智能制造加工技術(shù)第2章智能制造加工基礎(chǔ)兩份資料

2.1概述第2章智能制造加工基礎(chǔ)人工智能的目的是為了用技術(shù)系統(tǒng)來突破人的自然智力的局限性，達到對人腦的部分代替、延伸和加強的目的，使那些單靠人的天然智能無法進行或帶有危險性的工作得以完成，從而使人類的智慧能集中到那些更富于創(chuàng)造性的工作中去智能制造加工技術(shù)是制造技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程與人工智能等學(xué)科互相滲透、互相交織而形成的一門綜合技術(shù)。其具體表現(xiàn)為：智能設(shè)計、智能加工、機器人操作、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能調(diào)度與管理、智能裝配、智能測量與診斷等。它強調(diào)通過“智能設(shè)備”和“自主控制”來構(gòu)造新一代的智能制造系統(tǒng)模式。2.1.1智能制造的物質(zhì)基礎(chǔ)及理論基礎(chǔ)1.智能制造系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)1)數(shù)控機床和加工中心2)計算機輔助設(shè)計與制造3)工業(yè)控制技術(shù)、微電子技術(shù)與機械工業(yè)的結(jié)合4)制造系統(tǒng)5)智能制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)2.1.1智能制造的物質(zhì)基礎(chǔ)及理論基礎(chǔ)2.智能制造技術(shù)的理論基礎(chǔ)制造技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)由一種技術(shù)發(fā)展成為包括系統(tǒng)論、信息論和控制論為核心的、貫穿在整個制造過程各個環(huán)節(jié)的一門新型的工程學(xué)科，即制造科學(xué)。制造系統(tǒng)集成與調(diào)度的關(guān)鍵是信息的傳遞與交換。從信息與控制的觀點來看，智能制造系統(tǒng)是一個信息處理系統(tǒng)，由輸入、處理、輸出和反饋等部分組成。輸入有物質(zhì)(原料、設(shè)備、資金、人員)、能量與信息；輸出有產(chǎn)品與服務(wù)；處理包括物料的處理與信息處理；反饋有產(chǎn)品品質(zhì)回饋與顧客反饋。2.1.2智能制造系統(tǒng)的特征及框架結(jié)構(gòu)1.智能制造加工技術(shù)的特征一個系統(tǒng)既具有人類智能(或部分地)，又具有與人類實現(xiàn)其智能相似的過程與途徑。(1)多信息感知與融合；(2)知識表達、獲取、存儲和處理(主要是識別、設(shè)計、計算、優(yōu)化、推理與決策)；(3)具有聯(lián)想記憶與智能控制功能；(4)自治性自相似、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織、自維護；(5)機器智能的演繹(分解)與歸納(集成)；(6)具有較強的容錯能力。2.1.2智能制造系統(tǒng)的特征及框架結(jié)構(gòu)2.智能制造系統(tǒng)模式的框架結(jié)構(gòu)中心層、管理層、計劃層和生產(chǎn)層2.2切削機床的分類和型號數(shù)控車床與普通車床結(jié)構(gòu)差別數(shù)控系統(tǒng)；床身穩(wěn)固裝有防護門；保留主軸箱、尾座；取消掛輪箱、進給箱、溜板箱、光桿、絲桿等；配備自動刀架\對刀儀\自動排屑等輔助設(shè)備。伺服系統(tǒng)；各種機床簡介1、車床可裝60把刀的刀具庫快速換刀裝置可裝20把刀的刀具庫車床的加工范圍：其他車床：仿形車床2、刨床搖臂鉆床3、鉆床4、鏜床臥式鏜床坐標(biāo)鏜床：屬高精度機床，具有坐標(biāo)位置精密測量裝置、實現(xiàn)工件和刀具精確定位，用于鏜削精密孔和位置精度較高的孔系。例如鉆模板上的孔加工金剛鏜床：

切削速度高，切削深度和進給量小，用于成批生產(chǎn)中的精加工。例如活塞、連桿、氣缸5、磨床無心外圓磨床6、齒輪加工機床滾齒機7、拉床一、金屬切削機床的分類按加工方式分：

12大類按通用程度分：車床鉆床鏜床磨床齒輪加工機床螺紋加工機床銑床刨床拉床電加工機床切斷機床其它機床通用機床（萬能機床）：加工范圍較廣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要適用于單件、小批量生產(chǎn)。如臥式車床、臥式銑鏜床等。專門化機床（專能機床）：加工某一類或幾類零件的某一種（或幾種）特定工序。如精密絲杠車床、凸輪軸車床、曲軸車床等。專用機床：加工某一種（或幾種）零件的特定工序。如制造主軸箱的專用鏜床、制造車床床身導(dǎo)軌的專用龍門磨床等等。按照加工精度：普通精度機床、精密機床、高精度機床。按照自動化程度：手動、機動、半自動和自動機床。按照機床質(zhì)量：儀表機床、中型機床（一般機床）、大型機床（質(zhì)量達10t）、重型機床(大于30t)和超重型機床(大于100t)。按照機床主要工作部件的數(shù)目：單軸、多軸或單刀和多刀機床等。

（△）

○

（○）

△

△

△

（Ⅹ△）（○）（）

其它特性代號

重大改進順序

主軸數(shù)或第二主參數(shù)

主參數(shù)或設(shè)計順序號

系代號

組代號

通用特性、結(jié)構(gòu)特性代號

類代號

分類代號

二、機床型號的編制方法按GB/T15375-94《金屬切削機床型號編制方法》規(guī)定（一）通用機床型號類別車床鉆床鏜床磨床齒輪加工機床螺紋加工機床銑床刨床拉床電加工機床切斷機床其它機床代號CZTM2M3MYSXBLDGQ讀音車鉆鏜磨2磨3磨牙絲銑刨拉電割其1、機床的類別代號例：

CA6140機床類別代號（車床類）機床特性代號（結(jié)構(gòu)特性）機床組別代號（落地及臥式車床組）機床系別代號（臥式車床系）機床主參數(shù)代號（最大車削直徑400mm）2、機床的特性代號（1）通用特性代號通用特性代號通用特性代號高精度G仿形F精密M輕型Q自動Z加重型C半自動B萬能W數(shù)字程序控制K簡式J自動換刀H柔性加工單元R（2）結(jié)構(gòu)特性代號

區(qū)別主參數(shù)相同而結(jié)構(gòu)不同的機床，在型號中用漢語拼音區(qū)分。通用特性代號已用的字母及字母“I”、“O”不能用。例：CA6140型普通車床

3、機床的組別和系別代號

每類機床分10組（從0～9組），每組又分10系（從0～9型）4、主要參數(shù)代號

代表機床規(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（1/10或1/100或1/1）來表示。5、機床重大改進序號

用字母“A、B、C……

”表示，附機床型號末尾，以示區(qū)別。

Z525

主參數(shù)（最大鉆孔直徑25mm）

組：立式鉆床

鉆床

Y

3

1

50

E

重大改進序號

主參數(shù)（最大工件直徑500mm）

系代號

（1）

組：滾齒機

齒輪加工機床

X

6

2

主參數(shù)（主軸直徑20mm）

組：臥式升降臺銑床

銑床

（二）專用機床型號

型號表示方法：（三）組合機床及自動線型號

例

：

B1－3100北京第一機床廠第三組第100種專用機床（專用銑床）組合機床及自動線分類代號分類代號大型組合機床U小型組合機床H自換刀數(shù)控組合機床K大型組合機床自動線UX小型組合機床自動線HX自換刀數(shù)控自動線KX1、機床的精度（2）傳動精度

是指機床聯(lián)系傳動鏈兩端件之間運動關(guān)系的準(zhǔn)確性。（3）位置精度

是機床運動部件（如工作臺、刀架和主軸箱等），從某一起始位置運動到預(yù)期的另一位置時所到達的實際位置的準(zhǔn)確程度。（1）幾何精度

車身導(dǎo)軌的直線度、工作臺臺面的平面度、主軸的回轉(zhuǎn)精度、刀架和工作臺等移動的直線度、車床刀架移動方向與主軸線的平行度等。二、機床的精度和技術(shù)性能機床的工藝范圍：可以完成的工序種類、能加工的零件類型、毛坯和材料種類以及適應(yīng)的生產(chǎn)規(guī)模等。機床的技術(shù)規(guī)格：反映機床尺寸大小和工作性能的各種技術(shù)數(shù)據(jù)。包括尺寸參數(shù)、運動參數(shù)和動力參數(shù)。加工精度與表面粗糙度：是指在正常工藝條件下，機床上加工零件所能達到的尺寸精度、形狀和相互位置精度以及所控制的表面粗糙度。機床生產(chǎn)率：通常是指單位時間內(nèi)機床所能加工的工件數(shù)量。機床的自動化程度：可以用機床自動工作的時間與全部工作時間的比值表示。精度保持性：是指機床保持其規(guī)定的加工質(zhì)量的時間長短。2、機床的技術(shù)性能

