《機(jī)械制造基礎(chǔ)》 自考 課件 第11章 金屬切削機(jī)床

第11章金屬切削機(jī)床本章要點(diǎn)111.1金屬切削機(jī)床11.2金屬切削機(jī)床的主要部件11.1金屬切削機(jī)床機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床211.1.1金屬切削機(jī)床分類(lèi)與組成機(jī)床是指制造機(jī)器的機(jī)器，亦稱(chēng)工作母機(jī)或工具機(jī)，習(xí)慣上簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)床。一般分為金屬切削機(jī)床、鍛壓機(jī)床和木工機(jī)床等。金屬切削機(jī)床是用切削、特種加工等方法加工金屬工件，使之獲得要求的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的機(jī)器。1.機(jī)床的分類(lèi)分類(lèi)方法機(jī)床類(lèi)型及特點(diǎn)按加工性質(zhì)、所用刀具及其用途車(chē)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、其它機(jī)床按應(yīng)用范圍（通用性程度）通用機(jī)床（臥式車(chē)床、升降臺(tái)銑床）專(zhuān)門(mén)化機(jī)床（絲桿車(chē)床、曲軸車(chē)床、凸輪軸車(chē)床）專(zhuān)用機(jī)床（如大量生產(chǎn)的汽車(chē)零件所用的各種鉆、鏜組合機(jī)床；機(jī)床主軸箱專(zhuān)用鏜床）：按重量與尺寸儀表機(jī)床中型機(jī)床（一般機(jī)床）大型機(jī)床（10t～30t）重型機(jī)床（30t～100t）超重型機(jī)床（大于100t）按機(jī)床主要工作部件的數(shù)目單軸、多軸、單刀、多刀按工作精度普通機(jī)床、精密機(jī)床、高精度機(jī)床按自動(dòng)化程度手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)機(jī)床數(shù)控機(jī)床分類(lèi)臥式數(shù)控車(chē)床（集中了轉(zhuǎn)塔、仿形和自動(dòng)車(chē)床的功能）車(chē)削中心（集中了車(chē)、鉆、銑、鏜等類(lèi)機(jī)床的功能）鉆銑加工中心（具備自動(dòng)換刀，集中鉆、銑、鏜等功能）11.1金屬切削機(jī)床機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床311.1.1金屬切削機(jī)床分類(lèi)與組成2.機(jī)床的基本組成11.1金屬切削機(jī)床機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床411.1.1金屬切削機(jī)床分類(lèi)與組成2.機(jī)床的基本組成11.1金屬切削機(jī)床機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床511.1.1金屬切削機(jī)床分類(lèi)與組成2.機(jī)床的基本組成部件名稱(chēng)功能動(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、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)和其他運(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支承件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。是機(jī)床的基礎(chǔ)構(gòu)件，亦稱(chēng)機(jī)床大件或基礎(chǔ)件工作部件與主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的有關(guān)執(zhí)行部件（主軸及主軸箱、工作臺(tái)及其溜板或滑座、刀架及其溜板、以及滑枕等），安裝工件或刀具的部件與工件和刀具有關(guān)的部件或裝置（自動(dòng)上下料裝置、自動(dòng)換刀裝置、砂輪修整器等）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11.1金屬切削機(jī)床機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床611.1.1金屬切削機(jī)床分類(lèi)與組成2.機(jī)床的基本組成部件名稱(chēng)功能動(dòng)力源傳動(dòng)系統(tǒng)支承件工作部件控制系統(tǒng)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冷卻系統(tǒng)對(duì)加工工件、刀具及機(jī)床的某些發(fā)熱部位進(jìn)行冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)副（如軸承、導(dǎo)軌等）進(jìn)行潤(rùn)滑，以減小摩擦、磨損和發(fā)熱其他裝置如排屑裝置、自動(dòng)測(cè)量裝置等11.1金屬切削機(jī)床機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床711.1.2機(jī)床技術(shù)性能1.機(jī)床技術(shù)性能指標(biāo)（1）機(jī)床的工藝范圍指在機(jī)床上加工的工件類(lèi)型和尺寸，能夠加工完成何種工序，使用什么刀具等。