機(jī)械加工工藝裝備

1、第一章機(jī)械加工工藝裝備1.1 機(jī)床金屬切削機(jī)床是用刀具切削的方法將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器，是制造機(jī)器的機(jī)器，習(xí)慣上簡(jiǎn)稱為機(jī)床。1.1.1 機(jī)床的分類、型號(hào)和技術(shù)參數(shù)機(jī)床的品種規(guī)格繁多，為了便于區(qū)別、使用和管理，必須對(duì)機(jī)床進(jìn)行分類，并編制型號(hào)。1.1.1.1 機(jī)床的分類機(jī)床的傳統(tǒng)分類方法，主要是按加工性質(zhì)和所用的刀具進(jìn)行分類。根據(jù)國(guó)家制定的機(jī)床型號(hào)編制方法，目前將機(jī)床分為12 大類：車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、銑床、刨插床、拉床、特種加工機(jī)床、鋸床和其它機(jī)床。在每一類機(jī)床中，又按工藝范圍、布局形式和結(jié)構(gòu)，分為若干組，每一組又細(xì)分為若干系（系列）。在上述基本分類方法的

2、基礎(chǔ)上，還根據(jù)機(jī)床的其它特征進(jìn)一步區(qū)分。同 類 型 機(jī) 床按 應(yīng) 用 范 圍 （ 通 用 性 程度 ） 又 可 分 為 ： 通 用 機(jī)床 、 專 門(mén) 化 機(jī) 床 、 專 用機(jī)床。1. 通用機(jī)床它可用于加工多種零件的不同工序，加工范圍較廣，通用性較強(qiáng)。這種機(jī)床主要適用于單件小批生產(chǎn)，例如臥式車床、萬(wàn)能升降臺(tái)銑床等。2. 專門(mén)化機(jī)床它的工藝范圍較窄，專門(mén)用于加工某一類或幾類零件的某一道（或幾道）特定工序，如絲桿車床、曲軸車床、凸輪軸車床等。3. 專用機(jī)床它的工藝范圍最窄，只能用于加工某一種零件某一道特定工序，適用于大批量生產(chǎn)。如機(jī)床主軸箱的專用鏜床、機(jī)床導(dǎo)軌的專用磨床等。各種組合機(jī)床也屬于專用機(jī)床

3、。同類型機(jī)床按工作精度又可分為：普通精度機(jī)床、精密機(jī)床和高精度機(jī)床。機(jī)床還可按自動(dòng)化程度分為：手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、半自動(dòng)和自動(dòng)機(jī)床。機(jī)床還可按重量與尺寸分為：儀表機(jī)床、中型機(jī)床（一般機(jī)床）、大型機(jī)床（10t30t ）、重型機(jī)床（30t100t ）和超重型機(jī)床（大于 100t ）。按機(jī)床主要工作部件的數(shù)目，可分為單軸和多軸或單刀與多刀機(jī)床等。一般情況下，機(jī)床根據(jù)加工性質(zhì)分類，再按機(jī)床的某些特點(diǎn)加以進(jìn)一步描述，如高精度萬(wàn)能外圓磨床、立式鉆床等。隨著機(jī)床的發(fā)展，其分類方法也將不斷發(fā)展?，F(xiàn)代機(jī)床正向數(shù)控化方向發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的功能日趨多樣化，工序更加集中?，F(xiàn)在一臺(tái)數(shù)控機(jī)床集中了越來(lái)越多的傳統(tǒng)機(jī)床的功能。例如數(shù)控

4、車床在臥式車床的基礎(chǔ)上，又集中了轉(zhuǎn)塔車床、仿形車床、自動(dòng)車床等多種車床的功能。車削中心出現(xiàn)以后，在數(shù)控車床功能的基礎(chǔ)上，又加入了鉆、銃、鏈等類機(jī)床的功能。又如，具有自動(dòng)換刀功能的數(shù)控鏈銃床（習(xí)慣上稱為“加工中心”），集中鉆、銃、鏈等多種類型機(jī)床的功能；有的加工中心的主軸既能立式又能臥式，即集中了立式加工中心和臥式加工中心的功能。由此可見(jiàn)，機(jī)床數(shù)控化引起了機(jī)床分類方法的變化，是使得機(jī)床品種趨于綜合。1.1.1.2 機(jī)床的型號(hào)機(jī)床型號(hào)是機(jī)床產(chǎn)品的代號(hào)，用以簡(jiǎn)明地表示機(jī)床的類型、通用和結(jié)構(gòu)特性、主要技術(shù)參數(shù)等。GB/T15375-94金屬切削機(jī)床型號(hào)編制方法規(guī)定：機(jī)床的型號(hào)由漢語(yǔ)拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字

5、按一定規(guī)律排列組成，適用于各類通用機(jī)床和專用機(jī)床（組合機(jī)床除外）。(A) O (O) AAA (XA) ()/ () ( -)通用機(jī)床型號(hào)的表示方法:企業(yè)代號(hào) 其它特性代號(hào).重大改進(jìn)順序號(hào)主參數(shù)或設(shè)計(jì)順序號(hào)主軸數(shù)或第二主參數(shù)系代號(hào)組代號(hào)通用特性、結(jié)構(gòu)特性代號(hào)類代號(hào)分類代號(hào)注：表示阿拉伯?dāng)?shù)字；0表示大寫(xiě)的漢語(yǔ)拼音字母；括號(hào)中表示可選項(xiàng)，當(dāng)無(wú)內(nèi)容時(shí)不表示，有內(nèi)容時(shí)不帶括號(hào)；表示大寫(xiě)的漢語(yǔ)拼音字母、或阿拉伯?dāng)?shù)字、或兩者兼有之。1 .機(jī)床的類別代號(hào)機(jī)床的類別代號(hào)用漢語(yǔ)拼音字母（大寫(xiě)）表示。例如：“車床”的漢語(yǔ)拼音是“Chechuang ”，所以用“ C”表示，讀作“車”。當(dāng)需要時(shí)，每一類又可以分為若干

6、分類；其表示方法是在類別代號(hào)之前用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，但當(dāng)分類是“1”時(shí)不予表示。例如，磨床類分為 M、2M、3M三個(gè)分類。機(jī)床的類別代號(hào)如表1.1所示。表1.1普通機(jī)床類別代號(hào)類別車 床鉆 床鏈床磨床齒輪加 工機(jī)床螺紋加 工機(jī)床銃 床包插 床拉床特種加 工機(jī)床鋸 床其它 機(jī)床代號(hào)CZTM2M3MYSXBLDGQ讀音車鉆磨2磨3磨牙絲銃刨拉電割苴 /、2 .機(jī)床的特性代號(hào)機(jī)床的特性代號(hào)表示機(jī)床所具有的特殊性能，它包括通用特性和結(jié)構(gòu)特性。通用特性代號(hào)當(dāng)某類機(jī)床除了有普通型外，還有某些通用特性時(shí)，在類代號(hào)之后加通用特性代號(hào)予以區(qū)別。通用特性的代號(hào)在各類機(jī)床中所表示的意義相同。例如CM6132型精密普通

