《機(jī)械制造技術(shù)》課件2第2章

2.1機(jī)床概述2.2車床與車削2.3銑床與銑削2.4磨床與磨削2.5鉆床與鉆削2.6鏜床與鏜削2.7其他切削加工2.1.1機(jī)床的分類

機(jī)床的傳統(tǒng)分類方法，主要是按加工性質(zhì)和所用的刀具進(jìn)行分類。根據(jù)我國制定的機(jī)床型號編制方法，目前將機(jī)床共分為12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、特種加工機(jī)床、鋸床及其他機(jī)床。在每一類機(jī)床中，又按工藝范圍、布局形式和結(jié)構(gòu)等，分為10個組，每一組又細(xì)分為10個系(系列)。

同類型機(jī)床按工藝范圍又可分為：通用機(jī)床、專門化機(jī)床和專用機(jī)床。2.1機(jī)床概述

1.通用機(jī)床

通用機(jī)床可用于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。例如臥式車床、萬能升降臺銑床等，這種機(jī)床主要適用于單件小批生產(chǎn)。

2.專門化機(jī)床

專門化機(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，如曲軸車床、凸輪軸車床等。

3.專用機(jī)床

專用機(jī)床的工藝范圍最窄，只能用于加工某一種零件的某一道特定工序，適用于大批量生產(chǎn)，如機(jī)床主軸箱的專用鏜床、車床導(dǎo)軌的專用磨床等，汽車、拖拉機(jī)制造中使用

的各種組合機(jī)床也屬于專用機(jī)床。

此外，機(jī)床還可按加工精度、自動化程度、重量等進(jìn)行分類。2.1.2機(jī)床的型號編制

1.通用機(jī)床型號的組成

通用機(jī)床型號由基本部分和輔助部分組成，中間用“/”隔開，讀做“之”。前者需統(tǒng)一管理，后者納入型號與否由企業(yè)自定。型號構(gòu)成如下：型號表示法中，有“()”的代號或數(shù)字，當(dāng)無內(nèi)容時，則不表示，若有內(nèi)容則不帶括號；有“□”符號者，為大寫的漢語拼音字母；有“△”符號者，為阿拉伯?dāng)?shù)字；有“☆”符號者，為大寫的漢語拼音字母或阿拉伯?dāng)?shù)字，或兩者兼有之。

2.機(jī)床的類別和代號

機(jī)床的類別用漢語拼音大寫字母表示，如表2-1所示。若每類有分類，在類別代號前加數(shù)字表示。表2-1機(jī)床的類別和代號

3.機(jī)床的特性代號

機(jī)床的特性代號表示機(jī)床所具有的特殊性能，包括通用特性和結(jié)構(gòu)特性。機(jī)床的通用特性代號如表2－2所示。表2-2機(jī)床的通用特性代號為了區(qū)分主參數(shù)相同而結(jié)構(gòu)不同的機(jī)床，在型號中用結(jié)構(gòu)特性代號表示。結(jié)構(gòu)特性代號為漢語拼音字母。例如，CA6140型臥式車床型號中的“A”，可理解為這種型號車床在結(jié)構(gòu)上區(qū)別于C6140型車床。

4.機(jī)床組、系的劃分原則及其代號

機(jī)床的組別和系別代號用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字表示。每類機(jī)床按其結(jié)構(gòu)性能及使用范圍劃分為10個組，用數(shù)字0～9表示。每組機(jī)床又分10個系(系列)，系的劃分原則是：在同一類機(jī)床中，主要布局或使用范圍基本相同的機(jī)床，即同一組。在同一組機(jī)床中，主參數(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。常用機(jī)床的組別和系別代號見附錄。

5.機(jī)床主參數(shù)和設(shè)計(jì)順序號

機(jī)床主參數(shù)代表機(jī)床規(guī)格的大小，用折算值表示。某些通用機(jī)床，當(dāng)無法用一個主參數(shù)表示時，則在型號中用設(shè)計(jì)順序號表示。設(shè)計(jì)順序號由1起始。當(dāng)設(shè)計(jì)順序號小于10時，則在設(shè)計(jì)順序號之前加“0”。

6.機(jī)床主軸數(shù)和第二主參數(shù)的表示方法

對于多軸車床、多軸鉆床和排式鉆床等機(jī)床，其主軸數(shù)應(yīng)以實(shí)際數(shù)值列入型號，置于主參數(shù)之后，用“×”分開，讀做“乘”。單軸可省略，不予表示。

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)。以長度、深度值等表示的，其折算系數(shù)為1/100；以直徑和寬度值等表示的，其折算系數(shù)為1/10；以厚度和最大模數(shù)值等表示的，其折算系數(shù)為1。當(dāng)折算值大于1時，則取整數(shù)；當(dāng)折算值小于1時，則取小數(shù)點(diǎn)后第一位數(shù)，并在前面加“0”。

7.機(jī)床的重大改進(jìn)順序號

當(dāng)機(jī)床的性能及結(jié)構(gòu)布局有重大改進(jìn)，并按新產(chǎn)品重新設(shè)計(jì)、試制和鑒定時，在原機(jī)床型號的尾部，加重大改進(jìn)順序號，以區(qū)別于原機(jī)床型號。序號按A、B、C…字母(I、O除外)的順序選用。

8.其他特性代號及其表示方法

其他特性代號置于輔助部分之首。其中同一型號機(jī)床的變形代號，也應(yīng)放在其他特性代號的首位。如：對于數(shù)控機(jī)床，可用以反映不同的控制系統(tǒng)等；對于加工中心，可用以反映控制系統(tǒng)自動交換主軸頭和自動交換工作臺等。其他特性代號可用漢語拼音字母(I、O除外)表示，當(dāng)單個字母不夠用時，可將兩個字母組合起來使用，如AB、AC、AD、…、BA、CA、DA等。

9.企業(yè)代號及其表示方法

企業(yè)代號包括機(jī)床生產(chǎn)廠及機(jī)床研究單位代號。企業(yè)

代號置于輔助部分的尾部，用“—”分開，讀做“之”。若在輔助部分中僅有企業(yè)代號，則不加“—”。

10.通用機(jī)床型號示例

北京機(jī)床研究所生產(chǎn)的精密臥式加工中心，其型號為THM6350/JCS。

寧江機(jī)床廠生產(chǎn)的數(shù)控精密單軸縱切自動車床，其型號為CKM1116/NG。

大河機(jī)床廠生產(chǎn)的經(jīng)過第一次重大改進(jìn)，最大鉆孔直徑為25mm的四軸立式排鉆床，其型號為Z5625×4A/DH。2.1.3機(jī)床的基本組成

機(jī)床由本體,傳動系統(tǒng)及操縱、控制機(jī)構(gòu)等幾個基本部分組成。機(jī)床本體包括:主軸、刀架、工作臺等執(zhí)行件，以及床身、導(dǎo)軌等基礎(chǔ)件。執(zhí)行件是安裝刀具和工件并帶動它們作規(guī)定運(yùn)動，直接執(zhí)行切削任務(wù)的部件。傳動系統(tǒng)：驅(qū)動執(zhí)行件及其他運(yùn)動部件作各種規(guī)定運(yùn)動的傳動裝置,由各種傳動機(jī)構(gòu)組成，一般安裝在機(jī)床本體內(nèi)部。操縱、控制機(jī)構(gòu)：使機(jī)床各運(yùn)動部件啟動、停止、改變速度、改變運(yùn)動方向等的機(jī)構(gòu)。其他還有一些使加工能正常、順利進(jìn)行，減輕工人勞動強(qiáng)度等的輔助裝置，如安全裝置，冷卻、潤滑裝置等。

根據(jù)不同切削方式及運(yùn)動形式確定各執(zhí)行件應(yīng)具有的相對位置，并按照有利于操作、調(diào)整、美觀的原則將組成機(jī)床的其他部件及操作手柄等加以合理配置和布局，于是形成了具有一定外形特征的各種類型的機(jī)床。2.1.4機(jī)床的精度

機(jī)床的精度包括幾何精度、傳動精度和定位精度。不同類型和不同加工要求的機(jī)床，對這些方面的要求是不相同的。

1.幾何精度

幾何精度是指機(jī)床某些基礎(chǔ)零件工作面的幾何形狀精度，它決定機(jī)床加工精度的運(yùn)動部件的運(yùn)動精度，決定機(jī)床加工精度的零、部件之間及其運(yùn)動軌跡之間的相對位置精度等。例如，床身導(dǎo)軌的直線度、工作臺臺面的平面度、主軸的旋轉(zhuǎn)精度、刀架和工作臺等移動的直線度、車床刀架移動方向與主軸軸線的平行度等，這些都決定著刀具和工件之間的相對運(yùn)動軌跡的準(zhǔn)確性，從而也就決定了被加工表面的形狀精度以及表面之間的相對位置精度，圖2－1列舉了這方面的幾個例子。圖2-1(a)表示由于車床主軸的軸向竄動，使車出的端面產(chǎn)生平面度誤差；圖2-1(b)表示由于垂直平面內(nèi)車床刀架移動方向與主軸軸線的平行度誤差，使車出的圓柱面

成為中凹的回轉(zhuǎn)雙曲面；圖2-1(c)表示由于臥式升降臺銑床的主軸旋轉(zhuǎn)軸線對工作臺的平行度誤差，使銑出的平面與底部的定位基準(zhǔn)平面產(chǎn)生平行度誤差。圖2-1機(jī)床加工誤差

2.傳動精度

傳動精度是指機(jī)床內(nèi)聯(lián)系傳動鏈兩端件之間運(yùn)動關(guān)系的準(zhǔn)確性。它決定著復(fù)合運(yùn)動軌跡的精度，從而直接影響被加工表面的形狀精度。例如，臥式車床的螺紋進(jìn)給傳動鏈，應(yīng)保證主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，刀架均勻準(zhǔn)確地移動被加工螺紋的一個導(dǎo)程，否則工件螺紋將會產(chǎn)生螺距誤差(相鄰螺距誤差和一定長度上的螺距累積誤差)。

