第3章金屬切削機(jī)床

1、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院主編：黃 微教學(xué)要求：教學(xué)要求： 了解機(jī)床的組成，掌握機(jī)床的了解機(jī)床的組成，掌握機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)、機(jī)床、機(jī)床精度與剛度的基本概念。了解機(jī)床型號(hào)編制的原則。了精度與剛度的基本概念。了解機(jī)床型號(hào)編制的原則。了解機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成，了解控制系統(tǒng)的類型及特點(diǎn)。解機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成，了解控制系統(tǒng)的類型及特點(diǎn)。了解機(jī)床關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、導(dǎo)軌的類型。了解機(jī)床關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、導(dǎo)軌的類型。第三章 金屬切削機(jī)床教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配：教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配： 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 2 2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 第二節(jié)第二節(jié) 金屬切削機(jī)床部件金屬切削機(jī)床部件 2 2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)* *

2、第三節(jié)第三節(jié) 常見的金屬切削機(jī)床（自學(xué)）常見的金屬切削機(jī)床（自學(xué)）重點(diǎn)：重點(diǎn)：表面形成運(yùn)動(dòng)、表面形成運(yùn)動(dòng)、主要技術(shù)參數(shù)、常用機(jī)床的型號(hào)主要技術(shù)參數(shù)、常用機(jī)床的型號(hào)識(shí)別、識(shí)別、機(jī)床精度與剛度的基本概念、機(jī)床精度與剛度的基本概念、機(jī)床常用部件組成機(jī)床常用部件組成及功能、電氣伺服傳動(dòng)系統(tǒng)。及功能、電氣伺服傳動(dòng)系統(tǒng)。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第第3 3章章 金屬切削機(jī)床金屬切削機(jī)床一一. 機(jī)床的基本組成部分機(jī)床的基本組成部分P51P51。 二、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)二、機(jī)床的運(yùn)動(dòng) P52P52機(jī)床的運(yùn)動(dòng)包括：表面形成運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)包括：表面形成運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)1 1、工件表面形成運(yùn)動(dòng)、工件表面形成運(yùn)動(dòng) 零件上

3、常見的表面：圓柱面、圓錐面、平面、成零件上常見的表面：圓柱面、圓錐面、平面、成形面（如螺紋面、漸開線表面）形面（如螺紋面、漸開線表面） * * * * 按組成情況不同，按組成情況不同，表面形成運(yùn)動(dòng)表面形成運(yùn)動(dòng)可分為可分為簡單表面形成運(yùn)動(dòng)：簡單表面形成運(yùn)動(dòng)：由單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)由單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的。成的。復(fù)合表面形成運(yùn)動(dòng)：復(fù)合表面形成運(yùn)動(dòng)：由兩個(gè)或兩個(gè)以上旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直由兩個(gè)或兩個(gè)以上旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)，按照某種確定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系組合而成。線運(yùn)動(dòng)，按照某種確定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系組合而成。如：斜線（面）或曲線（面）由兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)復(fù)合而如：斜線（面）或曲線（面）由兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)復(fù)合而成；成；由展

4、成運(yùn)動(dòng)形成漸開線，常需成型刀刃或幾個(gè)簡單運(yùn)由展成運(yùn)動(dòng)形成漸開線，常需成型刀刃或幾個(gè)簡單運(yùn)動(dòng)組合動(dòng)組合。2、輔助運(yùn)動(dòng)輔助運(yùn)動(dòng)三、機(jī)床技術(shù)性能指標(biāo)三、機(jī)床技術(shù)性能指標(biāo) P53P531 1、機(jī)床的工藝范圍、機(jī)床的工藝范圍 指在機(jī)床上加工的工件類型和尺寸，能夠完成指在機(jī)床上加工的工件類型和尺寸，能夠完成的工序，使用的刀具。的工序，使用的刀具。 通用機(jī)床：加工范圍廣，適于加工單件小批生通用機(jī)床：加工范圍廣，適于加工單件小批生產(chǎn)，中、小型軸類、盤套類類型。產(chǎn)，中、小型軸類、盤套類類型。 專業(yè)機(jī)床：為特定的零件設(shè)計(jì)的，自動(dòng)化程度專業(yè)機(jī)床：為特定的零件設(shè)計(jì)的，自動(dòng)化程度高但加工范圍窄，適于加工大批量生產(chǎn)類型；