通用機(jī)床具有較寬的工藝范圍，在同一臺(tái)機(jī)床上可以滿(mǎn)足較多的加工需要，適用于單件小批生產(chǎn)。專(zhuān)用機(jī)床是為特定零件的特定工序而設(shè)計(jì)的，自動(dòng)化程度和生產(chǎn)率都較高，但它的加工范圍很窄。數(shù)控機(jī)床有較寬的工藝范圍，能滿(mǎn)足零件較高精度的要求，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工。（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)、第二主參數(shù)和與加工零件有關(guān)的其他尺寸參數(shù)。運(yùn)動(dòng)參數(shù)：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)：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)矩等其他內(nèi)容。11.1金屬切削機(jī)床機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床811.1.2機(jī)床技術(shù)性能2.機(jī)床精度（1）機(jī)床靜態(tài)精度機(jī)床的幾何精度、運(yùn)動(dòng)精度、傳動(dòng)精度、定位精度等在空載條件下檢測(cè)的精度。靜態(tài)精度主要決定于機(jī)床上主要零、部件，如主軸及其軸承、絲杠螺母、齒輪以及床身等的制造精度以及它們的裝配精度。1）幾何精度。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。幾何精度直接影響加工工件的精度，是評(píng)價(jià)機(jī)床質(zhì)量的基本指標(biāo)。2）運(yùn)動(dòng)精度。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。機(jī)床傳動(dòng)鏈各末端執(zhí)行元件之間運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性和均勻性。4）定位/重復(fù)定位精度。定位精度：指機(jī)床的定位部件運(yùn)動(dòng)到達(dá)規(guī)定位置的精度。重復(fù)定位精度：指機(jī)床的定位部件反復(fù)多次運(yùn)動(dòng)到規(guī)定位置時(shí)精度的，致程度。5）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。各類(lèi)機(jī)床按精度可分為普通精度級(jí)、精密級(jí)和高精度級(jí)。機(jī)床精度分為機(jī)床靜態(tài)精度和機(jī)床加工精度。11.1金屬切削機(jī)床機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床911.1.2機(jī)床技術(shù)性能2.機(jī)床精度（1）機(jī)床靜態(tài)精度（2）機(jī)床加工精度生產(chǎn)中一般是通過(guò)切削加工出的工件精度來(lái)考核機(jī)床的綜合動(dòng)態(tài)精度，稱(chēng)為機(jī)床的工作精度。工作精度是各種因素綜合影響的結(jié)果，包括機(jī)床自身的精度、剛度、熱變形和刀具、工件的剛度及熱變形等。（3）機(jī)床的動(dòng)態(tài)精度機(jī)床在外載荷、溫升及振動(dòng)等工作狀態(tài)作用下的精度。動(dòng)態(tài)精度除與靜態(tài)精度有密切關(guān)系外，還在很大程度上決定于機(jī)床的剛度、抗振性和熱穩(wěn)定性等。激光干涉儀可用于精密機(jī)床、大規(guī)模集成電路加工設(shè)備等的定位精度測(cè)量、誤差修正和控制高精度機(jī)床測(cè)頭11.1金屬切削機(jī)床機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床1011.1.2機(jī)床技術(shù)性能3.機(jī)床剛度指機(jī)床在外力作用下抵抗變形的能力。機(jī)床的剛度越大，動(dòng)態(tài)精度越高。包括機(jī)床構(gòu)件本身的剛度和構(gòu)件之間的接觸剛度。機(jī)床構(gòu)件本身的剛度主要取決于構(gòu)件本身的材料性質(zhì)、截面形狀、大小等。構(gòu)件之間的接觸剛度不僅與接觸材料、接觸面的幾何尺寸和硬度有關(guān)，而且還與接觸面的表面粗糙度、幾何精度、加工方法、接觸面介質(zhì)、預(yù)壓力等因素有關(guān)。按載荷性質(zhì)分為：靜剛度及動(dòng)剛度。習(xí)慣所說(shuō)機(jī)床剛度一般指靜剛度。11.1金屬切削機(jī)床機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床1111.1.3機(jī)床的運(yùn)動(dòng)1.表面形成運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)（1）表面形成運(yùn)動(dòng)。是機(jī)床最基本的運(yùn)動(dòng)，又稱(chēng)工作運(yùn)動(dòng)。包括主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，這兩種不同性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和不同形狀的刀具配合，可以實(shí)現(xiàn)軌跡法、成形法和展成法等各種不同的加工方法，構(gòu)成不同類(lèi)型的機(jī)床。