機床的技術(shù)性能是有關(guān)機床加工范圍、使用質(zhì)量和經(jīng)濟性的性能指標(biāo)，包括工藝范圍、技術(shù)規(guī)格、加工精度和表面粗糙度、生產(chǎn)率、自動化程度和精度保持性。2.3機床運動基礎(chǔ)知識金屬切削機床的工作原理是使金屬切削刀具和工件產(chǎn)生一定的相對運動，以形成具有一定形狀、一定尺寸精度和表面質(zhì)量的零件表面。2.3.1零件表面形狀與成形一、零件表面的形狀機械零件常用的表面形狀零件的常用表面平面圓柱面特殊表面成型表面圓錐面機器零件上常用的各種典型表面

工件表面可以看成是一條線沿著另一條線移動或旋轉(zhuǎn)而形成的。并且我們把這兩條線叫著母線和導(dǎo)線，統(tǒng)稱發(fā)生線，簡稱生線。

若形成某一表面的母線和導(dǎo)線可以互換，則稱為可逆表面。母線和導(dǎo)線不可以互換，則稱為不可逆表面。2.3.2零件表面的成形運動組成零件輪廓的幾何表面導(dǎo)線導(dǎo)線導(dǎo)線導(dǎo)線母線導(dǎo)線母線母線母線母線母線母線導(dǎo)線導(dǎo)線導(dǎo)線螺紋的生成線是由“Λ”形線（母線）和螺旋線（導(dǎo)線）直齒圓柱齒輪生成線是漸開線（母線）和直線（導(dǎo)線）三.發(fā)生線的形成及所需運動1）切削刃的形狀為一個切削點，形成點接觸2）切削刃的形狀為一個一段曲線，形狀吻合形成線接觸。3）切削刃的形狀為一個一段曲線，形狀不吻合形成共軛關(guān)系。本意：兩頭牛背上的架子稱為軛，軛使兩頭牛同步行走。共軛即為按一定的規(guī)律相配的一對。1)成型法——利用成形刀具來形成發(fā)生線，對工件進行加工的方法。

形成發(fā)生線所需的運動2)軌跡法——靠刀尖的運動軌跡來形成所需要表面形狀的方法。

形成發(fā)生線所需的運動3)相切法——由圓周刀具上的多個切削點來共同形成所需工件表面形狀的方法。

形成發(fā)生線所需的運動4)展成法——利用工件和刀具作展成切削運動來形成工件表面的方法。

形成發(fā)生線所需的運動四、零件表面成形所需的成形運動車削所需的表面成形運動：母線為直線，導(dǎo)線為圓，因此，形成表面的成形運動總數(shù)為一個，是一個簡單成形運動。螺紋車刀車削螺紋：母線—成形刀刃，不需要成形運動。導(dǎo)線—螺旋線，由軌跡法形成，需要一個復(fù)合成形運動B11A12。表面成形運動的總個數(shù)為1個，是復(fù)合成形運動。滾齒加工的成形運動：母線（輪齒的漸開線）是滾刀切削刃的包絡(luò)線，由B11和B12構(gòu)成。導(dǎo)線事沿齒長方向的直線，由相切法形成，即需滾刀旋轉(zhuǎn)并向下的直線運動B11+A2滾切直齒圓柱齒輪時共需兩個運動，即展成運動B11+B12和滾刀沿工件軸向移動的直線運動A2一、機床的運動聯(lián)系

為了實現(xiàn)加工過程中所需的各種運動，機床必須具備以下3個基本部分：（2）動力源

它是提供運動和動力的裝置。是執(zhí)行件的運動來源。通常為三相異步電動機。（3）傳動裝置

它是傳遞運動和動力的裝置，通過它把動力源的動力和運動按要求傳遞給執(zhí)行件。如齒輪、絲杠螺母、液壓傳動件等。（1）執(zhí)行件

它是執(zhí)行機床運動的部件，如主軸、刀架、工作臺等，其任務(wù)是帶動工件或刀具完成一定形式的運動和保持準(zhǔn)確的運動軌跡。2.4機床傳動基礎(chǔ)知識二、機床的傳動鏈

把動力源和執(zhí)行件或執(zhí)行件之間聯(lián)系起來的一系列傳動件，構(gòu)成了一個傳動聯(lián)系，稱其為傳動鏈。按傳動鏈的性質(zhì)不同可分為：

①外聯(lián)系傳動鏈

它是聯(lián)系動力源和機床執(zhí)行件之間的傳動鏈，使執(zhí)行件得到運動，而且能改變運動的速度和方向，但不要求動力源和執(zhí)行之間有嚴(yán)格的傳動比關(guān)系，如：車削時電機與主軸間的傳動鏈。②內(nèi)聯(lián)系傳動鏈

它是聯(lián)系復(fù)合運動之間的各個分解部分，因而傳動鏈所聯(lián)系的執(zhí)行件相互之間要求有嚴(yán)格的傳動比關(guān)系，如：

車削螺紋主軸與刀架間的傳動鏈；內(nèi)聯(lián)系傳動鏈中不能用帶傳動、摩擦輪傳動和鏈傳動。傳動鏈中通常包括兩類傳動機構(gòu)

1.定比傳動機構(gòu)傳動比和傳動方向固定不變的傳動機構(gòu)，如定比齒輪副、蝸桿蝸輪副、絲杠螺母副等。2.換置機構(gòu)根據(jù)加工要求可變換傳動比和傳動方向的傳動機構(gòu)。如掛輪變速機構(gòu)、滑移齒輪變速機構(gòu)、離合器換向機構(gòu)等。1）傳動原理圖

為了便于研究機床的傳動原理,用一些簡明的符號把動力源、執(zhí)行件之間的傳動聯(lián)系表示出來的示意圖。

并不表達實際傳動機構(gòu)的種類和數(shù)量3.傳動原理圖和傳動系統(tǒng)圖2）傳動系統(tǒng)圖表示機床全部運動的傳動關(guān)系的示意圖，用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的符號表示各種傳動元件，并按照運動傳遞的順序，畫在能反映機床外形和各主要部件相互位置的展開圖中。

只表示傳動關(guān)系，而不表示各零件的實際尺寸和位置圖2-14傳動原理圖常用符號一條是：電動機-1-2-uv-3-4-主軸；另一條是：電動機-1-2-uv-3-5-uf-6-7-絲杠。其中l(wèi)-2-uv-3是公共段。這樣的傳動原理圖的優(yōu)點是既可用于車螺紋，又可用于車削圓柱面等，區(qū)別在于車螺紋時ux必須計算和調(diào)整得準(zhǔn)確，而車削圓柱面時準(zhǔn)確性要求不高。2）傳動系統(tǒng)圖2.4.4.機床傳動計算機床運動計算按每一傳動鏈分別進行，一般步驟為：(1)、確定傳動鏈的兩端件，如電動機—主軸，主軸—刀架等；(2)、根據(jù)傳動鏈兩端件的運動關(guān)系，確定它們的計算位移，即在指定的同一時間間隔內(nèi)兩端件的位移量。例如，車床螺紋進給傳動鏈的計算位移為：主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架移動工件螺紋一個導(dǎo)程L(單位為mm)；2.3.3.機床傳動計算(3)、根據(jù)計算位移以及相應(yīng)傳動鏈中各個順序排列的傳動副的傳動比，列寫運動平衡式；(4)、根據(jù)運動平衡式，計算出執(zhí)行件的運動速度(轉(zhuǎn)速、進給量等)或位移量，或者整理出換置機構(gòu)的換置公式，然后按加工條件確定掛輪變速機構(gòu)所需采用的配換齒輪齒數(shù)，或確定對其他變速機構(gòu)的調(diào)整要求。CA6140型臥式車床的傳動系統(tǒng)圖1）主運動傳動鏈的運動路線表達式如下：2）主軸轉(zhuǎn)速計算主軸的轉(zhuǎn)速可應(yīng)用下列運動平衡式計算。由傳動路線表達式可知，主軸正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速級數(shù)為2×3×（1+2×2）=30級，但在Ⅲ軸、Ⅴ軸之間4種傳動比分別為：2、進給運動傳動鏈1）螺紋進給傳動鏈車削螺紋時，主軸回轉(zhuǎn)與刀具縱向進給必須保證嚴(yán)格的運動關(guān)系：主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具移動一個螺紋導(dǎo)程。其運動平衡式為：CA6140型臥式車床可車削公制、英制、模數(shù)、徑節(jié)4種螺紋，也可車大導(dǎo)程、非標(biāo)準(zhǔn)及較精密螺紋，或上述各種左、右螺紋。(1) 車公制螺紋傳動路線表達式為：車削公制螺紋(右旋)的運動平衡式為：(2) 英制螺紋傳動路線表達式為：車削英制螺紋的運動平衡式為：(3) 車模數(shù)螺紋傳動路線表達式為：車削模數(shù)螺紋的運動平衡式為：(4)車徑節(jié)螺紋傳動路線表達式為：(5) 車削非標(biāo)準(zhǔn)螺距螺紋和較精密螺紋例題2-1，如圖2-13所示為臥式車床傳動系統(tǒng)圖。該機床可實現(xiàn)主運動、縱向進給運動、橫向進給運動和車螺紋時的縱向進給運動等4個運動，試寫出主運動的傳動路線表達式、列出平衡方程和計算轉(zhuǎn)速的極大和極小值。主運動的傳動路線表達式為：練習(xí)：例1：計算下圖中主軸的最高最低轉(zhuǎn)速和主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)如圖所示計算步驟如下：⑴傳動鏈的兩端件：電動機——主軸⑵計算位移電動機1440r/min——主軸r/min⑶傳動路線：（4）運動平衡式：（5）最高和最低轉(zhuǎn)速（三角帶的滑動系數(shù)可近似取ε=0.02）例2．根據(jù)下圖所示的車削螺紋進給傳動鏈，已知絲杠的螺距P=12，工件的導(dǎo)程L=9，求配換掛輪的齒數(shù)計算步驟