5、高但加工范圍窄，適于加工大批量生產(chǎn)類型； 數(shù)控機(jī)床：數(shù)控機(jī)床：2、機(jī)床技術(shù)參數(shù)、機(jī)床技術(shù)參數(shù) 機(jī)床精度：機(jī)床精度：指能保證被加工工件達(dá)到要求的精度和表指能保證被加工工件達(dá)到要求的精度和表面粗糙度。分為：普通精度級(jí)、精密級(jí)、高精密級(jí)。面粗糙度。分為：普通精度級(jí)、精密級(jí)、高精密級(jí)。機(jī)床精度包括：機(jī)床精度包括： 1 1、幾何精度、幾何精度指機(jī)床無載荷、不運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)，指機(jī)床無載荷、不運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)，各主要部件的形狀、相互位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的精確程度。各主要部件的形狀、相互位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的精確程度。如導(dǎo)軌直線度、主軸徑向跳動(dòng)。主軸中心線對(duì)滑臺(tái)的如導(dǎo)軌直線度、主軸徑向跳動(dòng)。主軸中心線對(duì)滑臺(tái)的平

6、行度。是評(píng)價(jià)機(jī)床質(zhì)量的基本指標(biāo)。平行度。是評(píng)價(jià)機(jī)床質(zhì)量的基本指標(biāo)。 2 2、運(yùn)動(dòng)精度、運(yùn)動(dòng)精度指機(jī)床空載并以工作速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，主要零、指機(jī)床空載并以工作速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，主要零、部件的幾何位置精度。如主軸回轉(zhuǎn)精度等。部件的幾何位置精度。如主軸回轉(zhuǎn)精度等。 3 3、傳動(dòng)精度、傳動(dòng)精度指機(jī)床傳動(dòng)系各末端執(zhí)行件之間的協(xié)調(diào)性。指機(jī)床傳動(dòng)系各末端執(zhí)行件之間的協(xié)調(diào)性。如車螺紋要求主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀尖移動(dòng)一個(gè)螺距。如車螺紋要求主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀尖移動(dòng)一個(gè)螺距。 4 4、定位精度、定位精度指機(jī)床定位部件運(yùn)動(dòng)到規(guī)定位置的精度。指機(jī)床定位部件運(yùn)動(dòng)到規(guī)定位置的精度。 5 5、工作精度、工作精度加工規(guī)定的試件，用試件的加工精度表加工

7、規(guī)定的試件，用試件的加工精度表示機(jī)床的工作精度。普通機(jī)床的工作精度為示機(jī)床的工作精度。普通機(jī)床的工作精度為7 7級(jí)；級(jí)； 6 6、精度保持性、精度保持性在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)，機(jī)床保持要求的在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)，機(jī)床保持要求的精度的性能。影響的主要因素是磨損。精度的性能。影響的主要因素是磨損。 7 7、機(jī)床剛度、機(jī)床剛度在切削力、傳動(dòng)力、慣性力等力的作用在切削力、傳動(dòng)力、慣性力等力的作用下，機(jī)床系統(tǒng)抵抗變形的能力。下，機(jī)床系統(tǒng)抵抗變形的能力。 靜剛度：靜剛度：在靜載荷的作用下，機(jī)床系統(tǒng)抵抗變形的在靜載荷的作用下，機(jī)床系統(tǒng)抵抗變形的能力。能力。 靜載荷：靜載荷：不隨時(shí)間變化或變化極為緩慢的力。如重不隨時(shí)間

