金屬切削機(jī)床與數(shù)控機(jī)床 第一章

1、金屬切削機(jī)床與數(shù)控機(jī)床 概概 述述陳龍燦陳龍燦 緒 論一、金屬切削機(jī)床及其作用一、金屬切削機(jī)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(jī)器用切削的方法將金屬毛坯加工成零件的機(jī)器，簡稱機(jī)床。，簡稱機(jī)床。 廣義的機(jī)床：金屬加工的機(jī)器廣義的機(jī)床：金屬加工的機(jī)器 2、機(jī)械制造中的金屬切削機(jī)床的作用、機(jī)械制造中的金屬切削機(jī)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(chǔ)作用：裝備水平基礎(chǔ)作用：裝備水平 - 現(xiàn)代化與綜合實(shí)力現(xiàn)代化與綜合實(shí)力 先驅(qū)作用：機(jī)械技術(shù)向機(jī)械科學(xué)發(fā)展先驅(qū)作用：機(jī)械技術(shù)向機(jī)械科學(xué)發(fā)展二十一世紀(jì)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(lǐng)域中，在人們的日常生活里，大量使用著各種各樣的機(jī)器、儀器、工具等，這些機(jī)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(xì)的零件，一般都要求用切削加工的方法制造。金屬切削機(jī)床是用切削的方法將金屬毛坯（或半成品）加工成機(jī)器零件的機(jī)器。 2).金屬切削機(jī)床是加工機(jī)器零件的主要設(shè)備。擔(dān)負(fù)的工作量，約占機(jī)器總制造工作量的，機(jī)床的技術(shù)水平直接影響機(jī)械制造工業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。 3) 一個(gè)國家機(jī)床工業(yè)的技術(shù)水平，機(jī)床擁有量及現(xiàn)代化程度，是衡量這個(gè)國家工

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

4、術(shù)、專家系控制理論，信息技術(shù)的應(yīng)用：數(shù)控技術(shù)、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(dòng)化理念效率優(yōu)先與適度自動(dòng)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(dòng)化自動(dòng)化 柔性化柔性化 2.數(shù)控機(jī)床的比重迅速上升數(shù)控機(jī)床的比重迅速上升 3.機(jī)械部件的比重不斷下降機(jī)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(jī)床是人類在改造自然的長期生產(chǎn)實(shí)金屬切削機(jī)床是人類在改造自然的長期生產(chǎn)實(shí)踐中，不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來踐中，不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來的。的。 我國機(jī)床工業(yè)的水平：我國

5、機(jī)床工業(yè)的水平： 起點(diǎn)較低，差距較大，進(jìn)步起點(diǎn)較低，差距較大，進(jìn)步很快；我國機(jī)床工業(yè)水平很快；我國機(jī)床工業(yè)水平: :數(shù)控普及率數(shù)控普及率5 5、聯(lián)動(dòng)軸數(shù)、聯(lián)動(dòng)軸數(shù)6 6、分辨、分辨率率1m1m、規(guī)格為中小型和經(jīng)濟(jì)型。、規(guī)格為中小型和經(jīng)濟(jì)型。 世界機(jī)床工業(yè)先進(jìn)水平：世界機(jī)床工業(yè)先進(jìn)水平：數(shù)控普及率數(shù)控普及率8080、聯(lián)動(dòng)軸、聯(lián)動(dòng)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(jì)持續(xù)快速發(fā)展。連續(xù)我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展。連續(xù)9 9年，中國繼續(xù)保持了機(jī)床年，中國繼續(xù)保持了機(jī)床消費(fèi)世界第一消費(fèi)世界第一(2010-4(2010-4統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)) )、進(jìn)口第

6、一、生產(chǎn)第三的位置。、進(jìn)口第一、生產(chǎn)第三的位置。 中國數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)自中國數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)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(gè)重要的機(jī)床展覽，為一個(gè)重要的機(jī)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(rèn)可。的一致認(rèn)可。 第五屆中國數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)在北京舉行（第五屆中國數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)在北京舉行（20082008年年4 4月月21212424日，這次展會(huì)的主題是展示國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床最新的成果）。日，這次展會(huì)的主題是展示國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床最新的成果）。 相繼啟動(dòng)的重要、重大項(xiàng)目都對數(shù)控產(chǎn)品在技術(shù)性能和相繼啟動(dòng)的重要、重大項(xiàng)目都對數(shù)控產(chǎn)品在技