（2）輔助運(yùn)動(dòng)。機(jī)床在加工過(guò)程中，刀具與工件除表面形成運(yùn)動(dòng)以外的其他運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為輔助運(yùn)動(dòng)。輔助運(yùn)動(dòng)用以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的各種輔助動(dòng)作，主要包括以下幾種：1）切入運(yùn)動(dòng)2）空行程運(yùn)動(dòng)3）輔助運(yùn)動(dòng)。包括分度運(yùn)動(dòng)、操縱和控制運(yùn)動(dòng)、調(diào)位運(yùn)動(dòng)等。11.1金屬切削機(jī)床機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床1211.1.3機(jī)床的運(yùn)動(dòng)2.機(jī)床的傳動(dòng)鏈1）外聯(lián)系傳動(dòng)鏈。聯(lián)系運(yùn)動(dòng)源與執(zhí)行件的傳動(dòng)鏈，其作用是使執(zhí)行件得到預(yù)定速度的運(yùn)動(dòng)，并傳遞一定的動(dòng)力。起執(zhí)行件變速、換向等作用。其傳動(dòng)比的變化只影響生產(chǎn)率或表面粗糙度，不影響加工表面的形狀。不要求兩末端件之間有嚴(yán)格的傳動(dòng)關(guān)系。如臥式車(chē)床中，從主電動(dòng)機(jī)到主軸之間的傳動(dòng)鏈，就是典型的外聯(lián)系傳動(dòng)鏈。2）內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈。聯(lián)系兩個(gè)執(zhí)行件，以形成復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈，其作用是保證兩個(gè)末端件之間的相對(duì)速度或相對(duì)位移保持嚴(yán)格的比例關(guān)系，以保證被加工表面的性質(zhì)。例如：在臥式車(chē)床上車(chē)螺紋時(shí)，連接主軸和刀具之間的傳動(dòng)鏈必須保證主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，車(chē)刀移動(dòng)螺紋一個(gè)導(dǎo)程。又如，滾齒機(jī)的展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈也屬于內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈。11.1金屬切削機(jī)床機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床1311.1.3機(jī)床的運(yùn)動(dòng)3.機(jī)床傳動(dòng)原理圖車(chē)削螺紋時(shí)車(chē)床的傳動(dòng)原理圖臥式車(chē)床在形成螺旋表面時(shí)需要刀具與工件間相對(duì)的螺旋運(yùn)動(dòng)，這個(gè)運(yùn)動(dòng)是復(fù)合運(yùn)動(dòng)，即主軸的旋轉(zhuǎn)和車(chē)刀的縱向移動(dòng)。1）工件旋轉(zhuǎn)（外聯(lián)系傳動(dòng)鏈）：主電機(jī)——工件（主軸），傳動(dòng)路線：電動(dòng)機(jī)—1—2—uv—3—4—主軸。2）刀具移動(dòng)（內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈）：主軸（1轉(zhuǎn)）——刀架（導(dǎo)程P），傳動(dòng)路線：主軸—4—5—ux—6—7—絲杠（刀架）為了便于研究機(jī)床的傳動(dòng)原理，用一些簡(jiǎn)明的符號(hào)把動(dòng)力源、執(zhí)行件之間的傳動(dòng)聯(lián)系表示出來(lái)的示意圖，就是機(jī)床傳動(dòng)原理圖。它并不表達(dá)實(shí)際傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的種類(lèi)和數(shù)量。[例]車(chē)削螺紋的傳動(dòng)原理圖11.1金屬切削機(jī)床機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床1411.1.3機(jī)床的運(yùn)動(dòng)3.機(jī)床傳動(dòng)原理圖銑削平面時(shí)臥式銑床的傳動(dòng)原理圖用圓柱銑刀銑削平面時(shí)，需要銑刀旋轉(zhuǎn)和工件直線移動(dòng)兩個(gè)獨(dú)立的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)。換置機(jī)構(gòu)，通過(guò)換置機(jī)構(gòu)uv可以改變銑刀的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，通過(guò)uf可以改變工件的進(jìn)給速度和方向，以適應(yīng)不同加工條件的需要。1）刀具旋轉(zhuǎn)（外聯(lián)系傳動(dòng)鏈）：主電機(jī)——銑刀（主軸），傳動(dòng)路線：主電機(jī)—1—2—uv—3—4—主軸。2）工件移動(dòng)（外聯(lián)系傳動(dòng)鏈）：進(jìn)給電機(jī)——絲杠（工作臺(tái)），傳動(dòng)路線：進(jìn)給電機(jī)—5—6—uf—7—絲杠（工作臺(tái)）。