《金屬切削機床》PPT課件.ppt

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,第2章金屬切削機床與刀具,本章要點,機械零件表面的成形方法,,金屬切削機床,,刀具,,一、機床的作用,金屬切削機床是用切削加工的方法將金屬毛坯加工成機器零件的一種工藝裝備，人們習慣上稱為機床。,機床是機械制造系統(tǒng)中最重要的組成部分，它為加工過程提供刀具與工件之間的相對位置和相對運動，提供加工過程中所需的動力。,2.2.1機床概述,2.2金屬切削機床,一、機床的作用,2.2.1機床概述,二、機床的構成及布局,支撐及定位部分連接機床上各部件并使刀具與工件保持正確的相對位置運動部分提供加工過程所需的切削運動及進給運動動力部分加工過程和輔助過程的動力源控制部分啟動、停止機床，完成為實現(xiàn)給定的工藝過程所需的刀具和工件的運動,2.2.1機床概述,2.2金屬切削機床,臥式車床的組成,,變速箱,,進給箱,,,主軸箱,,,刀架,,,溜板箱,,,尾座,,,床身,,,床腿,,,,,,二、機床的構成及布局,刀具布置在被加工工件的前面或后面刀具布置在被加工工件的側面刀具布置在被加工工件的上方刀具相對于被加工工件扇形布置,2.2.1機床概述,2.2金屬切削機床,按通用程度分：通用、專門化、專用機床按加工精度分：普通、精密、高精度機床按自動化程度：手動、機動、半自動、自動機床按機床質量分：儀表、中型、大型、重型機床、超重型,根據國家標準GB/T15375-94，按加工性質和所用刀具的不同，機床可分為12大類：,此外，機床還可以按主要工作器官的數(shù)目進行分類，如：單刀機床、多刀機床、單軸機床、多軸機床等。目前，機床正在向數(shù)控化方向發(fā)展，而且其功能也在不斷增加。,三、機床的分類,2.2.1機床概述,臥式銑床立式銑床,立式鉆床搖臂鉆床,臥式鏜床外形,牛頭刨床(HorizontalShaper),插齒(GearShaping)機,特種加工機床,四、機床型號的編制方法,根據GB/T15375-94《金屬切削機床型號編制方法》規(guī)定，我國的機床型號由漢語拼音字母和阿拉伯數(shù)字按一定規(guī)律組合而成，適用于各類通用機床和專用機床（組合機床除外）。,2.2.1機床概述,1、機床的類別代號,用大寫的漢語拼音字母表示，并按相應的漢字字意讀音。當需要時，每類又可分為若干分類，分類代號用阿拉伯數(shù)字表示，放在類代號之前，但第一分類不予表示。機床的類代號、分類代號及其讀音見下表。,四、機床型號的編制方法,2、機床的通用特征和結構特征代號,通用特征代號位于類代號之后，用大寫漢語拼音字母表示。,四、機床型號的編制方法,如：“CK”表示數(shù)控車床；如果同時具有兩種通用特性時，則可按重要程度排列，用兩個代號表示，如“MBG”表示半自動高精度磨床。,如：CA6140中的“A”和CY6140中的“Y”，均為結構特性代號，它們分別表示為沈陽第一機床廠和云南機床廠生產的基本型號的臥式車床。,2、機床的通用特征和結構特征代號,結構特征代號無統(tǒng)一規(guī)定，位于通用特性代號之后，用大寫漢語拼音字母表示。,四、機床型號的編制方法,3、機床的組別、系別代號,組、系代號用兩位阿拉伯數(shù)字表示，前一位表示組別，后一位表示系別。每類機床按其結構性能及使用范圍劃分為用數(shù)字0～9表示的10個組。在同一組機床中，又按主參數(shù)相同、主要結構及布局型式相同劃分為用數(shù)字0～9表示的10個系。