8、變化或變化極為緩慢的力。如重力。力。 動(dòng)剛度：動(dòng)剛度：在動(dòng)載荷的作用下，機(jī)床系統(tǒng)抵抗變形的在動(dòng)載荷的作用下，機(jī)床系統(tǒng)抵抗變形的能力。能力。 動(dòng)載荷：動(dòng)載荷：隨時(shí)間變化的力。隨時(shí)間變化的力。GB/T15375-1994GB/T15375-1994金屬切削機(jī)床型號(hào)編制方法金屬切削機(jī)床型號(hào)編制方法：按通用程度分：通用機(jī)床、專用機(jī)床按通用程度分：通用機(jī)床、專用機(jī)床按加工精度分：普通精度、精密精度、高精度按加工精度分：普通精度、精密精度、高精度按自動(dòng)化程度：手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)機(jī)床按自動(dòng)化程度：手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)機(jī)床按機(jī)床質(zhì)量分：儀表機(jī)床、中型、大型、重型機(jī)床按機(jī)床質(zhì)量分：儀表機(jī)床、中型、大型

9、、重型機(jī)床五、機(jī)床的型號(hào)編制五、機(jī)床的型號(hào)編制類類別別車車床床鉆鉆床床鏜鏜床床磨床磨床齒輪加齒輪加工機(jī)床工機(jī)床螺紋加螺紋加工機(jī)床工機(jī)床銑銑床床刨刨床床拉拉床床電加工電加工機(jī)床機(jī)床切斷切斷機(jī)床機(jī)床其它其它機(jī)床機(jī)床代代號(hào)號(hào)CZTM2M3MYSXBLDGQ讀讀音音車車 鉆鉆 鏜鏜磨磨2磨磨3磨磨牙牙絲絲銑銑刨刨拉拉電電割割其其1 1）. .機(jī)床的類別代號(hào)機(jī)床的類別代號(hào)（按加工方式分類）按加工方式分類）1、通用機(jī)床型號(hào)編制、通用機(jī)床型號(hào)編制例：例： C A 6 1 4 0機(jī)床類別代號(hào)（車床類）機(jī)床類別代號(hào)（車床類）通用和特性代號(hào)（結(jié)構(gòu)特性）通用和特性代號(hào)（結(jié)構(gòu)特性）機(jī)床組別代號(hào)（落地及臥式車床組）機(jī)床

10、組別代號(hào)（落地及臥式車床組）機(jī)床系別代號(hào)（臥式車床系）機(jī)床系別代號(hào)（臥式車床系）機(jī)床主參數(shù)代號(hào)（最大車削直徑機(jī)床主參數(shù)代號(hào)（最大車削直徑400mm）2. 2. 機(jī)床的特性代號(hào)機(jī)床的特性代號(hào) P56P56（1）通用特性代號(hào)）通用特性代號(hào)表表3-3通用特性通用特性代號(hào)代號(hào)通用特性通用特性代號(hào)代號(hào)高高精度精度G自動(dòng)自動(dòng)換換刀刀H精精 密密M仿仿 形形F自自 動(dòng)動(dòng)Z萬萬 能能W半半自動(dòng)自動(dòng)B輕輕 型型Q數(shù)字程序數(shù)字程序控控制制K簡簡 式式J 如：如： CM61 4 0、 CK61 4 0、 CQ61 4 0（2）結(jié)構(gòu)特性代號(hào)）結(jié)構(gòu)特性代號(hào) 區(qū)別主參數(shù)相同而結(jié)構(gòu)不同的機(jī)床，在型號(hào)區(qū)別主參數(shù)相同而結(jié)構(gòu)不同

11、的機(jī)床，在型號(hào)中用漢語拼音區(qū)分。通用特性代號(hào)已用的字母及字中用漢語拼音區(qū)分。通用特性代號(hào)已用的字母及字母母“I”、“O”在結(jié)構(gòu)特性代號(hào)中不能用。例：在結(jié)構(gòu)特性代號(hào)中不能用。例：CA6140型普通車床。型普通車床。 3. 3.機(jī)床的組別和系別代號(hào)機(jī)床的組別和系別代號(hào) 如：如：CA 6 1 4 0 每類機(jī)床分每類機(jī)床分1010組（從組（從0 09 9組），每組又分組），每組又分1010系（從系（從0 09 9型）型）4.4.機(jī)床主參數(shù)、第二主參數(shù)代號(hào)機(jī)床主參數(shù)、第二主參數(shù)代號(hào) 代表機(jī)床規(guī)格大小的一種參數(shù)，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，代表機(jī)床規(guī)格大小的一種參數(shù)，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，常用主參數(shù)的折算值（常用主參數(shù)