3.定位精度

定位精度是指機(jī)床運(yùn)動部件，如工作臺、刀架和主軸箱等，從某一起始位置運(yùn)動到預(yù)期的另一位置時，所到達(dá)實(shí)際位置的準(zhǔn)確程度。例如，車床上車削外圓時，為了獲得一定的直徑尺寸d，要求刀架橫向移動L(單位為mm)使車刀刀尖從位置Ⅰ移動到位置Ⅱ(見圖2-2(a))。圖2-2車床刀架的定位誤差如果刀尖到達(dá)的實(shí)際位置與預(yù)期的位置Ⅱ不一致，則車出的工件直徑d將產(chǎn)生誤差。又如圖2-2(b)所示車床液壓刀架，由定位螺釘頂住死擋鐵實(shí)現(xiàn)橫向定位，以獲得一定的工件直徑尺寸d。在加工一批工件時，如果每次刀架定位時的實(shí)際位置不相同，即刀尖與主軸軸線之間的距離在一定范圍內(nèi)變動，則車出的各個工件的直徑尺寸d也不一致。上述這種機(jī)床運(yùn)動部件在某一給定位置上，作多次重復(fù)定位時實(shí)際位置的一致程度，稱為重復(fù)定位精度。機(jī)床的幾何精度、傳動精度和定位精度都屬于機(jī)床的靜態(tài)精度，它只能在一定程度上反映機(jī)床的加工精度，因?yàn)闄C(jī)床在實(shí)際工作狀態(tài)下，還有一系列因素會影響加工精度。例如，由于切削力、夾緊力等的作用，機(jī)床的零、部件會產(chǎn)生彈性變形；在機(jī)床內(nèi)部熱源(如電動機(jī)、液壓傳動裝置的發(fā)熱，齒輪、軸承、導(dǎo)軌等的摩擦發(fā)熱)以及環(huán)境溫度變化的影響下，機(jī)床零、部件將產(chǎn)生熱變形；由于切削力和運(yùn)動速度的影響機(jī)床會產(chǎn)生振動；機(jī)床運(yùn)動部件以工作狀態(tài)的速度運(yùn)動時，由于相對滑動面之間的油膜以及其他因素的影響，其運(yùn)動精度也與低速運(yùn)動時不同。所有這些，都將引起機(jī)床靜態(tài)精度的變化，影響工件的加工精度。機(jī)床在載荷、溫升、振動等作用下的精度，稱為機(jī)床的動態(tài)精度。動態(tài)精度除了與靜態(tài)精度密切相關(guān)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。2.2.1車削

車削的工藝范圍很寬，它適用于加工各種軸類、套筒類和盤類零件上的回轉(zhuǎn)表面，如：內(nèi)圓柱面、圓錐面、環(huán)槽、成形回轉(zhuǎn)表面、端面及各種常用螺紋，還可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔和滾花等工藝，如圖2-3所示。車削中工件旋轉(zhuǎn)，形成主切削運(yùn)動。2.2車床與車削刀具沿平行旋轉(zhuǎn)軸線運(yùn)動時，就形成內(nèi)、外圓柱面；刀具沿與軸線相交的斜線運(yùn)動，就形成圓錐面；仿形車床或數(shù)控車床上，可以控制刀具沿著一條曲線進(jìn)給，則形成一特定的旋轉(zhuǎn)曲面；采用成形車刀橫向進(jìn)給時，也可加工出旋轉(zhuǎn)曲面來。車削還可以加工螺紋面、端平面及偏心軸等。

車削加工精度一般為IT8~IT7，表面粗糙度為6.3~1.6μm;精車時，加工精度可達(dá)IT6，表面粗糙度可達(dá)0.8μm以上。車削的生產(chǎn)率較高，切削過程比較平穩(wěn)，刀具較簡單。圖2-3臥式車床所能加工的典型表面2.2.2CA6140型臥式車床

1.組成及主要功用

臥式車床的外形見圖2-4。

1)主軸箱

主軸箱1固定在床身4的左上部，其功用是支撐并傳動主軸，使主軸帶動工件按照規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動。圖2-4臥式車床外形

2)刀架

刀架2裝在床身4的刀架導(dǎo)軌上。刀架部件可通過機(jī)動或手動使夾持在方刀架上的刀具作縱向、橫向或斜向進(jìn)給。

3)進(jìn)給箱

進(jìn)給箱10固定在床身4的左前側(cè)。進(jìn)給箱內(nèi)裝有進(jìn)給運(yùn)動的變換機(jī)構(gòu)，用于改變機(jī)動進(jìn)給的進(jìn)給量或被加工螺紋的導(dǎo)程。

4)溜板箱

溜板箱8固定在刀架2縱向溜板的底部。溜板箱的功用是把進(jìn)給箱傳來的運(yùn)動傳遞給刀架，使刀架實(shí)現(xiàn)縱向進(jìn)給、橫向進(jìn)給、快速移動或車螺紋。

5)尾座

尾座3安裝在床身4右端的尾座導(dǎo)軌上。尾座的功用是用后頂尖支撐長工件，還可以安裝鉆頭等孔加工刀具以進(jìn)行孔加工，尾座可沿床身導(dǎo)軌縱向調(diào)整位置并鎖定在床身上的

任何位置，以適應(yīng)不同長度的工件加工。

6)床身

床身4通過螺栓固定在左右床腿上，它是車床的基本支撐件，用以支撐其他部件，并使它們保持準(zhǔn)確的相對位置或運(yùn)動軌跡。

2.主要技術(shù)性能

CA6140型臥式車床的主要技術(shù)性能包括以下幾點(diǎn)。

(1)床身上最大工件的回轉(zhuǎn)直徑：400mm。

(2)最大工件長度：750mm、1000mm、1500mm、2000mm。

(3)刀架上最大工件的回轉(zhuǎn)直徑：210mm。

(4)主軸轉(zhuǎn)速：正轉(zhuǎn)24級為10～1400r/min；反轉(zhuǎn)12級為14～1580r/min。

(5)進(jìn)給量：縱向64級為0.028～6.33mm/r；橫向64級為0.014～3.16mm/r。

(6)車削螺紋范圍：米制螺紋44種為P=1～192mm；英制螺紋20種為α=2～24牙/in；模數(shù)螺紋39種為m=0.25～48mm；徑節(jié)螺紋37種為DP=1～96牙/in；主電機(jī)功率為7.5kW。

3.臥式車床的傳動系統(tǒng)

圖2-5所示為CA6140型臥式車床的傳動系統(tǒng)圖。

主運(yùn)動傳動鏈：兩個末端分別是電動機(jī)和主軸，它的功用是把動力源(電動機(jī))的運(yùn)動及動力傳給主軸，使主軸帶動工件旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動，并滿足臥式車床主軸變速和換向的要求。

進(jìn)給運(yùn)動傳動鏈：兩個末端分別是主軸和刀架，其功用是使刀架實(shí)現(xiàn)縱向或橫向移動及變速與換向。圖2—5

CA6140型臥式車床的傳動系統(tǒng)圖主運(yùn)動的動力源是電動機(jī)，執(zhí)行件是主軸。運(yùn)動由電動機(jī)經(jīng)V帶輪傳動副130/230傳至主軸箱中的軸Ⅰ。軸Ⅰ上裝有雙向多片摩擦離合器M1，離合器左半部接合時，主軸正轉(zhuǎn)；右半部接合時，主軸反轉(zhuǎn)；左、右都不接合時，軸Ⅰ空轉(zhuǎn)，主軸停止轉(zhuǎn)動。軸Ⅰ運(yùn)動經(jīng)M1→軸Ⅱ→軸Ⅲ，然后分成兩條路線傳給主軸：當(dāng)主軸Ⅵ上的滑移齒輪(z=50)移至左邊位置時，運(yùn)動從軸Ⅲ經(jīng)齒輪副63/50直接傳給主軸Ⅵ，使主軸得到高轉(zhuǎn)速；當(dāng)主軸Ⅵ上的滑移齒輪(z=50)向右移，使齒輪式離合器M2接合時，則運(yùn)動經(jīng)軸Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ→Ⅵ，使主軸獲得中、低轉(zhuǎn)速。主運(yùn)動傳動路線表達(dá)如下：由傳動系統(tǒng)圖和傳動路線表達(dá)式可以看出，主軸正轉(zhuǎn)時，軸Ⅱ上的雙聯(lián)滑移齒輪可有兩種嚙合位置，分別經(jīng)56/38或51/43使軸Ⅱ獲得兩種速度。其中的每種轉(zhuǎn)速經(jīng)軸Ⅲ的三聯(lián)滑移齒輪39/41、30/50或22/58的齒輪嚙合，使軸Ⅲ獲得三種轉(zhuǎn)速，因此軸Ⅱ的兩種轉(zhuǎn)速可使軸Ⅲ獲得2×3＝6種轉(zhuǎn)速。經(jīng)高速分支傳動路線時，由齒輪副63/50使主軸Ⅵ獲得6種高轉(zhuǎn)速。

6×2×2＝24種低轉(zhuǎn)速。因?yàn)檩SⅢ到軸Ⅴ間的兩個雙聯(lián)滑移齒輪變速組得到的四種傳動比中，有兩種重復(fù)，即其中,μ2、μ3基本相等，因此經(jīng)低速傳動路線時，主軸Ⅵ獲得的實(shí)際只有6×4-1)=18種轉(zhuǎn)速，其中有6種重復(fù)轉(zhuǎn)速。同理，主軸反轉(zhuǎn)時，只能獲得3＋3×(2×2-1)＝12種轉(zhuǎn)速。主軸的轉(zhuǎn)速可按下列運(yùn)動平衡式計(jì)算：式中：ε——V帶輪的滑動系數(shù)，可取ε=0.02；

μⅠ-Ⅱ——軸Ⅰ和軸Ⅱ間的可變傳動比，其余類推。

4.CA6140型臥式車床的主要結(jié)構(gòu)

1)主軸及其軸承

主軸及其軸承是主軸箱最重要的部分。主軸前端可裝卡盤，用于夾持工件，并由其帶動旋轉(zhuǎn)。主軸的旋轉(zhuǎn)精度、剛度和抗振性等對工件的加工精度和表面粗糙度有直接影響，因此，對主軸及其軸承要求較高。圖2-6CA6140型臥式車床主軸箱展開圖臥式車床的主軸支承大多采用滾動軸承，一般為前、后兩點(diǎn)支承。為了提高剛度和抗振性，有些車床主軸特別是尺寸較大的車床主軸，也有采用三點(diǎn)支承的。例如CA6140型臥式車床的主軸部件(見圖2-6)，前、后支承處各裝有一個雙列短圓柱磙子軸承22(D3182121)和32(E3182115)，中間支承處則裝有一個單列向心短圓柱磙子軸承27(E32216)，用于承受徑向力。