,四、機床型號的編制方法,4、機床主參數(shù)、設計順序號及第二主參數(shù),機床主參數(shù)是表示機床規(guī)格大小的一種尺寸參數(shù)。在機床型號中，用阿拉伯數(shù)字給出主參數(shù)的折算值，位于機床組、系代號之后。某些通用機床,當無法用一個主參數(shù)表示時，則用設計順序號來表示。第二主參數(shù)是對主參數(shù)的補充,如最大工件長度、最大跨距、工作臺工作面長度等，第二主參數(shù)一般不予給出。,例如，CA6140型臥式機床中主參數(shù)的折算值為40（折算系數(shù)是1/10），其主參數(shù)表示在床身導軌面上能車削工件的最大回轉直徑為400mm。,四、機床型號的編制方法,各類主要機床的主參數(shù)和折算系數(shù),5、機床的最大改進順序號,當機床的性能及結構有重大改進，并按新產品重新設計、試制和鑒定時，在原機床型號尾部加重大改進順序號，即漢語拼音字母A、B、C……。,6、其它特性代號與企業(yè)代號,其它特性代號用以反映各類機床的特性，如對數(shù)控機床，可用來反映不同的數(shù)控系統(tǒng)；對于一般機床可用以反映同一型號機床的變型等。其它特性代號可用漢語拼音字母或阿拉伯數(shù)字或二者的組合來表示。企業(yè)代號與其它特性代號表示方法相同，位于機床型號尾部，用“—”與其它特性代號分開，讀作“至”。若機床型號中無其它特性代號，僅有企業(yè)代號時，則不加“—”，企業(yè)代號直接寫在“/”后面。,四、機床型號的編制方法,,CA6140,C：類別代號（床類）,6：組別代號（臥式車床組）,1：系別代號（普通車床系）,例1：,40：主參數(shù)代號（床身上最大回轉直徑400mm）,A：結構性代號（A結構）,根據通用機床型號編制方法，舉例如下：,,MM7132A,M：類別代號（磨床類）,M：通用特性代號（精密）,7：組別代號（平面及端面磨床組）,1：系別代號（臥軸矩臺平面磨床系）,A：重大改進順序號（第一次重大改進）,例2：,32：主參數(shù)代號（工作臺面寬度320mm）,,THM6350/JCS,T：類別代號（鏜床類）,M：通用特性代號（精密）,6：組別代號（臥式銑鏜床組）,3：系別代號（臥式銑鏜床系）,JCS：企業(yè)代號（北京機床研究所）,例3：,50：主參數(shù)代號（工作臺面寬度500mm）,H：結構性代號（加工中心）,Z：類別代號（鉆床類）3：組別代號（搖臂鉆床組）0：系別代號（搖臂鉆床系）40：主參數(shù)代號（最大鉆孔直徑40mm）X46:第二主參數(shù)（最大跨距1600mm）S2：企業(yè)代號（沈陽第二機床廠）,Z304046/S2,例4：,,一、機床傳動的基本組成部分,機床的傳動必須具備以下的三個基本部分：執(zhí)行件：執(zhí)行機床運動的部件。常用執(zhí)行件有主軸、刀架、工作臺等，是傳遞運動的末端件。運動源：為執(zhí)行件提供動力和運動的裝置。通常為電動機，如交流異步電動機、直流電動機、直流和交流伺服電動機、步進電動機、交流變頻調速電動機等。傳動件：傳遞動力和運動的零件。如齒輪、鏈輪、帶輪、絲杠、螺母等，除機械傳動外，還有液壓傳動和電氣傳動元件等。,2.2.2機床傳動原理,二、機床的傳動鏈,把運動源和執(zhí)行件或執(zhí)行件之間聯(lián)系起來的一系列順序排列的傳動件，構成了一個傳動聯(lián)系，稱其為傳動鏈。傳動鏈兩端的元件稱為末端件。,根據傳動鏈的性質，傳動鏈可分為兩類：,外聯(lián)系傳動鏈：聯(lián)系運動源與執(zhí)行件的傳動鏈，稱為外聯(lián)系傳動鏈。