7、車床型號(hào)中的“M'表示"精密”，“XK”表示數(shù)控銃床。機(jī)床的通用特性代號(hào)如表1.2所不表1.2機(jī)床通用特性代號(hào)通用 特性高精度精 密自 動(dòng)半自 動(dòng)數(shù)控加工中心（自動(dòng)換刀）仿 形輕型加重 型簡(jiǎn)式柔性加 工單元數(shù)顯高速代號(hào)GMZBKHFQCJRXS讀音高密自半控?fù)Q仿輕重簡(jiǎn)柔顯速結(jié)構(gòu)特性代號(hào)對(duì)于主參數(shù)值相同而結(jié)構(gòu)、性能不同的機(jī)床，在類代號(hào)之后加結(jié)構(gòu)特性代號(hào)予以區(qū)別。例如，CA6140型普通車床型號(hào)中的“A”，可理解為在結(jié)構(gòu)上有別于C6140和CY6140型普通車床。型號(hào)中有通用特性代號(hào)時(shí)，結(jié)構(gòu)特性代號(hào)排在通用特性代O”都不能作為結(jié)構(gòu)特性代號(hào)之后。為避免混淆，通用特性代號(hào)已用的字母及

8、“ I號(hào)。結(jié)構(gòu)特性代號(hào)在機(jī)床型號(hào)中沒(méi)有統(tǒng)一的含義。3 .機(jī)床的組別代號(hào)和系列代號(hào)機(jī)床的組別代號(hào)和系列代號(hào)用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字表示，前者表示組別，后者表示系列。每類機(jī)床按其結(jié)構(gòu)性能及使用范圍劃分為10個(gè)組，每個(gè)組又劃分為10個(gè)系，分別用數(shù)字09表示。金屬切削機(jī)床的類、組劃分見(jiàn)表1.3。表1.3 金屬切削機(jī)床的類、組劃分表4 .機(jī)床主參數(shù)和設(shè)計(jì)順序號(hào)機(jī)床主參數(shù)代表機(jī)床規(guī)格的大小，用折算值（主參數(shù)乘以折算系數(shù)）表示。各類機(jī)床的主參數(shù)及折算系數(shù)見(jiàn)表1.4 。表1.4各類主要機(jī)床的主參數(shù)和折算系數(shù)機(jī) 床主參數(shù)名稱折算系數(shù)臥式車床床身上最大回轉(zhuǎn)直徑1/10立式車床最大車削直徑1/100搖臂鉆床最大鉆孔直徑1/

9、1臥式鏈床鏈軸直徑1/10坐標(biāo)鏈床工作臺(tái)面寬度1/10外圓磨床最大磨削直徑1/10內(nèi)圓磨床最大磨削孔徑1/10矩臺(tái)平面磨床工作臺(tái)面寬度1/10齒輪加工機(jī)床最大工件直徑1/10龍門(mén)銃床工作臺(tái)面寬度1/100升降臺(tái)銃床工作臺(tái)面寬度1/10龍門(mén)刨床最大刨削寬度1/100插床及牛頭刨床最大插削及刨削長(zhǎng)度1/10拉床額定拉力（t）1/1某些普通機(jī)床，當(dāng)無(wú)法用一個(gè)主參數(shù)表示時(shí)，則在型號(hào)中用設(shè)計(jì)順序號(hào)表示。設(shè)計(jì)順序號(hào)用由“ 1”開(kāi)始的自然數(shù)表示。當(dāng)設(shè)計(jì)順序號(hào)小于10時(shí)，則在其前面冠“0"，如:01、02 等。第二主參數(shù)一般是指主軸數(shù)、最大跨距、最大工件長(zhǎng)度、工作臺(tái)工作長(zhǎng)度等等。第二主參數(shù)也用折算值

10、表示。5 . 機(jī)床的重大改進(jìn)順序號(hào)當(dāng)機(jī)床的性能及結(jié)構(gòu)布局有重大改進(jìn)，并按新產(chǎn)品重新設(shè)計(jì)、試制和鑒定時(shí)，在原有機(jī)床型號(hào)的尾部，加重大改進(jìn)號(hào)，以區(qū)別于原有機(jī)床型號(hào)。序號(hào)按A、B、C、的字母順序選用。6 . 其它特性代號(hào)主要用以反映各類機(jī)床的特性，如對(duì)數(shù)控機(jī)床，可用來(lái)反映不同的數(shù)控系統(tǒng)；對(duì)于一般機(jī)床可用來(lái)反映同一型號(hào)機(jī)床的變型等。其它特性代號(hào)用漢語(yǔ)拼音字母或阿拉伯?dāng)?shù)字或二者的組合來(lái)表示。7 . 企業(yè)代號(hào)生產(chǎn)企業(yè)單位的代號(hào)用企業(yè)所在城市名稱或企業(yè)名稱的大寫(xiě)漢語(yǔ)拼音字母表示。例如 MG1432A型高精度萬(wàn)能外圓磨床型號(hào)中：M類別代號(hào)（磨床類）；G通用特性（高精度）；1 組別代號(hào)（外圓磨床組）；4 系別代

11、號(hào)（萬(wàn)能外圓磨床系）；32 主參數(shù)（最大磨削直徑320mm）；A 重大改進(jìn)順序號(hào)（第一次重大改進(jìn)）。1.1.1.3 機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)反映此型號(hào)機(jī)床主要技術(shù)性能的重要指標(biāo)，它主要包括：尺寸參數(shù)（幾何參數(shù)）、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)三個(gè)方面的含義。此外，機(jī)床的其它參數(shù)還有機(jī)床的輪廓尺寸和機(jī)床凈重等等。1. 尺寸參數(shù)是指機(jī)床能夠加工工件的最大幾何尺寸。例如，對(duì)于臥式車床，除了主參數(shù)（床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑）和第二主參數(shù)（最大工件長(zhǎng)度）外，有時(shí)還要確定刀架上的最大工件回轉(zhuǎn)直徑和主軸孔內(nèi)允許通過(guò)的最大棒料直徑等；對(duì)于立軸平面磨床，除了主參數(shù)（工作臺(tái)面直徑）外，有時(shí)還要確定主軸端面到臺(tái)面的最

12、大和最小距離及工作臺(tái)的行程等。2. 運(yùn)動(dòng)參數(shù)是指機(jī)床加工工件時(shí)所能提供運(yùn)動(dòng)速度，包括主運(yùn)動(dòng)的速度范圍、速度數(shù)列和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)范圍、進(jìn)給量數(shù)列，以及空行程的速度等。主運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，主運(yùn)動(dòng)參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速，對(duì)作直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，主運(yùn)動(dòng)參數(shù)是機(jī)床工作臺(tái)或滑枕的每分鐘往復(fù)次數(shù)。通用機(jī)床的主軸需要變速，需確 定它的變速范圍及速度數(shù)列。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)大部分機(jī)床（如車床、鉆床）的進(jìn)給量用工件或刀具每鉆的位移（ mm/r ）來(lái)表示。直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床（如刨床、插床）的進(jìn)給量，以每一往復(fù)的位移量來(lái)表示。銑床和磨床的進(jìn)給量，以每分鐘的位移量（mm/min ）來(lái)表示。動(dòng)力參數(shù)是指機(jī)床驅(qū)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和空行程

13、運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)額定參數(shù)（如額定功率、額定轉(zhuǎn)速等）。1.1.2 典型機(jī)床的加工工藝范圍1.1.2.1 車床在機(jī)械制造中，車床是金屬切削機(jī)床中應(yīng)用最廣泛的一種。按結(jié)構(gòu)和用途的不同，可分為 臥 式車 床 、轉(zhuǎn) 塔 車 床、 立 式車 床 、單 軸 自 動(dòng)車 床 、多 軸 自動(dòng) 和 半 自動(dòng) 車 床、 仿 形車 床、多刀車床、專門(mén)化車床（如凸輪軸車床、曲軸車床）等。其中臥式車床的應(yīng)用最廣。臥式車床由主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾座和床身等部件組成（見(jiàn)圖1.1 ）。車床的主運(yùn)動(dòng)是工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是刀具的移動(dòng)。圖 1.1 臥式車床1 主軸箱2 卡盤(pán) 3 刀架 4 尾架 5 床身 6 、8 床腿7