①傳動鏈兩端件主軸——刀架②計算位移主軸1轉(zhuǎn)——刀架移動L（工件螺紋的導(dǎo)程，mm）③運動平衡式，由圖得到運動平衡式為：式中的L工——被加工螺紋的導(dǎo)程，mm；（4）換置公式，將上式簡化后，得到掛輪的換置公式則配換齒輪的齒數(shù)a=45b=45c=60d=80將數(shù)據(jù)代入上式（3×3）/（3×4）=3/3×3/4=45/45×60/80

根據(jù)換置機構(gòu)的傳動比確定配換齒輪齒數(shù)的方法有多種，常用有因子分解法和和查表法。如果傳動比數(shù)值是有理數(shù)，且換算成分?jǐn)?shù)后其分子分母可分解成數(shù)值不大的幾個因子時，通?？捎靡蜃臃纸夥ǖ呐鋼Q齒輪齒數(shù)。此時配換齒輪的實際傳動比與換置公式中所求的傳動比相等，即沒有傳動比誤差。如果傳動比數(shù)值是無理數(shù)，一般采用查表法按傳動比近似值選取配換齒輪齒數(shù)，從而產(chǎn)生傳動比誤差。課堂練習(xí)1、根據(jù)下面的傳動系統(tǒng)圖，⑴寫出傳動路線表達式；⑵分析軸Ⅲ的轉(zhuǎn)速級數(shù)；⑶計算軸Ⅲ的最高和最低轉(zhuǎn)速。2、按下圖所示傳動系統(tǒng)，計算：

(1)軸A的轉(zhuǎn)速；

(2)軸B轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)時，螺母C移動的距離。

(3)軸A轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)時，軸B轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)。2.5數(shù)控機床數(shù)字控制機床(NumericalControlMachineTools)簡稱數(shù)控機床，這是一種將數(shù)字計算技術(shù)應(yīng)用于機床的控制技術(shù)。它把機械加工過程中的各種控制信息用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。1.數(shù)控機床的加工原理

由上述數(shù)控機床的工作過程可知，數(shù)控機床的基本組成包括加工程序載體、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、機床主體和其他輔助裝置。數(shù)控機床最適宜加工以下類型的零件：（1）生產(chǎn)批量小的零件(100件以下)；（2）需要進行多次改型設(shè)計的零件；（3）加工精度要求高、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的零件，如箱體類，曲線、曲面類零件；（4）需要精確復(fù)制和尺寸一致性要求高的零件；（5）價值昂貴的零件，這種零件雖然生產(chǎn)量不大，但是如果加工中因出現(xiàn)差錯而報廢，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟損失。2.5.2數(shù)控機床的特點和分類與通用機床和專用機床相比，數(shù)控機床具有以下主要特點：（1）加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定。（2）能完成普通機床難以完成或根本不能加工的復(fù)雜零件加工。（3）生產(chǎn)效率高。（4）對產(chǎn)品改型設(shè)計的適應(yīng)性強。（5）有利于制造技術(shù)向綜合自動化方向發(fā)展。（6）監(jiān)控功能強，具有故障診斷的能力。（7）減輕工人勞動強度、改善勞動條件。2.數(shù)控機床的分類1）按運動軌跡分類（1）點位控制系統(tǒng)（2）直線控制系統(tǒng)（3）輪廓控制系統(tǒng)2）按伺服系統(tǒng)控制方式分類（1）開環(huán)伺服系統(tǒng)（2）閉環(huán)伺服系統(tǒng)（3）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)3）按功能水平分類4）按工藝用途分類數(shù)控機床按不同工藝用途分類有數(shù)控的車床、銑床、磨床與齒輪加工機床等。在數(shù)控金屬成型機床中，有數(shù)控的沖壓機、彎管機、裁剪機等。在特種加工機床中有數(shù)控的電火花切割機、火焰切割機、點焊機、激光加工機等。近年來在非加工設(shè)備中也大量采用數(shù)控技術(shù)，如數(shù)控測量機、自動繪圖機、裝配機、工業(yè)機器人等。典型數(shù)控車床結(jié)構(gòu)組成圖2.5.3車床傳動系統(tǒng)1）主傳動系統(tǒng)當(dāng)機床處在連續(xù)運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，主軸的轉(zhuǎn)速在437-3500r/min范圍內(nèi)，主軸應(yīng)能傳遞電動機的全部功率11kw，為主軸的恒功率區(qū)域II（實線）。在這個區(qū)域內(nèi)，主軸的最大輸出轉(zhuǎn)矩（245N.m）應(yīng)隨著主軸轉(zhuǎn)速的增高而變小。主軸轉(zhuǎn)速在35-437r/min范圍內(nèi)的各級轉(zhuǎn)速并不需要傳遞全部功率，但主軸的輸出轉(zhuǎn)矩不變，稱為主軸的恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域I（實線）。在這個區(qū)域內(nèi)，主軸所能傳遞的功率隨著主軸轉(zhuǎn)速的降低而降低。圖中虛線所示為主軸電動機超載（允許超載30mim）時，對應(yīng)的恒功率區(qū)域和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域。電動機超載時的功率為15kw，超載的最大輸出轉(zhuǎn)矩為334N.M。數(shù)控車床主軸箱結(jié)構(gòu)簡圖液壓卡盤結(jié)構(gòu)簡圖2.進給傳動系統(tǒng)1）進給傳動系統(tǒng)的特點數(shù)控車床的進給傳動系統(tǒng)是控制X、Z坐標(biāo)軸的伺服系統(tǒng)的主要組成部分，它將伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為刀架的直線運動，而且對移動精度要求很高，X軸最小移動量為0.0005mm(直徑編程)，Z軸最小移動量為0.001mm。采用滾珠絲杠螺母傳動副，可以有效地提高進給系統(tǒng)的靈敏度、定位精度和防止爬行。另外，消除絲杠螺母的配合間隙和絲杠兩端的軸承間隙，也有利于提高傳動精度。2）進給傳動方式(1)進給系統(tǒng)傳動裝置