如臥式車床中，從主電動機到主軸之間的傳動鏈內聯(lián)系傳動鏈：聯(lián)系兩個執(zhí)行件，以形成復合成形運動的傳動鏈，稱為內聯(lián)系傳動鏈。如滾齒機的范成運動傳動鏈也屬于內聯(lián)系傳動鏈。,2.2.2機床傳動原理,外聯(lián)系傳動鏈：運動源→執(zhí)行件聯(lián)系動源和機床執(zhí)行件，使執(zhí)行件得到運動，并能改變運動的速度和方向，但不要求運動源和執(zhí)行件之間有嚴格的傳動比關系。例如：車螺紋時，從電機到車床主軸的傳動鏈就是外聯(lián)系傳動鍵，它只決定車螺紋速度的快慢，而不影響螺紋表面的成形。,二、機床的傳動鏈,2.2.2機床傳動原理,外聯(lián)系傳動鏈,內聯(lián)系傳動鏈：執(zhí)行件→執(zhí)行件聯(lián)系復合運動之內的各個分解部分，傳動鏈所聯(lián)系的執(zhí)行件相互之間的相對速度（及相對位移量）有嚴格的要求，用來保證運動的軌跡。例如：車螺紋時，為保證所需螺紋的導程大小，主軸（工件）轉一周時，車刀必須沿工件軸向移動一個導程。聯(lián)系主軸—刀架之間的螺紋傳動鏈，就是一條傳動比有嚴格要求的內聯(lián)系傳動鍵。,二、機床的傳動鏈,2.2.2機床傳動原理,內聯(lián)系傳動鏈,車床上車單頭螺紋時的內聯(lián)系。內聯(lián)系傳動鏈由3對齒輪串聯(lián)而成，其作用是將兩執(zhí)行件，即主軸與刀架聯(lián)系起來，保證主軸轉一周，刀架移動一個被加工導程，從而將兩個單元運動，即主軸旋轉n1和刀架縱向移動n2，組成復合運動（n1n2）。,再如：用齒輪滾刀加工直齒圓柱齒輪時，滾刀轉1/K轉時（K是滾刀頭數(shù)），工件就必須轉1/Z轉（Z為齒輪齒數(shù)）。聯(lián)系滾刀旋轉B11和工件旋轉B12的傳動鏈必須保證嚴格的運動關系。所以也是內聯(lián)系傳動鏈。由此可見：內聯(lián)系傳動鏈中，各傳動副的傳動比必須準確不變，不應有摩擦傳動或是瞬時傳動比變化的傳動件（如鏈傳動）。,內聯(lián)系傳動鏈,例：用齒輪滾刀加工直齒圓柱齒輪齒面母線—漸開線，展成法，需一個復合成形運動，分解為滾刀旋轉B11和工件旋轉B12，它們之間保持嚴格的相對運動關系：滾刀每轉1/K（K滾刀頭數(shù)）轉（B11），工件轉過1/Z（Z齒輪齒數(shù)）轉即一個齒（B12）；導線—直線，相切法，需2個獨立的成形運動，即滾刀旋轉運動和滾刀沿工件軸向移動A2。其中滾刀的旋轉運動與展成運動的一部分B11重合；（滾刀旋轉B11是主運動，工件旋轉B12和滾刀沿工件軸向移動A2都是進給運動）故成形運動的總數(shù)只有2個：一個是復合成形運動（B11和B12），另一個是簡單成形運動A2。,二、機床的傳動鏈,把運動源和執(zhí)行件或執(zhí)行件之間聯(lián)系起來的一系列順序排列的傳動件，構成了一個傳動聯(lián)系，稱其為傳動鏈。傳動鏈兩端的元件稱為末端件。,根據傳動鏈的功用，傳動鏈可分為兩類：,主運動傳動鏈：進給運動傳動鏈,2.2.2機床傳動原理,傳動鏈中通常包括兩類傳動機構:定比傳動機構傳動比和傳動方向固定不變的傳動機構，如定比齒輪副、蝸桿蝸輪副、絲杠螺母副等換置機構根據加工要求可變換傳動比和傳動方向的傳動機構，如掛輪變速機構、滑移齒輪變速機構、離合器換向機構等。,二、機床的傳動鏈,2.2.2機床傳動原理,三、機床傳動原理圖,在機床的運動分析中，為了便于分析機床運動和傳動聯(lián)系，常用一些簡明的符號來表示運動源與執(zhí)行件、執(zhí)行件與執(zhí)行件之間的傳動聯(lián)系，這就是傳動原理圖,傳動原理常使用的部分符號,2.2.2機床傳動原理,傳動原理圖表示了機床傳動的最基本特征。