14、溜板箱9 進(jìn)給箱臥式車床的加工范圍很廣，它能完成多種加工，主要包括：各種軸類、套類和盤(pán)類零件上的回轉(zhuǎn)表面，如車外圓、鏜孔、車錐面、車環(huán)槽、切斷、車成形面等；車端面；車螺紋；還能進(jìn)行鉆中心孔、鉆孔、鉸孔、攻絲、滾花等，如圖1.2 所示。圖 1.2 臥式車床加工的典型表面1.1.2.2 銑床銑床用多刃的銑刀進(jìn)行切削加工的機(jī)床。主要有升降臺(tái)式銑床、床身式銑床、龍門(mén)銑床、工具銑床、仿形銑床、各種專門(mén)化銑床（如凸輪銑床、曲軸銑床）等，其中應(yīng)用最廣的是升降臺(tái)式銑床。萬(wàn)能升降臺(tái)式銑床的主要結(jié)構(gòu)如圖1.3 所示，其主運(yùn)動(dòng)是刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)6 可在互相垂直的三個(gè)方向調(diào)整其位置，并可在任一方向上實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

15、。在床鞍 8 上有一個(gè)回轉(zhuǎn)盤(pán)7 ，可以繞垂直軸在±45 °范圍內(nèi)調(diào)整角度，工作臺(tái)在回轉(zhuǎn)盤(pán)的導(dǎo)軌上移動(dòng)，以便銑削各種角度的成形面。圖 1.3 萬(wàn)能臥式升降臺(tái)式銑床1 底座 2 床身 3 懸梁 4 主軸 5 支架 6 工作臺(tái)7 回轉(zhuǎn)盤(pán)8 床鞍 9 升降臺(tái)萬(wàn)能升降臺(tái)銑床能完成多種加工，主要包括：各種平面、溝槽、鍵槽、T 形槽、 V 形槽、燕尾槽、螺紋、螺旋槽，以及齒輪、鏈輪、花鍵軸、棘輪等各種成形表面，用鋸片銑刀還可進(jìn)行切斷等，如圖1.4 所示。圖 1.4 銑床加工的典型表面1.1.2.3 磨床用磨料或磨具（砂輪、砂帶、油石、或研磨料等）作為工具對(duì)工件表面進(jìn)行切削加工的機(jī)床，統(tǒng)稱

16、為磨床。磨床的種類很多，主要有外圓磨床、萬(wàn)能磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、無(wú)心磨床、工具磨床和各種專門(mén)化磨床（如螺紋磨床、曲軸磨床、導(dǎo)軌磨床）等。此 外， 還 有以 柔 性砂 帶 為 切削 工 具的 砂 帶磨 床 以 及以 油 石和 研 磨劑 為 切 削工 具 的精 磨 磨床 等。圖1.5所示為萬(wàn)能外圓磨床，用于磨削 IT67級(jí)精度的內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)表面。其主要結(jié)構(gòu)有床身、工作頭架、工作臺(tái)、砂輪架、內(nèi)圓磨具、尾座等部件。萬(wàn)能磨床比外圓磨床多一個(gè)內(nèi)圓磨頭，且砂輪架和工件頭架都能逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度。主運(yùn)動(dòng)是砂輪的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有：工作臺(tái)帶動(dòng)工件的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；工件旋轉(zhuǎn)的周向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；砂輪架在工作臺(tái)兩

17、端間歇切入的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。圖 1.5 M1432A 型萬(wàn)能外圓磨床1 床身 2 工作頭架3 工作臺(tái)4 內(nèi)圓磨具5 砂輪架6 尾座 7 液壓控制箱萬(wàn)能磨床的加工方式如圖1.6 所示。圖a 為縱向進(jìn)給磨削外圓柱表面，圖b 為工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)一角度，縱向進(jìn)給磨削外圓錐表面，圖c 為砂輪架旋轉(zhuǎn)一角度，橫向進(jìn)給磨削外圓錐表面，圖d 為工作頭架旋轉(zhuǎn)一角度，橫向進(jìn)給磨削外圓錐表面，圖e 為內(nèi)圓磨具磨內(nèi)孔，若要磨錐孔，工作頭架應(yīng)旋轉(zhuǎn)一角度。圖 1.6 萬(wàn)能磨床加工示意圖1.1.2.4 鏜床鏜床主要使用鏜刀的孔加工機(jī)床，主要可分為臥式鏜床、坐標(biāo)鏜床、金剛鏜床等。臥式鏜床的主要結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.7 所示。臥式鏜床的主要運(yùn)動(dòng)有

18、：鏜桿或平旋盤(pán)的旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)；鏜桿的軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；主軸箱的垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（加工端面）；工作臺(tái)的縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；平旋盤(pán)上的徑向刀架進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（加工端面）。且工作臺(tái)還能沿上滑座的圓軌道在水平 面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，以適應(yīng)加工互相成一定角度的平面和孔。圖1.7臥式鏈床1 一床身2 一下滑座 3 一上滑座 4 后支架 5 一后立柱 6 一工作臺(tái)7一鏈軸8 平旋盤(pán) 9 一徑向刀架 10 一前立柱11 一主軸箱鏈床特別適用于加工分布在不同位置上、孔距精度和相互位置精度要求都很高的孔系。此外還可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、較孔、銃平面、加工螺紋、銃成形面等，如圖1.8 所示。臥式鎮(zhèn)床工藝范圍較廣，且一次安裝可完成大部分的加工工序，主

19、要用于加工大中型的形狀復(fù)雜的工件，特別對(duì)于各種箱體、床身、機(jī)殼、機(jī)架等的加工最合適。圖1.8臥式鏈床的主要加工方法1.1.2.5 齒輪加工機(jī)床齒輪加工機(jī)床是用來(lái)加工齒輪輪齒的機(jī)床，主要有滾齒機(jī)、插齒機(jī)、剃齒機(jī)、琦齒機(jī)、磨齒機(jī)、刨齒機(jī)等。圖 1-5 所示為滾齒機(jī)，主要用于滾切直齒和斜齒圓柱齒輪和蝸輪。床身 1上固定立柱 2,刀架溜板 3可沿力柱上的導(dǎo)軌作垂直方向的移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)滾刀的軸向進(jìn)給。滾刀安裝在刀桿4上，可調(diào)整其傾斜角度 a。工件安裝在工作臺(tái)的心軸7上，并支承在支架6的孔中，由工作臺(tái)帶動(dòng)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。滾刀的旋轉(zhuǎn)是主運(yùn)動(dòng)；滾刀與工件之間的嚙合是展成運(yùn)動(dòng)，由機(jī)床的內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈實(shí)現(xiàn)；滾刀沿軸向的移

20、動(dòng)是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；此外，在滾斜齒輪時(shí)，還必須有一個(gè)附加的轉(zhuǎn)動(dòng)即差動(dòng)運(yùn)動(dòng)。圖1.9 Y3150E型滾齒機(jī)1 一床身2 一立柱3 一刀架溜板 4 一刀桿5 一刀架體 6 一支架 7 心軸8 后立柱 9 一工作臺(tái)加工齒輪時(shí)，為使?jié)L刀刀齒方向與被切齒輪的齒槽方向一致，滾刀軸線與被切齒輪的端面之間應(yīng)傾斜一個(gè)角度6 ,稱為安裝角。安裝角與工件的螺旋角P和滾刀的螺旋升角Y有關(guān)，即5 = P ± V,式中，當(dāng)滾刀與工件的螺旋線方向相反時(shí)取“+”號(hào)，方向相同時(shí)取“-” 號(hào)。圖1.10 為加工斜齒輪時(shí)的滾刀安裝角?？梢钥闯?，采用與工件螺旋方向相同的滾刀，可使?jié)L刀安裝角較小，有利與提高機(jī)床運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性及加工精度

