金屬切削機床及數(shù)控機床 第一章

1、金屬切削機床與數(shù)控機床 概概 述述陳龍燦陳龍燦 緒 論一、金屬切削機床及其作用一、金屬切削機床及其作用 1、概念、概念 用切削的方法將金屬毛坯加工成零件的機器用切削的方法將金屬毛坯加工成零件的機器，簡稱機床。，簡稱機床。 廣義的機床：金屬加工的機器廣義的機床：金屬加工的機器 2、機械制造中的金屬切削機床的作用、機械制造中的金屬切削機床的作用 核心作用：工欲善其事核心作用：工欲善其事 ，必先利其器，必先利其器 基礎作用：裝備水平基礎作用：裝備水平 - 現(xiàn)代化與綜合實力現(xiàn)代化與綜合實力 先驅(qū)作用：機械技術向機械科學發(fā)展先驅(qū)作用：機械技術向機械科學發(fā)展二十一世紀制造業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一；我國是制造

2、業(yè)發(fā)展的重要基地。 1).在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科研領域中，在人們的日常生活里，大量使用著各種各樣的機器、儀器、工具等，這些機器、儀器等又大多是以金屬零件所組成。零件的制造方法有很多，如鑄造、鍛造、焊接、沖壓等。但凡屬尺寸精度、幾何精度、位置精度要求較高，表面粗糙度要求較細的零件，一般都要求用切削加工的方法制造。金屬切削機床是用切削的方法將金屬毛坯（或半成品）加工成機器零件的機器。 2).金屬切削機床是加工機器零件的主要設備。擔負的工作量，約占機器總制造工作量的，機床的技術水平直接影響機械制造工業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率。 3) 一個國家機床工業(yè)的技術水平，機床擁有量及現(xiàn)代化程度，是衡量這個國家工

3、業(yè)生產(chǎn)能力和技術水平的重要標志之一。 1、從商品生產(chǎn)的發(fā)展看機床的變革、從商品生產(chǎn)的發(fā)展看機床的變革 普通機床：單件小批量生產(chǎn)普通機床：單件小批量生產(chǎn) 專用機床，剛性自動線：少品種大批量生產(chǎn)專用機床，剛性自動線：少品種大批量生產(chǎn) 數(shù)控機床，柔性自動線：多品種小批量生產(chǎn)數(shù)控機床，柔性自動線：多品種小批量生產(chǎn) 2、從基礎科學的應用看機床的發(fā)展、從基礎科學的應用看機床的發(fā)展 經(jīng)典力學的應用：牛頓力學，流體力學經(jīng)典力學的應用：牛頓力學，流體力學（普通）（普通） 光學、電學的運用：光學定位、測量技術、電氣光學、電學的運用：光學定位、測量技術、電氣控制控制（坐標）（坐標） 控制理論，信息技術的應用：數(shù)控技

4、術、專家系控制理論，信息技術的應用：數(shù)控技術、專家系統(tǒng)與人工智能統(tǒng)與人工智能（數(shù)控）（數(shù)控） 效率優(yōu)先與適度自動化理念效率優(yōu)先與適度自動化理念（新概念）新概念） 1.多樣化多樣化 精密化精密化 高效化高效化 自動化自動化 柔性化柔性化 2.數(shù)控機床的比重迅速上升數(shù)控機床的比重迅速上升 3.機械部件的比重不斷下降機械部件的比重不斷下降 ，電子硬件和軟件，電子硬件和軟件的比重不斷上升的比重不斷上升 金屬切削機床是人類在改造自然的長期生產(chǎn)實金屬切削機床是人類在改造自然的長期生產(chǎn)實踐中，不斷改進生產(chǎn)工具的基礎上產(chǎn)生和發(fā)展起來踐中，不斷改進生產(chǎn)工具的基礎上產(chǎn)生和發(fā)展起來的。的。 我國機床工業(yè)的水平：我國