[例]銑削平面的傳動(dòng)原理圖11.1金屬切削機(jī)床機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床1511.1.4機(jī)床型號(hào)的編制1.通用機(jī)床型號(hào)的編制機(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(lèi)型、通用特性、結(jié)構(gòu)特性、主要技術(shù)參數(shù)等。中國(guó)的機(jī)床型號(hào)《GB/T15375—2008金屬切削機(jī)床型號(hào)編制方法》由基本部分和輔助部分組成。11.1金屬切削機(jī)床機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床1611.1.4機(jī)床型號(hào)的編制1.通用機(jī)床型號(hào)的編制CA6140：C是類(lèi)別代號(hào)（車(chē)床類(lèi)）；A是結(jié)構(gòu)特性代號(hào)（結(jié)構(gòu)不同）；6是組別代號(hào)（落地及臥式車(chē)床組）；1是系別代號(hào)（臥式車(chē)床系）；40是主參數(shù)代號(hào)（最大工件回轉(zhuǎn)直徑400mm）。MG1432A：M是類(lèi)別代號(hào)（磨床類(lèi)）；G是通用特性（高精度）；1是組別代號(hào)（外圓磨床組）；4是系別代號(hào)（萬(wàn)能外圓磨床系）；32是主參數(shù)（最大磨削直徑320mm）；A是重大改進(jìn)順序號(hào)（第一次重大改進(jìn)）。Z3040×13：Z是機(jī)床類(lèi)別代號(hào)（鉆床類(lèi)）；3是組別代號(hào)（搖臂鉆床組）；0是系別代號(hào)（搖臂鉆床系）；40是主參數(shù)（最大鉆孔直徑40mm）；13是第二主參數(shù)代號(hào)（最大跨距1300mm，用×分開(kāi)）。11.1金屬切削機(jī)床機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床1711.1.4機(jī)床型號(hào)的編制1.通用機(jī)床型號(hào)的編制CA6140MG1432AZ3040×12THM6350JCS：精密鏜銑加工中心，T是類(lèi)別代號(hào)（鏜床）；H是結(jié)構(gòu)特性代號(hào)（加工中心）；M是通用特性（精密）；6是組別代號(hào)（臥式鏜銑組）；3是系別代號(hào)（臥式鏜銑系）；50是主參數(shù)（工作臺(tái)工作面寬度500mm的1/10）；JCS是北京機(jī)床研究所有限公司。Z5625

4A/DH：大河機(jī)床廠生產(chǎn)的經(jīng)過(guò)第一次重大改進(jìn)，其最大鉆孔直徑為25mm的四軸立式排鉆床。MB8240：最大回轉(zhuǎn)直徑為400mm的半自動(dòng)曲軸磨床。根據(jù)加工的需要，在此型號(hào)機(jī)床的基礎(chǔ)上變換的第一種形式的半自動(dòng)曲軸磨床，其型號(hào)為：MB8240/1，變換的第二種形式的型號(hào)則為：MB8240/2。11.1金屬切削機(jī)床機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床1811.1.4機(jī)床型號(hào)的編制2.其他類(lèi)型機(jī)床型號(hào)的編制（1）專(zhuān)用機(jī)床的型號(hào)編制一般由“設(shè)計(jì)單位代號(hào)-設(shè)計(jì)順序”組成。[例]H-015：上海機(jī)床廠有限公司設(shè)計(jì)制造的第15種專(zhuān)用機(jī)床為專(zhuān)用磨床。（2）機(jī)床自動(dòng)線型號(hào)表示方法一般由“設(shè)計(jì)單位代號(hào)-機(jī)床自動(dòng)線代號(hào)、設(shè)計(jì)順序”組成。[例]JCS-ZX001：北京機(jī)床研究所有限公司為某廠設(shè)計(jì)的第一條機(jī)床自動(dòng)線。3.特種加工機(jī)床型號(hào)編制通用特種加工機(jī)床型號(hào)（《JBT7445.2-1998特種加工機(jī)床型號(hào)編制方法》）由以下參數(shù)組成：企業(yè)代號(hào)、類(lèi)代號(hào)、通用特性代號(hào)、組代號(hào)、系代號(hào)、主參數(shù)、第二主參數(shù)、其他特性代號(hào)。特種加工機(jī)床分為10類(lèi)，用大寫(xiě)的漢語(yǔ)拼音字母表示類(lèi)代號(hào)，包括：電火花加工機(jī)床（D）、電解加工機(jī)床（DJ）、超聲加工機(jī)床（CS）、高能束加工機(jī)床（GN）、等離子弧加工機(jī)床（DL）、磁脈沖加工機(jī)床（CC）、磁磨料加工機(jī)床（CL）、射流加工機(jī)床（SL）、復(fù)合加工機(jī)床（FH）、其他特種加工機(jī)床（QT）。11.2金屬切削機(jī)床的主要部件機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床1911.2.1主軸部件1.主軸部件的基本結(jié)構(gòu)要求1）旋轉(zhuǎn)精度裝配后，在無(wú)載荷、低速轉(zhuǎn)動(dòng)條件下，安裝工件或刀具的主軸部位的徑向和端面圓跳動(dòng)，取決于主軸、軸承、箱體孔等的制造、裝配和調(diào)整精度。