12、的折算值（1/101/10或或1/1001/100）來表示。）來表示。5.5.機(jī)床重大改進(jìn)序號(hào)機(jī)床重大改進(jìn)序號(hào) 用字母用字母“A A、B B、C C ”表示，附機(jī)床型號(hào)末尾，表示，附機(jī)床型號(hào)末尾，以示區(qū)別。以示區(qū)別。*2、專用機(jī)床的型號(hào)編制、專用機(jī)床的型號(hào)編制 P56 型號(hào)表示方法：型號(hào)表示方法：*3、組合機(jī)床及自動(dòng)線型號(hào)、組合機(jī)床及自動(dòng)線型號(hào) 例例 ： B13 100 北京第一機(jī)床廠北京第一機(jī)床廠 第三組第三組 第第100100種專用機(jī)床（專用銑床）種專用機(jī)床（專用銑床）組合機(jī)床及自動(dòng)線分類代號(hào)組合機(jī)床及自動(dòng)線分類代號(hào)分分 類類代代 號(hào)號(hào)大型組合機(jī)床大型組合機(jī)床U小型組合機(jī)床小型組合機(jī)床H自

13、換刀數(shù)控組合機(jī)床自換刀數(shù)控組合機(jī)床K大型組合機(jī)床自動(dòng)線大型組合機(jī)床自動(dòng)線UX小型組合機(jī)床自動(dòng)線小型組合機(jī)床自動(dòng)線HX自換刀數(shù)控自動(dòng)線自換刀數(shù)控自動(dòng)線KX第二節(jié)第二節(jié)金屬切削機(jī)床部件金屬切削機(jī)床部件 P60 一、傳動(dòng)系統(tǒng)一、傳動(dòng)系統(tǒng) 組成：動(dòng)力源、變速裝置、執(zhí)行元件、啟停、換向和組成：動(dòng)力源、變速裝置、執(zhí)行元件、啟停、換向和制動(dòng)機(jī)構(gòu)。制動(dòng)機(jī)構(gòu)。 作用：提供運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力、變換速度、改變方向和運(yùn)動(dòng)作用：提供運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力、變換速度、改變方向和運(yùn)動(dòng)形式。形式。 1、主傳動(dòng)系統(tǒng)、主傳動(dòng)系統(tǒng) 按電機(jī)分類：交流、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)；按電機(jī)分類：交流、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)； 按傳動(dòng)裝置分類：機(jī)械、液壓、電氣傳動(dòng)裝置；按傳動(dòng)裝置分

14、類：機(jī)械、液壓、電氣傳動(dòng)裝置； 按變速的連續(xù)性分類：分（有）級(jí)、無級(jí)變速。按變速的連續(xù)性分類：分（有）級(jí)、無級(jí)變速。2、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 電氣伺服系統(tǒng)：由計(jì)算機(jī)控制機(jī)床數(shù)控裝置，以機(jī)械位電氣伺服系統(tǒng)：由計(jì)算機(jī)控制機(jī)床數(shù)控裝置，以機(jī)械位置或轉(zhuǎn)角作為控制對(duì)象，實(shí)現(xiàn)位移、旋轉(zhuǎn)、變換速度、置或轉(zhuǎn)角作為控制對(duì)象，實(shí)現(xiàn)位移、旋轉(zhuǎn)、變換速度、改變方向的系統(tǒng)。改變方向的系統(tǒng)。 （1）電氣伺服）電氣伺服進(jìn)給傳動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)：系統(tǒng)： 開環(huán)系統(tǒng)：開環(huán)系統(tǒng)：系統(tǒng)對(duì)工作臺(tái)的位移系統(tǒng)對(duì)工作臺(tái)的位移無檢測(cè)和反饋，圖無檢測(cè)和反饋，圖3-1； 結(jié)構(gòu)簡單，成本低，控制簡單；適于精度不高的數(shù)控系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)簡單，成本低，控制