5、機床工業(yè)的水平： 起點較低，差距較大，進步起點較低，差距較大，進步很快；我國機床工業(yè)水平很快；我國機床工業(yè)水平: :數(shù)控普及率數(shù)控普及率5 5、聯(lián)動軸數(shù)、聯(lián)動軸數(shù)6 6、分辨、分辨率率1m1m、規(guī)格為中小型和經(jīng)濟型。、規(guī)格為中小型和經(jīng)濟型。 世界機床工業(yè)先進水平：世界機床工業(yè)先進水平：數(shù)控普及率數(shù)控普及率8080、聯(lián)動軸、聯(lián)動軸數(shù)數(shù)1919、分辨率、分辨率:0.01m:0.01m、規(guī)格為大型、精密型、規(guī)格為大型、精密型 我國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展。連續(xù)我國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展。連續(xù)9 9年，中國繼續(xù)保持了機床年，中國繼續(xù)保持了機床消費世界第一消費世界第一(2010-4(2010-4統(tǒng)計統(tǒng)計) )、進口第

6、一、生產(chǎn)第三的位置。、進口第一、生產(chǎn)第三的位置。 中國數(shù)控機床展覽會自中國數(shù)控機床展覽會自20062006年起逢雙年在上海舉辦。作年起逢雙年在上海舉辦。作為一個重要的機床展覽，為一個重要的機床展覽，CCMTCCMT得到了眾多參展商和最終用戶得到了眾多參展商和最終用戶的一致認可。的一致認可。 第五屆中國數(shù)控機床展覽會在北京舉行（第五屆中國數(shù)控機床展覽會在北京舉行（20082008年年4 4月月21212424日，這次展會的主題是展示國產(chǎn)數(shù)控機床最新的成果）。日，這次展會的主題是展示國產(chǎn)數(shù)控機床最新的成果）。 相繼啟動的重要、重大項目都對數(shù)控產(chǎn)品在技術性能和相繼啟動的重要、重大項目都對數(shù)控產(chǎn)品在技

7、術性能和功能等方面提出了更高的要求。功能等方面提出了更高的要求。 1 1、按機床工藝范圍寬窄分類：、按機床工藝范圍寬窄分類： 通用機床（萬能機床）：這類機床可以加工多種零件的不同工序，加工范圍較通用機床（萬能機床）：這類機床可以加工多種零件的不同工序，加工范圍較廣，通用性較大，但結構比較復雜，主要適用于單件小批生產(chǎn)。廣，通用性較大，但結構比較復雜，主要適用于單件小批生產(chǎn)。 專門化機床：這類機床的工藝范圍較窄，專門用于加工某一類或幾類零件的某專門化機床：這類機床的工藝范圍較窄，專門用于加工某一類或幾類零件的某一道（或幾道）特定工序。一道（或幾道）特定工序。 專用機床：這類機床的工藝范圍最窄，只能

8、用于加工某一零件的某一道特定工專用機床：這類機床的工藝范圍最窄，只能用于加工某一零件的某一道特定工序，適用于大批量生產(chǎn)。序，適用于大批量生產(chǎn)。2 2、按加工精度分類：、按加工精度分類： 普通精度機床、精密機床和高精度機床。普通精度機床、精密機床和高精度機床。 3 3、按自動化程度分類：、按自動化程度分類： 手動、機動、半自動、自動和程序控制機床。手動、機動、半自動、自動和程序控制機床。4 4、按重量與尺寸分類：、按重量與尺寸分類： 儀表機床、一般機床、大型機床（重量達到儀表機床、一般機床、大型機床（重量達到l0tl0t）、重型機床（重量在）、重型機床（重量在30t30t以上以上）、超重型機床（

9、重量在）、超重型機床（重量在100t100t以上）。以上）。5 5、按機床主要工作部件的數(shù)目分類：、按機床主要工作部件的數(shù)目分類： 單軸、多軸、單刀或多刀機床。單軸、多軸、單刀或多刀機床。 6 6、按機床具有的數(shù)控功能分類：、按機床具有的數(shù)控功能分類： 普通機床、一般數(shù)控機床、加工中心和柔性制造單元等。普通機床、一般數(shù)控機床、加工中心和柔性制造單元等。 （掌握掌握） 金屬切削機床種類雖然很多，最基本的是按機床的主要加工方法,所用刀具及其用途分類。只有車床、銑床、刨床、磨床和鉆床等5種，其他各種機床都由這5種機床演變而成。如鏜床，齒輪加工機床，螺紋加工機床，刨插床，拉床，特種加工機床，鋸床和其他