在圖2-6中，由于雙列短圓柱磙子軸承的剛度和承載能力大，旋轉(zhuǎn)精度高，且內(nèi)圈較薄，內(nèi)孔是精度為1∶12的錐孔，可通過相對主軸軸頸軸向移動來調(diào)整軸承間隙，因此可保證主軸有較高的旋轉(zhuǎn)精度和剛度。前支承處還裝有一個60°角接觸的雙列推力向心球軸承18，用于承受左、右兩個方向的軸向力。向左的軸向力由主軸Ⅵ經(jīng)螺母23、軸承22的內(nèi)圈和軸承18傳至箱體；向右的軸向力由主軸經(jīng)螺母26、軸承18、隔套25、軸承22的外圈和軸承端蓋24傳至箱體。軸承的間隙直接影響主軸的旋轉(zhuǎn)精度和剛度，因此使用中如發(fā)現(xiàn)因軸承磨損致使間隙增大時，需及時進(jìn)行調(diào)整。前軸承22可用螺母23和26調(diào)整。調(diào)整時先擰松螺母23，然后擰緊帶鎖緊螺母26，使軸承22的內(nèi)圈相對主軸錐形軸徑向移動。由于錐面的作用，薄壁的軸承內(nèi)圈產(chǎn)生徑向彈性變形，將磙子與內(nèi)、外圈滾道之間的間隙消除。調(diào)整妥當(dāng)后，再將螺母23擰緊。后軸承32的間隙可用螺母31調(diào)整，調(diào)整原理同前軸承。中間軸承27的間隙不能調(diào)整，一般情況下，只調(diào)整前軸承即可，只有當(dāng)調(diào)整前軸承后仍不能達(dá)到要求的旋轉(zhuǎn)精度時，才需要調(diào)整后軸承。

主軸的軸承由油泵供給潤滑油進(jìn)行充分潤滑，為防止?jié)櫥屯饴?、后支承處都有油溝式密封裝置。在螺母23和套筒30的外圓上有鋸齒形環(huán)槽，主軸旋轉(zhuǎn)時，依靠離心力的作用，把經(jīng)過軸承向外流出的潤滑油甩到軸承端蓋24和29的接油槽里，然后經(jīng)回油孔a、b流回主軸箱。臥式車床的主軸是空心階梯軸。其內(nèi)孔用于通過長棒料以及氣動、液壓等夾緊驅(qū)動裝置(裝在主軸后端)的傳動桿，也用于穿入鋼棒卸下頂尖。主軸前端有精密的莫氏錐孔，供安裝頂尖或心軸之用。主軸前端結(jié)構(gòu)采用短錐法蘭式結(jié)構(gòu)，如圖2-7所示。它以短錐和軸肩端面作定位面，卡盤、撥盤等夾具通過卡盤座4，用四個螺栓5固定在主軸上，由裝在主軸軸肩端面上的圓柱形端面鍵3傳遞扭矩。安裝卡盤時，只需將預(yù)先擰緊在卡盤座4上的螺栓5連同螺母6一起從主軸軸肩和鎖緊盤2上的孔中穿過，然后將鎖緊盤轉(zhuǎn)過一個角度，使螺栓進(jìn)入鎖緊盤上寬度較窄的圓弧槽內(nèi)，把螺母卡住(如圖2-7中所示位置)，接著再把螺母6擰緊，就可把卡盤等夾具緊固在主軸上。這種主軸前端結(jié)構(gòu)的定心精度高，連接剛度好，卡盤懸伸長度小，裝卸卡盤比較方便。圖2-7主軸前端結(jié)構(gòu)及盤類夾具安裝

2)進(jìn)給箱

CA6140型臥式車床的進(jìn)給箱結(jié)構(gòu)圖如圖2-8所示。

進(jìn)給箱由以下幾部分組成：變換螺紋導(dǎo)程和進(jìn)給量的變速機(jī)構(gòu)(包括基本螺距機(jī)構(gòu)和增倍機(jī)構(gòu))、變換螺紋種類的移換機(jī)構(gòu)、絲杠和光杠轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)以及操縱機(jī)構(gòu)等。

3)溜板箱

圖2-9是CA6140型臥式車床的溜板箱結(jié)構(gòu)圖。它主要由以下幾部分組成：雙向牙嵌式離合器M8、M9，縱向、橫向機(jī)動進(jìn)給和快速移動的操縱機(jī)構(gòu)，開合螺母及其操縱機(jī)構(gòu)，互鎖機(jī)構(gòu)，超越離合器和安全離合器等。圖2-8CA6410型臥式車床的進(jìn)給箱結(jié)構(gòu)圖圖2-9CA6140型臥式車床的溜板箱結(jié)構(gòu)圖

(1)開合螺母機(jī)構(gòu)。

開合螺母的功用是接通或斷開從絲杠傳來的運(yùn)動。車螺紋時，將開合螺母扣合于絲杠上，絲杠通過開合螺母帶動溜板箱及刀架。

開合螺母的結(jié)構(gòu)見圖2-9(c)中的A—A剖視圖，它由下半螺母18和上半螺母19組成。半螺母18和19可沿溜板箱中豎直的燕尾形導(dǎo)軌上下移動。每個半螺母上裝有一個圓柱銷20，它們分別插入固定在手柄軸上的槽盤21的兩條曲線槽d中(見圖2-9(a)中的C—C視圖)。

車削螺紋時，順時針方向扳動手柄15，使盤21轉(zhuǎn)動，兩個圓柱銷帶動上、下半螺母互相靠攏，于是開合螺母就與絲

杠嚙合。逆時針方向扳動手柄，則螺母與絲杠脫開。盤21上的偏心圓弧槽d接近盤中心部分的傾斜角比較小，使開合螺母閉合后能自鎖，不會因?yàn)槁菽干系膹较蛄Χ詣用撻_。螺釘17的作用是限定開合螺母的嚙合位置。擰動螺釘17，可以調(diào)整絲杠與螺母間的間隙。

(2)縱向、橫向機(jī)動進(jìn)給及快速移動的操縱機(jī)構(gòu)。

縱向、橫向機(jī)動進(jìn)給及快速移動是由一個手柄集中操縱的，見圖2-9和圖2-10。當(dāng)需要縱向移動刀架時，向相應(yīng)方向(向左或向右)扳動操縱手柄1。由于軸14用臺階b及卡環(huán)c

軸向固定在箱體上，因而操縱手柄1只能繞銷a擺動，于是手柄1下部的開口槽就撥動軸3軸向移動。軸3通過杠桿7及推桿8使鼓形凸輪9轉(zhuǎn)動，凸輪9的曲線槽迫使撥叉10移動，從而操縱軸ⅩⅫ上的牙嵌式雙向離合器M8向相應(yīng)方向嚙合,參見圖2-5。這時，如光杠(軸號ⅩⅨ)轉(zhuǎn)動，運(yùn)動傳給軸ⅩⅩⅢ，從而使刀架作縱向機(jī)動進(jìn)給；如按下手柄1上端的快速移動按鈕，快速電動機(jī)啟動，刀架就可向相應(yīng)方向快速移動，直到松開快速移動按鈕時為止。如向前或向后扳動操縱手柄1，可通過軸14使鼓形凸輪13轉(zhuǎn)動，凸輪13上的曲線槽迫使杠桿12擺動，杠桿12又通過撥叉11撥動軸ⅩⅩⅤ上的牙嵌式雙向離合器M9向相應(yīng)方向嚙合。這時，如接通光

杠或快速電動機(jī)，就可使橫刀架實(shí)現(xiàn)向前或向后的橫向機(jī)動進(jìn)給或快速移動。操縱手柄1處于中間位置時，離合器M8和M9脫開，這時機(jī)動進(jìn)給及快速移動均被斷開。圖2-10溜板箱操縱機(jī)構(gòu)為了避免同時接通縱向和橫向的運(yùn)動，在蓋2上開有十字形槽以限制操縱手柄1的位置，使它不能同時接通縱向和橫向運(yùn)動。2.2.3車床刀具

1.普通外圓車刀

1)外圓粗車刀

外圓粗車刀應(yīng)能適應(yīng)粗車外圓時切削深、進(jìn)給快的特點(diǎn)，主要要求車刀有足夠的強(qiáng)度，能在一次進(jìn)給中切去較多的余量。常用的外圓粗車刀其主偏角有45°、75°和90°等幾種，如圖2-11所示。圖2-11外圓粗車刀(a)45°外圓粗車刀；(b)75°外圓粗車刀；(c)90°外圓粗車刀；(d)高速鋼外圓粗車刀選擇外圓粗車刀幾何角度的一般原則是：

(1)為了增加刀頭強(qiáng)度，前角應(yīng)小些。但要注意，前角太小會使切削力增大。具體要根據(jù)加工條件而定。

(2)為了增加刀頭強(qiáng)度，后角也應(yīng)小些(一般取5°～7°)。

(3)主偏角不宜過小，否則車削時容易引起振動。當(dāng)工件形狀許可時，主偏角最好取75°或45°，因?yàn)檫@樣刀尖角較大，能承受較大的切削力，而且有利于切削刃散熱。

(4)一般粗車時采用0°～3°的刃傾角，以增加刀頭強(qiáng)度。

(5)主切削刃上應(yīng)磨有負(fù)倒棱，其寬度約為(0.5～0.8)f，以增加切削刃強(qiáng)度。

(6)為了增加刀尖強(qiáng)度，改善散熱條件，刀尖處應(yīng)磨有過渡刃。

(7)粗車塑性材料時，為使切屑能自行折斷，車刀前刀面上應(yīng)磨有斷屑槽。

圖2-12所示為車削鋼件用的75°硬質(zhì)合金粗車刀。圖2-12車削鋼件用的75°硬質(zhì)合金粗車刀

2)外圓精車刀

精車外圓時，切去的金屬較少，即背吃刀量、進(jìn)給量較小，切削力小，所以要求車刀鋒利，切削刃平直，前刀面和后刀面粗糙度值小。刀尖處可以修磨出修光部分，切削時，必須使切屑排向工件待加工表面方向。選擇精車刀幾何角度的一般原則是：