15、簡單；適于精度不高的數(shù)控系統(tǒng)。 閉環(huán)系統(tǒng)：閉環(huán)系統(tǒng)：系統(tǒng)對(duì)工作臺(tái)的位移系統(tǒng)對(duì)工作臺(tái)的位移有檢測(cè)和反饋，圖有檢測(cè)和反饋，圖3-2 ；結(jié)構(gòu)復(fù)；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，適于精度高的數(shù)控系統(tǒng)。雜，成本高，適于精度高的數(shù)控系統(tǒng)。 半閉環(huán)系統(tǒng)：半閉環(huán)系統(tǒng)：系統(tǒng)對(duì)的位移有檢測(cè)和反饋，但檢測(cè)的不是工作臺(tái)系統(tǒng)對(duì)的位移有檢測(cè)和反饋，但檢測(cè)的不是工作臺(tái)（執(zhí)行元件）而是進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的（執(zhí)行元件）而是進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的中間部件，圖中間部件，圖3-3。對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求：對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求：系統(tǒng)穩(wěn)定、傳動(dòng)精度高，響應(yīng)快，定系統(tǒng)穩(wěn)定、傳動(dòng)精度高，響應(yīng)快，定位精度高。位精度高。影響伺服系統(tǒng)性能的因素：間隙、變形、慣性、爬行等。影響

16、伺服系統(tǒng)性能的因素：間隙、變形、慣性、爬行等。 （2）電氣伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部件）電氣伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部件P59 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 直流伺服電機(jī)直流伺服電機(jī) 交流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī) 直線伺服電機(jī)直線伺服電機(jī) （3）電氣伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)部件）電氣伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)部件 滾珠絲杠滾珠絲杠：結(jié)構(gòu)見：結(jié)構(gòu)見P65圖圖3-7、圖、圖3-8 、圖、圖3-9 。 作用：作用：執(zhí)行元件、帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)。執(zhí)行元件、帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)。 組成組成: 主軸、支承軸承、傳動(dòng)件、密封和定位元主軸、支承軸承、傳動(dòng)件、密封和定位元件。件。 應(yīng)滿足的基本要求：應(yīng)滿足的基本要求：旋轉(zhuǎn)精度（徑跳

17、、端跳）、旋轉(zhuǎn)精度（徑跳、端跳）、剛度、抗振性、熱變形。剛度、抗振性、熱變形。 傳動(dòng)形式：傳動(dòng)形式：齒輪傳動(dòng)；齒輪傳動(dòng)； 帶傳動(dòng)：同步齒形帶，見帶傳動(dòng)：同步齒形帶，見P67圖圖310 主軸零件結(jié)構(gòu)主軸零件結(jié)構(gòu)P68圖圖3-12：三、機(jī)床支承件三、機(jī)床支承件P67 機(jī)床支承件機(jī)床支承件 ：床身、橫梁、立柱。：床身、橫梁、立柱。 作用：支承、導(dǎo)向作用：支承、導(dǎo)向 基本要求：剛度高、動(dòng)態(tài)特性好不易產(chǎn)生共基本要求：剛度高、動(dòng)態(tài)特性好不易產(chǎn)生共振、熱變形小、排屑好、結(jié)構(gòu)工藝性好。振、熱變形小、排屑好、結(jié)構(gòu)工藝性好。 結(jié)構(gòu)形式：箱形、梁形結(jié)構(gòu)形式：箱形、梁形 支承件的材料支承件的材料P68：鑄鐵如：鑄鐵如HT150，焊件等。，焊件等。四、機(jī)床導(dǎo)軌四、機(jī)床導(dǎo)軌 P72P72四、機(jī)床導(dǎo)軌四、機(jī)床導(dǎo)軌 P72P72 功用：功用：支承和導(dǎo)向支承和導(dǎo)向 主要技術(shù)要求：主要技術(shù)