2）剛度在外加載荷的作用下抵抗變形的能力，通常以主軸前端產(chǎn)生單位位移的彈性變形時(shí)，在位移方向所施加的作用力來(lái)定義。3）抗振性抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力。影響抗振性的主要因素是主軸的靜剛度、質(zhì)量分布、軸承支承和阻尼。4）溫升與熱變形主軸部件工作時(shí)，軸承的摩擦形成熱源，切削熱和齒輪嚙合熱的傳遞會(huì)導(dǎo)致主軸部件溫度升高，產(chǎn)生熱變形。主軸熱變形可引起軸承間隙變化，導(dǎo)致軸心位置發(fā)生偏移，定位基面的形狀尺寸和位置發(fā)生變化。5）精度保持性主軸部件長(zhǎng)期地保持其原始制造精度的能力。主軸部件喪失其原始精度的主要原因是磨損，所以精度保持性又稱(chēng)為耐磨性。是機(jī)床的執(zhí)行件，其功用是支承并帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削，承受切削力和驅(qū)動(dòng)力等載荷，完成表面成形運(yùn)動(dòng)。主軸把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及扭矩通過(guò)主軸端部的夾具傳遞給工件或刀具。主軸部件由主軸及其支承軸承、傳動(dòng)件、密封件及定位元件等組成。11.2金屬切削機(jī)床的主要部件機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床2011.2.1主軸部件2.主軸部件結(jié)構(gòu)1）主軸的結(jié)構(gòu)安裝方式：應(yīng)保證刀具或夾具定心準(zhǔn)確，連接可靠，裝卸方便，懸伸量短，并能夠傳遞足夠的轉(zhuǎn)矩等。主要結(jié)構(gòu)參數(shù)：有主軸前軸頸直徑、主軸后軸頸直徑、主軸內(nèi)孔直徑、主軸前端懸伸量和主軸主要支承間的跨距等。技術(shù)要求：應(yīng)滿(mǎn)足主軸精度以及其他性能的設(shè)計(jì)要求，應(yīng)考慮制造的工藝性和經(jīng)濟(jì)性，要便于檢測(cè)。如主軸前后軸承的同軸度，錐孔相對(duì)于前后軸頸中心連線的徑向圓跳動(dòng)，定心軸頸及其定位軸肩相對(duì)于前后軸頸中心連線的徑向圓跳動(dòng)和端面圓跳動(dòng)等。其他性能所需的要求，如表面粗糙度、表面硬度等。要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求、工藝要求、檢測(cè)要求，應(yīng)盡量做到設(shè)計(jì)、工藝、檢測(cè)的基準(zhǔn)相統(tǒng)一。11.2金屬切削機(jī)床的主要部件機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床2111.2.1主軸部件2.主軸部件結(jié)構(gòu)2）主軸的支承是主軸組件的重要組成部分，是主軸軸承、支承座及其相關(guān)零件的組合體，其中核心元件是軸承。機(jī)床主軸通常采用兩端支承，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、裝配方便，容易保證精度，可滿(mǎn)足使用要求。一些大型、重型機(jī)床設(shè)備為提高剛度和抗振性，多采用三支承結(jié)構(gòu)。采用滾動(dòng)軸承的支承稱(chēng)為主軸滾動(dòng)支承，采用滑動(dòng)軸承的支承稱(chēng)為主軸滑動(dòng)支承。主軸常用滾動(dòng)軸承：圓錐孔雙列圓柱滾子軸承、雙向推力角接觸球軸承、單列圓錐滾子軸承、雙列圓錐滾子軸承、推力軸承、陶瓷滾動(dòng)軸承、磁懸浮軸承（磁力軸承）等。主軸滑動(dòng)軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中阻尼性能好，故具有抗振性良好、旋轉(zhuǎn)精度高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等特點(diǎn)，可應(yīng)用于高速或低速的精密、高精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床等。11.2金屬切削機(jī)床的主要部件機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床2211.2.1主軸部件2）主軸的支承按流體介質(zhì)不同，主軸滑動(dòng)軸承可分為液體滑動(dòng)軸承和氣體滑動(dòng)軸承。液體滑動(dòng)軸承根據(jù)油膜壓力形成的方法不同，有：動(dòng)壓軸承：依靠主軸以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)帶著潤(rùn)滑油從間隙大處向間隙小處流動(dòng)，形成壓力油膜而將主軸浮起，并承受載荷。軸承中只能產(chǎn)生一個(gè)壓力油膜的叫單油楔動(dòng)壓軸承。主軸部件常用的是多油楔的動(dòng)壓軸承，當(dāng)主軸以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在軸頸周?chē)苄纬蓭讉€(gè)壓力油膜，把軸頸推向中央，因而主軸的向心性較好。承載方向的油膜壓力高。多油楔軸承較能滿(mǎn)足主軸部件的工作性能要求，有阿基米德曲線多油楔滑動(dòng)軸承、活動(dòng)多油楔滑動(dòng)軸承、整體多油楔軸承等。液體靜壓軸承：由外界供給一定的壓力油于兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面間，不依賴(lài)于它們之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度就能建立壓力油膜。