1、 第三章金屬切削機床第一節機床概論一、機床的技術經濟指標（一）工藝范圍。適應不同的生產要求。1.可以完成的工序種類；2.被加工零件的類型、材料和尺寸范圍；3.毛坯的種類；4.加工精度和表面粗糙度；5.適應的生產規模（批量）等。（二）加工精度和表面粗糙度精度高的機床成本也較高。（三）生產率通常用“單位時間內機床生產產品的數量”來衡量。（四）系列化、通用化、標準化程度（三化）準確的說，是產品品種系列化、部件通用化、零件標準化。（五）機床的壽命注意機床結構的可靠性和耐磨性。對于導軌、軸承、齒輪等易損零件，需要合理設計，并采取必要的工藝措施延長壽命。（六）機床的效率輸出功率和輸入功率之比，損失的能量轉

2、化為了熱能。不僅浪費了能量，還影響了加工精度。二、機床的運動與傳動（一）機床的運動工作運動:進行切削時，刀具和工件的相對運動，即為工作運動。可以分為：主運動：機床切削速度或消耗主要動力的工作運動。進給運動：使工件的多余材料不斷被去除的工作運動?！究偨Y】運動分為工作運動和輔助運動，前者的目的是切削，又可以分為主運動和進給運動，后者是進行準備、整理工作。（二）機床的傳動按傳動速度調節變化特點將傳動分為有級傳動和無級傳動。三、機床的分類（一）按加工性質和所用刀具分類類別車床鉆床鏜床磨床齒輪加工機床螺紋加工機床銑床刨插床拉床鋸床其他機床代號CZTM2M3MYSXBLGQ讀音車鉆鏜磨二磨三磨牙絲銑刨拉割

3、其他（二）按機床工作精度分類1.普通機床。主要包括：普通車床、鉆床、鏜床、銑床、刨插床等。2.精密機床。主要包括：磨床、齒輪加工機床、螺紋加工機床和其他各種精密機床。3.高精度機床。主要包括：坐標鏜床、齒輪磨床、螺紋磨床、高精度滾齒機、高精度刻線機和其他高精度機床。（三）按機床加工工件大小和機床自身重量分類。 類別機床自身重量（噸）儀表機床中、小型機床（一般機床）10大型機床1030重型機床30100特重型機床100（四）按機床通用性分類1.通用機床（萬能機床）。普通車床、臥式鏜床、萬能升降臺銑床等。2.專門化機床（專門機床）。如精密絲杠車床，凸輪軸車床，曲軸、連桿軸頸車床等，它適用于成批大量

4、生產場合。3.專用機床。專門用以加工某一種零件的特定工序。四、機床的型號編制（一）機床的類代號：類別車床鉆床鏜床磨床齒輪加工機床螺紋加工機床銑床刨插床拉床鋸床其他機床代號CZTM2M3MYSXBLGQ讀音車鉆鏜磨二磨三磨牙絲銑刨拉割其他（二）機床通用特性、結構特性代號1.通用特性代號。通用特性高精度精密自動半自動數控加工中心（自動換刀）仿形輕型加重型簡式或經濟型柔性加工單元數顯高速代號GMZBKHFQCJRXS讀音高密自半控換仿輕重簡柔顯速2.結構特性代號。（三）機床的組、系代號（四）機床主參數的代號（五）主軸數及第二主參數（六）機床的重大改進順序號（七）其他特性代號（八）企業代號及其表示方法

5、常用的機床型號含義（重要） 機床型號表示含義CA6140AC車床（類代號）；A結構特性代號；6組代號（落地及臥式車床）；1系代號（普通落地及臥式車床）；40主參數（最大加工件回轉直徑400mm）；A第一次重大改進（重大改進順序號）XKA5032AX銑床（類代號）K數控（通用特性代號）A（結構特性代號）50立式升降臺銑床（組系代號）32工作臺面寬度320mm（主參數）A第一次重大改進（重大改進順序號）MBE1432M磨床（類代號）B半自動（通用特性代號）E（結構特性代號）14萬能外圓磨床（組系代號）32最大磨削直徑320mm（主參數）MGB1432M磨床（類代號）G高精度（通用特性代號）B半自動

