金屬切削機床的基礎(chǔ)知識解析課件

1、金屬切削機床的基礎(chǔ)知識解析金屬切削機床的基礎(chǔ)知識解析2-1 機床的類型和基本構(gòu)造2-2 機床的傳動2-3 自動機床和數(shù)控機床簡介2-4 柔性制造系統(tǒng)和計算機輔助制造概述第二章 金屬切削機床的基礎(chǔ)知識金屬切削機床：對金屬工件進行切削加工的機器。22-1 機床的類型和基本構(gòu)造第二章 金屬切削機床的基礎(chǔ)1.按加工性質(zhì)和使用刀具不同第一節(jié) 機床的類型和基本構(gòu)造一、機床的類型C-車 Z-鉆 T-鏜 M-磨 Y-齒輪 S-螺紋 X-銑 B-刨 L-拉 D-特種加工 G-鋸床 Q-其它儀表機床、中小機床、大型機床(1030t)、重型機床(30100t)和超重型機床(100t以上)。 2.按加工工件大小和機床

2、質(zhì)量 3.按機床適用范圍 通用機床、專門化機床和專用機床。普通精度級機床、精密級機床和高精度級機床。 4.按加工精度 31.按加工性質(zhì)和使用刀具不同第一節(jié) 機床的類型和基本構(gòu)造一五種最基本的機床：車床、鉆床、刨床、銑床和磨床。二、機床的基本構(gòu)造下一頁1.主傳動部件：用來實現(xiàn)機床的主運動。如：主軸箱、變速箱、磨頭等 2.進給傳動部件：用來實現(xiàn)機床的進給運動，也用來實現(xiàn)機床的調(diào)整、退刀及快速運動等。 如：進給箱、溜板箱等3.工件安裝裝置：用來安裝工件。如：卡盤、尾架、工作臺等。4.刀具安裝裝置：用來安裝刀具。如刀架、鉆床主軸等。5.支承件：用來支承和連接機床的各零部件，是機床的基礎(chǔ)構(gòu)件。如：床身、

3、立柱、底座、橫梁等。6.動力源：為機床運動提供動力，即電動機。返 回機床的基本組成部分4五種最基本的機床：車床、鉆床、刨床、銑床和磨床。二、機床的基車 床后 退5車 床后 退7鉆 床后 退6鉆 床后 退8刨 床后 退7刨 床后 退9銑 床后 退8銑 床后 退10磨 床后 退9磨 床后 退11機床的傳動，有機械、液壓、氣動、電氣等多種傳動形式，其中最常見的是機械傳動和液壓傳動。機床上的回轉(zhuǎn)運動多為機械傳動，而直線運動則是機械傳動和液壓傳動都有應(yīng)用。 第二節(jié) 機床的傳動10機床的傳動，有機械、液壓、氣動、電氣等多種傳動形式，其中最常1. 機床上常用的傳動副及其傳動關(guān)系一、機床的機械運動傳動副：用來

4、傳遞運動和動力的裝置稱為傳動副。帶傳動：是利用傳動帶與帶輪之間的摩擦作用，將主動帶輪的轉(zhuǎn)動傳到從動帶輪。 優(yōu)點：傳動平穩(wěn)；軸間距離較大；結(jié)構(gòu)簡單，制造和維護方便；過載時打滑，不致引起機器損壞。缺點：帶傳動不能保證準(zhǔn)確的傳動比，并且摩擦損失大，傳動效率較低。 一般為0.85。111. 機床上常用的傳動副及其傳動關(guān)系一、機床的機械運動傳動副齒輪傳動：是目前機床中應(yīng)用最多的一種傳動方式。有直齒、斜齒、人字齒、圓弧齒等。優(yōu)點：機構(gòu)緊湊，傳動比準(zhǔn)確，可傳遞較大的圓周力，傳動效率高。 缺點：制造比較復(fù)雜，當(dāng)精度不高時傳動不平穩(wěn)，有噪聲。 12齒輪傳動：是目前機床中應(yīng)用最多的一種傳動方式。有直齒、斜齒、蝸桿