圖2-25所示是MJ-50型數(shù)控車床X軸進給傳動裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。如圖2-25a所示，AC伺服電動機15經(jīng)同步帶輪14和10以及同步帶12帶動滾珠絲杠6回轉(zhuǎn)，其上螺母7帶動(如圖2-25(b)所示)刀架21沿滑板1的導(dǎo)軌移動，實現(xiàn)X軸的進給運動。電動機軸與同步帶輪14用鍵13連接。這種絲杠兩端固定的支承形式，結(jié)構(gòu)和工藝都較復(fù)雜，但是能夠保證和提高絲杠的軸向剛度。脈沖編碼器16安裝在伺服電動機的尾部。圖中5和8是緩沖塊，在出現(xiàn)意外碰撞時起到保護作用。圖2-25MJ-50數(shù)控車床X軸進給裝置簡圖圖2-26數(shù)控車床Z軸進給裝置簡圖3）自動回轉(zhuǎn)刀架數(shù)控車床自動回轉(zhuǎn)刀架的轉(zhuǎn)位換刀過程如下(1)當(dāng)接收到數(shù)控系統(tǒng)的換刀指令后，刀盤松開。(2)刀盤旋轉(zhuǎn)到指令要求的刀位。(3)刀盤夾緊并發(fā)出轉(zhuǎn)位結(jié)束即到位確認(rèn)信號。圖2-27MJ—50型數(shù)控車床的回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)簡圖1—平板共軛分度凸輪；2—液壓馬達；3—錐套；4、5—齒輪；6—刀架主軸；7、12—推力球主軸；8—雙列滾針軸承；9—活塞；10、13—鼠牙盤4）機床尾座圖2-28MJ-50型數(shù)控車床的尾座2.5.4車床電氣控制原理圖及液壓系統(tǒng)1．車床電氣控制原理圖在MJ-50的數(shù)控車床主電路中，M1為主軸電動機，拖動主軸的旋轉(zhuǎn)并通過傳動機構(gòu)實現(xiàn)車刀的進給。主軸電動機M1的運轉(zhuǎn)、停止正反轉(zhuǎn)由接觸器KM1、KM2的三個常開主觸點的接通和斷開來控制，電動機M1的容量小于10KW，所以一般情況下均采用直接啟動。2.液壓系統(tǒng)原理圖圖2-31所示是MJ-50型數(shù)控車床的液壓系統(tǒng)原理圖。機床的液壓系統(tǒng)采用單向變量液壓泵，系統(tǒng)壓力通常調(diào)整到4MPa，壓力大小由壓力表14顯示。泵出口的壓力油經(jīng)過單向閥進入控制油路。4）回轉(zhuǎn)刀架轉(zhuǎn)位換刀的控制選擇性補充內(nèi)容：

數(shù)控銑床銑床的種類很多，有臥式銑床、立式銑床、龍門銑床、工具銑床等。塑料模具加工生產(chǎn)中，立式搖臂萬能銑床應(yīng)用得最為廣泛。（1）立式銑床圖2-34立式搖臂萬能銑床1-立銑頭2-主軸3-工作臺4-橫向溜板5-升降臺6-床腳7-電器箱8-縱向走刀器9-床身10-電子尺11-搖臂圖2-35龍門銑床圖2-36X6132型臥式萬能銑床銑削加工范圍XK5040A型數(shù)控銑床的用途、布局與參數(shù)XK5040A型數(shù)控銑床傳動系統(tǒng)圖圖2-40機械結(jié)構(gòu)關(guān)系圖選擇性補充內(nèi)容：

數(shù)控磨床磨床是利用磨具對工件表面進行磨削加工的機床。大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料進行加工，如絎磨機、超精加工機床、砂帶磨床、研磨機和拋光機等。2.磨床分類（1）外圓磨床：是普通型的基型系列，主要用于磨削圓柱形和圓錐形外表面的磨床。（2）內(nèi)圓磨床：是普通型的基型系列，主要用于磨削圓柱形和圓錐形內(nèi)表面的磨床。（3）坐標(biāo)磨床：具有精密坐標(biāo)定位裝置的內(nèi)圓磨床。（4）無心磨床：工件采用無心夾持，一般支承在導(dǎo)輪和托架之間，由導(dǎo)輪驅(qū)動工件旋轉(zhuǎn)，主要用于磨削圓柱形表面的磨床。（5）平面磨床：主要用于磨削工件平面的磨床。（6）砂帶磨床：用快速運動的砂帶進行磨削的磨床。（7）絎磨機：用于絎磨工件各種表面的磨床。（8）研磨機：用于研磨工件平面或圓柱形內(nèi)，外表面的磨床。（9）導(dǎo)軌磨床：主要用于磨削機床導(dǎo)軌面的磨床。（10）工具磨床：用于磨削工具的磨床。（11）多用磨床：用于磨削圓柱、圓錐形內(nèi)、外表面或平面，并能用隨動裝置及附件磨削多種工件的磨床。（12）專用磨床：從事對某類零件進行磨削的專用機床。按其加工對象又可分為：花鍵軸磨床、曲軸磨床、凸輪磨床、齒輪磨床、螺紋磨床、曲線磨床等。3.布局4.運動數(shù)控磨床傳動系統(tǒng)3、內(nèi)圓磨具主軸的旋轉(zhuǎn)運動內(nèi)圓磨具主軸由內(nèi)磨裝置上的1.1kW、3000r/min的電動機驅(qū)動，經(jīng)平帶直接傳動，更換帶輪，可使主軸獲得10000r/min和15000r/min兩種轉(zhuǎn)速。內(nèi)圓磨具安裝在內(nèi)圓磨具支架上，為了保證工作安全，內(nèi)圓磨削砂輪電動機的啟動和內(nèi)圓磨具支架的位置有聯(lián)鎖作用，即只有支架翻到削內(nèi)圓的工作位時，電動機才能啟動，同時砂輪架快速進退手柄在原位置上自動鎖住，這時砂輪架不能快速移動。數(shù)控磨床液壓系統(tǒng)2.機床液壓傳動系統(tǒng)的工作原理圖2-44M1432B型外圓磨床的液壓傳動系統(tǒng)圖1)工作臺的縱向往復(fù)直線運動進油路：液壓泵→油路1→液動換向閥→油路2→工作臺液壓缸右腔。回油路：工作臺液壓缸左腔→油路3→液動換向閥→油路5→先導(dǎo)閥→油路16→開停閥→節(jié)流閥→油箱。工作臺向右運動到預(yù)定位置時進油路：液壓油泵→油路1→液動換向閥→油路3→工作臺液壓缸左腔。回油路：工作臺液壓缸左腔→油路2→液動換向閥→油路4→先導(dǎo)閥→油路16→開停閥→節(jié)流閥→油箱。2)工作臺換向過程抖動缸的油路由進油路和回油路組成?！暨M油路：液壓泵→精濾器→油路7→先導(dǎo)閱→油路9→左抖動缸?！艋赜吐罚河叶秳痈住吐?→先導(dǎo)閥→油路14→油箱。液動閥的控制油路由進油路和回油路組成?！暨M油路：液壓泵→精濾器→油路7→先導(dǎo)閥→油路9→單向閥I2→液動閥右端?！艋赜吐罚阂簞娱y左端→油路8→先導(dǎo)閥→油路14→油箱。(2)端點停留階段圖2-46換向過程中液動閥油路的連接情況進油路：與第一次快跳相同回油路：液動閥左端→節(jié)流閥L1→油路8-先導(dǎo)→油路14→油箱(3)反向啟動階段。液動閥的閥芯由圖2-46b所示位置繼續(xù)向左移動，其左環(huán)形槽將油路10與12連通，控制油路如下。

進油路：與第一次快跳相同。

回油路：液動閥左端→油口12→液動閱→油路10→油路18→先導(dǎo)閱→油路14→油箱。

由于液動閥左端的回油不用經(jīng)節(jié)流閥而直接回油箱，回油通道通暢，閥芯實現(xiàn)第二次快跳，如圖2-46c所示，主油路被迅速切斷，工作臺反向啟動。3)工作臺液動與手動的互鎖為了保證操作人員的安全，工作臺運動時，手搖工作機構(gòu)應(yīng)脫開。只有在工作臺停止運動時，開停閥處于“?！?開停閥處于左位)的位置，才能轉(zhuǎn)動手輪使工作臺手動運動。圖2-44所示位置，開停閥處于右位，壓力油經(jīng)開停閥流入互鎖缸的上腔，推動活塞下移，使齒輪傳動副脫開嚙合，手揺機構(gòu)斷開。當(dāng)開停閥左位接入系統(tǒng)時，工作臺液壓缸回油路與節(jié)流閥之間的通路斷開，左右兩腔互通：同時互鎖缸的上腔接通油箱，活塞在彈簧力的作用下上移動，齒輪副進入嚙合，接通了工作臺的手搖機構(gòu)，以調(diào)整工件的加工位置。4)砂輪架的周期進給運動(1)雙向進給(2)左端進給(3)右端進給(4)無進給(5)砂輪架的快速進、退運動6)尾座套筒的液壓退回運動7)機床潤滑及壓力測量選擇性補充內(nèi)容：

其他機床2.6.1齒輪加工機床2.6.2鉆床及其加工技術(shù)2.6.3鏜床及其加工技術(shù)2.6.4刨床及其加工技術(shù)以下內(nèi)容教材中未編寫，請根據(jù)實際情況決定是否補充！！一、齒輪加工機床的工作原理1.加工方法分類：（1）成型法：要求所用刀具的切削刃形狀與被切齒輪的的齒槽形狀相吻合。