(1)前角一般應(yīng)取大些，使車刀鋒利，以減小切削變形，并使切削變快。

(2)后角取得大些，以減少車刀和工件之間的摩擦。精車時切削力較小，對車刀強(qiáng)度要求不太高，因此允許取較大的后角(6°～8°)。圖2-13車削鋼件用的90°精車刀

(3)取較小的副偏角或刀尖處磨出修光刃，以減小加工表面的粗糙度值。修光刃的長度一般為(1.2~1.5)f;取較大的主偏角,以減小徑向切削力,避免工件變形,一般90°偏刀

應(yīng)用最為廣泛。

(4)采用正值的刃傾角(3°～8°),以控制切屑排向工件待加工表面方向。

(5)精車塑性材料時,車刀前刀面應(yīng)磨出較窄的斷屑槽。圖2-13所示為車削鋼件用的90°精車刀。

2.內(nèi)孔鏜刀

根據(jù)不同的加工情況，內(nèi)孔鏜刀(車孔刀)可分為通孔鏜刀和不通孔鏜刀兩種。

1)通孔鏜刀

通孔鏜刀切削部分的幾何形狀基本上跟外圓車刀相同，如圖2-14(a)所示。為了減小徑向切削力，防止振動，其主偏角一般取60°~75°，副偏角取15°~30°。為了防止鏜孔刀后刀面和孔壁的摩擦，以及不使鏜孔刀的后角磨得太大，鏜孔刀一般磨成兩個后角，如圖2-14(c)所示。圖2-14鏜孔車刀

2)不通孔鏜刀

不通孔鏜刀在車臺階孔和不通孔時使用，其特點(diǎn)是：主偏角大于90°(一般取92°～95°)；刀尖在刀桿的最前端；刀尖到刀桿的距離a應(yīng)小于內(nèi)孔半徑R，否則孔的底平面就無法車平，如圖2-15(b)所示。

為了節(jié)省刀具材料和增加刀桿強(qiáng)度，可以把高速鋼或硬質(zhì)合金做成很小的刀頭，裝在碳素鋼或合金鋼制成的刀桿中，在頂端或上面用螺釘緊固，如圖2-15所示。圖2-15鏜孔刀桿(a)通孔鏜刀；(b)不通孔鏜刀2.2.4車床夾具

1.車床夾具的主要類型

車床主要用于加工零件的內(nèi)外圓柱面、圓錐面、回轉(zhuǎn)成形面、螺紋面以及端平面等。

這些表面都是圍繞機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線而形成的。根據(jù)這一加工特點(diǎn)和夾具在機(jī)床上安裝的位置，車床夾具分為兩種基本類型：安裝在車床主軸上的夾具和安裝在滑板上或床身上的夾具。

生產(chǎn)中需要且用得較多的是安裝在車床主軸上的專用夾具，按其結(jié)構(gòu)形式可分為角鐵式車床夾具(盤類)、心軸式車床夾具和定心式車床夾具等。下面介紹兩種典型結(jié)構(gòu)。

1)心軸式車床夾具

這類夾具一般利用車床的主軸前端莫氏錐孔或頂尖安裝在機(jī)床主軸上。按照工件定位的具體情況，心軸可以分為圓柱心軸、小錐度心軸和花鍵心軸等。

圖2-16所示為車床夾具中最常見的圓柱心軸結(jié)構(gòu)。它以錐柄安裝在機(jī)床主軸前端的錐孔內(nèi)。工件以內(nèi)孔和端面定位，內(nèi)孔與心軸圓柱面一般采用間隙配合。工件端面與心軸端面接觸約束三個自由度，工件內(nèi)孔與心軸配合約束四個自由度，屬于過定位。這種情況對于內(nèi)孔軸線與端面有較高垂直度的工件是可行的。而對于垂直度誤差較大的工件，為了消除定位帶來的不良影響，可在心軸端面加一個球面墊圈，以使它只約束一個自由度。如圖2-16，可用螺母通過開口墊圈將工件壓緊。若工件的定位孔直徑大于螺母外徑，可采用開口型墊圈，以減少裝夾工件的輔助時間。圖2-16圓柱心軸式車床夾具

2)定心式車床夾具

這類夾具一般利用定心—夾緊元件的等速移動原理，或

利用薄壁彈性元件受力后均勻彈性變形原理實(shí)現(xiàn)定心夾緊，具有自動定心的功能。

圖2-17所示為加工階梯軸上mm外圓柱面及其端面的車床夾具。如果采用三爪自定心卡盤裝夾工件，則較難保證兩端圓柱面的同軸度要求。工件以mm圓柱面及端面C在彈簧筒夾內(nèi)定位，夾具體以錐柄插入車床主軸的錐孔中。當(dāng)擰緊螺母時，其內(nèi)錐面迫使筒夾收縮將工件夾緊。反轉(zhuǎn)螺母時筒夾張開，松開工件。筒夾既是定位元件，又是夾緊元件，故稱其為定位—夾緊元件。當(dāng)螺母迫使筒夾收縮時，由于筒夾的厚度均勻，徑向變形量相等，因此在裝夾工件過程中，定位基面的誤差沿徑向均勻分布，使工件的定位基準(zhǔn)(軸線)總能與限位基準(zhǔn)(筒夾軸線)重合，即基準(zhǔn)位移誤差等于零。這種有定心和夾緊雙重功能的機(jī)構(gòu)，稱為定心夾緊機(jī)構(gòu)。定心夾緊機(jī)構(gòu)除了用于車床夾具外，也可用于其他機(jī)床夾具(如鉆床夾具、銑床夾具)中。圖2-17軸向固定式彈簧夾頭2.3.1銑床

銑床是用銑刀進(jìn)行加工的機(jī)床。因?yàn)殂姶矐?yīng)用了多刃刀具連續(xù)切削，所以它的生產(chǎn)率較高，而且還可以獲得較好的加工表面質(zhì)量。銑床的工藝范圍很廣，在銑床上可以加工平面(水平面、垂直面等)、溝槽(鍵槽、T型槽、燕尾槽等)、多齒零件上的齒槽(齒輪、鏈輪、棘輪、花鍵軸等)、螺旋形表面(螺紋和螺旋槽)等，如圖2-18所示。因此，在機(jī)器制造業(yè)中，銑床得到了廣泛的應(yīng)用。

2.3銑床與銑削因?yàn)殂姶彩褂眯D(zhuǎn)的多齒刀具加工工件，同時有數(shù)個刀齒參加切削，所以生產(chǎn)率高。但是由于銑刀每個刀齒的切削過程是斷續(xù)的，且每個刀齒的切削厚度又是變化的，這就使切削力相應(yīng)地發(fā)生變化，容易引起機(jī)床振動，因此，銑床在結(jié)構(gòu)上要求有較高的剛度和抗振性。圖2-18銑床加工的典型表面銑床的主要類型有：臥式銑床、立式銑床、工作臺不升降銑床、龍門銑床、工具銑床等，此外，還有仿形銑床、儀表銑床和各種專門化銑床等。圖2-19臥式升降臺銑床

1.臥式銑床

臥式銑床(臥式升降臺銑床)的主軸是水平布置的，所以習(xí)慣上稱為“臥銑”。圖2-19為臥式升降臺銑床的外形圖。它由底座8、床身1、銑刀軸(刀桿)3、懸梁2及懸梁支架6、升降工作臺7、滑座5及工作臺4等主要部件組成。床身1固定在底座8上，用于安裝和支撐機(jī)床的各個部件。床身1內(nèi)裝有主軸部件、主傳動裝置和變速操縱機(jī)構(gòu)等。床身頂部的燕尾形導(dǎo)軌上裝有懸梁2，可以沿水平方向調(diào)整其位置。在懸梁的下面裝有支架6，用以支撐刀桿3的懸伸端，以提高刀桿的剛度。升降工作臺7安裝在床身的導(dǎo)軌上，可作豎直方向運(yùn)動。升降臺內(nèi)裝有進(jìn)給運(yùn)動和快速移動裝置及操縱機(jī)構(gòu)等。升降臺上面的水平導(dǎo)軌上裝有滑座5，滑座5帶著其上的工作臺和工件可作橫向移動。工作臺4裝在滑座5的導(dǎo)軌上，可作縱向移動。固定在工作臺上的工件，通過工作臺、滑座、升降臺可以在互相垂直的三個方向?qū)崿F(xiàn)任一方向的調(diào)整或進(jìn)給。銑刀裝在銑刀軸3上，銑刀旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動。萬能臥式銑床與一般臥式銑床的區(qū)別僅在于萬能臥式銑床有回轉(zhuǎn)盤(位于工作臺和滑座之間)，回轉(zhuǎn)盤可繞垂直軸線在±45°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，工作臺能沿調(diào)整轉(zhuǎn)角的方向在回轉(zhuǎn)盤的導(dǎo)軌上進(jìn)給，以便銑削不同角度的螺旋槽。

2.立式銑床

圖2-20為XK5040—1型數(shù)控立式升降臺銑床的外形圖。這類銑床與臥式升降臺銑床的主要區(qū)別在于它的主軸是豎直安裝的。圖2-20中，立式床身2裝在底座1上，床身上裝有變速箱3，滑動立銑頭4可升降，它的工作臺6安裝在升降臺7上，可作X方向的縱向運(yùn)動和Y方向的橫向運(yùn)動，升降臺還可作Z方向的垂直運(yùn)動。數(shù)控機(jī)床的吊掛控制箱5裝有常用的操作按鈕和開關(guān)。立式銑床上可加工平面、斜面、溝槽、臺階、齒輪、凸輪以及封閉輪廓表面等。圖2-20XK5040—1型數(shù)控立式升降臺銑床外形圖臥式和立式銑床適用于單件及成批生產(chǎn)中。