具有良好的速度和方向適應(yīng)性，可獲得較強(qiáng)的承載能力，摩擦力小，軸承壽命長(zhǎng)，旋轉(zhuǎn)精度高，抗振性好。2.主軸部件結(jié)構(gòu)11.2金屬切削機(jī)床的主要部件機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床2311.2.2機(jī)床的支承件1.支承件的功能指床身、立柱、橫梁、底座等大件，它們相互固定并連接成機(jī)床的基礎(chǔ)架。機(jī)床上其他零部件可以固定在支承件上，或者工作時(shí)在支承件的導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)。支承件的主要功能：保證機(jī)床各零部件之間的相互位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度，并保證機(jī)床有足夠的剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性和耐用度。車(chē)床床身，固定并連接著床頭箱、進(jìn)給箱和三杠（絲杠、光杠、開(kāi)關(guān)杠）；大刀架與溜板箱沿著床身導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。床身不僅要承受這些部件的重力，而且還要承受切削力、傳動(dòng)力和摩擦力等，在這些力的作用下，不應(yīng)產(chǎn)生過(guò)大的變形和振動(dòng)；應(yīng)保證大刀架沿床身導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的直線度和相對(duì)主軸軸線的平行度；受熱后產(chǎn)生的熱變形不應(yīng)破壞機(jī)床的原始精度；床身導(dǎo)軌應(yīng)有一定的耐用度等。11.2金屬切削機(jī)床的主要部件機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床2411.2.2機(jī)床的支承件2.支承件應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求及材料有足夠大的剛度，即在一定的載荷作用下，變形量要小于允許值。應(yīng)在滿(mǎn)足剛度的基礎(chǔ)上盡量節(jié)省材料。應(yīng)有足夠大的抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力，這就要求支承件具有合乎要求的動(dòng)態(tài)特性。減小熱變形及其對(duì)精度的影響（控制發(fā)熱、使熱量均勻分布、改善支承件散熱條件等措施）。從結(jié)構(gòu)上保證其內(nèi)應(yīng)力足夠小。便于排屑、操縱，并考慮切削液及潤(rùn)滑油流回油池，液壓、電器裝置合理安裝及安全吊運(yùn)，加工及裝配工藝性好等因素。11.2金屬切削機(jī)床的主要部件機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床2511.2.2機(jī)床的支承件2.支承件應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求及材料材料性能特點(diǎn)鑄件一般支承件用灰口鑄鐵制成，在鑄鐵中加入少量合金元素如鉻、硅、稀土元素等可提高耐磨性。鑄造性能好，容易獲得復(fù)雜結(jié)構(gòu)的支承件，內(nèi)摩擦力大，阻尼系數(shù)大，使振動(dòng)衰減的性能好，成本低。鑄件需要木模芯盒，制造周期長(zhǎng)，有時(shí)產(chǎn)生縮孔、氣泡等缺陷，成本高，適于成批生產(chǎn)。常用的鑄件牌號(hào)有HT200（I級(jí)鑄鐵，可制成帶導(dǎo)軌的支承件）、HT150（II級(jí)鑄鐵，適用于形狀復(fù)雜的鑄件、重型機(jī)床床身、受力不大的床身和底座）、HT100（III級(jí)鑄鐵，一般用作鑲裝導(dǎo)軌的支承件）鋼板焊接結(jié)構(gòu)制造周期短，剛性好；便于產(chǎn)品更新和結(jié)構(gòu)改進(jìn)；鋼板焊接支承件固有頻率比鑄鐵高；重量較鑄鐵輕。缺點(diǎn)：抗振性比鑄鐵差預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土主要用于制作不常移動(dòng)的大型機(jī)械的機(jī)身、底座、立柱等支承件。剛度和阻尼比鑄鐵大幾倍，抗振性好，成本較低。缺點(diǎn)：脆性大，耐腐蝕性差，油滲入導(dǎo)致材質(zhì)疏松，所以表面應(yīng)進(jìn)行噴漆或噴涂塑料天然花崗巖性能穩(wěn)定，精度保持性好，抗振性好，阻尼系數(shù)大，耐磨性好，熱穩(wěn)定性好，抗氧化性強(qiáng)。缺點(diǎn)：結(jié)晶顆粒粗于鋼鐵的晶粒，抗沖擊性能差，脆性大，油和水等液體易滲入晶界中，使表面局部變形脹大，難于制作復(fù)雜的零件樹(shù)脂混凝土以合成樹(shù)脂（不飽和聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂）為黏結(jié)劑，加入固化劑、稀釋劑、增韌劑等，通過(guò)聚合反應(yīng)，將骨料振動(dòng)、攪拌、澆注、固化而生成的一種復(fù)合材料。具有剛度高、抗振性好、耐水、耐化學(xué)腐蝕和耐熱等特性；缺點(diǎn)：某些機(jī)械性能差，但可以預(yù)埋金屬或添加加強(qiáng)纖維。