齒輪加工機床是用來加工齒輪輪齒的機床。

成形法包括：銑削法、拉削法

1)銑削法銑削法加工刀具：圓盤銑刀、指狀銑刀圓盤銑刀外形與齒輪齒槽形狀相同。銑齒時，圓盤銑刀繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)，而毛坯沿平行于齒輪軸線方向作直線移動，銑出一個齒槽后，將齒輪毛坯轉(zhuǎn)過360°/z，再銑第二個齒槽，依此類推。2.6.1齒輪加工機床一、齒輪加工機床的工作原理指狀銑刀：指狀齒輪銑刀加工齒輪方法與用圓盤銑刀時相似。不過指狀銑刀常用于加工大模數(shù)的齒輪（m>20mm），并可用于加工人字齒輪。2)拉削法2.6.1齒輪加工機床2.成形法加工特點：優(yōu)點：機床結(jié)構(gòu)簡單，可以利用通用機床加工。缺點：對于同一模數(shù)的齒輪，只要齒數(shù)不同，齒廓形狀就不同，就需要采用不同的成形刀具。齒面成形方法的精度不高，生產(chǎn)率也較低。用途：主要用于精度要求不高修配行業(yè)。此外，也可用成形刨刀在刨床上刨齒，或在插床上插齒。

一、齒輪加工機床的工作原理（2）范成法

加工齒輪應(yīng)用齒輪嚙合的原理。其切齒過程模擬齒輪副的嚙合過程，如齒輪一齒輪副，把其中的一個轉(zhuǎn)化為刀具，另一個作為工件，并保證刀具和工件之間做嚴(yán)格的嚙合運動。被加工齒的齒面是在刀具和工件包絡(luò)過程中由刀具切削刃的位置連續(xù)變化而形成的。優(yōu)點：只要模數(shù)和壓力角相同，一把刀具可以加工任意齒數(shù)的齒輪，加工精度和生產(chǎn)率都比較高。

一、齒輪加工機床的工作原理

屬于范成法的有滾齒、插齒、剃齒、珩齒、磨齒等。滾齒加工動態(tài)演示插齒加工動態(tài)演示珩齒加工動態(tài)演示磨齒加工動態(tài)演示二、齒輪加工機床的類型齒輪加工機床圓柱齒輪加工機床錐齒輪加工機床滾齒機插齒機刨齒機銑齒機拉齒機珩齒機剃齒機磨齒機滾齒機加工范圍（1）直齒圓柱齒輪（2）斜齒圓柱齒輪（3）蝸輪一、滾齒原理1－滾刀；2－工件一、滾齒原理（一）加工直齒圓柱齒輪時的運動和傳動原理一、滾齒原理（一）加工直齒圓柱齒輪時的運動和傳動原理

滾切直齒圓柱齒輪的傳動原理圖1.范成運動（一）加工直齒圓柱齒輪時的運動和傳動原理

滾刀與工件之間的嚙合運動，是一個復(fù)合的表面成形運動。這個運動可以被分解為兩個部分：滾刀的旋轉(zhuǎn)運動B11和工件的旋轉(zhuǎn)運動B12。這一復(fù)合運動需要有一個內(nèi)聯(lián)系傳動鏈用以保持B11和B12之間的相對運動關(guān)系

展成運動還應(yīng)有條外聯(lián)系傳動鏈與動力源相聯(lián)系。2.主運動

為了切出整個齒寬，即形成輪齒表面的導(dǎo)線，滾刀還需做軸向的直線運動A2。3.軸向進給運動范成傳動鏈：滾刀-4-5-ux-6-7-工件滾齒機動態(tài)傳動路線主運動傳動鏈：電動機-1-2-uv-3-4-滾刀滾齒機動態(tài)傳動路線軸向進給傳動鏈：工件-7-8-uf-9-10-刀架升降l絲杠滾齒機動態(tài)傳動路線（二）加工斜齒圓柱齒輪時的運動和傳動原理1.運動滾切斜齒圓柱齒輪的傳動原理圖2.傳動原理3.滾切斜齒圓柱齒輪的傳動鏈滾切斜齒圓柱齒輪的傳動原理圖

附加運動保證刀架沿工件軸線方向移動一個螺旋線導(dǎo)程L時,工件附加轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。4.加工斜齒圓柱齒輪時的附加運動

附加運動傳動鏈:刀架（滾刀移動A21）—12—13—uy—14—15—[合成]—6—7—ux—8—9—工作臺(工件附加轉(zhuǎn)動B22)（三）滾齒機的運動合成機構(gòu)（四）加工蝸輪時的運動和傳動原理

根據(jù)切入進給方法不同，滾切蝸輪的方法有兩種：1.徑向進給法

這種加工方法在一般滾齒機上都可進行2.切向進給法

這種加工方法只在滾刀刀架上具備切向進給溜板的滾切機上方能進行，同時需要采用帶切削錐的蝸輪滾刀。二、滾齒機傳動系統(tǒng)及其調(diào)整計算滾齒機外形滾齒機工藝范圍（一）加工直齒圓柱齒輪的調(diào)整計算1.主運動傳動鏈2.范成運動傳動鏈3.軸向進給運動傳動鏈（二）加工斜齒圓柱齒輪的調(diào)整計算1.主運動傳動鏈

加工斜齒圓柱齒輪時，機床主運動傳動鏈的調(diào)整計算和加工直齒圓柱齒輪時相同。2.范成運動傳動鏈3.軸向進給運動傳動鏈

軸向進給傳動鏈及其調(diào)整計算和加工直齒圓柱齒輪相同。4.附加運動傳動鏈（三）滾切齒數(shù)大于100的質(zhì)數(shù)直齒圓柱齒輪的調(diào)整計算

首先選擇一接近于所需加工的齒數(shù)z的數(shù)值z0來調(diào)整范成運動傳動鏈（z0應(yīng)是能夠利用機床現(xiàn)有掛輪的數(shù)值）。顯然，這時范成運動傳動鏈兩端件運動關(guān)系改變?yōu)椋簼L刀主軸轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，工件轉(zhuǎn)k/z0

轉(zhuǎn)。因而，在范成運動中，滾刀轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)時，工件產(chǎn)生運動誤差（k/z-k/z0

）轉(zhuǎn)。為了補償這一誤差，可利用附加運動傳動鏈，在工件轉(zhuǎn)k／z轉(zhuǎn)過程中，使工件得到附加的（k/z-k/z0

）轉(zhuǎn)，從而加工出齒輪齒數(shù)為z的直齒圓柱齒輪。此處的附加運動鏈，其兩端件是工作臺（工件轉(zhuǎn)動）—工作臺（工件附加轉(zhuǎn)動），運動聯(lián)系路線為:9-10-uf-11-13-uy-14-15-〔合成〕-6-7-ux-8-9。1．加工原理(1)主運動和軸向進給運動傳動鏈與滾切直齒圓柱齒輪時相同。2．傳動鏈的調(diào)整計算(2)范成運動傳動鏈(3)附加運動傳動鏈附加運動傳動鏈的兩端件是工作臺—工作臺，計算位移是：工作臺轉(zhuǎn)k/z轉(zhuǎn)，工作臺附加轉(zhuǎn)（k/z-k/z0)轉(zhuǎn)，其運動平衡式為：（四）刀架快速移動的傳動路線1．加工原理

刀架快速移動的方向可通過控制快速電動機的旋轉(zhuǎn)方向來變換。在Y3150E型滾齒機上，起動快速電動機之前，必須先用操縱手柄P3將軸ⅩⅧ上的三聯(lián)滑移齒輪移到空擋位置，以脫開ⅩⅦ和ⅩⅧ之間的傳動聯(lián)系（見圖4-7)。為了確保操作安全，機床設(shè)有電氣互鎖裝置，保證只有當(dāng)操縱手柄P3放在“快速移動”的位置上時，才能起動快速電動機。（二）滾刀安裝角的調(diào)整（二）滾刀安裝角的調(diào)整1鉆床及其工藝范圍2鉆削加工3擴孔4鉸孔1鉆床及工藝范圍a-鉆孔b-擴孔c-鉸孔d-锪錐坑e-攻絲f-锪沉頭孔

g-锪平面應(yīng)用:通常用于加工尺寸較小，精度要求不太高的孔?？摄@孔，擴孔，鉸孔及攻螺紋等工作鉆床加工方法鉆削特點：刀具剛性差，排屑困難，切削熱不易排出。