6、（通用特性代號）14萬能外圓磨床（組系代號）32最大磨削直徑320mm（主參數）C21506C車床（類代號）21多軸棒料自動車床（組、系代號）50最大棒料直徑50mm（主參數）6軸數為6（第二主參數）MB8240最大回轉直徑為400mm的半自動曲軸磨床根據加工需要，經變換的第一種半自動曲軸磨床，其型號為MB8240/1；變換的第二種型式的型號為MB8240/2，依此類推。CX5112A/WFC車床（類代號）X數顯（通用特性代號）51單柱立式車床（組系代號）12最大車削直徑為1250mm（主參數）A第一次重大改進（主參數）WF企業代號第二節車床加工范圍：車床的加工范圍較廣。在車床上主要加工回轉表

7、面，其中包括：車外圓、車端面、切槽、鉆孔、鏜孔、車錐面、車螺紋、車成形面、鉆中心孔及滾花等。P169第一段分類。工作運動：主運動是工件的旋轉，進給運動是車刀的移動。 一、普通車床（一）主要結構CA6140型普通車床的主要組成部件有主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。（三箱兩杠兩架一床身）傳動路線：二、其他車床（一）立式車床 由于工件裝在水平工作臺上，所以裝夾工件比較方便。工件的質量和切削力由工作臺和底座間的回轉導軌承受，減輕了主軸及其軸承的負荷，工作平穩性好，較易保證加工精度，可較長時間保證車床的工作精度。工作運動：工件裝在工作臺上，由主軸帶動作主運動。進給運動由垂直刀架和側

8、刀架來實現。特點： 1.工作臺在水平面內，工件的安裝調整比較方便，而且安全。2.工作臺由導軌支承，剛性好，切削平穩，主軸的受力情況好。3.有幾個刀架，可用多刀切削，并能快速換刀。立式車床的加工精度可達IT8IT7，表面粗糙度R a值可達1.6m0.8m。主參數：最大車削直徑D。（二）六角車床特點：無絲杠和尾架，有轉塔刀架。六角車床分為立式轉塔車床（圖3-12）和回輪車床（圖3-13）。六角刀架繞水平軸旋轉稱為回輪車床。第三節鉆床、鏜床一、鉆床工作原理：鉆床主要是用鉆頭在工件上加工孔的機床。工作運動：鉆頭旋轉為主運動，鉆頭軸向移動為進給運動。（一）臺式鉆床主軸變速是通過改變三角帶在塔形帶輪上的位

9、置來實現的。 鉆孔直徑13mm。 （二）立式鉆床主軸不能在垂直其軸線的平面內移動，鉆孔時要使鉆頭與工件孔的中心重合，就必須移動工件。立式鉆床只適于加工中小型工件。（三）搖臂鉆床適用于加工大型和多孔工件。二、鏜床工作原理：鏜刀安裝在主軸或平旋盤上；工件固定在工作臺上，可以隨工作臺做縱向或橫向運動。工作運動：鏜刀的旋轉是主運動，鏜刀或工件的移動是進給運動。主要用來加工大孔、平行孔、同心孔。（一）臥式鏜床工作原理：加工時，刀具裝在主軸或平旋盤上，由主軸箱獲得各種轉速和進給量。主軸箱可沿立柱上的導軌上下移動。工件安裝在工作臺上，可與工作臺一起隨下滑座或上滑座做縱向或橫向移動，并可隨工作臺一起繞工作臺下

10、面的圓形導軌旋轉至所需要的角度以便加工成一定角度的孔或平面。由于鏜床運動部件很多，為了保證工作可靠性和加工精度，各運動部件都設有夾緊機構。（二）坐標鏜床坐標鏜床是高精度機床的一種。特點：（1）結構剛性好，能在實體工件上鉆、鏜精密孔；（2）主軸轉速高，進給量小；（3）設有縱、橫向可移動的工作臺，它們的微調整量可達1m。并有精確坐標測量系統，所以適用于加工孔距誤差小的孔系。（三）金剛鏜床特點：以很小的進給量和很高的切削速度進行加工。第四節刨床、插床和拉床一、刨床主要加工非旋轉體如板類、箱體類及機座等平面，此外在刨床上還可加工斜面、溝槽等。（一）牛頭刨床由床身、滑枕、刀架、工作臺、滑板、底座組成。床