10、加工機床等12類，每類按工藝特征和結構特征的不同，細分為若干組，而每組又細分為系（系列）。 車床車床 C 鉆床鉆床 Z 銑床銑床 X 鏜床鏜床 T 磨床磨床 M 齒輪加工機床齒輪加工機床 Y 拉床拉床 L 螺紋加工機床螺紋加工機床 S 鋸床鋸床 G 刨插床刨插床 B 其他機床其他機床 Q（掌握）（掌握）鉆鉆 床床 1.按加工性質(zhì)按加工性質(zhì) 和和 所用刀具分所用刀具分齒輪加工機床齒輪加工機床螺紋加工機床螺紋加工機床銑銑 床床刨刨 插插 床床鏜鏜 床床磨磨 床床拉拉 床床特種加工機床特種加工機床鋸鋸 床床車車 床床其它機床其它機床12類類車床車床車床車床數(shù)控車床數(shù)控車床數(shù)控車床數(shù)控車床磨磨 床床鉆

11、鉆 床床銑銑 床床銑銑 床床 數(shù)控銑床數(shù)控銑床拉拉 床床刨床刨床數(shù)控鏜床數(shù)控鏜床加工中心加工中心銑削過程銑削過程插齒過程滾齒過程拉齒過程2.按機床的通按機床的通 用性程度分用性程度分通用機床通用機床專門化機床專門化機床專用機床專用機床3.按機床工按機床工 作精度分作精度分普通機床普通機床精密機床精密機床高精度機床高精度機床4按機床的自按機床的自動化程度分動化程度分手動機床手動機床機動機床機動機床半自動機床半自動機床自動機床自動機床5.按機床重按機床重量和尺寸分量和尺寸分儀表機床儀表機床中型機床中型機床大型機床大型機床重型機床重型機床超重型機床超重型機床單刀機床單刀機床多刀機床多刀機床單軸機床單

12、軸機床多軸機床多軸機床6.按機床主按機床主要部件數(shù)目要部件數(shù)目分分普通機床普通機床數(shù)控機床數(shù)控機床加工中心加工中心柔性制造單元柔性制造單元柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)7.按機床的按機床的數(shù)控功能分數(shù)控功能分 1.動力源 為機床提供動力(功率)和運動的驅(qū)動部分，如各種交流電動機、直流電動機和液壓傳動系統(tǒng)的液壓泵、液壓馬達等。 2.傳動系統(tǒng) 包括主傳動系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)和其它運動的傳動系統(tǒng)，如變速箱、進給箱等部件，有些機床主軸組件與變速箱合在一起成為主軸箱。 3.支承件 用于安裝和支承其它固定的或運動的部件，承受其重力和切削力，如床身、底座、立柱等。支承件是機床的基礎構件，亦稱機床大件或基礎件。概概

13、述述一、機床的基本組成 4.工作部件 (1)與最終實現(xiàn)切削加工的主運動和進給運動有關的執(zhí)行部件； (2)與工件和刀具安裝及調(diào)整有關的部件或裝置； (3)與上述部件或裝置有關的分度、轉位、定位機構和操縱機構等。 5.控制系統(tǒng) 用于控制各工作部件的正常工作，主要是電氣控制系統(tǒng)，有些機床局部采用液壓或氣動控制系統(tǒng)。數(shù)控機床則是數(shù)控系統(tǒng)，它包括數(shù)控裝置、主軸和進給的伺服控制系統(tǒng)(伺服單元)、可編程序控制器和輸入輸出裝置等。 6.冷卻系統(tǒng) 用于對加工工件、刀具及機床的某些發(fā)熱部位進行冷卻。 7.潤滑系統(tǒng) 用于對機床的運動副(如軸承、導軌等)進行潤滑，以減小摩擦、磨損和發(fā)熱。 8.其它裝置 如排屑裝置、自

