金属切削机床概论

金属切削机床概论李庆余主编绪论金属切削机床(Metalcuttingmachinetools)是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，又称为“工作母机”。机械制造业的生产能力和制造水平标志着一个国家或地区的科学技术水平和经济实力。机床的基本知识机床型号编制方法GB/T15373—2008表1—1机床的类别及代号类别车床钻床镗床磨床齿轮机床螺纹机床铣床插刨床拉床锯床其他机床代号CZTM2M3MYSXBLJQ读音车钻镗磨二磨三磨牙丝铣刨拉锯其机床的基本知识（△）○（○）△（×△）（○）（）△△分类代号类代号通用特性、结构特性代号组代号系代号主参数或设计顺序号主轴数或第二主参数重大改进代号其他特征代号机床的基本知识注：1.标有“（）”的代号或数字，当无内容时，则不表示；若有内容则不带括号；2.标有“○”符号的代号为汉语拼音大写字母。3.标注“△”的代号为阿拉伯数字。4.标注“”的代号为汉语拼音大写字母或阿拉伯数字，或两者兼之。机床的基本知识表1-3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(自动换刀)仿形轻型加重型柔性加工单元数显高速代号GMZBKHFQCRXS读音高密自半控换仿轻重柔显速机床的基本知识机床名称第二主参数机床名称第二主参数机床名称第二主参数卧式车床最大工件长度立式车床最大工件高度摇臂钻床最大跨距坐标镗床工作台面长度外圆磨床最大磨削长度内圆磨床最大磨削深度矩台平面磨床工作台面长度齿轮加工机床最大模数龙门铣床工作台面长度升降台铣床工作台面长度龙门刨床最大刨削长度拉床最大行程注：1.本表非GB/T15375——2008内容；2.齿轮加工机床中，花键轴铣床的第二主参数为最大铣削长度。机床的常术语用为获得工件所需的形状，刀具与工件须产生的相对运动，称为表面成形运动。成形运动中速度高，旋转（运动）精度高，消耗功率最大的运动称为主运动。维持车削连续的运动、也可以说除主运动外的表面成形运动称为进给运动。机床的常术语用dndzfdnznfdnv)1(dndfdndfdnnfdnv])(211[)(1)()(2222车床滚齿机机床的常术语用传动链将动力源的旋转运动改变为成形运动所需的具有一定精度和运动速度的传动件构成传动链，末端传动件称为传动链的执行件。输出转速（度)与输入转速（度)成为传动比。ioiovvnni内联系传动链主运动和进给运动或两个进给运动的执行件之间有严格运动要求的，一般将运动速度高的执行件作为间接动力源，因为降速传动能缩小传动误差、降低噪声、传动精度高，这种执行件与间接动力源有严格要求的传动链称为内联系传动链。车削螺纹的成形运动，由主运动和刀具纵向移动组成，主运动的执行件与刀具有严格的运动要求，工件旋转一圈时刀具必须移动一个螺纹导程，因而车螺纹的传动链是内联系传动链，主运动转速高作为间接动力源。内联系传动链单头滚刀滚切斜齿圆柱齿轮，形成斜齿的运动是内联系传动链。由滚刀架的垂直移动和齿坯的旋转运动组成，刀架移动一个齿轮导程齿坯旋转一圈；15~8螺旋角为斜齿圆柱齿轮的导程Tcoszmdn分度圆sintan1coszmzmTnn1tan1dT滚刀刀架的垂直移动为螺旋线形斜齿成形运动的间接动力源外联系传动链成形运动分解的两机床运动的执行件之间没有严格运动要求，机床运动只与动力源有联系的，称为外联系传动链。外圆磨床砂轮主轴带动砂轮旋转为主运动，砂轮相对于工件的螺旋线型成形运动，分解为工件的旋转（圆周进给运动）和工件的往复移动（轴向进给运动），这些运动不要求有严格的运动关系，因此磨削外圆柱面时，主运动传动链、圆周进给运动传动链、轴向进给运动传动链都是外联系传动链。传动原理图afbgchdieja)电动机b)主轴c)车刀d)滚刀e)合成机构f)定比机械联系g)电联系h)变速机构i)数控变速系统j)脉冲发生器传动原理图图1-4CA6140螺纹链传动原理图传动原理图图1-5CA6140机动车削传动原理图机床运动的基本规律主轴转速的合理排列机床的主轴转速绝大多数是按照等比数列排列的。nn1min11jjnnRnZ1机床运动的基本规律126321231242111111nnnnn简化设计如果机床的主轴转速数列是等比的，公比为，且转速级数Z为非质数。则这个数列可分解成几个等比数列的乘积，使传动设计简化。机床运动的基本规律ZPPPaxbxcxabc()()()12631222324使用方便，最大相对转速损失率相等1110001000jjnvnvd机床运动的基本规律11.21622.431.545639012518012.5182535.55071100140200280400n12n3n4n5n6n7n8n9n10n11n12n13n14n15n16n17n18nd(mm)图1-1转速选择图v(m/min)转速选择图机床运动的基本规律最大相对转速损失率为趋近于时的A值，即n1jnAnnnnnjjjjjmax()111111100%最大相对转速损失率Amax只与公比有关，是恒定值；相对转速损失率为Annnj100%标准公比表1-5标准公比1.061.121.261.411.581.782Amax5.7%10.7%20.6%29.1%36.7%43.8%50%等比传动的基本规律因子数列的级比等于主轴等比数列的公比，体现这个因子数列特性的变速组称为基本组。基本组的级比指数为1。基本组的传动副数、级比指数、变速范围分别用、、表示。0P0x0r级比指数等于基本组传动副数的变速组称为第一扩大组。第一扩大组的传动副数、级比指数、变速范围分别用、、表示。1P1x1r01Px第一扩大组的作用是扩大基本组的变速范围，形成比基本组变速范围大的连续等比数列转速。如等比传动的基本规律6215131111nnnnn形成六级等比数列转速，相当于的“基本组”60P等比传动的基本规律第扩大组的级比指数为j)1(10jjPPPx级比指数等于的变速组称为第二变速组10PP102PPx传动链的一般规律1.极限传动比、极限变速范围41mini2maxi5.2maxi直齿轮的最大传动比斜齿圆柱齿轮传动链的一般规律直齿轮变速组的极限变速范围为842r斜齿圆柱齿轮变速组的极限变速范围为1045.2r传动链的一般规律z2z3zz14ⅡⅠM图2-7单回曲机构16141414321zzzzi2.变速组顺序和数动副数规律传动副数前多后少3.级比指数排列规律为保证各因子数列变速组变速范围小于极限值，应尽量使前面的变速组级比指数小一些，即前密后疏。4.变速组的最小传动比规律为使更多的传动件在相对高速下工作，减少结构尺寸，各变速组的最小传动比还须采取前缓后急的降速原则，最后变速组的传动比最小。传动链的一般规律磁路的基本规律lNIH直流电动机转矩功率特性aMIKMEaaEKRIKUnBSHSlNIS交流异步电动机转矩功率特性1111144.4UfkNEpfsn160)1(22cosIKMM211121cos44.4fkNIUKM定子绕组感抗Lf12