7、術(shù)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(jī)床工藝范圍寬窄分類：、按機(jī)床工藝范圍寬窄分類： 通用機(jī)床（萬能機(jī)床）：這類機(jī)床可以加工多種零件的不同工序，加工范圍較通用機(jī)床（萬能機(jī)床）：這類機(jī)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(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要適用于單件小批生產(chǎn)。廣，通用性較大，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要適用于單件小批生產(chǎn)。 專門化機(jī)床：這類機(jī)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(jī)床：這類機(jī)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(jī)床：這類機(jī)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(jī)床：這類機(jī)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(jī)床、精密機(jī)床和高精度機(jī)床。普通精度機(jī)床、精密機(jī)床和高精度機(jī)床。 3 3、按自動(dòng)化程度分類：、按自動(dòng)化程度分類： 手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)和程序控制機(jī)床。手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)和程序控制機(jī)床。4 4、按重量與尺寸分類：、按重量與尺寸分類： 儀表機(jī)床、一般機(jī)床、大型機(jī)床（重量達(dá)到儀表機(jī)床、一般機(jī)床、大型機(jī)床（重量達(dá)到l0tl0t）、重型機(jī)床（重量在）、重型機(jī)床（重量在30t30t以上以上）、超重型機(jī)床（

9、重量在）、超重型機(jī)床（重量在100t100t以上）。以上）。5 5、按機(jī)床主要工作部件的數(shù)目分類：、按機(jī)床主要工作部件的數(shù)目分類： 單軸、多軸、單刀或多刀機(jī)床。單軸、多軸、單刀或多刀機(jī)床。 6 6、按機(jī)床具有的數(shù)控功能分類：、按機(jī)床具有的數(shù)控功能分類： 普通機(jī)床、一般數(shù)控機(jī)床、加工中心和柔性制造單元等。普通機(jī)床、一般數(shù)控機(jī)床、加工中心和柔性制造單元等。 （掌握掌握） 金屬切削機(jī)床種類雖然很多，最基本的是按機(jī)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(jī)床都由這5種機(jī)床演變而成。如鏜床，齒輪加工機(jī)床，螺紋加工機(jī)床，刨插床，拉床，特種加工機(jī)床，鋸床和其他

10、加工機(jī)床等12類，每類按工藝特征和結(jié)構(gòu)特征的不同，細(xì)分為若干組，而每組又細(xì)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(jī)床齒輪加工機(jī)床 Y 拉床拉床 L 螺紋加工機(jī)床螺紋加工機(jī)床 S 鋸床鋸床 G 刨插床刨插床 B 其他機(jī)床其他機(jī)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(jī)床齒輪加工機(jī)床螺紋加工機(jī)床螺紋加工機(jī)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(jī)床特種加工機(jī)床鋸鋸 床床車車 床床其它機(jī)床其它機(jī)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(jī)床的通按機(jī)床的通 用性程度分用性程度分通用機(jī)床通用機(jī)床專門化機(jī)床專門化機(jī)床專用機(jī)床專用機(jī)床3.按機(jī)床工按機(jī)床工 作精度分作精度分普通機(jī)床普通機(jī)床精密機(jī)床精密機(jī)床高精度機(jī)床高精度機(jī)床4按機(jī)床的自按機(jī)床的自動(dòng)化程度分動(dòng)化程度分手動(dòng)機(jī)床手動(dòng)機(jī)床機(jī)動(dòng)機(jī)床機(jī)動(dòng)機(jī)床半自動(dòng)機(jī)床半自動(dòng)機(jī)床自動(dòng)機(jī)床自動(dòng)機(jī)床5.按機(jī)床重按機(jī)床重量和尺寸分量和尺寸分儀表機(jī)床儀表機(jī)床中型機(jī)床中型機(jī)床大型機(jī)床大型機(jī)床重型機(jī)床重型機(jī)床超重型機(jī)床超重型機(jī)床單刀機(jī)床單刀機(jī)床多刀機(jī)床多刀機(jī)床單軸機(jī)床單

12、軸機(jī)床多軸機(jī)床多軸機(jī)床6.按機(jī)床主按機(jī)床主要部件數(shù)目要部件數(shù)目分分普通機(jī)床普通機(jī)床數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)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(jī)床的按機(jī)床的數(shù)控功能分?jǐn)?shù)控功能分 1.動(dòng)力源 為機(jī)床提供動(dòng)力(功率)和運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部分，如各種交流電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的液壓泵、液壓馬達(dá)等。 2.傳動(dòng)系統(tǒng) 包括主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)和其它運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，如變速箱、進(jìn)給箱等部件，有些機(jī)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(yùn)動(dòng)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(jī)床的基礎(chǔ)構(gòu)件，亦稱機(jī)床大件或基礎(chǔ)件。概概

