《金屬切削與機(jī)床》課件第5章

第5章機(jī)床的基本知識(shí)5.1機(jī)床的類型和型號(hào)

5.2機(jī)床的運(yùn)動(dòng)

5.3機(jī)床的傳動(dòng)5.4機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)

5.1機(jī)床的類型和型號(hào)5.1.1機(jī)床的類型按加工性質(zhì)和所用刀具，分為11大類：車床、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、鋸床和其它機(jī)床除上述基本分類方法外，

根據(jù)機(jī)床的其它特征還可對(duì)機(jī)床進(jìn)一步區(qū)分。

根據(jù)通用性程度，同類機(jī)床又可劃分為：通用機(jī)床、專門化機(jī)床、專用機(jī)床。根據(jù)機(jī)床的加工精度可分為：普通精度級(jí)、精密級(jí)和超精密級(jí)機(jī)床。根據(jù)機(jī)床的自動(dòng)化程度可分為:手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、半自動(dòng)和自動(dòng)機(jī)床。根據(jù)機(jī)床的質(zhì)量和尺寸可分為：儀表機(jī)床、中型機(jī)床（一般機(jī)床）、大型機(jī)床（重10t以上）、重型機(jī)床（重30t以上）和超重型機(jī)床（重100t以上）。根據(jù)機(jī)床的主軸或刀架數(shù)目又可進(jìn)一步劃分為:單軸、

多軸、

多刀等機(jī)床。

5.1.2機(jī)床型號(hào)的編制方法

1．通用機(jī)床的型號(hào)

1）通用機(jī)床型號(hào)的表示

2）機(jī)床的分類及類代號(hào)機(jī)床的類代號(hào)用大寫的漢語拼音字母表示。分類代號(hào)在類代號(hào)之前，作為型號(hào)的首位，并用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。第一分類代號(hào)前的“1”可省略，第“2”、“3”分類代號(hào)則應(yīng)予以表示。機(jī)床的類代號(hào)按其相對(duì)應(yīng)的漢字字音讀音。例如,銑床類代號(hào)“X”讀作“銑”。

3）機(jī)床的通用特性代號(hào)、結(jié)構(gòu)特性代號(hào)通用特性代號(hào)、結(jié)構(gòu)特性代號(hào)用大寫的漢語拼音字母表示，位于類代號(hào)之后。（1）通用特性代號(hào)。通用特性代號(hào)有統(tǒng)一的固定含義，它在各類機(jī)床的型號(hào)中表示的意義相同。機(jī)床通用特性代號(hào)見表5-1。表5-1機(jī)床通用特性代號(hào)（2）結(jié)構(gòu)特性代號(hào)。對(duì)主參數(shù)相同而結(jié)構(gòu)、性能不同的機(jī)床，在型號(hào)中加結(jié)構(gòu)特性代號(hào)予以區(qū)分。結(jié)構(gòu)特性代號(hào)在同類機(jī)床中起區(qū)分機(jī)床結(jié)構(gòu)、性能不同的作用。當(dāng)型號(hào)中有通用特性代號(hào)時(shí)，結(jié)構(gòu)特性代號(hào)應(yīng)排在通用特性代號(hào)之后。結(jié)構(gòu)特性代號(hào)用漢語拼音字母（通用特性代號(hào)已用的字母和“I、O”兩個(gè)字母不能用）表示，當(dāng)單個(gè)字母不夠用時(shí)，可將兩個(gè)字母組合起來使用，如AD、AE等，或DA、EA等。

4）機(jī)床組、系的劃分原則及其代號(hào)（1）機(jī)床組、系的劃分原則:將每類機(jī)床劃分為10個(gè)組，每個(gè)組又劃分為10個(gè)系（系列）。組系劃分的原則如下：①同一類機(jī)床中，主要布局或使用范圍基本相同的機(jī)床，即為同一組。②同一組機(jī)床中，其主要參數(shù)相同、主要結(jié)構(gòu)及布局形式相同的機(jī)床，即為同一系。（2）機(jī)床的組、系代號(hào):機(jī)床的組用一位阿拉伯?dāng)?shù)字表示，位于類代號(hào)或通用特性代號(hào)、結(jié)構(gòu)特性代號(hào)之后;機(jī)床的系用一位阿拉伯?dāng)?shù)字表示，位于組代號(hào)之后。