3.龍門銑床

龍門銑床是一種大型高效通用機(jī)床，主要用于加工各類大型工件上的平面、溝槽等。它可以對工件進(jìn)行粗銑、半精銑，也可以進(jìn)行精銑加工。圖2-21為龍門銑床的外形圖。它的布局呈框架式。圖2-21中，5為橫梁，4為立柱，在它們上面各安裝有兩個銑削主軸箱(銑削頭)6和3、2和8。每個銑頭都是一個獨(dú)立的主運(yùn)動部件。銑刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動。9為工作臺，其上安裝被加工的工件。加工時，工作臺9沿床身1上導(dǎo)軌作直線進(jìn)給運(yùn)動，四個銑頭都可沿各自的軸線作軸向移動，實(shí)現(xiàn)銑刀的切深運(yùn)動。為了調(diào)整工件與銑頭間的相對位置，銑頭6和3可沿橫梁5水平方向移位，銑頭8和2可沿立柱在垂直方向移位。7為按鈕站，操作位置可以自由選擇。由于在龍門銑床上可以用多把銑刀同時加工工件的幾個平面，因此，龍門銑床生產(chǎn)率很高，在成批和大量生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。圖2-21龍門銑床外形圖2.3.2銑床刀具

1.銑刀的分類

為適應(yīng)不同的銑削加工，銑刀的種類很多，其分類方法也很多。一般可按用途、結(jié)構(gòu)和齒背形式等進(jìn)行分類。

1)按用途分類

按用途不同，銑刀可分為以下幾種：

(1)加工平面用的銑刀，如圓柱銑刀、面銑刀；

(2)加工溝槽和臺階面的銑刀，如槽銑刀、三面刃銑刀、立銑刀、模具銑刀、鍵槽銑刀和角度銑刀等；

(3)加工成形面用的銑刀，如凸半圓銑刀、凹半圓銑刀等。

2)按結(jié)構(gòu)分類

按結(jié)構(gòu)不同，銑刀可分為整體式銑刀、焊接式銑刀、裝配式銑刀、焊接—裝配式銑刀、可轉(zhuǎn)位銑刀等。

3)按齒背形式分類

按齒背形式不同，銑刀可分為以下兩種：

(1)尖齒銑刀。尖齒銑刀的齒背經(jīng)銑制而成，后刀面形狀簡單，并有一條窄棱邊，重磨時刃磨后刀面。這種刀具加工質(zhì)量好，切削效率高，應(yīng)用廣泛。大部分銑刀都屬于尖齒銑刀。

(2)鏟齒銑刀。鏟齒銑刀的齒背經(jīng)鏟制而成，重磨時刃磨前刀面(通常不能刃磨后刀面)，重磨后可保持切削刃形狀不變。這種刀具制造困難，但當(dāng)銑刀刃形復(fù)雜時，制造則相對容易，刃磨簡單，刃形保持性好。它主要用于加工成形表面。

2.常用尖齒銑刀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用

1)圓柱銑刀

如圖2-22所示，圓柱銑刀只在圓柱表面上有切削刃，一般用高速鋼整體制造，也可鑲焊硬質(zhì)合金刀片。圓柱銑刀用于臥式銑床上加工平面，分為粗齒和細(xì)齒兩種。其直徑d有50mm、63mm、80mm、100mm。幾何角度為γn=15°,αo=12°,ω=30°～35°(細(xì)齒)或ω=40°～45°(粗齒)。圖2-22圓柱銑刀根據(jù)等強(qiáng)度理論，應(yīng)將齒背做成近似于拋物線的圓弧形。但圓弧形齒背需要專用成形銑刀加工，制造較復(fù)雜，故僅在大批大量生產(chǎn)中使用，一般情況下可將齒背做成直線形或雙直線形。

選擇銑刀直徑時，應(yīng)保證銑刀心軸具有足夠的剛度和強(qiáng)度，刀齒具有足夠的容屑空間以及能多次重磨。在滿足這些條件下，直徑盡可能選擇較小的數(shù)值。否則，將增大銑削扭矩，增加動力消耗，容易發(fā)生振動，并且使銑刀切入時間加長，從而降低了生產(chǎn)率。此外，小直徑銑刀材料消耗少，可降低成本。通常根據(jù)銑削用量和銑刀心軸來選擇銑刀直徑。圖2-23面銑刀

2)面銑刀

如圖2-23所示，面銑刀的主切削刃分布在圓柱或圓錐表面上，端部切削刃為副切削刃，用在立式或臥式銑床上加工臺階面和平面，特別適合較大平面的加工。面銑刀多制成套式鑲齒結(jié)構(gòu)，刀齒為高速鋼或硬質(zhì)合金，刀體為40Cr。高速鋼面銑刀按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，直徑d=80~250mm,β=10°,z=10~26。與高速鋼面銑刀相比，硬質(zhì)合金面銑刀的銑削速度較高，加工生產(chǎn)率高，加工表面質(zhì)量也較好，并可加工帶有硬皮和淬硬的工件，故得到廣泛應(yīng)用。硬質(zhì)合金面銑刀按刀片和刀齒的安裝方式不同，可分為整體焊接式、機(jī)夾—焊接式和可轉(zhuǎn)位式三種。

3)立銑刀

立銑刀的圓柱表面和端面上都有切削刃，主要用于加工凹槽、臺階面、平面以及利用靠模加工成形表面。

4)鍵槽銑刀

如圖2-24所示，鍵槽銑刀主要用于加工圓頭封閉鍵槽。它有兩個刀齒，圓柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，既像立銑刀又像鉆頭，加工時先軸向進(jìn)給達(dá)到槽深，然后沿鍵槽方向銑出鍵槽全長。按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，直柄鍵槽銑刀直徑d=2~22mm，錐柄鍵槽銑刀直徑d=14~50mm。鍵槽銑刀直徑的偏差有e8和d8兩種。鍵槽銑刀的圓周切削刃僅在靠近端面的一小段長度內(nèi)發(fā)生磨損。重磨時，只需刃磨端面切削刃，因此重磨后銑刀直徑不變。圖2-24鍵槽銑刀

5)槽銑刀

如圖2-25所示，槽銑刀的側(cè)面無切削刃，僅在圓柱面上有切削刃。為了減少摩擦，兩側(cè)面磨出1°的副偏角，并留有0.5～1.2mm的棱邊,重磨后寬度變化很小。按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，槽銑刀的直徑d=50~125mm，寬度L=4~25mm，寬度偏差為K8，可用于加工凹槽和鍵槽，但不能用來加工圓頭封閉形的鍵槽。圖2-25槽銑刀

6)三面刃銑刀

三面刃銑刀除圓周具有主切削刃外，兩側(cè)面也有副切削刃，從而改善了切削條件，提高了切削效率，減小了表面粗糙度，但重磨后寬度尺寸變化較大。它主要用于加工凹槽和臺階面。三面刃銑刀可分為直齒三面刃和錯齒三面刃銑刀。按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，直齒三面刃銑刀d=50~200mm，寬度L=4~40mm，偏差為普通級K11和精密級K8。直齒三面刃銑刀兩側(cè)面副切削刃的前角為0，切削條件較差。為了改善側(cè)面切削刃的條件，可以采用斜齒結(jié)構(gòu)，使每個刃齒上只有兩條切削刃并交錯地左斜或右斜，即錯齒三面刃銑刀，如圖2-26所示。錯齒三面刃銑刀比直齒三面刃銑刀切削平穩(wěn)，切削力小，容屑槽大，排屑容易。按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，螺旋角ω=10°~15°，直徑d=50~200mm，寬度L=4~40mm。

直徑大于80mm時，可制成鑲齒結(jié)構(gòu)。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鑲齒三面刃銑刀直徑d=80~350mm，寬度L=12~40mm。圖2-26錯齒三面刃銑刀

7)模具銑刀

模具銑刀(如圖2-27所示)用于加工模具型腔或凸模成形表面。它由立銑刀發(fā)展而成，可分為圓柱形球頭立銑刀、圓錐形立銑刀和圓錐形球頭立銑刀三種。

其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏錐柄，可以作徑向和軸向進(jìn)給。銑刀工作部分用高速鋼制造，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定直徑d=4~63mm。圖2-27模具銑刀目前我國已批量生產(chǎn)硬質(zhì)合金模具銑刀。它是實(shí)現(xiàn)鉗工機(jī)械化的重要工具，用途極為廣泛，可以取代金剛石銼刀和磨頭來加工淬火后硬度小于65HRC的各種模具，清理鑄、鍛、焊工件的飛邊和毛刺，加工各種葉輪成形表面等。硬質(zhì)合金模具銑刀頭部有圓球、圓柱、圓錐、凸凹形等各種形狀，可根據(jù)不同加工對象選用，一般做成直柄。硬質(zhì)合金模具銑刀可裝在風(fēng)動或電動工具上使用，其效率和耐用度比銼刀和砂輪高幾十倍。2.3.3銑床夾具

1.多件裝夾的銑床夾具

圖2-28所示是在圓柱滾子端面銑槽的多件裝夾的銑床夾具。由于采用多件裝夾銑削，它除了多件一次裝夾的工時比每個工件單獨(dú)裝夾的工時之和可減少以外，還減少了銑削單個工件的切入、切出行程時間，因此提高了生產(chǎn)率。圖2-28多件裝夾的銑床夾具

2.多工位裝夾的銑床夾具

圖2-29所示是多工位裝夾銑杠桿端面的銑床夾具。采用多工位裝夾的銑床夾具加工，可減少夾具的數(shù)量，縮短裝夾工件的輔助時間(因?yàn)閮杉瑫r裝夾)，也可節(jié)省單個工件銑削時所需的切入、切出行程時間，從而提高生產(chǎn)率，降低夾具費(fèi)用。圖2-29多工位裝夾銑杠桿端面夾具

3.雙工位回轉(zhuǎn)銑削的銑床夾具

圖2-30所示的雙工位回轉(zhuǎn)銑削的銑床夾具，采用使裝卸工件的輔助時間與機(jī)動時間重合的方式提高銑削加工生產(chǎn)率。這種銑削方式除了工作臺退回和轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)位需要占用輔助時間外，其他輔助時間都與機(jī)動時間重合，但需要增加一個轉(zhuǎn)臺附件。有時也可在轉(zhuǎn)臺兩邊各裝上一個相同的夾具，分別作為裝卸工位和加工工位，其工作原理與上述夾具完全相同。圖2-30雙工位回轉(zhuǎn)銑削的銑床夾具2.4.1磨床的功用和類型

凡是用磨料磨具(砂輪、砂帶、油石或研磨料等)作為工具對工件表面進(jìn)行切削加工的機(jī)床，統(tǒng)稱為磨床。它們是由精加工和硬表面加工的需要而發(fā)展起來的。目前也有不少用于粗加工的高效磨床。