21、。圖1.10加工斜齒輪時(shí)滾刀的安裝角1.1.3 車床的傳動(dòng)原理1.車床的傳動(dòng)原理圖和傳動(dòng)框架圖臥式車床的傳動(dòng)原理如圖1.11 所示。臥式車床在加工螺旋表面時(shí)需要有一個(gè)刀具與工件間相對(duì)的螺旋運(yùn)動(dòng)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)的疊加原理，我們可以將這個(gè)運(yùn)動(dòng)分解為主軸的旋轉(zhuǎn)B11和車刀的縱向移動(dòng)A12兩部分。由圖可知，車床有兩條傳動(dòng)鏈：一是聯(lián)系復(fù)合運(yùn)動(dòng)兩部分B11和A12的內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈：主軸一4-5-i f 6 7一絲杠；二是聯(lián)系動(dòng)源（電動(dòng)機(jī)）與這個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)的外聯(lián)系傳動(dòng)鏈。外聯(lián)系傳動(dòng)鏈可以聯(lián)系復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的任一環(huán)節(jié)B11或A12。由于電動(dòng)機(jī)提供的主要?jiǎng)恿κ墙o主軸的，故外聯(lián)系傳動(dòng)鏈可以表達(dá)為：電動(dòng)機(jī)一1一2 iv3 4 一

22、主軸。圖1.11臥式車床的傳動(dòng)原理圖原理圖可通過(guò)傳動(dòng)框圖進(jìn)一步具體化，如圖1.12 所示。電動(dòng)機(jī)經(jīng)主換向機(jī)構(gòu)、主變速機(jī)構(gòu)拖動(dòng)主軸。主換向機(jī)構(gòu)主要用于切削螺紋：切削一刀結(jié)束，主換向機(jī)構(gòu)使主軸連同刀架一起換向，回到切削起點(diǎn)，再切第二刀。這一段相當(dāng)于傳動(dòng)原理圖的1 2 段。主變速機(jī)構(gòu)用于變速，相當(dāng)于i v。主變速機(jī)構(gòu)至主軸為定比傳動(dòng)，相當(dāng)于 34段。進(jìn)給鏈（切螺紋時(shí)為螺紋鏈）從主軸開(kāi)始，經(jīng)進(jìn)給換向機(jī)構(gòu)、掛輪和進(jìn)給箱內(nèi)的變換機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)光杠（普通車削）、溜板箱內(nèi)的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)傳至刀架；或經(jīng)絲杠（車螺紋）和、溜板箱內(nèi)的螺母?jìng)髦恋都?。進(jìn)給換向機(jī)構(gòu)主要用來(lái)決定車削右旋或左旋螺紋，這一段相當(dāng)于4 5 段。掛輪和

23、進(jìn)給變換機(jī)構(gòu)用以變換被切螺紋的導(dǎo)程或進(jìn)給量，相當(dāng)于i f 。進(jìn)給箱內(nèi)的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將運(yùn)動(dòng)傳至絲杠（內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈螺紋鏈）或光杠（外傳動(dòng)鏈進(jìn)給鏈）。從進(jìn)給變速機(jī)構(gòu)至刀架，相當(dāng)于6 7 段。溜板箱中的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)改變進(jìn)給的方向：縱向或橫向，正向或反向。若用快速電動(dòng)機(jī)經(jīng)溜板箱的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)刀架，則可實(shí)現(xiàn)刀架的快移。圖 1.12 臥式車床傳動(dòng)框圖2.CA6140 型臥式車床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖圖 1.13 是 CA6140 型臥式車床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。圖中的符號(hào)是按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB4460-84機(jī)械制圖機(jī)動(dòng)示意圖中的規(guī)定符號(hào)的有關(guān)規(guī)定繪制的，各齒輪所標(biāo)的數(shù)字 表示齒數(shù)。機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖畫(huà)在一個(gè)能反映機(jī)床基本外形和各主要部件相

24、互位置的平面上，并盡可能繪制在機(jī)床外形的輪廓內(nèi)。各傳動(dòng)元件應(yīng)盡可能按運(yùn)動(dòng)傳遞的順序安排。此圖只表示傳動(dòng)關(guān)系，不代表各傳動(dòng)元件的實(shí)際尺寸和空間位置。圖 1.13 CA6140 型臥式車床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖3. CA6140 型臥式車床的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈(7.5kW , 1450r/min) 經(jīng) V（1 ）傳動(dòng)路線主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈?zhǔn)沁B接主電機(jī)和主軸的傳動(dòng)鏈。運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)型帶輪傳動(dòng)副6 130mm/力230mm傳至主軸箱中的軸I。在軸I上裝有雙向多片摩擦離合器1.12 ）的主換向機(jī)構(gòu)。當(dāng)壓緊離合Mi,使主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止。它就是傳動(dòng)框圖中（圖器M左部的摩擦片時(shí)，軸I的運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪副5651.56或21傳給軸n,使

25、軸n獲得兩種轉(zhuǎn)速。3843緊右部的摩擦片時(shí)，這時(shí)軸I至軸n間多了一個(gè)中間齒輪34,故軸n的轉(zhuǎn)向與經(jīng)M左部傳動(dòng)時(shí)相反。當(dāng)離合器處于中間位置時(shí)，左、右摩擦片都沒(méi)有被壓緊，軸I的運(yùn)動(dòng)不能傳 給軸n ,從而使主軸停轉(zhuǎn)。2 X 3=6軸n的運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)軸n、軸出間三對(duì)齒輪的任一對(duì)傳至軸m,故軸m正轉(zhuǎn)共 種轉(zhuǎn)速。運(yùn)動(dòng)由軸出傳往主軸有兩條路線:1）高速傳動(dòng)路線主軸上的滑移齒輪50移至左端，使之與軸出上右端的齒輪63嚙合。運(yùn)動(dòng)由軸出經(jīng)齒輪副63 ,63直接得到 4501400r/min的六種局轉(zhuǎn)速。502）低速傳動(dòng)路線主軸上的滑移齒輪50移至右端，使主軸上的齒式離合器Mb嚙合。軸m的運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪副20或50傳給

26、軸IV,8050又經(jīng)齒輪副20或51傳給軸V ,再經(jīng)齒輪副80502658和齒式離合器 M2傳給主軸，使主軸獲得10500r/min的低轉(zhuǎn)速。上述這些滑移變速齒輪副就是傳動(dòng)框圖中的主變速機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)系統(tǒng)可用傳動(dòng)路線表達(dá)式表示如下:M1（正轉(zhuǎn)）一51393 41130mm王電動(dòng)機(jī)一230mm一I II - 2238-II58".5kW 、 1450r/min ,M1 （反轉(zhuǎn)）50 34 30x34 30 5063 f 63M 2505010-Vr20 -IV-2080 J 80（主軸）V261 5人(2 )主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)和轉(zhuǎn)速由傳動(dòng)系統(tǒng)圖和傳動(dòng)路線表達(dá)式可知，當(dāng)主軸正轉(zhuǎn)時(shí)，可以獲得6種高轉(zhuǎn)