5）主參數(shù)的表示方法機(jī)床型號(hào)中的主參數(shù)用折算值表示,位于系代號(hào)之后。當(dāng)折算值大于1時(shí)，取整數(shù)，前面不加“0”；當(dāng)折算值小于1時(shí)，則取小數(shù)點(diǎn)后第一位數(shù)，并在前面加“0”。

6）通用機(jī)床的設(shè)計(jì)順序號(hào)某些通用機(jī)床當(dāng)無法用一個(gè)主參數(shù)表示時(shí)，則在型號(hào)中用設(shè)計(jì)順序號(hào)表示。設(shè)計(jì)順序號(hào)由1起始，當(dāng)設(shè)計(jì)順序號(hào)小于10時(shí)，

由01開始編號(hào)。

7）主軸數(shù)和第二主參數(shù)的表示方法（1）主軸數(shù)的表示方法:對(duì)于多軸車床、多軸鉆床、排式鉆床等機(jī)床，其主軸數(shù)應(yīng)以實(shí)際數(shù)值列入型號(hào)，置于主參數(shù)之后，用“×”分開，讀作“乘”。單軸可以省略，不予表示。（2）第二主參數(shù)的表示方法:第二主參數(shù)（多軸機(jī)床的主軸數(shù)除外）一般不予表示。在型號(hào)中表示的第二主參數(shù)，一般以折算成兩位數(shù)為宜，最多不超過三位數(shù)。以長(zhǎng)度、深度值表示的，其折算系數(shù)為1/100；以直徑、寬度值表示的，其折算系數(shù)為1/10；以厚度、最大模數(shù)值等表示的，其折算系數(shù)為1。當(dāng)折算系數(shù)大于1時(shí)，則取小數(shù)點(diǎn)后第一位數(shù)，并在前面加“0”。

8）機(jī)床重大改進(jìn)順序號(hào)當(dāng)機(jī)床的結(jié)構(gòu)、性能有更高的要求，并需按新產(chǎn)品重新設(shè)計(jì)、試制和鑒定時(shí)，按改進(jìn)的先后順序選用A、B、C等漢語拼音字母（但“I、O”兩個(gè)字母不得選用），加在型號(hào)基本部分的尾部，以區(qū)別原機(jī)床型號(hào)。凡屬局部的小改進(jìn)或增減某些附件、測(cè)量裝置及改變裝夾工件的方法等，不屬于重大改進(jìn)，其型號(hào)不變。

9）其它特性代號(hào)及其表示方法其它特性代號(hào)置于輔助部分之首。其中同一型號(hào)機(jī)床的變型代號(hào)，一般應(yīng)放在其它特性代號(hào)之首位。其它特性代號(hào)可用漢語拼音字母（“I、O”兩個(gè)字母除外）表示。其它特性代號(hào)也可以用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，還可以用阿拉伯?dāng)?shù)字和漢語拼音字母組合表示。

10）企業(yè)代號(hào)及其表示方法企業(yè)代號(hào)包括機(jī)床生產(chǎn)廠及機(jī)床研究單位代號(hào)。企業(yè)代號(hào)置于輔助部分之尾部，用“—”分開，讀作“至”。若在輔助部分中僅有企業(yè)代號(hào)，

則不加“—”。

2．專用機(jī)床的型號(hào)

1）專用機(jī)床型號(hào)的表示方法專用機(jī)床的型號(hào)一般由設(shè)計(jì)單位代號(hào)和設(shè)計(jì)順序號(hào)組成。

型號(hào)構(gòu)成如下：

2）設(shè)計(jì)單位代號(hào)設(shè)計(jì)單位代號(hào)包括機(jī)床生產(chǎn)廠和機(jī)床研究單位代號(hào)（位于型號(hào)之首）。

3）專用機(jī)床的設(shè)計(jì)順序號(hào)專用機(jī)床的設(shè)計(jì)順序號(hào)按該單位的設(shè)計(jì)順序號(hào)排列，由001起始，位于設(shè)計(jì)單位代號(hào)之后，并用“—”隔開，讀作“至”。例如，北京第一機(jī)床廠設(shè)計(jì)制造的第100種專用機(jī)床為專用銑床，則其代號(hào)為“B1-100”。