11、身支承和鏈接刨床各部件滑枕帶動刨刀做直線往返運動，前端有刀架刀架夾持刨刀工作臺安裝工件，可以隨橫梁做不同的運動。工作原理：滑枕在床身上的水平導軌上做往復運動（主運動），工作臺在橫梁的導軌上做水平橫向的間歇進給運動，橫梁和工作臺一起可沿床身的垂直導軌運動，以適應不同厚度工件的加工，調整切削深度，刨垂直面時的垂直進給則靠刀架的移動來實現。牛頭刨床調整方便，但由于是單刃切削，而且切削速度低，回程時不工作，所以生產率低，適用于單件小批量生產。刨削長度不超過1000mm的中小型工件。（二）龍門刨床工作運動：主運動是工作臺的直線往復運動，進給運動是刀架帶著刨刀作橫向或垂直的間歇運動。二、插床工作運動：主運

12、動是插刀隨滑枕垂直方向的往復直線運動；進給運動是工件在縱向、橫向以及圓周方向的間歇運動。主要用于加工內孔，特別是方孔、矩形孔以及多邊形孔。B5020代表最大插削長度為200mm。三、拉床工作運動：主運動是拉刀的直線運動，由拉床上的液壓裝置驅動。進給運動依靠拉刀的結構來實現。 主參數：額定拉力。不能加工臺階孔、不通孔和特大孔。第五節銑床工作運動：銑刀旋轉為主運動加工各種表面，工件或銑刀的移動為進給運動的機床。一、臥式萬能銑床結構：由床身、橫梁、主軸、升降臺、橫向溜板、轉臺（沒有轉臺的是臥式銑床）、工作臺組成。 工作原理：加工時工件安裝在工作臺上，銑刀裝在主軸上，銑刀旋轉為主運動，工件隨工作臺做縱

13、向或橫向進給運動 ，升降臺沿床身導軌升降使工件作垂直方向運動。 臥式萬能銑床用途較廣。二、立式銑床立式銑床生產率要比臥式銑床高。 三、龍門銑床在龍門銑床上可以用多把銑刀同時加工幾個表面。所以生產率比較高，適用于成批和單件生產，加工中型和大型工件。 第六節磨床一、磨床的特點1.切削工具砂輪是由無數細小、堅硬、鋒利的非金屬顆粒粘結而成的多刃工具，并且做高速旋轉的主運動。2.萬能性更強，適應性更廣。它能加工其他機床不能加工的材料和零件，如能磨削特硬材料和經過熱處理后變硬的零件。3.磨床種類多，范圍廣。能適應磨削各種加工表面、工件形狀及生產批量的要求。4.磨削加工余量小，生產效率高，容易實現自動化和半

14、自動化，可廣泛應用于流水線和自動線中。5.磨削加工精度高，表面質量高，可進行一般普通精度磨削，也可進行精密磨削和高精度磨削加工。 二、磨床的分類1.普通磨床。主要用砂輪進行磨削加工的磨床也是普通常用的磨床。2.精加工磨床。主要是用油石或研磨料進行精密或高精度加工用的磨床。3.專門化磨床。專門磨削某一類零件的磨床，如曲軸磨床、花鍵軸磨床、葉片磨床等。 三、外圓磨床外圓磨床分為普通外圓磨床和萬能外圓磨床。四、內圓磨床可以磨削內圓柱面、內圓錐面和端面等。五、平面磨床主要由床身、工作臺、立柱、滑座、砂輪架等部件組成。工件一般安放在電磁工作臺上。各類機床相關知識一覽表第七節特種加工機床一、電火花加工加工

