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1第三篇金属切削加工机床4典型机床4.1金属切削机床基础知识4.1.1机床的分类与型号编制机床的品种和规格繁多。为便于区别、使用和管理，需对机床加以分类和编制型号。我国的机床型号，现在是按1994年颁发的国家标准GB/T15375-1994《金属切削机床型号编制方法》编制的。1．机床的分类机床的传统分类方法，主要是按加工性质和所用的刀具进行分类。根据我国制定的机床型号编制方法。目前将机床分为12大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨床、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、布局形式和结构等，分为若干组，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，还可根据机床的其它特征进一步区分。同类型机床按应用范围（通用性程度）又可分为：l）普通机床它可用于加工多种零件的不同工序，加工范围较广，通用性较强，但结构比较复杂。这种机床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。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。如机床主轴箱的专用镗床、车床导轨的专用磨床等。各种组合机床也属于专用机床。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（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以分为：单轴的、多轴的或单刀的、多刀的机床等。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，数控车床在卧式车床功能的基础上又集中了转塔车床、仿形车床、自动车床等多种车床的功能；车削中心出现以后，在数控车床功能的基础上，又加入了钻、铣、镗等类机床的2功能。又如，具有自动换刀功能的镗铣加工中心机床（习惯上称为“加工中心”（machiningcenter）），集中了钻、镗、铣等多种类型机床的功能；有的加工中心的主轴既能立式又能卧式，即集中了立式加工中心和卧式加工中心的功能。可见，机床数控化引起了机床传统分类方法的变化。这种变化主要表现在机床品种不是越分越细，而应是趋向综合。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、通用特性和结构特性，以及主要技木参数等。普通机床型号表示方式如图4.1所示。图4.1普通机床型号表示方式1）机床类、组、系的划分及其代号机床的类别用汉语拼音大写字母表示。例如，“车床”的汉语拼音是“Chechuang”，所以用“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表4.1所示。表4.1机床的类别代号类别车床铣床刨床磨床齿轮加工机床螺纹加工机床钻床镗床拉床电加工机床切断机床其它机床代号CXBM2M3MYSZTLDGQ读音车铣刨磨2磨3磨牙丝钻镗拉电割其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：主参数相同，并按一定公比排列，工件和刀具本身的及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。机床的类、组划分参见标准JB1838-85。2）机床的特性代号3它表示机床所具有的特殊性能，包括通用特性和结构特性。当某类型机床除有普通型外，还具有如表4.2所列的某种通用特性，则在类别代号之后加上相应的特性代号。例如“CK”表示数控车床。如同时具有两种通用特性，则可用两个代号同时表示；如“MBG”表示半自动高精度磨床。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。如Cll07型单轴纵切自动车床，由于这类自动车床没有“非自动”型，所以不必用“Z”表示通用特性。表4.2机床通用特性代号通用特性高精度精密自动半自动数字控制自动换刀仿形万能轻型简式代号GMZBKHFWQJ读音高密自半控换仿万轻简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C6l40型车床。结构特性的代号字母是根据各类机床的情况分别规定的，在不同型号中的意义可不一样。3）机床主参数、第二主参数和设计顺序号机床主参数是代表机床规格的大小一种尺寸参数，在机床型号中，用阿拉伯数字给出主参数的折算值，位于机床组、系代号之后。折算系数一般是1/10或1/100，也有少数是1。例如，CA6140型卧式机床中主参数的折算值为40（折算系数是1/10），其主参数表示在床身导轨面上能车削工件的最大回转直径为400mm。各类主要机床的主参数及折算系数见表4.3。某些通用机床，当无法用一个主参数表示时，则用设计顺序号来表示。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”。第二主参数是对主参数的补充，如主轴数、最大工件长度、最大跨距、工作台工作面长度等，第二主参数一般不予给出。第二主参数也用折算值表示。4）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，……字母的顺序选用。5）其它特性代号与企业代号其它特性代号用以反映各类机床的特性，如对数控机床，可用来反映不同的数控系统；对于一般机床可用以反映同一型号机床的变型等。其它特性代号可用汉语拼音字母或阿拉伯数字或二者的组合来表示。企业代号与其它特性代号表示方法相同，位于机床型号尾部，用“—”与其它特性代号分开，读作“至”。