分類立式鉆床，適用于中小工件的單件，小批量生產(chǎn)。搖臂鉆床，適用于加工一些大而重的工件上的孔(工件不動，移動軸)。臺式鉆床，小型鉆床，常安裝在臺桌上，用來加工直徑小于16mm的孔。深孔鉆床及其他鉆床。立式鉆床結(jié)構(gòu)運動加工范圍和特點應(yīng)用圖2-63立式鉆床1-工作臺2-主軸3-主軸箱4-立柱5-進給操縱機構(gòu)6-基座搖臂鉆床結(jié)構(gòu)運動加工范圍和特點應(yīng)用圖2-64搖臂鉆床1-底座2-立柱3-主軸箱4-搖臂5-主軸6-工作臺臺鉆結(jié)構(gòu)運動加工范圍和特點應(yīng)用3.2鉆削加工1.常用的工具麻花鉆組成結(jié)構(gòu)常用材料改進麻花鉆的組成頸部裝夾和傳遞動力：<Φ12mm，制成直柄；>Φ12mm，制成椎柄（1）磨制鉆頭的退刀槽；（2）打印標(biāo)記（直徑、材料、商標(biāo)）（1）副后刀面：兩條對稱的高出齒背0.5-1mm的螺旋形帶；起導(dǎo)向作用，防止鉆頭鉆偏。（2）副切削刃：副后刀面與前刀面相交形成的兩條對稱棱刃；起修光孔壁作用（1）主切削刃：主要切削工作；（2）橫刃：切削孔中央部位的材料。鉆頭頂角：增強鉆孔的定心能力，一般為118°±2°螺旋槽：輸送切削也和排除切屑3螺旋槽2棱帶1背齒1、麻花鉆常用材料工作部分一般由高速鋼制成，柄部由碳鋼制作；工作部分也可以涂層，如金黃色TiN(氮化鈦），以增加壽命和使用性能。氮碳化鈦涂層(TiCN)氮化鈦涂層(TiN)2.鉆削加工的特點鉆芯細，剛性差，加工精度低導(dǎo)向能力差，易鉆偏切削條件差，質(zhì)量難以提高橫刃長，定心差，易偏斜排屑困難，生產(chǎn)率較低.鉆-擴-鉸-磨鏜-磨3.防止鉆孔時軸線偏斜的方法平端面用中心鉆鉆定心坑鉆頭的刀刃要磨的對稱修磨橫刃適當(dāng)減小進給量f采用工件回轉(zhuǎn)的方式鉆孔采用鉆套導(dǎo)向4.切削用量的選擇背吃刀量：盡可能一次鉆出孔徑，但孔徑超過35mm后，可先鉆后擴，第一次鉆孔直徑選孔徑的1/2到2/3；進給量：一般選f=（0.01-0.02）d；切削速度：根據(jù)刀具耐用度參考有關(guān)手冊。擴孔的應(yīng)用擴孔鉆與鉆削加工相比鉆芯粗，強度和剛度好沒有橫刃，軸向力小，不易偏導(dǎo)向棱帶多，切削平穩(wěn)加工質(zhì)量好，效率高1-前刀面2-刀尖3-主切削刃4-鉆芯5-后刀面6-導(dǎo)向棱帶7-副切削刃5.擴孔擴孔的特點可糾正原孔軸線的歪斜；擴孔后精度可達IT10-IT9；表面粗糙度可達6.3-3.2μm;屬于半精加工。鉸削加工的特點

鉸刀刀齒數(shù)比擴孔鉆更多，導(dǎo)向性更好；鉸孔加工余量小，切屑薄，容屑槽更淺，芯部直徑大，剛性好；校準(zhǔn)齒可校正孔徑、修光孔壁，鉸削后孔的精度較高，一般尺寸精度可達IT9～IT7，表面粗糙度Ra可達3.2～0.8μm；（IT8～IT6；1.6～0.2μm)

廣泛用于中小尺寸標(biāo)準(zhǔn)孔的精加工。但是鉸孔不適合加工短孔、深孔和斷續(xù)孔。2.6.3鏜床及其加工技術(shù)鏜床是用來加工尺寸較大、精度要求較高的孔的機床，特別適用于加工分布在零件不同位置上的相互位置精度要求較高的孔系。通常對鑄、鍛、鉆的孔作進一步加工。按其用途和結(jié)構(gòu)的不同，可分為多種鏜床。臥式銑鏜床坐標(biāo)鏜床精鏜床立鏜床深孔鏜床主軸部件結(jié)構(gòu)齒輪螺母絲桿齒條一、鏜床的主要加工范圍a)鏜刀鏜孔；b)雙鏜刀鏜同軸孔；c)懸伸鏜刀鏜大直徑孔；d)鏜軸裝端銑刀銑平面；e)平旋盤上裝車刀車內(nèi)溝槽；f)平旋盤上裝車刀車端面；二、鏜削加工的特點1）鏜孔是對已鑄、鍛、鉆的孔進行加工，以擴大孔徑、提高精度、降低表面粗糙度以及孔位置的糾偏；2）鏜削加工的主運動是鏜刀的旋轉(zhuǎn)運動，進給運動可以是主軸的軸向或經(jīng)向移動，也可以是工作臺的縱向或橫向移動；3）鏜削刀具結(jié)構(gòu)簡單、種類多樣，具有較好的通用性，但鏜削加工（特別是單刃鏜刀加工）生產(chǎn)效率較低；——適用于批量生產(chǎn)的零件加工及位置精度要求較高的孔的加工。三、常用鏜床1、臥式銑鏜床后支承尾立柱工作臺鏜軸平懸盤經(jīng)向?qū)к壷髁⒅鬏S箱尾筒上滑座下滑座床身臥式銑鏜床的特點：——廣泛使用于各種常規(guī)精度的單件或小批量的孔加工。2、坐標(biāo)鏜床床身工作臺橫梁立柱頂梁主軸箱主軸立柱坐標(biāo)鏜床的特點：坐標(biāo)鏜床裝備了坐標(biāo)位置的精密測量裝置，可保證刀具和工件具有精確的相對位置；坐標(biāo)鏜床加工的孔可獲得很高的尺寸和形狀精度，也可保證精確的孔間或孔與某基準(zhǔn)面間的位置精度；坐標(biāo)鏜床可進行精密刻線和滑線，也可進行孔距和直線的精密測量；——主要用于加工精度要求較高的工件、夾具、模具和量具等。3、精鏜床（金剛鏜床）主軸箱主軸工作臺床身精鏜床的特點：精鏜床以前常采用金剛石刀具而得其名（現(xiàn)在用硬質(zhì)合金）；精鏜床具有很高的切削速度和極小的吃刀量和進給量，以便對工件孔進行精細鏜削，可獲得極高的尺寸精度和很小的表面粗糙度；——主要用于批量加工連桿、活塞、液壓泵殼體、氣缸套等重要零件的精密孔。4、臥式鏜床電氣控制（1）臥式鏜床的主運動和進給運動都用同一臺異步電動機拖動。（2）鏜床的主運動和進給運動都采用機械滑移齒輪變速，為有利于變速后齒輪的嚙合，要求有變速沖動。（3）要求主軸電動機能夠正反轉(zhuǎn)；可以點動進行調(diào)整；并要求有電氣制動，通常采用反接制動。（4）臥式鏜床的各進給運動部件要求能快速移動，一般由單獨的快速進給電動機拖動刨床是用來加工各種平面和槽的機床。按其刨削位置的不同，可分為：按其用途和結(jié)構(gòu)的不同，可分為：刨床插床牛頭刨床龍門刨床懸臂刨床曲線刨床2.6.4刨床及其加工技術(shù)一、刨床的主要加工范圍a)刨平面；b)刨垂直面；c)刨斜面；d)刨燕尾槽；e)刨T形槽；f)刨直槽；g)刨成形面二、刨削加工的特點1）刨床刀具簡單，通用性好。刃磨簡單，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短成本低廉；2）刨削加工有工作行程和空回行程之分，故生產(chǎn)效率較較低；3）刨削吃刀時有沖擊，刀具易損壞，切削速度受到限制，切削熱低，一般不需切削液冷卻（除精刨外）；4）刨削加工的主運動是刨刀（牛頭刨）或工作臺（龍門刨）的往復(fù)直線的運動，進給運動是工作臺帶動工件橫向間歇移動（牛頭刨）或刀架帶動刨刀的橫向間歇移動（龍門刨）；三、常用刨床和插床1、牛頭刨床工作臺橫梁底座滑枕轉(zhuǎn)盤刀架牛頭刨床的特點：機械式牛頭刨床結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、調(diào)整維修方便；液壓式牛頭刨床傳力較大，運動平穩(wěn)，可實現(xiàn)無級調(diào)速。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、成本較高；——主要用于加工中小型工件，工件的長度一般不超過1m。

圖2-71牛頭刨床的外形1—刀架；2—轉(zhuǎn)盤；3—滑枕；4—床身；5—橫梁；6—工作臺2、龍門刨床龍門刨床的特點：

龍門刨床的主運動采用直流電機，可實現(xiàn)大范圍無級調(diào)速，故表面切削速度調(diào)控方便，工作臺運行平穩(wěn)；具有四個刀架，進給方向和速度操作方便，適應(yīng)不同高度工件的平面和側(cè)平面的加工；機床的主要運動，如進刀、抬刀、橫梁鎖緊與放松、工作臺快進、工進、快退等均可集中操作，實現(xiàn)自動循環(huán)。———主要用于加工大型工件，可用于粗加工和精加工，也可一次性完成刨、銑、磨等工作。