5、傳動：蝸桿為主動件，將其轉(zhuǎn)動傳給蝸輪。這種傳動方式只能是蝸桿帶動蝸輪轉(zhuǎn)，反之則不可能。 優(yōu)點：可以獲得較大的降速比(因為k比z小很多)，而且傳動平穩(wěn)，無噪聲，結(jié)構(gòu)緊湊。 缺點：傳動效率低，需要有良好的潤滑條件。 K蝸桿螺紋頭數(shù)Z蝸輪齒數(shù)13蝸桿傳動：蝸桿為主動件，將其轉(zhuǎn)動傳給蝸輪。這種傳動方式只能是齒輪齒條傳動：將旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動或?qū)⒅本€運動變成旋轉(zhuǎn)運動。優(yōu)點：傳動的效率較高。 缺點：制造精度不高時傳動的平穩(wěn)性和準(zhǔn)確性較差。 螺桿傳動：將螺桿(又稱絲杠)旋轉(zhuǎn)，螺母不轉(zhuǎn)，變成它們之間沿軸線方向相對移動。優(yōu)點：傳動平穩(wěn)，無噪聲，可以達到較高的傳動精度。 缺點：傳動效率低。 14齒輪齒條傳動：將

6、旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動或?qū)⒅本€運動變成旋轉(zhuǎn)運動2. 傳動鏈及傳動比傳動鏈：實現(xiàn)從首端件向末端件傳遞運動的一系列傳動件的總和，它是由若干傳動副按一定方法依次組合起來。 表21 常用傳動件的簡圖符號 nn1*i總n1*i1*i2*i3*i4*i5n1*d1*z1*z3*z5*k* /d2*z2*z4*z6*z7152. 傳動鏈及傳動比傳動鏈：實現(xiàn)從首端件向末端件傳遞運動的一3. 機床常用的變速機構(gòu)變速機構(gòu)：變換速度的機構(gòu)，主要是齒輪箱。 分類：滑動齒輪變速；離合器式齒輪變速。 163. 機床常用的變速機構(gòu)變速機構(gòu)：變換速度的機構(gòu)，主要是齒輪4. 臥式車床傳動簡介主運動傳動鏈：174. 臥式車床傳動簡

7、介主運動傳動鏈：19下一頁進給運動傳動鏈：18下一頁進給運動傳動鏈：20C616臥式車床傳動系統(tǒng)圖后 退19C616臥式車床傳動系統(tǒng)圖后 退215. 機床機械傳動的組成定比傳動機構(gòu)：具有固定傳動比或固定傳動關(guān)系的傳動機構(gòu)。變速機構(gòu)：改變機床部件運動速度的機構(gòu)。換向機構(gòu)：變換機床部件運動方向的機構(gòu)。機床運動的換向，可以直接利用電動機反轉(zhuǎn)，也可利用齒輪換向機構(gòu)。操縱機構(gòu)：用來實現(xiàn)機床運動部件變速、換向、啟動、停止、制動及調(diào)整的機構(gòu)。機床上常見的操縱機構(gòu)包括手柄、手輪、杠桿、凸輪、齒輪齒條、撥叉、滑塊及按鈕等。箱體及其他裝置：箱體用以支承和連接各機構(gòu)，并保證它們相互位置的精度。其他還有開停裝置、制動

8、裝置、潤滑與密封裝置等。 205. 機床機械傳動的組成定比傳動機構(gòu)：具有固定傳動比或固定傳6. 機械傳動的特點傳動比準(zhǔn)確，適用于定比傳動；實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動的結(jié)構(gòu)簡單，并能傳遞較大的扭矩；故障容易發(fā)現(xiàn)，便于維修。優(yōu)點：缺點：不夠平穩(wěn)；制造精度不高時，振動和噪聲較大；實現(xiàn)無級變速的機構(gòu)較復(fù)雜，成本高。216. 機械傳動的特點傳動比準(zhǔn)確，適用于定比傳動；優(yōu)點：缺點：二、機床的液壓傳動1. 外圓磨床液壓傳動簡介下一頁2. 機床液壓傳動的組成動力元件：油泵。將電動機輸入的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，是能量轉(zhuǎn)換裝置。 執(zhí)行機構(gòu)：油缸或油馬達。把油泵輸入的液體壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鞑考臋C械能，也是一種能量轉(zhuǎn)換裝置?？?/p>

