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第五章金属切削机床与刀具5.1金属切削机床的分类与型号编制5.1.1机床的分类1.按功能：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、锯床和其它机床；2.按万能性程度：通用机床、专门化机床和专用机床；3.按重量和尺寸：仪表机床、中型机床、重型机床、超重型机床；4.按主要部件数目：单轴、多轴、单刀和多刀等；5.按自动化程度：普通、半自动和自动机床；6.按工作精度：普通精度机床、精密机床和高精密机床5.1.2机床的型号编制通用机床型号的表示方法如下：1.机床的类别代号（表5-1）2.机床的特性代号（表5-2）3.机床的组别代号和系别代号（表5-3）4.机床主参数、设计顺序号和第二主参数机床主参数：机床规格大小的主要参数，用阿拉伯数字的折算值给出；设计顺序号：对于无法用主参数表示的机床则用设计顺序号表示；第二主参数：表示机床主轴数、最大跨距、最大工件长度、工作台工作面长度等；5.其它特性代号：如数控机床的数控系统、机床的变形等；6.机床重大改进序号：按改进的先后顺序用A、B、C等表示；5.2工件表面成形方法与机床运动分析5.2.1工件表面形状与成形方法1.工件表面的构成要素：平面、圆柱面、圆锥面和各种成形表面（图5-1），上述表面均可看成是一根母线沿着导线运动而形成的，且一般情况下母线和导线可互换，特殊表面如圆锥面除外，母线和导线统称为发生线（图5-2）。2.切削加工中发生线是由刀具的切削刃和工件间的相对运动得到的，具体方法包括（图5-3）：1）轨迹法2）成形法3）相切法4）展成法5.2.2机床运动分析1.机床的运动机床加工零件时，是通过刀具与工件的相对运动而形成所需的发生线，而形成发生线的运动称为表面成形运动。（图5-4）1）表面成形运动：简单成形运动和复合成形运动2）辅助运动：表面成形运动之外的运动2.机床的运动联系1）机床完成各种运动必须具备的三个基本部分：a执行件：最终实现所需运动的部件b动力源：提供运动和动力的装置c传动装置：传递运动和动力的装置2）传动链：是指由动力源—传动装置—执行件或执行件—传动装置—执行件构成的传动联系。传动链分为：a外联系传动链：实现简单运动的传动链b内联系传动链：实现复合运动的传动链3.传递原理图（图5-5）和传动系统图5.3车床和车刀5.3.1车床1.CA6140型卧式车床1）机床的布局（见图5-7）2）机床传动系统（见图5-8）（1）主运动传动链主运动传动链的两末端元件为电机和主轴，主轴有正转、反转和停转三种形式，其中。传动路线表达式：a）轴Ⅰ到Ⅲ可获得2x3=6种转速；b）轴Ⅲ到主轴高速路线：63/50（6级）c）轴Ⅲ到主轴低速路线：20/80或50/50—Ⅳ—20/80或51/50—主轴（24级）实际转速：2×3×(2×2-1)=18级d）反转3×[1+(2×2-1)]=12级e）转速计算平衡式：f）图5-8中主轴转速计算：=1'ZZDnnDZZⅠ-ⅡⅡ-Ⅲ主电Ⅰ-ⅡⅡ-Ⅲ…130512263=14500.98450/min230435850nr主（2）进给运动传动链进给运动传动链的两末端元件为刀架和主轴。包括刀架的纵向和横向移动。a）车削螺纹传动路线：包括米制、英制、模数制和径节制四种螺纹。