金属切削机床与刀具.

第三章金属切削机床与刀具本章主要内容：1、CA6140车床的传动系统和主要结构；2、M1432A磨床的传动系统；3、Y3150E滚齿机的传动系统；4、各种刀具。第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数一、机床的分类机床主要是按加工方法和所用的刀具进行分类。我国目前将机床共分为11大类：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、锯床及其它机床。在每一类机床中，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）。同类型机床按应用范围(通用性程度)又可分为：①通用机床它可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。这种机床主要用于单件小批生产，例如卧式车床、万能升降台铣床等。②专门化机床它的工艺范围较窄，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，适于成批生产。③专用机床它的工艺范围最窄，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。如车床导轨的专用磨床等，汽车、拖拉机制造中使用的各种组合机床也属于专用机床。第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数同类型机床按工作精度又可分为：普通精度机床、精密机床和高精度机床。机床还可按自动化程度分为：手动、机动、半自动和自动机床。机床还可按重量与尺寸分为：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）。按机床主要工作部件的数目，可分为：单轴、多轴、单刀、多刀机床。第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数二、机床的型号编制机床的型号是赋予每种机床的一个代号，用以简明地表示机床的类型、通用程度、结构特性、主要技术参数等。国家标准规定，机床型号由汉语拼音字母和数字按一定的规律组合而成。1.通用机床的型号编制通用机床型号用下列方式表示：第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数（1）机床的类别代号机床的类别用汉语拼音大写字母表示，例如，车床用C表示。当需要时，每类又可分为若干分类；分类代号用阿拉伯数字表示，在类代号之前，它居于型号的首位但第一分类不予表示，例如，磨床类分为M．2M、3M三个分类。机床的类别代号及其读音如下表所示。第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数（2）机床的特性代号它表示机床所具有的特殊性能，包括通用特性和结构特性。通用特性：当某类型机床除有普通型外，还具有如下表所列的某种通用特性时，则在类别代号之后加上相应的特性代号。如同时具有两种通用特性时，则可用两个代号同时表示。如某类型机床仅有某种通用特性，而无普通型者，则通用特性不必表示。第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数结构特性：为了区分主参数相同而结构不同的机床，在型号中用结构特性代号表示。结构特性代号为汉语拼音字母。例如，CA6140型卧式车床型号中的A，可理解为这种型号车床在结构上区别于C6140型车床。结构特性代号应排在通用特性代号之后。为了避免混淆，通用代号已用的字母及I、O都不能作为结构特性代号。第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数（3）机床的组别、系别代号机床的组别和系别代号用两位数字表示。每类机床按其结构性能及使用范围划分为10个组，用数字0～9表示。每组机床又分若干个系(系列)。系的划分原则是，凡主参数相同，并按一定公比排列，工件和刀具本身的和相对的运动特点基本相同，且基本结构及布局型式相同的机床，即划为同一系。机床部分类、组划分见表3.3，系的划分可参考有关国标。第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数（4）机床主参数、设计顺序号及第二主参数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，常用的折算系数有1/1、1/10和1/100，具体见书上P58表3.4）表示。某些通用机床，当无法用一个主参数表示时，则在型号中用设计顺序号表示。设计顺序号由1起始。当设计顺序号小于10时，则在设计顺序号之前加“0”。第二主参数一般是指主轴数、最大跨距、最大工件长度、工作台工作面长度等等。第二主参数也用折算值表示。第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数（5）机床的重大改进顺序号当机床的性能及结构布局有重大改进，并按新产品重新设计、试制和鉴定时，在原机床型号的尾部，加重大改进顺序号，以区别于原机床型号。序号按A、B、C、……字母顺序选用。（6）其它特性代号和企业代号有必要时可用其它特性代号反映机床的某种特性，如数控机床不同的数控系统。企业代号可用字母或字母加数字表示。第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数2.专用机床的型号编制专用机床型号用下列方式表示：设计单位代号可用字母或字母加数字表示。专用机床的设计顺序号，按各机床厂或机床研究所的设计顺序（从001开始起）排列。第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数三、机床的主要技术参数机床的主要技术参数包括主参数和基本参数。基本参数包括尺寸参数、运动参数和动力参数。1.尺寸参数机床尺寸参数是指机床的主要结构尺寸,其确定主要是确定影响机床加工性能的一些尺寸。其中包括机床主参数、第二主参数和其它—些尺寸参数。第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数1000vnd2.运动参数机床的运动参数包括主运动参数、进给运动参数和空行程运动参数。（1）主运动参数主轴转速对回转主运动的机床，主运动参数是主轴转速n。转速n与切削速度的关系是：式中：n—机床主轴转速（r/min）。v—切削速度（m/min）；d—工件或刀具直径（mm）。对于主运动为直线运动的机床，主运动参数是机床工作台或滑枕的每分钟往复次数。