圖2-72龍門刨床的外形1、8—左、右側(cè)刀架；2—橫梁；3、7—立柱；4—頂梁；5、6—垂直刀架；9—工作臺；10—床身3、懸臂刨床立柱橫梁立刀架側(cè)刀架工作臺床身懸臂刨床的特點：懸臂刨床的工作特點與龍門刨床相似；特別適合加工寬度較大，且又不需要在整個寬度上全部加工的工件；橫梁的剛度不如龍門刨床好，故加工精度受限；4、插床（立式刨床）插床的特點：插床的主運動是滑枕與插刀的往復(fù)運動，進給運動是圓工作臺帶動工件的回轉(zhuǎn)運動（周向進給）和上下滑座的縱向、橫向移動；——主要用于單件、小批量加工的各種鍵槽、垂直平面以及成型面。

圖2-73插床的外形1—圓工作臺；2—滑枕；3—滑枕導(dǎo)軌座；4—銷軸；5—分度裝置；6—床鞍；7—溜板第3章數(shù)控加工中心加工技術(shù)授課人：

所在部門：智能制造加工技術(shù)概念

數(shù)控加工中心（CNCMachiningCenter），是由機械設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)組成且適用于加工復(fù)雜零件的高效率自動化機床。它是從數(shù)控銑床發(fā)展而來的，但與數(shù)控銑床的最大區(qū)別在于數(shù)控加工中心具有自動交換加工刀具的能力，即在具有不同用途刀具的刀庫里，自由調(diào)動更換刀具，以實現(xiàn)多種加工功能。

數(shù)控加工中心可實現(xiàn)銑削、鉆削、鏜削及攻螺紋等加工方式。銑削鉆削攻螺紋鏜削加工中心基礎(chǔ)（1）數(shù)控加工中心的分類1）按主軸在空間中所處位置分類①臥式加工中心

指主軸軸線與機床工作臺平行的加工中心。此類加工中心主要加工箱體類零件，如減速器箱體、齒輪泵機座等。臥式加工中心具有分度轉(zhuǎn)臺或數(shù)控轉(zhuǎn)臺，可加工工件的各個側(cè)面，也可聯(lián)合多個坐標(biāo)進行聯(lián)動加工，可加工較復(fù)雜的空間曲面。加工中心基礎(chǔ)1）按主軸在空間中所處位置分類②立式加工中心

指主軸軸線與機床工作臺垂直的加工中心。此類加工中心主要加工板類、盤類零件或小型的殼體類零件，如法蘭盤、導(dǎo)向套等。加工中心基礎(chǔ)1）按主軸在空間中所處位置分類③復(fù)合式加工中心

指通過主軸軸線與機床工作臺之間的角度的變化可聯(lián)動控制加工角度的加工中心。此類加工中心可加工復(fù)雜的空間曲面，如葉輪轉(zhuǎn)子等。加工中心基礎(chǔ)2）按加工工序分類①鏜銑加工中心

既可加工大型零件，也可做回轉(zhuǎn)加工。綜合了鉆、鏜、鉸、攻絲、兩維、三維曲面等多工序的加工模式，可在一次裝夾中實現(xiàn)孔系和平面加工，也適用于箱體孔的調(diào)頭鏜孔加工。②車銑加工中心

借助銑刀旋轉(zhuǎn)和工件旋轉(zhuǎn)形成的合成運動來實現(xiàn)工件的切削加工，使工件在幾何精度以及表面光潔度等方面達到使用要求的一種先進切削加工方法。車銑加工中心是數(shù)控技術(shù)中具有非常大的發(fā)展前景的切削技術(shù)。加工中心基礎(chǔ)3）按加工精度分類①普通加工中心

普通加工中心的分辨率一般為1μm，進給速度為15～25m/min，定位精度為10μm，重復(fù)定位精度6～16μm。②高精度加工中心

高精度加工中心的分辨率可達0.1μm，最大進給速度可達100m/min以上，定位精度為2μm以內(nèi)，重復(fù)定位精度一般在5μm以內(nèi)。加工中心基礎(chǔ)（2）數(shù)控加工中心的特點①生產(chǎn)效率高

工件可在加工中心中經(jīng)一次裝夾后，通過數(shù)控系統(tǒng)來控制機床的工序、選擇和更換刀具，還可自動改變機床主軸轉(zhuǎn)速、進給量和刀具的運動軌跡。從而在多個工序或刀具以及運動軌跡中，都實現(xiàn)自動控制，大大降低了加工的時間成本，提高了生產(chǎn)效率。②加工精度高

單件或多件加工精度高且加工質(zhì)量穩(wěn)定，適合飛行器的加工。③加工復(fù)雜零件

可加工輪廓形狀特別復(fù)雜或難以控制尺寸的回轉(zhuǎn)體零件、特殊的螺旋零件或淬硬工件等。加工中心基礎(chǔ)（3）數(shù)控加工中心的結(jié)構(gòu)及功能①基礎(chǔ)部件基礎(chǔ)部件是加工中心的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其主要由床身、工作臺、立柱三部分組成。這三大部分的功能主要是承擔(dān)靜載荷和承受切削加工時產(chǎn)生的動載荷。所以加工中心的基礎(chǔ)部件必須具有足夠的剛度，一般由鑄造加工而成。②主軸部件主軸部件是由主軸箱、主軸電動機、主軸和主軸軸承等零部件組成。主軸是加工中心加工功率的輸出部件，它的起動、停止、變速、變向等動作均由數(shù)控系統(tǒng)控制。主軸的旋轉(zhuǎn)精度和定位準(zhǔn)確性，會直接影響到加工中心加工精度。加工中心基礎(chǔ)（3）數(shù)控加工中心的結(jié)構(gòu)及功能③數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)是由CNC裝置、可編程序控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)以及面板操作系統(tǒng)組成，它是執(zhí)行順序控制動作和加工過程的控制中心。其中的CNC裝置是一種位置控制系統(tǒng)，其控制過程是根據(jù)輸入的信息進行數(shù)據(jù)處理、插補運算，獲得理想的運動軌跡信息，然后輸出到執(zhí)行部件，加工出所需要的工件。④自動換刀裝置自動換刀裝置主要是由刀庫、機械手等部件組成。當(dāng)需要更換刀具時，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令后，由機械手從刀庫中取出相應(yīng)的刀具裝入主軸孔內(nèi)，然后再把主軸上的刀具送回刀庫，至此完成整個換刀動作加工中心基礎(chǔ)（3）數(shù)控加工中心的結(jié)構(gòu)及功能⑥輔助裝置輔助裝置主要由潤滑、冷卻、排屑、防護、液壓、氣動和檢測系統(tǒng)等部分組成。輔助裝置雖不直接參與切削運動，但也是加工中心不可缺少的部分。輔助裝置對加工中心的工作效率、加工精度和可靠性起著保障作用。加工中心基礎(chǔ)（4）數(shù)控加工中心的加工對象①箱體類零件箱體類零件是指孔系在一個以上且具有較多型腔的零件。這類零件在機械、汽車、飛機等行業(yè)應(yīng)用廣泛，例如汽車的發(fā)動機缸體、變速箱體，機床的床頭箱、主軸箱，齒輪泵殼體等。

數(shù)控加工中心的加工對象主要分為以下四大類：箱體類零件、復(fù)雜曲面、異形件、盤或板類零件。加工中心基礎(chǔ)（4）數(shù)控加工中心的加工對象②自由曲面自由曲面是在工程中經(jīng)常遇到的復(fù)雜曲面。在航空航天、汽車、船舶、國防等領(lǐng)域的產(chǎn)品中，自由曲面占有較大的比重，例如飛機機翼、汽車外形曲面、輪機葉片、螺旋槳、各種曲面成型模具等加工中心基礎(chǔ)（4）數(shù)控加工中心的加工對象③異形件異形件是外形不規(guī)則的零件。異形件大多都需要點、線、面多工位混合加工，例如叉架、基座、樣板等加工中心基礎(chǔ)（4）數(shù)控加工中心的加工對象④盤或板類零件盤或板類零件一般都帶有鍵槽、徑向孔、端面有分布孔系或曲面的零件加工中心自動換刀裝置

