金屬切削機(jī)床與數(shù)控機(jī)床第一章

金屬切削機(jī)床與數(shù)控機(jī)床概述陳龍燦第一頁，共四十五頁。緒論一、金屬切削機(jī)床及其作用1、概念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。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)床的作用核心作用：工欲善其事，必先利其器基礎(chǔ)作用：裝備水平--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)展第二頁，共四十五頁。3、機(jī)床在國民經(jīng)濟(jì)中的地位二十一世紀(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４０％～６０％，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)國家工業(yè)生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。第三頁，共四十五頁。二、機(jī)床的發(fā)展概況1、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)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)2、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)（普通）光學(xué)、電學(xué)的運(yùn)用：光學(xué)定位、測量技術(shù)、電氣控制（坐標(biāo)）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（數(shù)控）效率優(yōu)先與適度自動(dòng)化理念（新概念）第四頁，共四十五頁。3、現(xiàn)代機(jī)床的發(fā)展趨勢：

1.多樣化精密化高效化自動(dòng)化柔性化2.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，電子硬件和軟件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)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。第五頁，共四十五頁。4、我國機(jī)床工業(yè)的水平和機(jī)床的發(fā)展

我國機(jī)床工業(yè)的水平：起點(diǎn)較低，差距較大，進(jìn)步很快；我國機(jī)床工業(yè)水平:數(shù)控普及率5％、聯(lián)動(dòng)軸數(shù)6、分辨率1μm、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：數(shù)控普及率80％、聯(lián)動(dòng)軸數(shù)19、分辨率:0.01μm、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)9年，中國繼續(xù)保持了機(jī)床消費(fèi)世界第一(2010-4統(tǒng)計(jì))、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2006年起逢雙年在上海舉辦。作為一個(gè)重要的機(jī)床展覽，CCMT得到了眾多參展商和最終用戶的一致認(rèn)可。第五屆中國數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)在北京舉行（2008年4月21～24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(duì)數(shù)控產(chǎn)品在技術(shù)性能和功能等方面提出了更高的要求。第六頁，共四十五頁。三、機(jī)床的分類1、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)。2、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。3、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。4、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l0t）、重型機(jī)床（重量在30t以上）、超重型機(jī)床（重量在100t以上）。5、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。6、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。

第七頁，共四十五頁。三、機(jī)床的分類（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C

鉆床Z銑床X

鏜床T磨床M

齒輪加工機(jī)床

Y拉床L

螺紋加工機(jī)床

S鋸床G

刨插床B其他機(jī)床Q第八頁，共四十五頁。三、機(jī)床的分類

（掌握）鉆

床

1.按加工性質(zhì)和所用刀具分齒輪加工機(jī)床螺紋加工機(jī)床銑

床刨

插

床鏜

床磨

床拉

床特種加工機(jī)床鋸

床車

床其它機(jī)床12類第九頁，共四十五頁。10

產(chǎn)品型號(hào)

CA6136產(chǎn)品規(guī)格

Φ360×750

車床第十頁，共四十五頁。11

產(chǎn)品型號(hào)

CA6140

產(chǎn)品規(guī)格

Φ400×1000

車床第十一頁，共四十五頁。12

產(chǎn)品型號(hào)

CAK6140V

產(chǎn)品規(guī)格

Φ400×1000

數(shù)控車床第十二頁，共四十五頁。產(chǎn)品型號(hào)

CK6125

產(chǎn)品規(guī)格

Φ450×350

數(shù)控車床第十三頁，共四十五頁。14

磨

床第十四頁，共四十五頁。15

鉆

床第十五頁，共四十五頁。16

X718銑

床第十六頁，共四十五頁。17

X3010銑

床第十七頁，共四十五頁。18

XKA5032A

數(shù)控銑床第十八頁，共四十五頁。19

L6104拉

床第十九頁，共四十五頁。20

BK60100刨床第二十頁，共四十五頁。21

產(chǎn)品型號(hào)

G6530A鋸床

第二十一頁，共四十五頁。22

產(chǎn)品型號(hào)

TK54100

產(chǎn)品規(guī)格1000×1250數(shù)控鏜床第二十二頁，共四十五頁。23

產(chǎn)品型號(hào)TH5940

產(chǎn)品規(guī)格400×630×2

加工中心第二十三頁，共四十五頁。24

銑削過程第二十四頁，共四十五頁。25

插齒過程第二十五頁，共四十五頁。26

滾齒過程第二十六頁，共四十五頁。拉齒過程第二十七頁，共四十五頁。28

2.按機(jī)床的通用性程度分通用機(jī)床專門化機(jī)床專用機(jī)床3.按機(jī)床工作精度分普通機(jī)床精密機(jī)床高精度機(jī)床第二十八頁，共四十五頁。29

4按機(jī)床的自動(dòng)化程度分手動(dòng)機(jī)床機(jī)動(dòng)機(jī)床半自動(dòng)機(jī)床自動(dòng)機(jī)床5.按機(jī)床重量和尺寸分儀表機(jī)床中型機(jī)床大型機(jī)床重型機(jī)床超重型機(jī)床第二十九頁，共四十五頁。30

單刀機(jī)床多刀機(jī)床單軸機(jī)床多軸機(jī)床6.按機(jī)床主要部件數(shù)目分普通機(jī)床數(shù)控機(jī)床加工中心柔性制造單元柔性制造系統(tǒng)7.按機(jī)床的數(shù)控功能分第三十頁，共四十五頁。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。概述一、機(jī)床的基本組成第三十一頁，共四十五頁。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。第三十二頁，共四十五頁。6.冷卻系統(tǒng)

用于對(duì)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(duì)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、自動(dòng)測量裝置等。第三十三頁，共四十五頁。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)第三十四頁，共四十五頁。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５谌屙?，共四十五頁?/p>

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)第三十六頁，共四十五頁。

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。第三十七頁，共四十五頁。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)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(duì)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)床精度與剛度第三十八頁，共四十五頁。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。第三十九頁，共四十五頁。

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)床一、車床第四十頁，共四十五頁。

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、磨床第四十一頁，共四十五頁。

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(duì)稱回轉(zhuǎn)軸線的工件上的孔，尤其是多孔加工。如：加工箱體、機(jī)架等零件上的孔。除鉆孔外在鉆床上還