因此，用它來分析、研究機床運動時，最容易找出兩種不同類型機床的最根本區(qū)別，對于同一類型機床來說，不管它們具體結構有何明顯的差異，它們的傳動原理圖卻是完全相同的。,2.2.2機床傳動原理,三、機床傳動原理圖,并不表達實際傳動機構的種類和數(shù)量,傳動比i：,2.2.2機床傳動原理,四、傳動比,傳動比u：,渦輪蝸桿傳動,四、傳動比,齒條移動速度：,nv---與齒條嚙合的齒輪的轉速,r/min;m---齒條、齒輪模數(shù)，mm;z---齒輪齒數(shù)p---齒條齒距,mm。,(mm/s),四、傳動比,螺母移動速度：,nv---絲杠轉速,r/min;p---單頭螺桿螺距,mm。,(mm/s),絲杠螺母傳動,四、傳動比,一、機床傳動系統(tǒng)圖,2.2.3機床的傳動系統(tǒng),為了清晰地表示機床傳動系統(tǒng)中各個零件及其相互連接關系，按照國家標準規(guī)定的圖形符號畫出機床各個傳動鏈的綜合簡圖，稱為機床傳動系統(tǒng)圖。,傳動系統(tǒng)圖中：羅馬數(shù)字表示傳動軸的編號，阿拉伯數(shù)字表示齒輪齒數(shù)或帶輪直徑，字母M表示離合器等。,它比傳動原理圖更準確、更清楚、更全面地反映了機床的傳動關系。在圖中用簡單的規(guī)定符號代表各種傳動元件；機床的傳動系統(tǒng)畫在一個能反映機床外形和各主要部件相互位置的投影面上，并盡可能繪制在機床外形的輪廓線內。圖中的各傳動元件是按照運動傳遞的先后順序，以展開圖的形式畫出來的。該圖只表示傳動關系，并不代表各傳動元件的實際尺寸和空間位置。,一、機床傳動系統(tǒng)圖,2.2.3機床的傳動系統(tǒng),機床的傳動系統(tǒng),空套連接,普通平鍵連接,導向平鍵連接,花鍵連接,二、機床常用傳動件的簡圖符號,2.2.3機床的傳動系統(tǒng),二、機床常用傳動件的簡圖符號,2.2.3機床的傳動系統(tǒng),二、機床常用傳動件的簡圖符號,2.2.3機床的傳動系統(tǒng),二、機床常用傳動件的簡圖符號,2.2.3機床的傳動系統(tǒng),二、機床常用傳動件的簡圖符號,2.2.3機床的傳動系統(tǒng),二、機床常用傳動件的簡圖符號,2.2.3機床的傳動系統(tǒng),二、機床常用傳動件的簡圖符號,2.2.3機床的傳動系統(tǒng),二、機床常用傳動件的簡圖符號,2.2.3機床的傳動系統(tǒng),二、機床常用傳動件的簡圖符號,2.2.3機床的傳動系統(tǒng),三、轉速圖,臥式車床的組成,,變速箱,,進給箱,,,主軸箱,,,刀架,,,溜板箱,,,尾座,,,床身,,,床腿,,,,臥式車床的傳動分析,電動機,變速箱,帶傳動,主軸箱,主軸,工件轉動,換向機構,變換機構,進給箱,光杠,絲杠,溜板箱,刀架,車刀縱橫移動,,,,,,,,,,,,,,,車床的主運動,車床的進給運動,,,,,,,,,,,,,,,,,,=,1440,,33/22,,34/32,,176/200,,27/27,=,1980(r/min),n主min,=,1440,,19/34,,22/45,,176/200,,27/63,,17/58,=,43(r/min),n主max,主軸轉速的計算：,四、傳動結構式,為了表達傳動鏈兩個末端件計算位移之間的數(shù)值關系，將傳動鏈內各傳動副的傳動比相連乘組成一個等式，稱為運動平衡式,主軸轉速的計算：,=,1440,,33/22,,34/32,,176/200,,27/27,=,1980(r/min),n主min,=,1440,,19/34,,22/45,,176/200,,27/63,,17/58,=,43(r/min),n主max,五、運動平衡式,萬能臥式升降臺銑床,萬能臥式升降臺銑床是指主軸軸線呈水平安置的，工作臺可以作縱向、橫向和垂直運動，并可在水平平面內調整一定角度的銑床。