自動換刀系統(tǒng)由刀庫、選刀機構(gòu)、刀具交換機構(gòu)以及刀具在主軸上的自動裝卸機構(gòu)等部分組成。

在加工中心上加工零件時，換刀動作是有自動換刀系統(tǒng)完成。自動換刀系統(tǒng)具有換刀時間短，定位精度高，刀庫儲存量大，結(jié)構(gòu)緊湊，同時具有較好的剛性，運轉(zhuǎn)的安全性高等優(yōu)點。（1）刀庫系統(tǒng)加工中心上刀庫的類型主要有盤式刀庫和鏈?zhǔn)降稁旒庸ぶ行淖詣訐Q刀裝置盤式刀庫通常在小型立式加工中心上。盤式刀庫容量不大，一般最多可容納20～30把刀。（1）刀庫系統(tǒng)加工中心上刀庫的類型主要有盤式刀庫和鏈?zhǔn)降稁旒庸ぶ行淖詣訐Q刀裝置鏈?zhǔn)降稁焓且揽挎湕l將要換的刀具傳到指定位置，再由機械手夾取刀具裝到主軸上。鏈?zhǔn)降稁炜蓛Υ孑^多的刀具，數(shù)量一般可達到30～120把，甚至更多。（2）選刀方式自動換刀的選刀方式主要分為兩種：一種為順序選刀，一種為軟件選刀。加工中心自動換刀裝置①順序選刀

即刀具需按預(yù)定順序安裝在刀庫上，使用時按照預(yù)定要求轉(zhuǎn)到刀具的位置。其特點是需按順序安裝，如果安裝錯誤，則容易發(fā)生加工事故，故這類選刀方式很少使用②軟件選刀

即帶有編號的刀具可任意安裝在刀庫上，使用時計算機根據(jù)刀具編號調(diào)動對應(yīng)刀具，實現(xiàn)選刀過程。（3）刀具交換機構(gòu)刀具交換機構(gòu)一般采用機械手夾持刀具進行刀具更換。加工中心自動換刀裝置換刀機械手（3）刀具交換機構(gòu)機械手的夾持方式多采用柄式夾持加工中心自動換刀裝置

由固定爪7及活動爪1組成，活動爪1在2處形成轉(zhuǎn)動副，其一端在彈簧柱塞6的作用下，支靠在擋銷3上，調(diào)整螺栓5以保持手掌適當(dāng)?shù)膴A緊力，鎖緊銷4使活動爪1牢固夾持刀柄，防止刀具在交換過程中松脫。鎖緊銷4要軸向壓進，放松活動爪1，以便抓刀或松刀時手爪從刀柄V形槽中退出。（4）刀具數(shù)控加工中心使用的刀具主要分為兩大類：銑削用刀具和孔加工用刀具。加工中心自動換刀裝置1.銑刀（1）面銑刀（2）立銑刀（3）模具銑刀（4）鍵槽銑刀（5）鼓形銑刀（6）成形銑刀（7）鋸片銑刀

2.孔加工刀具（1）數(shù)控鉆頭（2）數(shù)控鉸刀（3）鏜刀（4）絲錐（5）擴（锪）孔刀（4）刀具加工中心自動換刀裝置①面銑刀

主要用于銑平面，材料大多采用硬質(zhì)合金，硬質(zhì)合金面銑刀要比高速鋼面銑刀在切削效率和加工質(zhì)量上更高。面銑刀生產(chǎn)效率高，剛性好，通用性好，能采用較大的進給量，精度高，刀具壽命長。（4）刀具加工中心自動換刀裝置②立銑刀

數(shù)控加工中心中運用較廣的一種銑刀。立銑刀的圓柱表面和端面上都有切削刀，它們可同時進行切削，也可單獨進行切削。主要用于平面銑削、凹槽銑削、臺階面銑削和仿形銑削。（4）刀具加工中心自動換刀裝置③模具銑刀

由立銑刀演變而來，主要用于加工模具型腔成形表面，型腔部分的加工主要還是依靠各種立銑刀。（4）刀具加工中心自動換刀裝置④鍵槽銑刀

主要用于加工各類鍵槽，如平鍵鍵槽、半圓鍵鍵槽等。鍵槽銑刀的主切削刃是在圓柱面上，而端面上的切削刃是副刀刃。（4）刀具加工中心自動換刀裝置⑤鼓形銑刀

主要用于對變斜角類零件的變斜角面的近似加工。（4）刀具加工中心自動換刀裝置⑥成形銑刀

主要用于加工外成形表面的專用銑刀。成形銑刀的刀具輪廓形狀要根據(jù)工件廓形設(shè)計。成形銑刀可加工復(fù)雜形狀表面，且獲得高精度、高質(zhì)量、高生產(chǎn)率的產(chǎn)品。成形銑刀常用于加工成形直溝和成形螺旋溝。（4）刀具加工中心自動換刀裝置⑦鋸片銑刀

既是鋸片也是銑刀。主要用于鐵、鋁、銅等中等硬度金屬材料窄而深的槽加工或切斷，也可用于塑料、木材等非金屬的銑削加工。超硬材料的鋸片銑刀或硬質(zhì)合金鋸片銑刀主要用于難切削材料的銑削加工。（4）刀具加工中心自動換刀裝置①數(shù)控鉆頭

鉆頭有多種類型，常用的鉆頭有：定心鉆、中心鉆、麻花鉆。鉆的材料一般為黑色鉆頭，材質(zhì)為高速鋼或硬質(zhì)合金鋼。有一些鉆頭也會在表面上鍍有稀有硬金屬薄膜的金色，是工具鋼之類的材質(zhì)，經(jīng)過熱處理變硬的。定心鉆中心鉆麻花鉆（4）刀具加工中心自動換刀裝置②數(shù)控鉸刀

一個或多個刀齒，用以切除已加工孔表面薄層金屬的旋轉(zhuǎn)刀具，鉸刀具有直刃或螺旋刃的旋轉(zhuǎn)精加工刀具，用于擴孔或修孔。材料為硬質(zhì)合金。鉸孔精度可達IT6-IT7。（4）刀具加工中心自動換刀裝置③鏜刀

孔加工刀具的一種，一般為圓柄的，根據(jù)刃口的多少和是否可調(diào)，常有單刃鏜刀、雙刃鏜刀、微調(diào)鏜刀。常用于里孔加工、擴孔、仿形等。一般用在對孔的粗加工、半精加工和精加工上面。單刃鏜刀雙刃鏜刀微調(diào)鏜刀（4）刀具加工中心自動換刀裝置④絲錐

絲錐為一種加工內(nèi)螺紋的刀具，按照形狀可以分為螺旋絲錐和直刃絲錐。螺旋絲錐直刃絲錐（4）刀具加工中心自動換刀裝置⑤锪孔刀

為了保證孔口與孔中心線的垂直度，用锪孔刀將孔口端面锪平，并與孔中心線垂直，能使連接螺栓(或螺母)的端面與連接件保持良好接觸。（1）數(shù)控系統(tǒng)功能加工中心程序編寫數(shù)控系統(tǒng)中加工程序的指令可分為：準(zhǔn)備功能G、輔助功能M、刀具功能T、主軸轉(zhuǎn)速功能S和進給功能F。本章關(guān)于加工中心程序的編寫，主要以FANUC系統(tǒng)加工中心程序編制指令與使用進行介紹。①準(zhǔn)備功能G

準(zhǔn)備功能G是建立機床或控制數(shù)控系統(tǒng)工作方式的一種命令，它由地址G及后面兩位數(shù)字構(gòu)成，例如G00、G01等。G代碼分為模態(tài)代碼和非模態(tài)代碼。模態(tài)代碼為一經(jīng)指定一直有效，直到后續(xù)程序段出現(xiàn)同組代碼才能取代它，如若先使用直線插補命令G01,后再使用圓弧插補GO2才可替代直線插補命令。非模態(tài)代碼只在本程序段有效，下程序段需重寫，如暫停命令G04。查看表3.1所示加工中心程序編寫②輔助功能M

輔助功能M用來表示機床操作時，各種輔助指令及其狀態(tài)。它由地址M及其后面的兩位數(shù)字組成代

碼功能備

注M00程序停止非模態(tài)M01程序選擇停止非模態(tài)M02程序結(jié)束非模態(tài)M03主軸順時針旋轉(zhuǎn)模態(tài)M04主軸逆時針旋轉(zhuǎn)模態(tài)M05主軸停止模態(tài)M06換刀非模態(tài)M07冷卻液打開模態(tài)M08冷卻液關(guān)閉模態(tài)M30程序結(jié)束并返回非模態(tài)M31旁路互鎖非模態(tài)M52自動門打開模態(tài)M53自動門關(guān)閉模態(tài)M74錯誤檢測功能打開模態(tài)M75錯誤檢測功能關(guān)閉模態(tài)M98子程序調(diào)用模態(tài)M99子程序調(diào)用返回模態(tài)加工中心程序編寫③T功能

換刀或選刀指令。它由地址T和其后面的數(shù)字組成，用于指定刀具號。

加工中心換刀指令格式為T___M06，例如T01M06表示調(diào)用01號刀具。④S功能

主軸轉(zhuǎn)速或速度指令。它由地址S和其后面的數(shù)字組成。