9、制元件：各種閥?？刂坪驼{(diào)節(jié)油液的壓力、流量(速度)及流動方向。輔助裝置：油箱、油管、濾油器、壓力表等。創(chuàng)造必要的條件，以保證液壓系統(tǒng)正常工作。工作介質(zhì)：礦物油。是傳遞能量的介質(zhì)。 22二、機床的液壓傳動1. 外圓磨床液壓傳動簡介下一頁2. 機床后 退23后 退253. 液壓傳動的特點易于在較大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級變速；傳動平穩(wěn)，便于實現(xiàn)頻繁的換向和自動防止過載；便于采用電液聯(lián)合控制，實現(xiàn)自動化；機件在油中工作，潤滑好，壽命長。優(yōu)點：缺點：油有一定的可壓縮性，并有泄漏現(xiàn)象，不適于作定比傳動。返 回243. 液壓傳動的特點易于在較大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級變速；優(yōu)點：缺點大批大量生產(chǎn)：自動機床或由自動機床、組合機

10、床和專用機床組成的自動生產(chǎn)線；中小批生產(chǎn)：數(shù)控技術(shù)和計算機。 第三節(jié) 自動機床和數(shù)控機床簡介一、自動和半自動機床自動機床：經(jīng)調(diào)整以后，不需人工操作便能完成自動循環(huán)的機床，稱為自動機床。半自動機床：除裝卸工件是由人工操作外能完成半自動循環(huán)的機床，稱為半自動機床。應(yīng)用：適于大批和大量地生產(chǎn)形狀不太復(fù)雜的小型零件，如螺釘、螺母、軸套、齒輪輪坯等。不能適應(yīng)多品種、中小批量生產(chǎn)自動化的需要。下一頁25大批大量生產(chǎn)：自動機床或由自動機床、組合機床和專用機床組成的自動車床工作原理圖后 退26自動車床工作原理圖后 退28二、數(shù)控機床數(shù)控機床：按照加工要求預(yù)先編制的程序，由控制系統(tǒng)發(fā)出數(shù)字信息指令進行工作的機床

11、?？刂葡到y(tǒng)：稱為數(shù)控系統(tǒng)，它是一種運算控制系統(tǒng)，能夠邏輯地處理程序指令（具有數(shù)字代碼形式的信息）。用數(shù)字化信號通過伺服機構(gòu)對機床運動及其加工過程進行控制，從而使機床自動地完成零件加工。1. 數(shù)控機床加工的基本原理由數(shù)控系統(tǒng)用數(shù)字化信號控制機床實現(xiàn)切削工具與工件之間的相對運動。 27二、數(shù)控機床數(shù)控機床：按照加工要求預(yù)先編制的程序，由控制系統(tǒng)點位控制：只要求控制刀具或機床工作臺從一點移動到另一點的準(zhǔn)確定位，至于點與點之間移動的軌跡原則上不加控制，且在移動過程中刀具不進行切削。這類機床有鉆床、鏜床和沖床等。直線控制：除了控制點與點之間的準(zhǔn)確定位外，還要保證被控制的兩個坐標(biāo)點間移動的軌跡是一條直線，