第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数minminmaxmaxmaxmin10001000vndvndmaxminnnRn对于不同的机床，主运动参数有不同的要求。专用机床和组合机床没有变速要求。通用机床是为适应多种零件加工而设计制造的，主轴需要变速。因此需确定它的变速范围，即最低与最高转速。如果采用分级变速，则还应确定转速级数。最低、最高转速的确定其变速范围Rn为：第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数121,,,,,,jjZnnnnn1111jjjZZnnnnn采用分级变速（大多数普通机床），则应进行转速分级；如采用变速电动机进行无级变速（大多数数控和重型机床），有时也需用分级变速机构来扩大其调速范围。分级变速时的主轴转速序列-------采用等比数列如某机床的分级变速机构共有Z级，其中n1=nmin，nZ=nmax，Z级转速分别为：各级转速之间满足下列等比关系：第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数标准公比规定标准公比的目的是为了便于机床设计与使用。标准公比值为：246121.06,1.12,1.26,1.41,1.58,1.78,21.121.061.261.061.411.0621.0612102EE特性：R401.06R201.12R101.25R51.6第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数（2）进给运动参数大部分机床的进给量用工件或刀具每转的位移（mm/r）表示，直线往复运动的机床，如刨、插床，以每一往复的位移表示。铣床和磨床由于使用的是多刃刀具，进给量常以每分钟的位移量（进给速度mm/min）表示。数控机床和重型机床的进给多为无级调速，普通机床多采用分级调速。如进给链为外联系传动链，则进给量的数列也应取等比数列。进给量为等比数列时，进给速度序列的确定方法与主运动速度序列的确定方法相同。第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数有的往复主运动机床，例如刨床和插床，进给运动是间歇的，为使进给机构简单，采用了棘轮机构，进给量由每次往复转过的齿数而定，则是等差数列。自动和半自动车床，常用交换齿轮来调整进给量，选择最有利的进给量。卧式车床因为要车螺纹，进给箱的分级应根据螺纹标准而定。螺纹标准不是一个等比数列，而是一个分段的等差数列。第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数PPPP切附主空3.动力参数机床的动力参数包括电动机的功率，液压马达、伺服电动机或步进电动机的额定转矩等。各传动件的参数（轴或丝杠的直径、齿轮或蜗轮的模数等）都是根据动力参数设计计算的。（1）主运动功率机床主运动的功率，包括切削功率、空转功率损失和附加机械磨损损失三部分。即有：第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数1000ZFvP切（KW）切削功率进行切削加工时，要消耗切削功率P切。它与刀具材料、工件材料和所选用的切削用量的大小有关，见下列公式：式中：FZ—主切削力（N）；v—切削速度（m/s）。第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数空载功率机床主运动空转时，所消耗电动机的一部分功率P空。引起空转损失的主要因素是：各传动件在空转时的摩擦、搅油、空气阻力和其它动载荷等。附加功率机床在切削时，齿轮、轴承等零件上的正压力加大，功率的损耗也随之加大。比空载时多出来的那部分功率损失称为附加机械摩擦损失功率P附。切削功率越大，这部分损失也越大。第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数（2）进给运动功率在进给运动与主运动共用一个电动机的普通机床上，如卧式车床和钻床，由于进给运动所消耗的功率与主运动相比很小，因此可以忽略进给所需的功率。在进给运动与空行程运动共用一个电动机的机床上，如升降台铣床，也不必单独考虑进给所需的功率，因为使升降台快速上升所需的空行程运动功率比进给运动的功率大得多，且两运动不同时进行。数控机床的进给运动是用单独的伺服电动机驱功的。第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数J(KW)60000QfJFvP进给运动采用单独的普通电动机的机床，如升降台铣床和龙门铣床，以及用液压缸驱动进给的机床，如仿形车床、多刀半自动车床和组合机床等，都需要确定进给运动所需的功率。进给运动功率通常用参考同类型机床和计算相结合的办法确定，进给电动机功率的计算公式如下：式中：FQ—进给牵引力（N）；vf—进给速度（m/min）；ηJ—进给系统传动效率。第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数（3）空行程功率空行程功率是指为节省零件加工的辅助时间和减轻工人劳动强度，机床移动部件空行程时快速移动所需的传动功率。空行程功率一般比进给功率大的多，大小由移动部件的重量和部件起动时的惯性力决定，它的确定应参考同类型机床，辅之以计算，最好再经试验验证。快速（空）行程电功机往往是满载起动，移动件较重，加速度也较大，因此计算时必须考虑惯性力。第一节金属切削机床的分类、型号与主要技术参数第二节工件表面成形方法与机床运动分析本节主要研究在金属切削机床上的各种运动及其相互联系。首先，根据机床上加工的各种表面和使用的刀具类型，分析得到这些表面的方法和所需的运动。在此基础上，分析为实现这些运动，机床必须具备的传动联系，实现这些传动的机构以及机床运动的调整方法。机床运动分析的过程，是认识和分析机床的基本方法，次序为“表面—运动—传动—机构—调整”。一、工件表面形状与成形方法在切削加工过程中，刀具和工件按一定的规律作相对运动，从而得到所要求的表面形状。第二节工件表面成形方法与机床运动分析任何表面都可以看作是一条线(称为母线)沿着另一条线(称为导线)运动的轨迹。母线和导线统称为形成表面的发生线。第二节工件表面成形方法与机床运动分析切削加工中零件的发生线是由刀具的切削刃和工件间的相对运动得到的。形成发生线的方法，概括起来有：轨迹法、成形法、相切法和范成法四种。第二节工件表面成形方法与机床运动分析轨迹法切削刃的形状为一切削点，刀刃与成形表面为点接触，切削加工时，刀具按一定规律作轨迹运动，以形成发生线。如下图，发生线2是切削点1作轨迹运动3而形成的。此时，只需一个独立的成形运动。成形法刀具的切削刃与所需成形的发生线一致，此时，形成发生线不需专门的成形运动，如下图。第二节工件表面成形方法与机床运动分析相切法它是利用刀具边旋转边作轨迹运