1(主轴)×u×L丝=L工b）车削米制螺纹的运动平衡式：其中：u基指轴8和9之间的变速齿轮基本组，共8种传动比；u倍指轴15、16和17之间的变速齿轮增倍组，共4种传动比；()583363100252536112mm=7583310075363625Luuuu主轴基倍基倍C）加工大导程米制螺纹传动路线表达式：其中：正常导程传动比u=58/58=1扩大导程传动比：5858505880442650802620445820正常导程——主轴Ⅵ——Ⅸ——Ⅴ——Ⅳ——Ⅲ——Ⅷ—125880804426==1626202044585880504426==42620504458uu扩扩d）纵向进给传动链车床纵向进给量有64种，将正常导程的米制螺纹传动路线的运动平衡式简化：变换u基和u倍可得到32种进给量，其余32种可分别通过英制螺纹传动路线和扩大导程螺纹得到。e）横向进给传动链当传动路线与纵向进给一致时，横向进给量是纵向进给量的一半，进给量种数相同。f）刀架快速移动传动链刀架的纵向和横向快速移动由快速移动电机传动。=0.71fuu纵基倍()134403028=28002.512=1.51mmin2929304880v纵右快（3）CA6140车床主要结构a）主轴箱（图5-9）包括：主轴箱、传动齿轮及传动轴、卸荷带轮、双向多片摩擦离合器及其操纵机构、变速操纵机构、主轴组件等；b）溜板箱包括：开合螺母机构、纵横向机动进给和快速移动操纵机构、互锁机构、安全离合器等；2.数控车床和车削中心5.3.2车刀1.普通车刀：外圆车刀端面车刀切断刀和切槽刀2.成形车刀：平体成形车刀棱体成形车刀圆体成形车刀5.4孔加工机床与刀具5.4.1钻床1.立式钻床2.摇臂钻床3.深孔钻床4.数控钻床5.4.2镗床包括：卧式镗床、坐标镗床和金刚镗床5.4.3孔加工刀具1.从实心材料上加工孔的刀具包括：扁钻、麻花钻、中心钻和深孔钻1）标准麻花钻顶角约为118°。2）从外径向钻心刃倾角逐渐减小（负值增大）。3）从外径向钻心前角逐渐减小，约由+30°减小到-30°，所以靠近钻头中心处切削条件很差。4）从外径向钻心后角逐渐增大，外径处约8°~10°，钻心处约20°~30°。5）横刃前角为负值(约-45°~-60°)，后角为正值(约30°~36°)。所以钻削时在横刃处发生严重的挤压而造成2.对已有孔进行再加工的刀具包括：扩孔钻、锪钻、铰刀和镗刀1）扩孔钻加工余量小，对已有孔进行扩大，用于铰孔和磨孔前的预加工。2）锪钻包括平底锪钻和锥面锪钻。3）铰刀用于孔的半精加工和精加工。4）镗刀用于大直径孔的半精加工和精加工，分为单刃镗刀和双刃镗刀。3.孔加工复合刀具4.拉刀1）拉削能加工各种内外表面。2）拉刀的齿升量即为进给量。5.5刨床与插床5.5.1刨床：主要用于刨削各种平面和沟槽，分为牛头刨床和龙门刨床。5.5.2插床：主要用于加工内表面，如内孔键槽及多边形孔。5.6铣床与铣刀5.6.1铣床铣削加工分为顺铣和逆铣：在铣床加工中，切削方向和工件的进给方向相同的是顺铣。相反是逆铣。顺铣的功率消耗要比逆铣的小，在同等的切削条件下，顺铣消耗功率要低5%-15%，同时顺铣更有利于排屑。一般加工尽量采用顺铣，以提高被加工零件表面的光洁度，保证尺寸的精度。但是在切削面上有硬质层、积渣、工件表面凹凸不平较显著时，应采用逆铣。逆铣时，切削有薄变厚，刀齿从已加工表面切入，对铣刀的使用有利。铣床包括：卧式升降台铣床、立式升降台铣床、龙门铣床和数控铣床5.6.2铣刀铣刀包括：平面铣刀、沟槽铣刀和成形铣刀5.7磨床磨床包括：外圆磨床、内圆磨床和平面磨床5.8齿轮加工机床和齿轮刀具1.齿轮加工方法分为成形法和展成法，其中展成法也叫包络法，是利用齿轮的啮合原理进行加工的；2.采用展成原理加工齿轮的机床有滚齿机、插齿机、磨齿机、剃齿机和珩齿机等；3.齿轮刀具包括成形齿轮刀具和展成齿轮刀具；5.9组合机床5.10立式镗铣加工中心