若机床型号中无其它特性代号，仅有企业代号时，则不加“—”，企业4代号直接写在“/”后面。表4.3各类主要机床的主参数和折算系数机床主参数名称折算系数卧式车床床身上最大回转直径1/10立式车床最大车削直径1/100摇臂钻床最大钻孔直径1/1卧式镗床镗轴直径1/10坐标镗床工作台面宽度1/10外圆磨床最大磨削直径1/10内圆磨床最大磨削孔径1/10矩台平面磨床工作台面宽度1/10齿轮加工机床最大工件直径1/10龙门铣床工作台面宽度1/100升降台铣床工作台面宽度1/10龙门刨床最大刨削宽度1/100插床及牛头刨床最大插削及刨削长度1/10拉床额定拉力(吨)1/1综合上述普通机床型号的编制方法，举例如下：例4.1CA6140型卧式车床例4-2MG1432A型高精度万能外圆磨床主参数（最大车削直径400mm）系别代号（卧式车床系）组别代号（落地及卧式车床组）结构特性代号（结构不同）类别代号（车床类）CA6140主参数（最大磨削直径320mm）系别代号（万能外圆磨床系）组别代号（外圆磨床组）通用特性代号（高精度）类别代号（磨床类）MG1432A重大改进顺序号（第一次重大改进）54.1.2零件表面的切削加工成形方法和机床的运动1.零件表面的切削加工成形方法在切削加工过程中，机床上的刀具和工件按一定的规律作相对运动，通过刀具对工件毛坯的切削作用，切除毛坯上多余金属，从而得到所要求的零件表面形状。机械零件的任何表面都可以看作是一条线（称为母线）沿另一条线（称为导线）运动的轨迹。如图4.2所示，平面是由一条直线（母线）沿另一条直线（导线）运动而形成的；圆柱面和圆锥面是由一条直线（母线）沿着一个圆（导线）运动而形成的；普通螺纹的螺旋面是由“∧”形线（母线）沿螺旋线（导线）运动而形成的；直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓表面是渐开线（母线）沿直线（导线）运动而形成的等等。图4.2零件表面成形运动的组成母线和导线统称为发生线。切削加工中发生线是由刀具的切削刃与工件间的相对运动得到的。一般情况下，由切削刃本身或与工件相对运动配合形成一条发生线（一般是母线），而另一条发生线则完全是由刀具和工件之间的相对运动得到的。这里，刀具和工件之间的相对运动都是由机床来提供。2.机床的运动机床在加工过程中，必须形成一定形状的发生线（母线和导线），才能获取所需的工件表面形状。因此，机床必须完成一定的运动，这种运动称为表面成形运动。此外，还有多种辅助运动。1）表面成形运动表面成形运动按其组成情况不同，可分为简单成形运动和复合成形运动两种。如果一个独立的成形运动是单独的旋转运动或直线运动构成的，则此成形运动称为简单成形运动。例如，用车刀车削外圆柱面时（见图4.3a）工件的旋转运动B1产生圆导线，刀具纵向直线运动A2产生直线母线，即加工出圆柱面。运动B1和A2是两个相互独立的表面成形运动，因此，用车刀车削外圆柱时属于简单成形运动。如果一个独立的成形运动，是由两个以上的旋转运动或直线运动或两种运动兼有，按某种确定的运动关系组合而成，则此成形运动称为复合成形运动。例如，用螺纹车刀车削螺纹表面时（见图4.3b），工件的旋转运动Bj1和车刀的直线运动A12按规定作相对运动，形成螺旋线导线，三角形母线（由刀刃形成，不需成形运动）沿螺旋线运动，形成了螺旋面。形成6螺旋线导线的两个简单运动Bj1和A12，由于螺纹导程限定而不能彼此独立，它们必须保持严格的运动关系，从而Bj1和A12这两个简单运动组成了一个复合成形运动。又如，用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮时（见图4.3c）它需要一个复合成形运动Bj1、B12（范成运动），形成渐开线母线，又需要一个简单直线成形运动A2，才能得到整个渐开线齿面。成形运动中各单元运动根据其在切削中所起的作用不同，又可为主运动和进给运动（见第二篇第2章）。图4.3成形运动的组成2）辅助运动机床上除表面成形运动外，还需要辅助运动以实现机床的各种辅助动作。辅助动作的种类很多，主要包括以下几种：①各种空行程运动空行程运动是指进给前后的快速运动和各种调位运动。例如，在装卸工件时，为避免碰伤操作者，刀具与工件应相对退离。在进给开始之前快速引进，使刀具与工件接近。进给结束后应快退。再如，车床的刀架或铣床的工作台，在进给前后都有快进或快退运动。调位运动是在调整机床的过程中，把机床的有关部件移到要求的位置。例如摇臂钻床，为使钻头对准被加工孔的中心，可转动摇臂和使主轴箱在摇臂上移动。又如龙门式机床，为适应工件的不同高度，可使横梁升降。这些都是调位运动。②切入运动使刀具由待加工表面渐渐切入工件到给定切削位置。③分度运动加工若干个完全相同的均匀分布的表面时，为使表面成形运动得以周期地继续进行的运动称为分度运动。如车削多头螺纹．在车完一条螺纹后，工件相对于刀具要回转1／K转（K——螺纹头数）才能车削另一条螺纹表面，这个工件相对于刀具的旋转运动就是分度运动。多工位机床的多工位工作台或多工位刀架也需要分度运动。④操纵和控制运动操纵和控制运动包括启动、停止、变速、换向、部件与工件的夹紧、松开、转位以及自动换刀、自动测量、自动补偿等。4.2卧式车床的工艺范围及其组成4.2.1车床的分类与运动1.车床的分类为适应不同的加工要求，车床分为很多种类。按其结构和用途不同，可分为：卧式车床（图4.4）、立式车床（图4.5）、转塔车床、回轮车床、落地车床、液压仿形及多刀自动和半自动车床、各种专用车床（如曲轴车床、凸轮车床等）、数控车床和车削加工中心等。7图4.4CA6140型卧式车床外形a)单立柱式立式车床b)双柱式立式车床图4.5立式车床2.车床的用途车床类机床主要用于加工各种回转表面，如内外圆柱表面、圆锥表面、成形回转表面和回转体的端面等，有些车床还能加工螺纹面。由于多数机器零件具有回转表面，车床的通用性又较广，因此在机器制造厂中，车床的应用极为广泛，在金属切削机床中所占