12、且在移動的過程中刀具能按指定的進給速度進行切削。這類機床有車床、銑床和磨床等。輪廓控制：能夠?qū)蓚€或兩個以上坐標(biāo)方向的同時運動進行嚴(yán)格地不間斷地控制并且在運動過程中，刀具對工件表面連續(xù)進行切削，這類機床有銑床、車床、磨床和齒輪加工機床等。2. 數(shù)控機床的種類按機床運動軌跡的不同分類 28點位控制：只要求控制刀具或機床工作臺從一點移動到另一點的準(zhǔn)確機床運動軌跡29機床運動軌跡31開環(huán)控制：數(shù)控裝置根據(jù)穿孔帶上的數(shù)據(jù)指令，經(jīng)過運算和處理，向伺服機構(gòu)發(fā)出脈沖信號，控制機床工作臺或刀具移動一定距離。它沒有位置測量裝置，不將被控制量的實際值反饋回去與指令值進行比較。定位精度主要取決于伺服驅(qū)動元件和傳動機

13、構(gòu)的精度。 優(yōu)點是控制系統(tǒng)簡單，成本低。但定位精度的提高受到一定限制。閉環(huán)控制：數(shù)控裝置不僅要控制機床的運動，而且還要通過測量裝置測出機床工作臺或刀具的實際位移量，經(jīng)反饋回路送回數(shù)控裝置與指令值進行比較，再用比較差值進行控制，直到差值消除時機床才停止運動。定位精度高、速度快，但其控制系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。因此高精度的數(shù)控機床才采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。按伺服機構(gòu)控制方式的不同分類 30開環(huán)控制：數(shù)控裝置根據(jù)穿孔帶上的數(shù)據(jù)指令，經(jīng)過運算和處理，向柔性大。利用率高。加工質(zhì)量穩(wěn)定。生產(chǎn)率高。3. 數(shù)控機床加工的特點和應(yīng)用特點適用于單件和中小批量生產(chǎn)中精度高、尺寸變化大、形狀比較復(fù)雜的零件的加工，或者在試制中需要

14、多次修改設(shè)計的零件的加工。 應(yīng)用31柔性大。3. 數(shù)控機床加工的特點和應(yīng)用特點適用于單件和中小批數(shù)控機床的工藝功能已由加工循環(huán)控制、加工中心，發(fā)展到適應(yīng)控制。數(shù)控機床的控制裝置，已經(jīng)歷了電子管元件晶體管和印刷電路板元件集成電路小型計算機微處理機的發(fā)展過程。計算機數(shù)控(CNC)，可以克服NC的缺點。它采用一臺小型通用計算機，按照存儲在計算機內(nèi)的控制程序，來實現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能。在存儲器內(nèi)的可編邏輯，代替了NC中的固定邏輯電路，變更控制程序，即可改變控制功能，所以這種數(shù)控裝置比NC具有較大的通用性和靈活性，也稱為“軟聯(lián)接數(shù)控”。 計算機群控(DNC)，即用一臺或幾臺計算機直接控制多臺數(shù)控機床。加

15、工時由公共存儲器按照需要，向各機床分配數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)和控制各機床的運動，從而提高數(shù)控機床的開動率。4. 數(shù)控機床加工的發(fā)展返 回加工中心32數(shù)控機床的工藝功能已由加工循環(huán)控制、加工中心，發(fā)展到適應(yīng)控制第四節(jié) 柔性制造系統(tǒng)和計算機輔助制造概述一、機械制造系統(tǒng)機械制造系統(tǒng)：由經(jīng)營管理、生產(chǎn)過程、機床設(shè)備、控制裝置及工作人員所組成的有機整體。 組成：系統(tǒng)的輸入：向系統(tǒng)輸入具有一定幾何參數(shù)和物理參數(shù)的原材料、毛坯、刀具等。系統(tǒng)將工件輸入?yún)?shù)與機床調(diào)整參數(shù)相綜合，從而決定制造過程中的加工條件及順序。制造過程：對輸入的原材料以及其他信息進行加工、轉(zhuǎn)變的過程。輸出：具有所要求形狀、尺寸、精度和表面質(zhì)量的零件，以