對(duì)于高速、高效、高精度加工機(jī)床，具有廣泛的應(yīng)用前景11.2金屬切削機(jī)床的主要部件機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床2611.2.2機(jī)床的支承件3.支承件的結(jié)構(gòu)支承件的總體結(jié)構(gòu)形狀基本上可以分為三類(lèi)：箱形類(lèi)：在三個(gè)方向的尺寸都相差不多，如各類(lèi)箱體、底座、升降臺(tái)等板塊類(lèi)：在兩個(gè)方向的尺寸比第三個(gè)方向大得多，如工作臺(tái)、刀架等梁支類(lèi)：在一個(gè)方向的尺寸比另兩個(gè)方向大得多，如立柱、橫梁、搖臂、滑枕、床身等a前、后、頂三面封閉的臥式機(jī)床的箱形床身，為了排除切屑，在導(dǎo)軌間開(kāi)有傾斜窗口。b前、后、底三面封閉的床身，床身內(nèi)的空間可用于儲(chǔ)存潤(rùn)滑油和切削液，安裝驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。c兩面封閉的床身，剛度較低，但便于切屑的排除和冷卻液的流通，主要用于對(duì)剛度要求不高的機(jī)床。d是重型機(jī)床的床身，導(dǎo)軌可多達(dá)4~5個(gè)。立柱11.2金屬切削機(jī)床的主要部件機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床2711.2.3機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)軌的功用是支承并引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件沿定的軌跡運(yùn)動(dòng)。它承受其支承的運(yùn)動(dòng)器件和工件（或刀具）的質(zhì)量及切削力。分類(lèi)方法類(lèi)型特點(diǎn)導(dǎo)軌按運(yùn)動(dòng)性質(zhì)分主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)軌副之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較高，如立車(chē)花盤(pán)、龍門(mén)銑刨床、普通刨插床、拉床、插齒機(jī)等的主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)軌副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較低，機(jī)床中大多數(shù)導(dǎo)軌屬于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌移置導(dǎo)軌功能是調(diào)整部件之間的相對(duì)位置，在機(jī)床工作中沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)按摩擦性質(zhì)分靜壓滑動(dòng)導(dǎo)軌液體摩擦，靠液壓系統(tǒng)提供壓力油膜，導(dǎo)軌副之間有一層壓力油膜，多用于高精度機(jī)床進(jìn)給導(dǎo)軌動(dòng)壓滑動(dòng)導(dǎo)軌液體摩擦，利用滑移速度帶動(dòng)潤(rùn)滑油從大間隙處向狹窄處流動(dòng)，形成動(dòng)壓油膜，適用于運(yùn)動(dòng)速度較高的主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌普通滑動(dòng)導(dǎo)軌為混合摩擦，導(dǎo)軌間有一定動(dòng)壓效應(yīng)，但由于速度較低，因此油楔不能隔開(kāi)導(dǎo)軌面，導(dǎo)軌面仍處于直接接觸狀態(tài)。機(jī)床中大多數(shù)導(dǎo)軌屬于混合摩擦滾動(dòng)導(dǎo)軌在導(dǎo)軌面間裝有滾動(dòng)元件（絕大多數(shù)為鋼球），因而是滾動(dòng)摩擦，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床和精密、高精度機(jī)床中按受力狀態(tài)分開(kāi)式導(dǎo)軌利用部件質(zhì)量和載荷，使部件能在導(dǎo)軌副全長(zhǎng)上始終保持接觸。不能承受較大的傾覆力矩，適用于大型機(jī)床的水平導(dǎo)軌閉式導(dǎo)軌傾覆力矩較大時(shí)，為保持導(dǎo)軌副始終接觸，需增加輔助導(dǎo)軌副，形成閉式導(dǎo)軌。1.機(jī)床導(dǎo)軌的功用和類(lèi)型11.2金屬切削機(jī)床的主要部件機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床2811.2.3機(jī)床導(dǎo)軌1.機(jī)床導(dǎo)軌的功用和類(lèi)型滾動(dòng)導(dǎo)軌按滾動(dòng)體類(lèi)型為滾珠、滾柱和滾針三種。