27、速和 18種低轉(zhuǎn)速，共計(jì) 24級(jí)轉(zhuǎn)速，其范圍是101400r/min 。同理，當(dāng)主軸反轉(zhuǎn)時(shí)，可以獲得12級(jí)轉(zhuǎn)速，其范圍是141580r/min 。主軸反轉(zhuǎn)通常不是用于切削，而是用于車削螺紋時(shí)的退刀運(yùn)動(dòng)。主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速，可以根據(jù)滑移齒輪的嚙合狀態(tài)求得。圖1.13 所示的嚙合位置時(shí)，主軸的轉(zhuǎn)速為：130 51 22 63n主=1450 xx 一 x 一 父一之 450r / min230 43 58 50圖1.14 CA6140 型臥式車床主軸轉(zhuǎn)速分布圖圖1.14是CA6140型臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖。轉(zhuǎn)速圖可以表達(dá)主軸的每一級(jí)轉(zhuǎn)速是通過(guò)哪些傳動(dòng)副得到的，這些傳動(dòng)副之間關(guān)系的如何，各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)

28、速等。轉(zhuǎn)速圖由 以下三個(gè)部分組成：(1)距離相等的一組豎線代表各軸。軸號(hào)寫(xiě)在上面。豎線間的距離不代表中心距。(2)距離相等的一組水平線代表各級(jí)轉(zhuǎn)速。與各豎線的交點(diǎn)代表各軸的轉(zhuǎn)速。由于分級(jí)變速機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速一般是按照等比數(shù)列排列的，故轉(zhuǎn)速采用了對(duì)數(shù)坐標(biāo)。相鄰兩水平線之 間的間隔為lg 6 (其中6為相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速之比)。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，轉(zhuǎn)速圖中省略了對(duì)數(shù)符號(hào)。(3)各軸之間的連線的傾斜方式代表了傳動(dòng)副的傳動(dòng)比，升速時(shí)向上傾斜，降速時(shí)向下傾斜。斜線向上傾斜x格表示傳動(dòng)副的實(shí)際傳動(dòng)比為Z主/Z被=6 x；斜線向下傾斜 x格-x表不傳動(dòng)副的頭際傳動(dòng)比為Z主/Z被=6 。2 2 . , ,2例如：CA6140

29、型臥式車床的公比6=1.26，在軸n軸出之間傳動(dòng)比 30/50 1/力，基本下降 2格；22/58 =1/ 6 4,基本下降 4格。4. CA6140 型臥式車床的進(jìn)給傳動(dòng)鏈進(jìn)給傳動(dòng)鏈?zhǔn)菍?shí)現(xiàn)刀具縱向或木It向移動(dòng)的傳動(dòng)鏈。CA6140型臥式車床在切削螺紋時(shí)，進(jìn)給傳動(dòng)鏈?zhǔn)莾?nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈。主軸每轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)刀架的移動(dòng)量應(yīng)等于螺紋的導(dǎo)程。在切削圓柱面和端面時(shí)，進(jìn)給傳動(dòng)鏈?zhǔn)峭饴?lián)系傳動(dòng)鏈。進(jìn)給量也以工件每轉(zhuǎn)刀架的移動(dòng)量計(jì)。因此，在分析進(jìn)給傳動(dòng)鏈時(shí)，都把主軸和刀架當(dāng)作傳動(dòng)鏈的兩端。運(yùn)動(dòng)從主軸V1開(kāi)始，經(jīng)軸IX傳至軸X,可經(jīng)一對(duì)齒輪直接傳遞，也可經(jīng)軸XI上的惰輪傳遞。這是進(jìn)給換向機(jī)構(gòu)。然后，經(jīng)掛輪架至進(jìn)給箱。從進(jìn)給

30、箱傳出的運(yùn)動(dòng)，一條路線經(jīng)絲杠X IX帶動(dòng)溜板箱，使刀架作縱向運(yùn)動(dòng)，這是切削螺紋的傳動(dòng)鏈；另一條路線經(jīng)光杠XX和溜板箱，帶動(dòng)刀架作縱向或橫向的機(jī)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，這是進(jìn)給傳動(dòng)鏈。(1 )車削螺紋CA6140型臥式車床切削螺紋時(shí)，可以車削 M制、英制、模數(shù)制和徑節(jié)制四種標(biāo)準(zhǔn)的常用螺紋；此外，還可以車削大導(dǎo)程、非標(biāo)準(zhǔn)和較精密的螺紋。既可以車削右螺紋，又可 以車削左螺紋。進(jìn)給傳動(dòng)鏈的作用是提供符合要求的進(jìn)給量，達(dá)到車削上述四種標(biāo)準(zhǔn)螺紋 的目的。(2)車削圓柱面和端面1)傳動(dòng)路線 為了減少絲杠的磨損和便于操縱，機(jī)動(dòng)進(jìn)給是由光杠經(jīng)溜板箱傳動(dòng)的。這時(shí)，將進(jìn)給箱中的離合器M5脫開(kāi)，使軸X W 的 齒輪28與軸X X

31、左端的56相嚙合。運(yùn)動(dòng)由進(jìn)給箱傳至光杠XX,再經(jīng)溜板箱中的齒輪副36M絲、超越離合器及安全離合32 5640 T或48小齒輪 12與4 ,器M5、軸x xn、蝸桿蝸輪副 傳至軸x xm 。若運(yùn)動(dòng)由軸x xni經(jīng)齒輪副2940 M30、雙向離合器 M、軸XXIV、及齒輪副 28、軸XXV傳至小齒輪12。30 4880固定在床身上的齒條相嚙合，小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就使刀架作縱向機(jī)動(dòng)進(jìn)給以車削圓柱面。若4040 3048 59運(yùn)動(dòng)由軸x xm經(jīng)齒輪副 或 x、雙向離合器 M7、軸x xvrn及齒輪副 x一傳至橫4830 4848 18向進(jìn)給絲杠X X X ,就使橫刀架作橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給以車削端面。2)縱向機(jī)動(dòng)

32、進(jìn)給量CA6140 型臥式車床縱向機(jī)動(dòng)進(jìn)給量有64種。當(dāng)運(yùn)動(dòng)由主軸經(jīng)正常導(dǎo)程的 M制螺紋傳動(dòng)路線時(shí)，可獲得從 0.081.22mm/r的32種正常進(jìn)給量。其余 32種進(jìn)給量可通過(guò)英制螺紋傳動(dòng)路線和擴(kuò)大螺紋導(dǎo)程機(jī)構(gòu)得到。3)橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給量CA6140 型臥式車床橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給量是縱向機(jī)動(dòng)進(jìn)給量的一半。(3)刀架的快速移動(dòng)為了減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和縮短輔助時(shí)間，CA6140型臥式車床的刀架可以實(shí)現(xiàn)縱向和橫向機(jī)動(dòng)快速移動(dòng)。按下快速移動(dòng)按鈕，運(yùn)動(dòng)由快速電動(dòng)機(jī)(250W , 1360r/min)經(jīng)齒輪副18418使軸Xxn高速轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)蝸桿蝸輪副二、溜板箱內(nèi)的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，使刀架實(shí)現(xiàn)縱向或橫2429向的機(jī)動(dòng)快速

33、移動(dòng)?？焖僖苿?dòng)方向仍由雙向離合器M6和M7控制。刀架快速移動(dòng)時(shí)，不必脫開(kāi)進(jìn)給傳動(dòng)鏈。為了避免仍在轉(zhuǎn)動(dòng)的光杠和快速電動(dòng)機(jī)同時(shí)傳動(dòng)軸x xn,在齒輪56與軸x xn之間裝有超越離合器。1.1.4 數(shù)控機(jī)床與加工中心1 .數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床是計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)字化信息實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床自動(dòng)控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床普遍采用計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)，即CNC系統(tǒng)。它綜合應(yīng)用微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、精密檢測(cè)、伺服驅(qū)動(dòng)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)等多方面的最新成果，是一種先進(jìn)的機(jī)械加工設(shè)備。數(shù)控機(jī)床不僅能提高產(chǎn)品的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，還能大大改 善工人的勞動(dòng)條件。(1 )數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)適應(yīng)性即柔性，指數(shù)控機(jī)床