16、及材料的切除量和刀具的磨損等。33第四節(jié) 柔性制造系統(tǒng)和計算機輔助制造概述一、機械制造系統(tǒng)機械3.分類根據(jù)擁有機床數(shù)量分為：單級機械制造系統(tǒng)和多級機械制造系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為：常規(guī)機械制造系統(tǒng)和集成機械制造系統(tǒng)。集成制造系統(tǒng)(IMS)具有較大的柔性，特別適用于多品種、中小批量生產(chǎn)，這種生產(chǎn)已成為現(xiàn)代機械制造業(yè)發(fā)展的一種趨勢。343.分類根據(jù)擁有機床數(shù)量分為：單級機械制造系統(tǒng)和多級機械制造二、柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)FMS 是在DNC基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種集成機械制造系統(tǒng)，也叫做可變制造(或加工)系統(tǒng)。FMS是一組數(shù)控機床和其他自動化的工藝設(shè)備，由計算機信息控制系統(tǒng)和物料自動儲運系統(tǒng)有機結(jié)合的整

17、體。 它可按任意順序加工一組有不同工序與加工節(jié)拍的工件，能適時地自由調(diào)度管理，因而這種系統(tǒng)可以在設(shè)備的技術(shù)規(guī)范的范圍內(nèi)自動地適應(yīng)加工工件和生產(chǎn)批量的變化。整個加工過程中，系統(tǒng)按生產(chǎn)程序軟件調(diào)度工作，每個加工工位滿負荷工作，可實現(xiàn)無人化加工。 35二、柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)FMS 是在DNC基礎(chǔ)上發(fā)柔性制造單元(FMC)：由一臺或少數(shù)幾臺加工中心組成的生產(chǎn)設(shè)備，按工件儲存量的多少能獨立持續(xù)地自動進行加工一組不同工序與加工節(jié)拍的工件?？勺鳛榻M成FMS的模塊單元，適于多品種小批量的生產(chǎn)。柔性制造系統(tǒng)(FMS)：規(guī)模比FMC大，自動化程度和生產(chǎn)率比FMC高，能完成更復(fù)雜的加工。適于多品種小批或中批復(fù)

18、雜零件的加工。柔性自動生產(chǎn)線(FTL)：由更多的數(shù)控機床、輸送和存儲系統(tǒng)等所組成的柔性制造系統(tǒng)。每24臺機床間設(shè)置一個自動倉庫，工件和隨行夾具按直線式輸送。整個生產(chǎn)線可以分成幾段，完成不同的加工任務(wù)，以便減少因停機所帶來的損失。自動倉庫還能起到供儲料的“緩沖”作用，以協(xié)調(diào)各機床的加工，生產(chǎn)率比較高，但柔性稍差，特別適合于中批或大批生產(chǎn)幾何形狀、加工工藝和節(jié)拍都相似，但不同品種的復(fù)雜零件。2. FMS的基本類型及應(yīng)用36柔性制造單元(FMC)：由一臺或少數(shù)幾臺加工中心組成的生產(chǎn)設(shè)FMS的基本類型37FMS的基本類型39三、計算機集成制造系統(tǒng)通過系統(tǒng)工程的應(yīng)用，把包括產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)計劃、加工程序以及加工系統(tǒng)等系統(tǒng)要素組合起來，形成的一個閉環(huán)反饋系統(tǒng)。系統(tǒng)包括軟件和硬件，系統(tǒng)的輸入是對產(chǎn)品的要求和產(chǎn)品的構(gòu)思，系統(tǒng)的主要輸出是制造出所要求的產(chǎn)品。38三、計算機集成制造系統(tǒng)通過系統(tǒng)工程的應(yīng)用，把包括產(chǎn)品設(shè)計、生四、計算機輔助制造及CADCAM一體化的概念 計算機輔助制造整個過程受到監(jiān)控，單個過程的工作也應(yīng)盡量減少人的介入；系統(tǒng)應(yīng)靈活可調(diào)，并允許各個過程單獨編制程序；應(yīng)與計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)的工程設(shè)計和工程分析結(jié)合成一體。采用計算機分級結(jié)構(gòu)監(jiān)控制造過程的各個階段，多方面管理制造過程。它通過人機聯(lián)系，在加工管理、工藝設(shè)計、計劃、操作和控制等方面，有效