磨床用于磨削各種表面，如內(nèi)外圓柱面、圓錐面、平面、螺旋面、齒輪的輪齒表面以及各種成形面等，還可以刃磨刀具，應(yīng)用范圍非常廣泛。

2.4磨床與磨削因?yàn)槟ハ骷庸と菀椎玫礁叩募庸ぞ群秃玫谋砻尜|(zhì)量，所以磨床主要應(yīng)用于零件精加工，尤其是淬硬鋼和高硬度特殊材料的精加工。近年來由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械零件的精度和表面粗糙度要求愈來愈高，各種高硬度材料應(yīng)用日益增多，以及由于精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，有可能將毛坯直接磨成成品；此外，隨著高速磨削和強(qiáng)力磨削工藝的發(fā)展，進(jìn)一步提高了磨削效率。因此磨床的使用范圍日益擴(kuò)大，它在金屬切削機(jī)床中所占的比重不斷上升，目前在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家中，磨床在機(jī)床總數(shù)中的比例已達(dá)30%～40%。磨床的種類很多，其主要類型有以下幾種。

(1)外圓磨床：包括萬能外圓磨床、普通外圓磨床、無心外圓磨床等；

(2)內(nèi)圓磨床：包括普通內(nèi)圓磨床、無心內(nèi)圓磨床、行星式內(nèi)圓磨床等；

(3)平面磨床：包括臥軸矩臺平面磨床、立軸矩臺平面磨床、臥軸圓臺平面磨床、立軸圓臺平面磨床等；

(4)工具磨床：包括工具曲線磨床、鉆頭溝槽磨床、絲錐溝槽磨床等；

(5)刀具刃具磨床：包括萬能工具磨床、拉刀刃磨床、滾刀刃磨床等；

(6)各種專門化磨床：專門用于磨削某一類零件的磨床，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；

(7)其他磨床：如珩磨機(jī)、研磨機(jī)、拋光機(jī)、超精加工機(jī)床、砂輪機(jī)等。2.4.2M1432A型萬能外圓磨床

1.結(jié)構(gòu)

圖2-31是M1432A型萬能外圓磨床的外形圖。它由下列主要部件組成。

(1)床身。它是磨床的基礎(chǔ)支撐件，在它的上面裝有砂輪架、工作臺、頭架、尾座及橫向滑鞍等部件，使它們在工作時保持準(zhǔn)確的相對位置。床身內(nèi)部有液壓傳動介質(zhì)液壓油的油池。圖2-31M1432A型萬能外圓磨床

(2)頭架。它用于安裝及夾持工件，并帶動工件旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動。在水平面內(nèi)可逆時針方向轉(zhuǎn)90°。(3)工作臺。它由上、下兩層組成。上工作臺可繞下工作臺在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)一個角度(±10°)，用以磨削錐度不大的長圓錐面。上工作臺的上面裝有頭架和尾座，它們隨著工作臺一起，沿床身導(dǎo)軌作縱向往復(fù)運(yùn)動。

(4)內(nèi)圓磨具。它用于支撐磨內(nèi)孔的砂輪主軸。內(nèi)圓磨具主軸由單獨(dú)的電機(jī)驅(qū)動。

(5)砂輪架。它用于支撐并傳動高速旋轉(zhuǎn)的砂輪主軸。砂輪架裝在滑鞍上，當(dāng)需要磨削短圓錐面時，砂輪架可以在水平面內(nèi)調(diào)整至一定角度(±30°)。

(6)尾座。它和頭架的前頂尖一起支撐工件。

2.用途

M1432A型磨床是普通精密級萬能外圓磨床。它主要用于磨削IT6～I(xiàn)T7級精度的圓柱形或圓錐形的外圓和內(nèi)孔，表面粗糙度Ra在1.25～0.08μm之間。圖2-32是萬能外圓磨床的幾種典型加工方法。這種機(jī)床的通用性較好，但生產(chǎn)率較低，適用于單件小批生產(chǎn)，工具車間和機(jī)修車間等。2.4.3M1432A型磨床的運(yùn)動

1.表面成形運(yùn)動

萬能外圓磨床主要用來磨削內(nèi)外圓柱面、圓錐面，其基本磨削方法有兩種：縱向磨削法和切入磨削法。

1)縱向磨削法

縱向磨削法(簡稱縱磨法)是使工作臺作縱向往復(fù)運(yùn)動進(jìn)行磨削的方法，見圖2-32(a)、(b)、(d)。用這種方法加工時，表面成形方法采用相切—軌跡法，共需要三個表面成形運(yùn)動。圖2-32萬能外圓磨床加工示意圖(a)縱磨法磨外圓柱面；(b)扳轉(zhuǎn)工作臺用縱磨法磨圓錐面；(c)扳轉(zhuǎn)砂架用切入法磨短錐面；(d)扳轉(zhuǎn)頭架用縱磨法磨內(nèi)圓錐面

2)切入磨削法

切入磨削法(簡稱切入法)是用寬砂輪進(jìn)行橫向切入磨削的方法，見圖2-32(c)。表面成形運(yùn)動采用成形—相切法，只需要兩個表面成形運(yùn)動：砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動nt和工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動nw。

2.砂輪進(jìn)給運(yùn)動

用縱向磨削法加工時，工件每一縱向行程或往復(fù)行程(縱向進(jìn)給fa)終了時，砂輪作一次橫向進(jìn)給運(yùn)動fr，這是周期的間歇運(yùn)動。全部磨削余量在多次往復(fù)行程中逐步磨去

。用切入磨削法加工時，工件只作圓周進(jìn)給運(yùn)動nw而無縱向進(jìn)給運(yùn)動fa，砂輪則連續(xù)地作橫向進(jìn)給運(yùn)動fr，直到磨去全部磨削余量為止。

3.輔助運(yùn)動

為了使裝卸和測量工件方便并節(jié)省輔助時間，砂輪架還可作橫向快進(jìn)和快退運(yùn)動，尾座套筒能作伸縮移動。2.4.4砂輪與磨削用量

1.砂輪的特性及選擇

砂輪是由結(jié)合劑將磨粒粘結(jié)而成的多孔體,如圖2-33所示。砂輪由磨料、結(jié)合劑和氣孔所組成。它的特性由磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度和組織號五個參數(shù)所決定。

1)磨料

磨料分天然磨料和人造磨料兩大類。天然磨料為金剛砂、天然剛玉、金剛石等。天然磨料價格昂貴或質(zhì)地不均勻，故主要用人造磨料來制造砂輪。

目前常用的磨料可分為剛玉系、碳化物系和超硬磨料系三類。其具體名稱、代號、主要成分、性能和適用范圍如表2-3所示。表2-3磨料的名稱、代號、主要成分、性能和適用范圍圖2-33砂輪的組成

2)粒度

粒度是指磨料顆粒的大小。粒度有兩種表示方法：對于用機(jī)械篩分法來區(qū)分的較大的磨粒，磨粒號為4?！?40＃，粒度號數(shù)值是該種顆粒能通過的篩子每英寸長度上的孔數(shù)，因此，粒度號越大，顆粒尺寸越細(xì)；對于用顯微鏡測量來區(qū)分的微細(xì)磨粒(稱微粉)，其粒度為W63~W0.5。表2-4所示為GB2477-83規(guī)定的粒度標(biāo)準(zhǔn)。表2-4磨料粒度標(biāo)準(zhǔn)(GB2477—83)砂輪粒度選擇的準(zhǔn)則是：

(1)精磨時，應(yīng)選用磨料粒度號較大或顆粒直徑較小的砂輪，以減小已加工表面粗糙度值。

(2)粗磨時，應(yīng)選用磨料粒度號較小或顆粒較粗的砂輪，以提高磨削生產(chǎn)率。

(3)砂輪速度較高、砂輪與工件接觸面積較大時，選用顆粒較粗的砂輪，以減少同時參加磨削的磨粒數(shù)，以免發(fā)熱過多而引起工件表面燒傷。

(4)磨削軟而韌的金屬時，用顆粒較粗的砂輪，以免砂輪過早堵塞；磨削硬而脆的金屬時，選用顆粒較細(xì)的砂輪，以增加同時參加磨削的磨粒數(shù)，提高生產(chǎn)率。

3)結(jié)合劑

砂輪的結(jié)合劑將磨粒粘合起來，使砂輪具有一定的強(qiáng)度、氣孔、硬度和抗腐蝕、抗潮濕的性能。國產(chǎn)砂輪常用的結(jié)合劑有兩種。

(1)陶瓷結(jié)合劑(代號V)。這是一種由粘土、長石、滑石、硼玻璃、硅石等陶瓷材料配制成的無機(jī)結(jié)合劑。它的特點(diǎn)是粘結(jié)強(qiáng)度高，耐熱性及耐腐蝕性好(不怕水、油、普通的酸堿)，氣孔率大，不易堵塞。但它較脆，韌性及彈性較差，不能承受側(cè)面彎扭力，故不宜于制造切斷砂輪。目前我國大部分砂輪采用陶瓷結(jié)合劑。

(2)樹脂結(jié)合劑(代號B)。此種結(jié)合劑多采用酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂，為有機(jī)結(jié)合劑。其特點(diǎn)是：

①強(qiáng)度高，彈性好，砂輪退讓性好，多用于制造切斷、開槽等工序使用的薄片砂輪。

②耐熱性差。當(dāng)砂輪磨削表面溫度達(dá)到200~300℃時，結(jié)合能力就會降低，致使磨粒容易脫落，故適于要求避免燒傷的工序，例如磨薄壁件、刃具以及超精磨或拋光等。

③氣孔率小，易堵塞。

④磨損快，易失去廓形。

⑤耐腐蝕性差。人造樹脂與堿性物質(zhì)易起化學(xué)反應(yīng)，故切削液的含堿量不宜超過1.5％。樹脂砂輪存放期不能超過一年。

(3)橡膠結(jié)合劑(代號R)。此種結(jié)合劑多采用人造橡膠，為有機(jī)結(jié)合劑。與樹脂結(jié)合劑相比，橡膠結(jié)合劑具有更高的彈性和強(qiáng)度，可制造0.1mm厚度的薄砂輪，切削速度可達(dá)65m/s左右，多用于制作無心磨導(dǎo)輪，切斷、開槽、拋光等用的砂輪。但它的耐熱性比樹脂結(jié)合劑還要差，氣孔小，砂輪組織較緊密，磨削生產(chǎn)率底，不宜用于粗加工。