3．機(jī)床自動(dòng)線的型號(hào)

1）機(jī)床自動(dòng)線代號(hào)由通用機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床組成的機(jī)床自動(dòng)線，其代號(hào)為“ZX”（讀作“自線”），位于設(shè)計(jì)單位代號(hào)之后，并用“—”分開，讀作“至”。

2）機(jī)床自動(dòng)線型號(hào)的表示方法機(jī)床自動(dòng)線的型號(hào)構(gòu)成如下：

例如,北京機(jī)床研究所以通用機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床為某廠設(shè)計(jì)的第一條機(jī)床自動(dòng)線,其型號(hào)為JCS—ZX001。5.2機(jī)

床

的

運(yùn)

動(dòng)

5.2.1表面成形運(yùn)動(dòng)刀具與工件之間能夠形成加工表面的運(yùn)動(dòng)叫做表面成形運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)稱成形運(yùn)動(dòng)。如圖5-1(a)所示,車削圓柱表面時(shí),工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)n和車刀平行于工件軸線方向的運(yùn)動(dòng)f,就是圓柱表面的成形運(yùn)動(dòng);如圖5-1(b)所示,車削端面時(shí),工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)n和車刀垂直于工件軸線方向的運(yùn)動(dòng)f,就是該端面的表面成形運(yùn)動(dòng)。根據(jù)切削過程中所起的作用不同,成形運(yùn)動(dòng)可分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)是切除工件上的切削層,使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行嫉闹饕\(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是不斷地把切削層投入切削,以逐漸切出整個(gè)工件表面的運(yùn)動(dòng)。圖5-1表面成形運(yùn)動(dòng)(a)車削外圓;(b)車削端面;(c)車削螺紋成形運(yùn)動(dòng)按其組成又可分為簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng)和復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)。如果一個(gè)獨(dú)立的成形運(yùn)動(dòng)由單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成,則稱為簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)，如圖51(a)所示。如果一個(gè)獨(dú)立的成形運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)或兩個(gè)以上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或(和)直線運(yùn)動(dòng),則稱為復(fù)合成形運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)稱復(fù)合運(yùn)動(dòng)。如圖51(c)所示。5.2.2輔助運(yùn)動(dòng)輔助運(yùn)動(dòng)種類很多,一般包括:(1)切入運(yùn)動(dòng):刀具相對(duì)工件切入一定深度,以保證工件達(dá)到要求的尺寸精度。(2)分度運(yùn)動(dòng):多工位工作臺(tái)、刀架等的周期轉(zhuǎn)位或移位,以便依次加工工件上的各個(gè)表面,或依次使用不同刀具對(duì)工件進(jìn)行順序加工。(3)調(diào)位運(yùn)動(dòng):加工前機(jī)床有關(guān)部件的移位,以調(diào)整刀具和工件之間的相對(duì)位置。（4)其他空行程運(yùn)動(dòng):如切削刀具或工件的快速趨近和退回運(yùn)動(dòng),開車、停車、變速、變向等控制運(yùn)動(dòng),裝卸、夾緊、松開工件的運(yùn)動(dòng)等。5.3機(jī)

床

的

傳

動(dòng)

5.3.1機(jī)床的傳動(dòng)裝置

1．液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)是以液壓油為傳動(dòng)介質(zhì)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)方式。液壓泵將液壓油輸入系統(tǒng)，經(jīng)液壓元件調(diào)節(jié)其流量、壓力后，再輸送到液壓缸和液壓馬達(dá)，以傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。液壓傳動(dòng)較多地用于直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，多用于磨床、組合機(jī)床及刨床等。

2．電氣傳動(dòng)在大型、重型機(jī)床上較多應(yīng)用直流電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)組；在數(shù)控機(jī)床上，常用機(jī)械傳動(dòng)與步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)等聯(lián)合傳動(dòng)，用以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的無級(jí)變速等。電氣傳動(dòng)最易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

3．氣動(dòng)傳動(dòng)氣動(dòng)傳動(dòng)是以氣體為傳動(dòng)介質(zhì)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)方式。