,數(shù)控（NC）是以數(shù)字化信號對機床運動及加工過程進行控制的一種方法。數(shù)控機床是指應用數(shù)控技術對加工過程進行控制的機床。它綜合了計算機、自動控制、精密測量、機床的機構設計與制造等方面的最新成果。,2.2.4數(shù)控機床,一、數(shù)控加工的概念數(shù)控加工—根據零件圖樣及工藝要求等原始條件，編制零件數(shù)控加工程序，并輸入到數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)，以控制數(shù)控機床中刀具與工件的相對運動，從而完成零件的加工。數(shù)控加工技術就是用數(shù)控機床加工零件的方法，是伴隨著數(shù)控機床的產生、發(fā)展而逐步完善起來的一種應用技術，它是人們長期從事數(shù)控加工實踐的經驗總結。,2.2.4數(shù)控機床,制定工藝,閱讀零件,工藝分析,數(shù)控編程,程序傳輸,,,,,,,雖然數(shù)控加工與傳統(tǒng)的機械加工相比，在加工的方法和內容上有許多相似之處，但由于采用了數(shù)字化的控制形式和數(shù)控機床，許多傳統(tǒng)加工過程中的人工操作被計算機和數(shù)控系統(tǒng)的自動控制所取代。,,二、數(shù)控加工的過程,2.2.4數(shù)控機床,數(shù)控加工過程示意圖,,,,工藝分析,數(shù)控加工程序,工序卡,,,,,,,,,,,,,,,,,,,傳統(tǒng)加工,數(shù)控加工,傳統(tǒng)加工與數(shù)控加工的比較圖,三、數(shù)控加工的原理,把文本格式表達的零件加工程序，傳入數(shù)控機床的數(shù)控裝置，經過譯碼、運算，指揮執(zhí)行機構（伺服電機帶動的主軸和工作臺）控制刀具與工件相對運動，從而加工出符合編程設計要求的零件。,2.2.4數(shù)控機床,控制介質,輸入裝置,數(shù)控裝置,伺服驅動裝置,,,,,位置檢測,,,輔助控制裝置,,,,機床零點,,,控制介質控制介質是記錄零件加工程序的媒介,輸入裝置,將所輸入的程序載體上的數(shù)控程序變成相應的電脈沖信號，傳送并存入數(shù)控裝置內。,數(shù)控裝置,數(shù)控裝置是接受輸入裝置送來的脈沖信號，經過編譯、運算和邏輯處理后，輸出指令控制機床的各個部分，按程序動作的裝置。數(shù)控設備的數(shù)據處理和控制電路以及伺服機構等統(tǒng)稱數(shù)控控制系統(tǒng)。它由程序輸入\輸出設備、計算機數(shù)字控制裝置、可編程控制器、主軸進給及驅動裝置等組成。,伺服驅動裝置,伺服驅動裝置的作用是把來自CNC裝置的各種指令（脈沖信號），經過功率放大后，驅動電動機運轉，通過機械傳動裝置拖動工作臺或刀架運動。伺服驅動裝置包括驅動部分和執(zhí)行機構兩大部分。在數(shù)控機床的伺服驅動機構中，常用的驅動元件有功率步進電機、直流伺服電機和交流伺服電機，后二者都帶有感應同步器、編碼器等位置檢測元件。,作用：檢測機床的運動方向、速率、距離等參數(shù)，并將物理量轉變成電信號顯示出來或送給機床數(shù)控裝置，使數(shù)控裝置能夠校核機床的工作情況及實際位置是否與指令一致，并由機床數(shù)控裝置發(fā)出指令，糾正產生的誤差。輔助控制裝置,反饋檢測系統(tǒng),