34、隨生產(chǎn)對(duì)象而變化的適應(yīng)能力。數(shù)控機(jī)床1 ）適應(yīng)性廣 的加工對(duì)象改變時(shí)，只需重新編制相應(yīng)的加工程序，輸入計(jì)算機(jī)就可以自動(dòng)地加工出新的工件。為解決多品種、中小批量零件的自動(dòng)化加工提供了極好的生產(chǎn)方式。廣泛的適應(yīng)性是數(shù)控機(jī)床最突出的優(yōu)點(diǎn)。隨著數(shù)控技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的柔性也在不斷地?cái)U(kuò)展，逐步向多工序集中方向發(fā)展。2 ）加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定數(shù)控機(jī)床是按數(shù)字指令脈沖自動(dòng)工作的，這就消除了操作者人為的誤差。目前數(shù)控裝置的脈沖當(dāng)量普遍達(dá)到了0.001mm ，進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙與絲杠導(dǎo)程誤差等均可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償，所以可獲得較高的加工精度。尤其提高了同一批零件生產(chǎn)的一致性，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。3 ）生產(chǎn)率

35、高數(shù)控機(jī)床能有效地減少零件的加工切削時(shí)間和輔助時(shí)間。數(shù)控機(jī)床的功率和剛度高，可采用較大的切削用量；同時(shí)可以自動(dòng)換刀、自動(dòng)變換切削用量、快速進(jìn)退、自動(dòng)裝夾工件等；能在一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行多個(gè)表面的、不同工藝方法的連續(xù)加工；可自動(dòng)控制工件的加工尺寸和精度，而不必經(jīng)常停機(jī)檢驗(yàn)。4）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件應(yīng)用數(shù)控機(jī)床時(shí)，操作者只需編程序、調(diào)整機(jī)床、裝卸工件等，而后就由數(shù)控系統(tǒng)來(lái)自動(dòng)控制機(jī)床，免除了繁重的手工操作。機(jī)床一般是封閉式加工，清潔、安全。5 ）實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的加工數(shù)控機(jī)床可以完成普通機(jī)床難以加工或根本不能加工的復(fù)雜曲面的零件加工、可以實(shí)現(xiàn)幾乎是任意軌跡的運(yùn)動(dòng)和加工任何形狀的空間曲面，因此特別適

36、用于各種復(fù)雜形面的零件加工。6 ）便于現(xiàn)代化的生產(chǎn)管理用計(jì)算機(jī)管理生產(chǎn)是實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)代化的重要手段。數(shù)控機(jī)床采用數(shù)字信息與標(biāo)準(zhǔn)代碼處理、傳遞信息，特別是在數(shù)控機(jī)床上使用計(jì)算機(jī)控制，為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造和計(jì)算機(jī)管理一體化奠定了基礎(chǔ)。7 2）數(shù)控機(jī)床的工作原理及組成數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，首先按照加工零件圖紙的要求，編制加工程序，即數(shù)控機(jī)床的 工作 指 令。 把 這種 信 息 記錄 在 信息 載 體上 （ 例 如穿 孔 帶、 磁 帶或 磁 盤(pán) ）， 輸 送給 數(shù) 控裝置。數(shù)控裝置對(duì)輸入的信息進(jìn)行處理之后，向機(jī)床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)發(fā)出數(shù)字信息，控制 機(jī)床 主 運(yùn)動(dòng) 的 啟停 、 變 速， 進(jìn) 給運(yùn) 動(dòng)

37、 的方 向 、 速度 和 位移 ， 以及 其 它 諸如 換 刀、 工 件裝夾、冷卻潤(rùn)滑等動(dòng)作，使刀具與工件及其它輔助裝置嚴(yán)格按數(shù)控程序規(guī)定的順序，路線和參數(shù)，自動(dòng)地加工出符合圖樣要求的工件。數(shù)控加工的過(guò)程是圍繞信息的交換進(jìn)行的。從零件圖到加工出工件需經(jīng)過(guò)信息的輸入、信息的輸出和對(duì)機(jī)床的控制等幾個(gè)主要環(huán)節(jié)。所有這些工作都由計(jì)算機(jī)進(jìn)行合理的組織，使整個(gè)系統(tǒng)有條不紊地工作。數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)如圖1.15 所示，主要有控制介質(zhì)、計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)床機(jī)械部件組成。圖 1.15 數(shù)控機(jī)床基本結(jié)構(gòu)框圖1 ）控制介質(zhì)數(shù)控加工程序是數(shù)控機(jī)床自動(dòng)加工零件的工作指令。在對(duì)零件進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)確

38、定：零件坐標(biāo)系，即零件在機(jī)床上的安裝位置；刀具與零件相對(duì) 運(yùn)動(dòng)的尺寸參數(shù)；零件加工的順序；主運(yùn)動(dòng)的啟停、換向、變速等；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速 度、方向、位移量等工藝參數(shù)；輔助裝置的動(dòng)作。這些加工信息用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控代碼，按 規(guī)定的方法和格式，編制零件加工的數(shù)控程序單。編制數(shù)控程序可由人工進(jìn)行，也可由計(jì)算機(jī)或數(shù)控裝置完成。程序記錄在控制介質(zhì)（如紙帶、磁帶或磁盤(pán)）上。2 ）計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的中樞。它接受輸入裝置送來(lái)的控制介質(zhì)上的信息，經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸出各種信號(hào)和指令給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和主運(yùn)動(dòng)控制部分，控制機(jī)床的各部分進(jìn)行有序的動(dòng)作。3 ）伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)

39、行部分，包括伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、各種驅(qū)動(dòng)元件和執(zhí)行部件等。它的作用是根據(jù)來(lái)自數(shù)控制裝置的指令發(fā)出脈沖信號(hào)，控制執(zhí)行部件的進(jìn)給速度、方向和位移量，是執(zhí)行部件按規(guī)定軌跡移動(dòng)或精確定位，加工出符合圖樣要求的工件。每個(gè)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行部件，都配有一套伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。每個(gè)脈沖信號(hào)使機(jī)床執(zhí)行部件的位移量叫脈沖當(dāng)量，常用的脈沖當(dāng)量有0.01 、 0.005 、 0.001mm/ 脈沖。伺服系統(tǒng)的性能是決定數(shù)控加工精度的生產(chǎn)效率的主要因素之一。4）機(jī)床的機(jī)械部件主要包括：主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（如工作臺(tái)、刀架等）、支承部件（如床身、立柱等）及其它輔助裝置（冷卻、潤(rùn)滑、轉(zhuǎn)位、夾緊、換刀等部件）。圖1.16 所示為數(shù)控車

40、床的外觀圖。對(duì)于加工中心類的數(shù)控機(jī)床，還有存放刀具的刀庫(kù)、交換刀具的機(jī)械手等部件。數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、精度和抗振性等方面的要求很高，且傳動(dòng)和變速系統(tǒng)要便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。圖 1.16 數(shù)控車床的外觀圖1 腳踏開(kāi)關(guān)2 對(duì)刀儀3 主軸卡盤(pán)4 主軸箱5 機(jī)床防護(hù)門(mén)6 壓力表7 對(duì)刀儀防護(hù)罩8導(dǎo)軌防護(hù)罩9 對(duì)刀儀轉(zhuǎn)臂10 操作面板11 回轉(zhuǎn)刀架12 尾座 13 滑板 14 床身（ 3 ）數(shù)控機(jī)床的分類1）按運(yùn)動(dòng)軌跡的方式 可分為點(diǎn)位控制、直線控制和輪廓控制三類。點(diǎn)位控制系統(tǒng)只要求獲得準(zhǔn)確的加工坐標(biāo)點(diǎn)位置，在移動(dòng)過(guò)程中并不進(jìn)行加工，所以運(yùn)動(dòng)軌跡不需要嚴(yán)格控制。例如數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鍵床和