4．機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械分級(jí)變速傳動(dòng)裝置：

1）傳動(dòng)件的連接機(jī)械傳動(dòng)件有齒輪、蝸桿、蝸輪、帶輪等，其在軸上的連接方式有三種：活動(dòng)連接、花鍵連接和固定連接。傳動(dòng)件在軸上的連接方式、簡(jiǎn)圖及其與軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況如表5－3所示。

表5-2傳動(dòng)件的連接方式

2）定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括齒輪傳動(dòng)副、齒輪齒條傳動(dòng)副、蝸桿傳動(dòng)副、絲杠絲母?jìng)鲃?dòng)副和帶傳動(dòng)副等。這種傳動(dòng)副的共同特點(diǎn)是傳動(dòng)比固定不變，其中齒輪齒條傳動(dòng)副和絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€移動(dòng)。

3）變比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)變比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以根據(jù)需要變換傳動(dòng)比和傳動(dòng)方向，如掛輪變速機(jī)構(gòu)、滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)等。這種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)又稱為換置機(jī)構(gòu)。（1）滑移齒輪變速組。機(jī)床上常用的有雙聯(lián)和三聯(lián)滑移齒輪變速組。圖5-2(a)所示為三聯(lián)滑移齒輪變速組，軸Ⅰ上固定連接了三個(gè)齒輪Z1、Z2和Z3，軸Ⅱ上以花鍵連接了三聯(lián)滑移齒輪Z1′、Z2′和Z3′；當(dāng)軸向移動(dòng)三聯(lián)滑移齒輪，使其分別處于左、中、右三個(gè)嚙合位置時(shí)，由三個(gè)傳動(dòng)副分別得到不同的三種傳動(dòng)比Z1/Z1′、Z2′/Z2和Z3/Z3′，軸Ⅱ便可得到三種不同轉(zhuǎn)速。（2）離合器變速組。離合器變速組如圖5-2(b)所示，軸Ⅰ上固定連接了兩個(gè)齒輪Z1、Z2，分別與活動(dòng)連接在軸Ⅱ上的齒輪Z1′、Z2′相嚙合。端面齒離合器M1與軸Ⅱ以花鍵相連，當(dāng)離合器M1向左或向右移動(dòng)，依次地與齒輪Z1′、Z2′的端面齒相嚙合時(shí)，軸Ⅰ的運(yùn)動(dòng)由傳動(dòng)副Z1/Z1′或Z2/Z2′經(jīng)離合器M1傳給軸Ⅱ，使軸Ⅱ分別獲得兩種不同轉(zhuǎn)速。如將端面齒離合器M1換成摩擦片式離合器，則可在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中變速。圖

5-2分級(jí)變速組

（3）掛輪變速組。機(jī)床上常用的掛輪變速組有一對(duì)掛輪變速組和兩對(duì)掛輪變速組。圖5-3(a)所示為一對(duì)掛輪變速組，在固定中心距的軸Ⅰ和軸Ⅱ上裝上傳動(dòng)比不同，但齒數(shù)相同的齒輪A和B，軸Ⅱ便可獲得不同轉(zhuǎn)速。圖5-3(b)所示為兩對(duì)掛輪變速組，圖中掛輪架可繞軸Ⅱ作調(diào)整擺動(dòng)，中間軸可在掛輪架上作徑向調(diào)整移動(dòng)。掛輪a和掛輪d分別用鍵與主動(dòng)軸Ⅰ和從動(dòng)軸Ⅱ相連，掛輪b和c固連在套筒上，并通過套筒活動(dòng)連接在中間軸上。調(diào)整中間軸的徑向位置使得掛輪c和d正確嚙合后，再擺動(dòng)掛輪架使掛輪b和a處于正確嚙合位置?？梢?，改變不同齒數(shù)的掛輪，可起到變速的作用。圖5-3掛輪變速組