(4)金屬結(jié)合劑(代號M)。常用的是青銅結(jié)合劑，用于制造金剛石砂輪。其特點(diǎn)是型面保持性好，抗振強(qiáng)度高，有一定的韌性，但自礪性較差。它主要用于粗磨、精磨硬質(zhì)合金

，以及磨削與切斷光學(xué)玻璃、寶石、陶瓷、半導(dǎo)體等。

此外，還有菱苦土結(jié)合劑(代號mg)。菱苦土是鎂的氧化物和氯化物，易與切削液起反映，故此種結(jié)合劑的砂輪一般只用于干磨。

4)硬度

砂輪的硬度是指砂輪上磨粒受力后自砂輪表層脫落的難易程度，也反映磨粒與結(jié)合劑的粘固程度。砂輪磨粒難脫落時，叫做硬度高；反之，叫做硬度底。可見砂輪的硬度主要取決于結(jié)合劑的粘結(jié)強(qiáng)度，而與磨粒的硬度無關(guān)。

砂輪硬度的分級如表2-5所示。表2-5砂輪硬度分級代號一般說來，砂輪組織較疏松時，砂輪硬度低些。樹脂結(jié)合劑的砂輪，其硬度比陶瓷結(jié)合劑的低些。

砂輪硬度的選用原則是：

(1)工件材料愈硬，應(yīng)選用愈軟的砂輪。這是因?yàn)橛膊牧弦资鼓チＤp，需用較軟的砂輪以便磨鈍的磨粒及時脫落。但是磨削有色金屬(鋁、黃銅、青銅等)、橡膠、樹脂等軟材料時，也應(yīng)使用較軟的砂輪，這是因?yàn)檫@些材料易使砂輪堵塞，選用軟些的砂輪可使堵塞的磨粒較易脫落，露出鋒銳新鮮的磨粒來。

(2)砂輪與工件磨削接觸面積大時，磨粒參加切削的時間較長，較易磨損，應(yīng)選用較軟的砂輪。

(3)半精磨與粗磨相比，半精磨常用較軟的砂輪，以免工件發(fā)熱燒傷。但精磨和成形磨削時，為了使砂輪廓形保持較長時間，則需用較硬一些的砂輪。

(4)砂輪氣孔較低時，為了防止砂輪堵塞，應(yīng)選用較軟的砂輪。

(5)樹脂結(jié)合劑砂輪由于不耐高溫，磨粒容易脫落，其硬度可比陶瓷結(jié)合劑砂輪選高1~2級。

在機(jī)械加工中，常用的砂輪硬度等級為軟2至中2；磨鋼錠及鑄件時常用至中硬2。

5)組織號

磨粒在磨具中占有的體積百分?jǐn)?shù)(即磨粒率)稱為磨具的組織號，如表2-6所示。磨料的粒度相同時，組織號從小到大，磨粒間距由窄到寬，即砂輪的氣孔率由小到大。表2-6磨具的組織號砂輪組織號大，組織松，砂輪不易被磨屑堵塞，切削液和空氣能帶入磨削區(qū)域，可降低磨削區(qū)域的溫度，減少工件因發(fā)熱引起的變形和燒傷，故適用于粗磨、平面磨、內(nèi)圓磨等磨削接觸面積較大的工序，以及磨削熱敏感性較強(qiáng)的材料，如軟金屬和薄壁工件。

砂輪組織號小，組織緊密，氣孔率小，使砂輪變硬，容易被磨屑堵塞，磨削效率低;但可承受較大的磨削壓力，砂輪廓形可較持久保持，故適用于重壓力下磨削，如手工磨削以及精磨、成形磨削。

中等組織的砂輪適于一般磨削。

2.砂輪的形狀、尺寸和標(biāo)志

為了適應(yīng)在不同類型的磨床上磨削各種形狀和尺寸工件的需要，砂輪有許多種形狀和尺寸。常用砂輪的形狀、代號、尺寸標(biāo)記及主要用途如表2-7所示。表2-7常用砂輪的形狀、代號、尺寸標(biāo)記及主要用途砂輪的標(biāo)記印在砂輪端面上。其順序是：形狀代號、尺寸、磨料、粒度、硬度、組織號、結(jié)合劑、線速度。例如：外徑300mm、厚度50mm、孔徑75mm、棕剛玉、粒度60、

硬度L、5號組織、陶瓷結(jié)合劑、最高工作線速度35m/s的平形砂輪標(biāo)記為P300×50×75A60L5V35。

3.磨削用量

磨削用量是指磨削速度(砂輪速度)vc、工件速度切向進(jìn)給量(也稱工件切線速度)vw、砂輪軸向進(jìn)給量fa、砂輪徑向進(jìn)給量fr或磨削深度(背吃刀量)。

磨削用量的選擇對于磨削過程能否達(dá)到要求是十分重要的。它不僅決定了磨削加工的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，而且也影響被加工工件的精度和表面質(zhì)量。理論分析可知：砂輪速度增加時,單顆磨粒的切削厚度將減??；工件切線速度、軸向進(jìn)給量和磨削深度增加時，單顆磨粒的切削厚度將增加。

磨削過程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合磨床的結(jié)構(gòu)性能、砂輪特性、工件材料性質(zhì)、磨削方式、磨削效率和工件精度及表面質(zhì)量要求等各方面的因素，來合理選擇磨削用量。

1)磨削速度的選擇

在磨削過程中，磨削速度是磨削用量中最重要的一個參數(shù)，它不僅影響磨削效率，而且影響砂輪的耐用度和工件的加工質(zhì)量。選擇砂輪時，主要應(yīng)考慮工件材料的特點(diǎn)、加工要求、磨床工作情況和砂輪特性等。

目前，普通磨削時,砂輪線速度一般為30~35m/s；高速磨削時,可達(dá)45~100m/s或更高一些。砂輪速度一般比車削時的切削速度大10~15倍。由于砂輪圓周速度的提高，可使磨粒切削厚度減小，使作用在磨粒上的磨削力減小，單顆磨粒承受的磨削負(fù)荷大大降低，改善了磨削條件，使磨削生產(chǎn)效率大為提高，砂輪的耐用度和使用壽命增加，工件表面粗糙度值減小，因此磨削時人們都希望提高磨削速度。但是砂輪圓周速度受到砂輪本身的抗拉強(qiáng)度和機(jī)床結(jié)構(gòu)性能的影響，不可能無限制提高。這是因?yàn)樯拜唸A周速度越高，作用在砂輪上的離心力也越大，如果砂輪的內(nèi)應(yīng)力超過砂輪的強(qiáng)度，就可能產(chǎn)生破裂，嚴(yán)重時可以損壞設(shè)備甚至導(dǎo)致人身事故。另外，砂輪的圓周速度太高，也可能產(chǎn)生振動和工件表面燒傷，影響加工表面質(zhì)量。

2)工件速度的選擇

選擇工件速度時，主要應(yīng)考慮磨削熱量的大小、熱源作用的時間、工件表面粗糙度和高速回轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的振動等因素。工件速度太低時，工件易燒傷；工件速度太高時，機(jī)床可能產(chǎn)生振動。工件速度在粗磨時常取為15~85m/min；精磨時取為15~50m/min。選擇工件速度時還應(yīng)注意與砂輪速度相配合。外圓磨削時，砂輪速度與工件速度之比為60~150；內(nèi)圓磨削時，砂輪速度與工件速度之比為40~80。砂輪速度提高時，由于磨削溫度急劇增加，工件很容易發(fā)生燒傷,因此，需要提高工件速度，以改善工件的散熱條件。在提高工件速度時，還應(yīng)該考慮不要導(dǎo)致磨床頂尖的急劇磨損。此外，當(dāng)磨削曲軸等不平衡零件時，工件的速度也不能太高。

3)軸向進(jìn)給量的選擇

磨削時軸向進(jìn)給量的大小直接影響磨削效率和工件表面的加工質(zhì)量。軸向進(jìn)給量增加時，砂輪工作表面磨粒的切削厚度增加，同時參加切削的磨粒數(shù)也增加，生產(chǎn)效率可以提高。

但是隨著軸向進(jìn)給量增加，砂輪軸向截面上起光磨作用的磨粒數(shù)減少，使工件表面粗糙度值增大，因此應(yīng)根據(jù)加工要求來選擇合理數(shù)值。軸向進(jìn)給量一般粗磨時不應(yīng)超過砂輪寬度的0.3~0.85；精磨時要更小些，以不超過0.2~0.3為宜。磨削速度較高時，由于砂輪單顆磨粒切削厚度減少，使磨粒承受的切削負(fù)荷減輕，這樣就可選用較大的軸向進(jìn)給量，以提高磨削效率。

4)徑向進(jìn)給量的選擇

徑向進(jìn)給量對磨削過程的影響與軸向進(jìn)給量相似。徑向進(jìn)給量增加，砂輪工作面上的磨粒切削厚度增加，每顆磨粒切去的金屬體積也就增加，因此提高了磨削效率。但磨粒切削厚度增加時，在工件表面留下的切痕深度增加，使工件表面粗糙度值增大，同時產(chǎn)生的磨削力

和磨削熱也會增加。這樣既影響工件的加工精度，也會使單顆磨粒的負(fù)荷增加，使磨粒過早地破損和脫落，從而加速了砂輪的磨損，使砂輪耐用度降低。因此，徑向進(jìn)給量也要根據(jù)加工質(zhì)量和生產(chǎn)率要求來選擇。一般粗磨時，徑向進(jìn)給量為0.01～0.07mm；精磨時，徑向進(jìn)給量為0.0025～0.02mm；鏡面磨削時，徑向進(jìn)給量可取0.0005~0.0015mm。磨細(xì)長工件時，要選擇較小的徑向進(jìn)給量；磨粗而短的工件時，徑向進(jìn)給量可以選得大些。磨削速度提高時，可相應(yīng)提高徑向進(jìn)給量。

由于影響磨削過程的因素很多，對于不同的磨床、工件、砂輪以及不同的磨削方法，磨削用量的選擇需要根據(jù)具體情況決定。具體情況可查有關(guān)的切削用量手冊。2.5.1鉆床

