切削方向分：左切、右切机夹车刀的优点：刀杆可以重复使用，刀具管理简便；刀杆也可进行热处理，提高硬质合金刀片支承面的硬度和强度，相当于提高了刀片的强度，减少了打刀的危险性，从而可提高刀具的使用寿命此外，刀片不经高温焊接，排除了产生焊接裂纹的可能性。机夹车刀在结构上要保证刀片夹固可靠，结构简单，刀片在重磨后能够调整尺寸，有时还要考虑断屑的要求。可转位车刀使用可转位刀片的机夹车刀，与普通机夹车刀的不同点在于刀片为多边形，每一边都可作为切削刃，用钝后只需将刀片转位，即使新的切削刃投人工作，当每个切削刃都用钝后，再改换新刀片。可转位车刀除具备机夹车刀的优点外，其最大优点在于几何参数完全由刀片和刀槽保证，不受工人技术水平的影响，因此切削性能稳定，很适合现代化生产的要求。（涂层）硬质合金可转位刀片陶瓷可转位刀片可转位刀片可转位刀片形状可转位车刀组成刀杆、刀片、刀垫和夹固元件。硬质合金可转位刀片已有国家标准（GB2079-80）。刀片形状很多，常用的有三角形、正方形、五角形和圆形等。刀片大多不带后角，但在每个切削刃上做有断屑槽并形成刀片的前角。刀具的实际角度由刀片和刀槽的角度组合确定。1.刀杆、2.刀垫、3.刀片、4.夹固元件可转位车刀典型的夹固结构1.杠杆式夹固结构曲杆式1.刀杆、2.刀片、3.刀垫、4.杠杆、5.弹簧套、6.螺钉、7.弹簧、8.螺钉直杆式（两种）直杆式11.刀杆、2.刀片、3.刀垫、4.杠杆、5.弹簧套、6.螺钉直杆式21.刀杆、2.刀片、3.刀垫、4.杠杆、5.弹簧套、6.螺钉2．楔销式夹固结构：刀片由销子在孔中定位，楔块向下运动时将刀片夹固在内孔的销子上；