13、述述一、機(jī)床的基本組成 4.工作部件 (1)與最終實(shí)現(xiàn)切削加工的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有關(guān)的執(zhí)行部件； (2)與工件和刀具安裝及調(diào)整有關(guān)的部件或裝置； (3)與上述部件或裝置有關(guān)的分度、轉(zhuǎn)位、定位機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)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(jī)床局部采用液壓或氣動(dòng)控制系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床則是數(shù)控系統(tǒng)，它包括數(shù)控裝置、主軸和進(jìn)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(jī)床的某些發(fā)熱部位進(jìn)行冷卻。 7.潤滑系統(tǒng) 用于對機(jī)床的運(yùn)動(dòng)副(如軸承、導(dǎo)軌等)進(jìn)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(dòng)測量裝置等。1.表面形成運(yùn)動(dòng) 表面形成運(yùn)動(dòng)是機(jī)床最基本的運(yùn)動(dòng)，亦稱工作運(yùn)動(dòng)。 (1)主運(yùn)動(dòng) 機(jī)床主運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，機(jī)床功率主要消耗于主運(yùn)動(dòng)。 (2)進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是使工件上的多余材料不斷被去除的工作運(yùn)動(dòng)，是維持切削得以繼續(xù)的運(yùn)動(dòng)。二、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)2.輔助運(yùn)動(dòng) 機(jī)床在加工過程中加工工具與工件除工作運(yùn)動(dòng)以外的其他運(yùn)動(dòng)稱為輔助運(yùn)動(dòng)。 (1)切入運(yùn)動(dòng) 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(yùn)動(dòng) 空行程運(yùn)動(dòng)主要是指進(jìn)給前后的快速運(yùn)動(dòng)。 (3)其它輔助運(yùn)動(dòng) 包括分度運(yùn)動(dòng)、操縱和控制運(yùn)動(dòng)等，例如刀架或工作臺(tái)的分

15、度轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)，刀庫和機(jī)械手的自動(dòng)換刀運(yùn)動(dòng)，變速、換向，部件與工件的夾緊與松開，自動(dòng)測量、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)取?1.機(jī)床的工藝范圍 機(jī)床的工藝范圍是指在機(jī)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(jī)床技術(shù)性能指標(biāo) 2.機(jī)床的技術(shù)參數(shù) 尺寸參數(shù)具體反映機(jī)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(guān)的其它尺寸參數(shù)。 運(yùn)動(dòng)參數(shù)指機(jī)床執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)速度，例如主軸的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速、刀架的最大進(jìn)給 量與最小進(jìn)給量(或進(jìn)給速度)。 動(dòng)力參數(shù)指機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率，有些機(jī)床還給出主軸允許承受的最大轉(zhuǎn)矩等其它內(nèi)容。 1.幾何精度 幾何精度是指機(jī)床空載條件下，在不運(yùn)動(dòng)(機(jī)床主軸不轉(zhuǎn)或工作臺(tái)

16、不移動(dòng)等情況下)或運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)各主要部件的形狀，相互位置和相對運(yùn)動(dòng)的精確程度。 2.運(yùn)動(dòng)精度 運(yùn)動(dòng)精度是指機(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。 3.傳動(dòng)精度 傳動(dòng)精度是指機(jī)床傳動(dòng)系各末端執(zhí)行件之間運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性和均勻性。四、機(jī)床精度與剛度 4.定位精度 定位精度是指機(jī)床的定位部件運(yùn)動(dòng)到達(dá)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(jī)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(jī)床所要求的精度，稱之為精度保持性。 車床類機(jī)床的運(yùn)動(dòng)特征是：主運(yùn)動(dòng)為主軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)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(kuò)孔鉆、鉸

17、刀等孔加工刀具。 車床的種類很多，按用途和結(jié)構(gòu)的不同有臥式車床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床、自動(dòng)和半自動(dòng)車床以及各種專門化車床等。其中臥式車床是應(yīng)用最廣泛的一種。常見的金屬切削機(jī)床常見的金屬切削機(jī)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(jìn)行切削加工的機(jī)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(yīng)用于粗加工的高效磨床。 為了適應(yīng)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(jī)、拋光機(jī)、超精加工機(jī)床、砂輪機(jī)等)。二、磨 床 鉆床是孔加工的主要機(jī)床。在鉆床上主要用鉆頭進(jìn)行鉆孔。在車床上鉆孔時(shí)，工件旋轉(zhuǎn)，刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。而在鉆床上加工時(shí)，工件不動(dòng)，刀具作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)，同時(shí)沿軸向移動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。故鉆床適用于加工外形較復(fù)雜，沒有對稱回轉(zhuǎn)軸線的工件上的孔，尤其是多孔加工。如：加工箱