（4）換向機(jī)構(gòu)。機(jī)床上常用的換向機(jī)構(gòu)有滑移齒輪換向和端齒離合器換向等形式。圖5-4(a)所示為滑移齒輪換向機(jī)構(gòu)，軸Ⅰ上裝有齒數(shù)相同的雙聯(lián)齒輪Z1=Z1′，軸Ⅱ上裝有用花鍵連接的單聯(lián)滑移齒輪Z2，中間軸裝有一空套齒輪Z0。當(dāng)滑移齒輪Z2處于圖示位置時(shí)，軸Ⅰ的運(yùn)動(dòng)經(jīng)傳動(dòng)副Z1/Z0、Z0/Z2傳給軸Ⅱ，使軸Ⅱ的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與軸Ⅰ相同；當(dāng)滑移齒輪Z2向左移動(dòng)與軸Ⅰ上的Z1′齒輪直接嚙合時(shí)，則軸Ⅰ的運(yùn)動(dòng)經(jīng)傳動(dòng)副Z1′/Z2傳給軸Ⅱ，使軸Ⅱ的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與軸Ⅰ上相反。圖

5-4常用換向機(jī)構(gòu)

5.3.2機(jī)床傳動(dòng)原理圖與傳動(dòng)鏈

1.傳動(dòng)原理圖為了便于研究機(jī)床的傳動(dòng)聯(lián)系,常用一些簡(jiǎn)明的符號(hào)把傳動(dòng)原理和傳動(dòng)路線表示出來,就形成了傳動(dòng)原理圖。

2.傳動(dòng)鏈由定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和換置機(jī)構(gòu)按一定的規(guī)律構(gòu)成的傳動(dòng)聯(lián)系稱為傳動(dòng)鏈。（1）外聯(lián)系傳動(dòng)鏈外聯(lián)系傳動(dòng)鏈?zhǔn)侵嘎?lián)系運(yùn)動(dòng)源（如電動(dòng)機(jī)）和執(zhí)行件（如主軸、刀架、工作臺(tái)等）之間的傳動(dòng)鏈，其主要特點(diǎn)是不要求運(yùn)動(dòng)源和執(zhí)行件之間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比關(guān)系。

2．內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈?zhǔn)侵赶嗷ヂ?lián)系的執(zhí)行件之間有嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的傳動(dòng)鏈。如在臥式車床上車削螺紋時(shí)，為了保證所需螺紋的導(dǎo)程，工件一轉(zhuǎn)，車刀必須準(zhǔn)確地移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程。聯(lián)系主軸和刀架就是一條內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈。

圖5-5(a)所示為銑平面?zhèn)鲃?dòng)原理圖。主運(yùn)動(dòng)由主電動(dòng)機(jī)經(jīng)固定傳動(dòng)比1～2、換置機(jī)構(gòu)uv和固定傳動(dòng)比3～4,帶動(dòng)銑刀作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B1,稱為主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)則由進(jìn)給電動(dòng)機(jī)經(jīng)固定傳動(dòng)比5～6、換置機(jī)構(gòu)uf和固定傳動(dòng)比7～8,通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)A2,稱為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。圖5-5(b)所示為車螺紋傳動(dòng)原理圖。主運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)固定傳動(dòng)比1～2、換置機(jī)構(gòu)uv和固定傳動(dòng)比3～4,帶動(dòng)工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B11,稱為主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由主軸經(jīng)固定傳動(dòng)比4～5,進(jìn)給換置機(jī)構(gòu)uz和固定傳動(dòng)比6~7,通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車螺紋所需的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)A12,稱車螺紋進(jìn)給傳動(dòng)鏈。圖5-5(c)所示為車圓錐螺紋傳動(dòng)原理圖。圖5-5傳動(dòng)原理圖(a)銑平面?zhèn)鲃?dòng)原理圖(b)車螺紋傳動(dòng)原理圖(c)車圓錐螺紋傳動(dòng)原理圖5.4機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)

5.4.1機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)床上每一種運(yùn)動(dòng)，都是通過運(yùn)動(dòng)源、傳動(dòng)裝置和執(zhí)行件以一定的規(guī)律組成的傳動(dòng)鏈來實(shí)現(xiàn)的。機(jī)床上有多少個(gè)運(yùn)動(dòng)就有多少條傳動(dòng)鏈。實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工過程中全部成形運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)的各條傳動(dòng)鏈，就組成一臺(tái)機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)執(zhí)行件的作用不同，傳動(dòng)系統(tǒng)中各傳動(dòng)鏈相應(yīng)地被稱為主運(yùn)動(dòng)