1）滾珠式為點(diǎn)接觸，承載能力差，剛度低，滾珠導(dǎo)軌多用于小載荷。2）滾柱式為線接觸，承載能力比滾珠式高，剛度好，滾柱導(dǎo)軌用于較大載荷。3）滾針式為線接觸，常用于徑向尺寸小的導(dǎo)軌。11.2金屬切削機(jī)床的主要部件機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床2911.2.3機(jī)床導(dǎo)軌2.導(dǎo)軌的基本要求1）導(dǎo)向精度好。導(dǎo)軌副相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的直線度（直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌）或圓度（圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌）。2）精度保持性好。影響精度保持性的主要因素是磨損，即導(dǎo)軌的耐磨性。3）足夠的剛度。導(dǎo)軌的變形包括接觸變形、扭轉(zhuǎn)變形以及由于導(dǎo)軌支承件變形而引起的導(dǎo)軌變形。主要取決于導(dǎo)軌的形狀、尺寸及與支承件的連接方式、受載情況等。4）低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。當(dāng)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)低速轉(zhuǎn)動(dòng)或間歇微量進(jìn)給時(shí)，應(yīng)保證導(dǎo)軌運(yùn)行平穩(wěn)、進(jìn)給量準(zhǔn)確，不產(chǎn)生爬行（時(shí)快時(shí)慢或時(shí)走時(shí)停）現(xiàn)象。低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性與導(dǎo)軌的材料及結(jié)構(gòu)尺寸、潤(rùn)滑狀況、動(dòng)靜摩擦系數(shù)之差、導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)剛度有關(guān)。5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好。11.2金屬切削機(jī)床的主要部件機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床3011.2.3機(jī)床導(dǎo)軌3.滑動(dòng)導(dǎo)軌的截面形狀和組合形式直線滑動(dòng)導(dǎo)軌面一般由若干個(gè)平面組成，從制造、裝配和檢驗(yàn)角度來(lái)說(shuō)，平面的數(shù)量應(yīng)盡可能少，常用的有矩形、三角形、燕尾形及圓柱形截面。根據(jù)床身或固定件上導(dǎo)軌的凸凹狀態(tài)，直線滑動(dòng)導(dǎo)軌又可分為凸形導(dǎo)軌和凹形導(dǎo)軌。當(dāng)導(dǎo)軌水平布置時(shí)，凸形導(dǎo)軌不易積存切屑和臟物，但也不易存油，多用在移動(dòng)速度小的部件上；凹形導(dǎo)軌具有好的潤(rùn)滑條件，但必須有防屑、保護(hù)裝置，多用在移動(dòng)速度較大的部件上。相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件而言，如果導(dǎo)軌面窄，便不能限制繞X軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以在機(jī)床上一般都采用兩條導(dǎo)軌來(lái)承受載荷和導(dǎo)向。在重型機(jī)床上，根據(jù)機(jī)床受載情況，可用三至四條導(dǎo)軌。形式矩形導(dǎo)軌三角形導(dǎo)軌燕尾形導(dǎo)軌圓柱形導(dǎo)軌雙三角形組合雙矩形組合三角形-平導(dǎo)軌組合三角形-矩形組合11.2金屬切削機(jī)床的主要部件機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床3111.2.4機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置1.機(jī)床刀架自動(dòng)換刀裝置應(yīng)滿(mǎn)足的要求1）滿(mǎn)足工藝過(guò)程所提出的要求。機(jī)床依靠刀具和工件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成工件表面，而工件的表面形狀和表面位置的不同，要求刀架和刀庫(kù)上能夠布置足夠多的刀具，而且能夠方便而正確地加工各工件表面。為了實(shí)現(xiàn)在工件的一次安裝中完成多工序加工，所以要求刀架、刀庫(kù)可以方便地轉(zhuǎn)位。2）在刀架、刀庫(kù)上要能牢固地安裝刀具。3）刀架、刀庫(kù)、換刀機(jī)械手應(yīng)具有足夠的剛度，以使切削過(guò)程和換刀過(guò)程平穩(wěn)。4）可靠性高。5）換刀時(shí)間應(yīng)盡可能縮短，以利于提高生產(chǎn)率。6）操作方便和安全。機(jī)床上的刀架是安放刀具的重要部件，許多刀架還直接參與切削工作，承受極大的切削力，往往成為工藝系統(tǒng)中的較薄弱環(huán)節(jié)。11.2金屬切削機(jī)床的主要部件機(jī)械制造基礎(chǔ)第11章金屬切削機(jī)床3211.2.4機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置2.機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置的類(lèi)型按照安裝刀具的數(shù)目可分為單刀架和多刀架，例如自動(dòng)車(chē)床上的前、后刀架和天平刀架；按結(jié)構(gòu)形式可分為方刀架、轉(zhuǎn)塔刀架、回輪式刀架等；按驅(qū)動(dòng)刀架轉(zhuǎn)位的動(dòng)力可分為手動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架和自動(dòng)（電動(dòng)和液動(dòng)）轉(zhuǎn)位刀架。數(shù)控車(chē)床的自動(dòng)換刀裝置主要采用回轉(zhuǎn)刀盤(pán)，刀盤(pán)上安裝8~12把刀。有的數(shù)控