41、數(shù)控沖床就采用點(diǎn)位控制系統(tǒng)。直線控制系統(tǒng)除了要求位移起、終點(diǎn)的定位準(zhǔn)確外，還要求控制兩坐標(biāo)點(diǎn)之間的位移軌跡是一條直線，并能實(shí)現(xiàn)平行于坐標(biāo)軸的直線切削加工。例如，數(shù)控銑床銑削平面，數(shù)控車床車削臺(tái)階軸等。 輪廓 控 制系 統(tǒng) 能 夠?qū)?兩 個(gè)或 兩 個(gè)以 上 坐 標(biāo)方 向 的運(yùn) 動(dòng) 同時(shí) 進(jìn) 行 連續(xù) 控 制 并 切 削加工。例如在數(shù)控銑床上加工一個(gè)三維曲面。2）按伺服系統(tǒng)的類型可分為開(kāi)環(huán)控制、閉環(huán)控制和半閉環(huán)控制三類。開(kāi)環(huán)控制采用開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)，一般由步進(jìn)電機(jī)、配速齒輪和絲桿螺母副等組成（圖1.17a ）。伺服系統(tǒng)沒(méi)有檢測(cè)反饋裝置，不能進(jìn)行誤差校正，故機(jī)床加工精度不高。但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方 便、

42、價(jià)格低，適用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。閉環(huán)控制采用閉環(huán)伺服系統(tǒng)，通常由直流（或交流）伺服電機(jī)、配速齒輪、絲桿螺母副和位移檢測(cè)裝置等組成（圖1.17b ）。安裝在工作臺(tái)上的位移檢測(cè)裝置將工作臺(tái)的實(shí)際位移值反饋到數(shù)控裝置中，與指令要求的位置進(jìn)行比較，用差值進(jìn)行控制，可保證達(dá)到很高的位移精度。但系統(tǒng)復(fù)雜，調(diào)整維修困難，一般用于高精度的數(shù)控機(jī)床上。半閉環(huán)控制類似閉環(huán)控制，但位移檢測(cè)裝置安裝在傳動(dòng)絲桿上（圖 1.17c ）。絲桿螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)及工作臺(tái)不在控制環(huán)內(nèi)，其誤差無(wú)法校正，故精度不如閉環(huán)控制的。但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，調(diào)試容易，因此應(yīng)用比較廣泛。圖 1.17 開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)2. 加工中心具有自

43、動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床通常稱為加工中心，其主要特征是帶有一個(gè)容量較大的刀庫(kù)（一般有 10120把刀具）和自動(dòng)換刀機(jī)械手。工件在一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同要求自動(dòng)選擇和更換刀具，自動(dòng)連續(xù)完成銑（車）、鉆、鏜、鉸、锪、攻螺紋等多工種多工序的加工。適用于加工箱體、支架、蓋板、殼體、模具、凸輪、葉片等復(fù)雜零件的多品種小批量加工。加工中心通常以主軸在加工時(shí)的空間位置分為臥式、立式和萬(wàn)能加工中心。圖1.18 為JCS-018A 型立式加工中心的外觀圖。床身10 上有滑座9，作前后運(yùn)動(dòng)（X 軸）；工作臺(tái)在滑座上做左右運(yùn)動(dòng)（Y 軸）；主軸箱5 在立柱導(dǎo)軌上做上下運(yùn)動(dòng)（Y 軸）。立柱左前部有刀庫(kù)4（ 1

44、6 把刀具）和換刀機(jī)械手2，左后部是數(shù)控柜3，內(nèi)有數(shù)控系統(tǒng)。立柱右側(cè)驅(qū)動(dòng)電源柜7，有電源變壓器、強(qiáng)電系統(tǒng)和伺服裝置。操作面板6 懸伸在機(jī)床右前方，以便操作。圖 1.18 JCS-018A 型立式加工中心外觀圖1 直流伺服電機(jī)2 換刀機(jī)械手3 數(shù)控柜4 盤(pán)式刀庫(kù)5 主軸箱6操作面板7 驅(qū)動(dòng)電源柜8 工作臺(tái)9 滑座 10 床身繼鏜銑加工中心之后，還有車削加工中心、鉆削加工中心和復(fù)合加工中心等。車削加工中心用來(lái)加工軸類零件，是數(shù)控車床在擴(kuò)大工藝范圍方面的發(fā)展。除了車削工藝外，還集中 了 銑鍵 槽 、銑 扁 、 銑六 角 、銑 螺 旋槽 、 鉆 橫向 孔 、端 面 分度 鉆 孔 、攻 螺 紋 等 工

45、藝功能。鉆削加工中心主要進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻螺紋等，也可進(jìn)行小面積的端面銑削。復(fù)合加工中心的主軸頭可繞45° 軸自動(dòng)回轉(zhuǎn)。主軸可轉(zhuǎn)成水平，也可轉(zhuǎn)成豎直。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)為水平，配合轉(zhuǎn)位工作臺(tái)，可進(jìn)行四個(gè)側(cè)面和側(cè)面上孔的加工；主軸轉(zhuǎn)為豎直，可加工頂面和頂面上的孔，故也稱為“五面加工復(fù)合加工中心”?，F(xiàn)代加工中心配備越來(lái)越多的各種附件，以進(jìn)一步增加加工中心的功能。例如，新型的加工中心可供選擇的附件有：工件自動(dòng)測(cè)量裝置、尺寸調(diào)整裝置、鏜刀檢驗(yàn)裝置以及刀具破損監(jiān)測(cè)裝置等。為改善加工中心的功能，出現(xiàn)了自動(dòng)更換工作臺(tái)、自動(dòng)更換主軸頭、自動(dòng)更換主軸箱和自動(dòng)更換刀庫(kù)的加工中心等。自動(dòng)更換工作臺(tái)的加工中心一

46、般有兩個(gè)工作臺(tái)，一個(gè)工作臺(tái)上的工件在進(jìn)行加工時(shí)，另一個(gè)工作臺(tái)上可進(jìn)行工件的裝卸、調(diào)整等工作。自動(dòng)更換主軸頭的加工中心可以進(jìn)行臥銑、立銑、磨削和轉(zhuǎn)位銑削等加工，機(jī)床除了刀庫(kù)外，還有主軸頭庫(kù)，由工業(yè)機(jī)器人或機(jī)械手進(jìn)行更換。自動(dòng)更換主軸箱的加工中心一般有粗加工和精加工主軸箱，以便提高加工精度和加工范圍。自動(dòng)更換刀庫(kù)的加工中心，刀庫(kù)容量大，便 于進(jìn)行多工序復(fù)雜箱體類零件的加工。1.2 刀具金屬切削加工是利用刀具切去工件毛坯上多余的金屬層，以獲得具有一定加工精度和 表面質(zhì)量的機(jī)械零件的加工方法，它是機(jī)械制造工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種加工方法。1.2.1 金屬切削加工的基本概念1.2.1.1 切削運(yùn)動(dòng)在切削加