14、動測量裝置等。1.表面形成運動 表面形成運動是機床最基本的運動，亦稱工作運動。 (1)主運動 機床主運動是形成切削速度并從工件上切除多余材料起主要作用的工作運動，機床功率主要消耗于主運動。 (2)進給運動 進給運動是使工件上的多余材料不斷被去除的工作運動，是維持切削得以繼續(xù)的運動。二、機床的運動2.輔助運動 機床在加工過程中加工工具與工件除工作運動以外的其他運動稱為輔助運動。 (1)切入運動 用于保證工件被加工表面獲得所需要的尺寸，使工具切入工件表面一定深度。 (2)各種空行程運動 空行程運動主要是指進給前后的快速運動。 (3)其它輔助運動 包括分度運動、操縱和控制運動等，例如刀架或工作臺的分

15、度轉位運動，刀庫和機械手的自動換刀運動，變速、換向，部件與工件的夾緊與松開，自動測量、自動補償?shù)取?1.機床的工藝范圍 機床的工藝范圍是指在機床上加工的工件類型和尺寸，能夠加工完成何種工序，使用什么刀 具等等。三、機床技術性能指標 2.機床的技術參數(shù) 尺寸參數(shù)具體反映機床的加工范圍，包括主參數(shù)、第2主參數(shù)和與加工零件有關的其它尺寸參數(shù)。 運動參數(shù)指機床執(zhí)行件的運動速度，例如主軸的最高轉速與最低轉速、刀架的最大進給 量與最小進給量(或進給速度)。 動力參數(shù)指機床電動機的功率，有些機床還給出主軸允許承受的最大轉矩等其它內(nèi)容。 1.幾何精度 幾何精度是指機床空載條件下，在不運動(機床主軸不轉或工作臺

16、不移動等情況下)或運動速度較低時各主要部件的形狀，相互位置和相對運動的精確程度。 2.運動精度 運動精度是指機床空載并以工作速度運動時，主要零部件的幾何位置精度。 3.傳動精度 傳動精度是指機床傳動系各末端執(zhí)行件之間運動的協(xié)調(diào)性和均勻性。四、機床精度與剛度 4.定位精度 定位精度是指機床的定位部件運動到達規(guī)定位置的精度。 5.工作精度 加工規(guī)定的試件，用試件的加工精度表示機床的工作精度。 6.精度保持性 在規(guī)定的工作期間內(nèi)，保持機床所要求的精度，稱之為精度保持性。 車床類機床的運動特征是：主運動為主軸作回轉運動，進給運動通常由刀具來完成。 車床加工所使用的刀具主要是車刀，還可用鉆頭、擴孔鉆、鉸

17、刀等孔加工刀具。 車床的種類很多，按用途和結構的不同有臥式車床、立式車床、轉塔車床、自動和半自動車床以及各種專門化車床等。其中臥式車床是應用最廣泛的一種。常見的金屬切削機床常見的金屬切削機床一、車 床 磨床是用磨料磨具(如砂輪、砂帶、油石、研磨料)為工具進行切削加工的機床。它們是由于精加工和硬表面加工的需要而發(fā)展起來的，目前也有少數(shù)應用于粗加工的高效磨床。 為了適應磨削各種加工表面、工件形狀及生產(chǎn)批量的要求，磨床的種類很多，其中主要類型有：外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、工具磨床、刀具刃磨磨床、各種專門化磨床(如曲軸磨床、凸輪軸磨床、花鍵軸磨床、活塞環(huán)磨床、齒輪磨床、螺紋磨床等)、研磨床、其它磨床(如珩磨機、拋光機、超精加工機床、砂輪機等)。二、磨 床 鉆床是孔加工的主要機床。在鉆床上主要用鉆頭進行鉆孔。在車床上鉆孔時，工件旋轉，刀具作進給運動。而在鉆床上加工時，工件不動，刀具作旋轉主運動，同時沿軸向移動作進給運動。故鉆床適用于加工外形較復雜，沒有對稱回轉軸線的工件上的孔，尤其是多孔加工。如：加工箱