鉆床是孔加工用機(jī)床，主要用來加工外形較復(fù)雜、沒有對稱回轉(zhuǎn)軸線工件上的孔，如箱體、機(jī)架等零件上的各種孔。在鉆床上加工時，工件不動，刀具作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動，同時沿軸向移動作進(jìn)給運(yùn)動。鉆床可完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔以及攻螺紋等加工。鉆床的加工方法如圖2-34所示。2.5鉆床與鉆削圖2-34鉆床的加工方法(a)鉆孔；(b)擴(kuò)孔；(c)鉸孔；(d)攻螺紋；(e)、(f)锪埋頭孔；(g)锪端面鉆床主參數(shù)是最大鉆孔直徑。

鉆床可分為立式鉆床、臺式鉆床、搖臂鉆床以及深孔鉆床等。

1.立式鉆床

立式鉆床是鉆床中應(yīng)用較廣的一種，其特點(diǎn)是主軸軸線垂直，而且其位置是固定的。加工時，為使刀具旋轉(zhuǎn)中心與被加工孔的中心線重合，必須移動工件(相當(dāng)于調(diào)整坐標(biāo)位置

)，因此立式鉆床只適于加工中小型工件上的孔。圖2-35是方柱立式鉆床的外形圖。主軸箱3中裝有主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動變速傳動機(jī)構(gòu)、主軸部件以及操縱機(jī)構(gòu)等。加工時，主軸箱固定不動，而由主軸隨同主軸套筒在主軸箱中作直線移動來實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動。利用裝在主軸箱上的進(jìn)給操縱機(jī)構(gòu)5，可以使主軸實(shí)現(xiàn)手動快速升降，手動進(jìn)給和接通、斷開機(jī)動進(jìn)給。被加工工件直接或通過夾具安裝在工作臺1上。工作臺和主軸箱都裝在方形立柱4的垂直導(dǎo)軌上，并可上下調(diào)整位置，以適應(yīng)加工不同高度的工件。圖2-35方柱立式鉆床圖2-36立式鉆床傳動原理圖立式鉆床的傳動原理如圖2-36所示。主運(yùn)動一般采用單速電動機(jī)經(jīng)齒輪分級變速機(jī)構(gòu)傳動，也有采用機(jī)械無級變速器傳動的；主軸旋轉(zhuǎn)方向的變換，靠電動機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。鉆床的進(jìn)給量用主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，主軸的軸向移動量來表示。另外，攻絲時進(jìn)給運(yùn)動和主運(yùn)動之間也需要保持一定關(guān)系，因此，進(jìn)給運(yùn)動由主軸傳出，與主運(yùn)動共用一個動力源。進(jìn)給運(yùn)動傳動鏈中的換置(變速)機(jī)構(gòu)uf通常為滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)。

2.搖臂鉆床

由于大而重的工件移動費(fèi)力，找正困難，加工時希望工件固定，主軸可調(diào)整坐標(biāo)位置，因而產(chǎn)生了搖臂鉆床，見圖2-37。圖2-37搖臂鉆床搖臂鉆床的主軸箱4裝在搖臂3上，可沿?fù)u臂上的導(dǎo)軌作水平移動。而搖臂3又可繞立柱2的軸線轉(zhuǎn)動，因而可以方便地調(diào)整主軸的坐標(biāo)位置，使主軸旋轉(zhuǎn)軸線與被加工孔的中心線重合；搖臂還可以沿立柱升降，以適應(yīng)對不同高度工件進(jìn)行加工的需要。為使機(jī)床在加工時有足夠剛度，并使主軸調(diào)整好的位置保持不變，機(jī)床設(shè)有立柱、搖臂及主軸箱的夾緊機(jī)構(gòu)。當(dāng)主軸的位置調(diào)整妥當(dāng)后，可以快速地將它們夾緊。搖臂鉆床的傳動原理與立式鉆床相同。

圖2-38為Z3040型搖臂鉆床主軸部件的結(jié)構(gòu)。主軸1支撐在主軸套筒2上、下端的滾動軸承上，在套筒內(nèi)作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動。套筒外圓的一側(cè)銑有齒條，由齒輪傳動，連同主軸一起作軸向進(jìn)給運(yùn)動。主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動由主軸箱箱體向上，使主軸卸荷。這樣既可減少主軸的彎曲變形，又可使主軸移動輕便。主軸的頭部(下端)有莫氏錐孔，用于安裝和緊固刀具，還有兩個并列的橫向腰形孔，用于傳動扭矩和卸下刀具。圖2-38Z3040型搖臂鉆床主軸部件的結(jié)構(gòu)由于主軸部件是垂直的，因此需要有平衡裝置平衡其重力，使上下移動時的操縱力基本相同，并得到平穩(wěn)的軸向進(jìn)給。圖2-38所示主軸部件采用彈簧凸輪平衡裝置。壓力彈簧8的上端是固定的，下端通過套筒11與鏈條的一端相連，鏈條的另一端繞過鏈輪與凸輪9相連。彈簧8的彈力經(jīng)鏈條、凸輪和一對齒輪傳至主軸套筒上，與主軸部件重力相平衡。

當(dāng)主軸部件上下移動時，由于其所處位置的變化，改變了彈簧的壓縮量，致使彈力發(fā)生變化；另一方面，由于鏈條繞在凸輪上，凸輪隨主軸上下移動而移動時，凸輪曲線使鏈條對凸輪的拉力作用線位置發(fā)生相應(yīng)變化，因此作用在凸輪上的平衡力矩始終保持恒定，即主軸部件處在任何位置上都呈平衡狀態(tài)。立柱是搖臂鉆床的主要支撐件，它承受著搖臂和主軸箱的全部重力以及加工時的切削力，并需保證搖臂能實(shí)現(xiàn)升降和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。其結(jié)構(gòu)類型有多種，目前普遍采用圓形雙柱式結(jié)構(gòu)，這種立柱結(jié)構(gòu)由圓柱形的內(nèi)、外兩層立柱組成，見圖2-39。

圖2-39中，內(nèi)立柱4用螺釘緊固在機(jī)床底座8上，外立柱6通過向心球軸承3和下部的滾柱鏈7以及推力球軸承2支撐在內(nèi)立柱上。搖臂5以其一端的套筒部分套在外立柱上，并以導(dǎo)鍵與立柱連接。圖2-39圓形雙柱式立柱結(jié)構(gòu)調(diào)整主軸位置時，搖臂和外立柱一起繞內(nèi)立柱轉(zhuǎn)動；同時，搖臂又可相對外立柱作升降運(yùn)動。搖臂轉(zhuǎn)到所需位置后，利用夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的向下夾緊力，迫使平板彈簧1變形，導(dǎo)致外立柱向下移動，并壓緊在圓錐面A上，依靠錐面間的摩擦力將外立柱緊固在內(nèi)立柱上。2.5.2鉆削與鉆床刀具

在金屬切削加工中,鉆削是最常見的一種孔加工方法,常在鉆床、車床、鏜床及銑床上進(jìn)行加工。但是，鉆床加工精度一般都在IT10以下，表面粗糙度Ra值在12.5μm以上，生產(chǎn)效率又低，因此，鉆削主要用于粗加工，如對需要鏜削、拉削、插削、鉸削及擴(kuò)削的工件的預(yù)制孔進(jìn)行加工等；對

于一些精度和表面質(zhì)量要求不高的孔，如螺釘孔、油孔等，也可完成終加工；對于要求攻螺紋的工件，可鉆出底孔。鉆削使用的刀具很多，有麻花鉆、扁鉆、深孔鉆、中心鉆等，其中使用最普遍的是麻花鉆。

1.麻花鉆

1)麻花鉆的結(jié)構(gòu)

如圖2-40所示，麻花鉆的結(jié)構(gòu)由工作部分、頸部和柄部所組成。圖2-40麻花鉆的結(jié)構(gòu)

(1)工作部分。工作部分又可分為切削部分和導(dǎo)向部分。切削部分起切除金屬的作用，其上有兩個前刀面、兩個后刀面和兩個副后刀面(刃帶)。兩前刀面和兩后刀面的交線為兩主切削刃；兩前刀面與刃帶交線為兩副切削刃；兩后刀面在鉆心處相交形成橫刃。

導(dǎo)向部分在鉆削時起保持鉆頭正確方向和修光作用。為了便于排屑，麻花鉆上有兩個螺旋容屑槽，因此，鉆頭前刀面是螺旋面，后刀面做成圓錐面或螺旋面的一部分。麻花鉆的兩個刃瓣由鉆心連接，鉆心直徑的大小直接影響鉆頭的強(qiáng)度、剛度和橫刃的長度。鉆心直徑從鉆尖向柄部逐漸增大，其數(shù)值為每100mm長度上增大1.4～2.0mm。為了減少麻花鉆與孔壁間的摩擦，導(dǎo)向部分上制作有兩條窄的刃帶(副后刀面)，它的直徑由鉆尖向柄部逐漸減小，減小量為每100mm長度上減小0.03～0.12mm。

(2)頸部。頸部是連接工作部分和柄部的部分，也是鉆頭打標(biāo)記處。

(3)柄部。柄部是用來與機(jī)床連接和傳遞轉(zhuǎn)矩的。鉆頭直徑在12mm以上的做成莫氏錐柄，在12mm以下的則做成圓柱柄。圖2-41麻花鉆主切削刃上某點(diǎn)x的幾何角度

2)麻花鉆的幾何角度

如圖2-41所示，獨(dú)立的結(jié)構(gòu)角度有螺旋角ω(進(jìn)給前角γfx)、副偏角(直徑倒錐量)；獨(dú)立的刃磨角度有頂角、主后角αfx、橫刃斜角ψ；派生角度有刃傾角λsx、端面刃傾角λtx、主偏角κrx、前角γox。

2.鉆削要素

鉆削要素包括鉆削用量要素和切削層要素。

1)鉆削用量要素

鉆削用量與車削一樣，包括切削速度vc、進(jìn)給量f和背吃刀量ap,如圖2-42所示。由于鉆頭有兩個主切削刃，因此鉆削用量要素的關(guān)系式如下：圖2-42鉆削用量要素式中：n——鉆頭轉(zhuǎn)速，單位為r/min；

f——進(jìn)給量，單位為mm/r；

fz——每齒進(jìn)給量，單位為mm；

d0——鉆