47、工中，刀具對(duì)工件的切削作用是通過(guò)工件與刀具間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相互作用實(shí) 現(xiàn)的。刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱為切削運(yùn)動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)可分為主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。1 .主運(yùn)動(dòng)是使刀具與工件間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)以進(jìn)行切削的最基本的運(yùn)動(dòng)，也是切削運(yùn)動(dòng)中速度最高、消耗機(jī)床功率最多的運(yùn)動(dòng)。在切削加工中，主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)。它可以由工件完成，也可以由刀具完成；可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也可以是直線運(yùn)動(dòng)。車削的主運(yùn)動(dòng)是機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圖1.19表示了車削時(shí)切削運(yùn)動(dòng)及工件上形成的表面。圖1.19切削運(yùn)動(dòng)與加工表面2 .進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是使被切削金屬層不斷投入切削，以逐漸加工出完整表面所需的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一般速度較低，消耗的功率較少，可以由一個(gè)或多個(gè)運(yùn)

48、動(dòng)組成；可以是連續(xù)的 （如車削），也可以是間斷的（如刨削）。3 .合成運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成的運(yùn)動(dòng)稱為合成切削運(yùn)動(dòng)。4 .加工表面在切削過(guò)程中，工件上通常存在三個(gè)變化的表面（圖1.19 ）,分別是：待加工表面工件上即將被切除的表面；過(guò)渡表面（加工表面）工件上由切削刃正在形成的表面；已加工表面工件上經(jīng)切削后形成的表面。1.2.1.2 切削參數(shù)1 .切削用量切削速度 Vc、進(jìn)給量f和背吃刀量ap合稱切削用量，又稱為切削用量三要素。車削時(shí)的切削用量如圖1.20所示。(1)切削速度Vc 刀具切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，單位為m/s(或m/min ),車削時(shí)切削速度計(jì)算式為：二 dnVc

49、 二1000(i.i)式中n 工件或刀具的轉(zhuǎn)速，單位為r/ min ;d 工件或刀具選定點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)直徑，單位為 mm。(2)進(jìn)給量 f在主運(yùn)動(dòng)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)或每一行程時(shí)，刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)工件的位移量，單位為mm/r或mm/行程。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也可以用進(jìn)給速度vf來(lái)表示，其單位為mm/min (m/min )。車削時(shí)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度為：vf =nf (1.2)(3)背吃刀量ap在垂直于主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向測(cè)量的切削層最大尺寸，單位為mm，俗稱為切削深度。車外圓時(shí)，背吃刀量為工件上已加工表面與待加工表面間的垂直距離：dw - dmap ="2(1.3)式中d w待加工表面直徑，單位為 mmdm已

50、加工表面直徑，單位為mm2.切削層參數(shù)在切削過(guò)程中，主運(yùn)動(dòng)一個(gè)切削循環(huán)內(nèi)，刀具從工件上所切除的金屬層稱為切削層。如圖1.20所示，車削時(shí)工件旋轉(zhuǎn)一周，刀具從位置I移到II ,所切下的I與II之間的工件金屬層。切削層參數(shù)共有三個(gè)，通常在垂直于切削速度的平面內(nèi)測(cè)量。圖 1.20 切削用量和切削層參數(shù)(1)切削層公稱厚度hD (mm指垂直于過(guò)渡表面測(cè)量的切削層尺寸，即相鄰兩過(guò)渡表面間的距離。hD反映了切削刃單位長(zhǎng)度上的切削負(fù)荷。由圖1.20可知hD= fsin k r (1.4)( 2)切削層公稱寬度bD( mm)指沿過(guò)渡表面測(cè)量的切削層尺寸。bD 反映了切削刃參加切削的長(zhǎng)度。由圖 1.20 可知b

51、D= ap/sin K r(1.5)2( 3 )切削層公稱橫截面積AD( mm) 指在切削層尺寸平面里測(cè)量的橫截面積。即為切削層公稱厚度與切削層公稱寬度的乘積。由圖1.20 可知Ad= hDbD= apf (1.6)在生產(chǎn)中，切削參數(shù)的選擇對(duì)工件的加工質(zhì)量、切削加工生產(chǎn)率和切削過(guò)程有著重要的影響。1.2.2 刀具材料1.2.2.1 刀具材料應(yīng)具備的性能刀具材料對(duì)刀具的壽命、加工質(zhì)量、切削效率和制造成本均有較大的影響，因此必須合理選用。在切削過(guò)程中，刀具切削部分承受高溫、高壓、強(qiáng)烈的摩擦、沖擊和振動(dòng)，所以刀具切削部分材料的性能應(yīng)滿足以下基本要求：1. 足夠的硬度和耐磨性刀具材料的硬度應(yīng)比工件材料

52、的硬度高，一般常溫硬度要求 60HRC 以上。刀具材料應(yīng)具有較高的耐磨性。材料硬度越高，耐磨性也越好。刀具材料含有耐磨的合金碳化物越多、晶粒越細(xì)、分布越均勻，則耐磨性越好。2. 足夠的強(qiáng)度和韌性刀具材料必須有足夠的強(qiáng)度和韌性，以便承受切削力及在承受振動(dòng)和沖擊時(shí)不致斷裂和崩刀。熱硬性是指在高溫下仍能保持上述硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性基3. 足夠的熱硬性本不變的能力。一般用保持刀具切削性能的最高溫度來(lái)表示。4. 良好的工藝性為便于制造，刀具材料應(yīng)具備較好的被加工性能，如焊接、熱處理、切削磨削等工藝性。5. 經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性是評(píng)價(jià)刀具材料的重要指標(biāo)之一。有些材料雖單件成本很高，但因其使用壽命長(zhǎng)，分?jǐn)偟矫總€(gè)

53、工件上的成本不一定很高。1.2.2.2 常用刀具材料刀具材料有碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石、立方氮化硼等，碳素工具鋼（如T10A 、 T12A ）及合金工具鋼（如9SiCr 、 CrWMn ），因耐熱性較差， 通 常僅 用 于手 工 工 具和 切 削速 度 較低 的 刀 具， 陶 瓷、 金 剛石 、 立 方氮 化 硼雖 然 性能好，由于成本較高，目前并沒(méi)有廣泛使用，刀具材料中使用最廣泛的仍然是高速鋼和硬質(zhì)合金。1 高速鋼高速鋼是含有W、 Mo 、 Cr 、 V 等合金元素較多的合金工具鋼。它所允許的切削速度比碳素工具鋼及合金工具鋼高13倍，故稱為高速鋼，又稱鋒鋼、白鋼

54、。高速鋼的常溫硬度為6370HRC,熱硬T為 540°620 °。高速鋼刀具易磨出較鋒利的刃口，特別適用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的成形刀具、孔加工刀具，銑刀、拉刀、螺紋刀具、切齒刀具等。高速鋼分為普通高速鋼和高性能高速鋼，普通高速鋼常用主要牌號(hào)有W6Mo5Cr4V2 和 W18Cr4V 等。高性能高速鋼是指在普通高速鋼中增加碳、釩、鈷或鋁等合金元素的新鋼種。常見(jiàn)有高碳高 速 鋼 （ 如 9W18Cr4V ） 、 高 釩 高 速 鋼 （ 如 W12Cr4V4Mo） 、 鈷 高 速 鋼 （ 如 W2Mo9Cr4VCo8 ）、鋁高速鋼（如W6Mo5Cr4V2Al ）。高速鋼刀具的表面進(jìn)行氮化鈦（TiN ）、碳1.5 所化鈦（ TiC ）等涂層后，使其硬度高和耐磨性強(qiáng)，同時(shí)又有較好強(qiáng)度與韌性, 目前廣泛應(yīng)用在鉆頭、絲錐、成形銑刀、切齒刀具上。常用高速鋼的化學(xué)成分、性能和用途見(jiàn)表 示。2硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是由硬度和