15、原理：當工具電極與工件電極在絕緣體中靠近達到一定距離時，形成脈沖放電，在放電通道中瞬時產生大量熱能，使工件局部金屬熔化甚至氣化，并在放電爆炸力的作用下，把熔化的金屬拋出，達到蝕除金屬的目的。電火花加工設備應由以下部分組成： 1.脈沖電源。2.間隙自動調節器。 3.機床本體。4.工作液及其循環過濾系統。電火花加工特點1.加工硬、脆、軟、韌、高熔點、高純度的導電材料；2.無切削力，可以加工薄壁零件；3.加工中幾乎不受熱的影響，提高加工質量；4.參數可調節，可以進行不同的加工；5.直接使用電能加工，便于實現自動化。二、超聲波加工（一）超聲波加工原理超聲波換能器產生的超聲頻縱向振動，借助于變幅桿把振幅

16、放大，驅使工具振動，從而錘擊工件表面的磨料，通過磨料把工件加工區域的材料粉碎成微粒，并被循環流動的液體帶走，工具則逐漸伸入工件中去，工具形狀便復現在工件上。（二）超聲波加工機床的組成1.超聲電源。2.超聲振動系統。3.超聲波加工機床本體。（三）超聲波加工特點1.適用于加工各種硬脆材料，尤其是電火花難以加工的不導電材料，如玻璃、陶瓷、金剛石等；2.由于在加工中工具通常不需要旋轉，因此易于加工出各種復雜形狀的型孔、型腔、成型表面等；3.加工過程中受力很小，適于加工薄壁、薄片等不能承受較大機械應力的零件。三、激光加工（一）加工原理利用激光的高溫高能量，把被加工的材料急劇熔化或氣化，并利用沖擊波去除多

17、余物質。目前主要用于打孔和切割。（二）激光加工裝置激光加工裝置由激光器、電源、光學系統和機械系統四大部分組成。（三）激光加工特點1.不受材料性能限制，幾乎所有金屬材料和非金屬材料都能加工；2.加工時不需用刀具，屬于非接觸加工，無機械加工變形；3.加工速度極高，熱影響區小，易于實現自動化生產和流水作業；4.可通過透明介質（如玻璃）進行加工，這對某些特殊情況（例如在真空中加工）是十分有利的。第八節數控機床一、數控機床的加工原理二、數控機床的特點序號項目數控機床普通機床1加工異型復雜零件的能力強弱2改變加工對象的柔性程度高低3加工零件質量和加工精度高低4加工效率高低5設備利用率高低6產品優化設計與C

18、AD（計算機輔助設計）連接功能高低7前期投資高低8對操作人員素質的要求高低9對生產計劃、生產準備和生產調度的要求高低10運行費低高11維修技術與維修費高低12對不合格產品再加工（即回用）的費用低高三、數控機床的組成（以）CNC系統（二）主機高剛度和高抗振性改進機床結構的阻尼特性通過機床結構、筋板的合理布局，例如加大主軸的支承軸徑，縮短主軸端部的受力懸伸段，床身采用鋼板焊接結構等方法來提高剛度。采用新材料，特殊結構也可以提高動剛度和抗振能力。小的機床熱變形采用熱對稱結構及熱平衡措施。對于發熱部件（如主軸箱、靜壓導軌液壓油等）采取散熱、風冷、液冷等控制溫升；對切削部位采取強冷措施；采用熱位移補償。

19、即預測熱變形規律，建立數學模型，存入計算機，來進行實時補償。高效率、無間隙、低摩擦傳動采用滾動導軌、靜壓導軌、滾珠絲杠、塑料滑動導軌等高效率、無間隙、低摩擦傳動。簡化的機械傳動結構采用高性能、寬調速范圍的交直流主軸電動機和伺服電動機，使主軸箱、進給變速箱及其傳動系統大為簡化，提高傳動精度和可靠性。四、數控機床的分類（一）按照能夠控制刀具與工件間相對運動的軌跡分類1.點位控制（或位置控制）數控機床。數控鏜床、鉆床、沖床。2.輪廓控制數控機床。數控車床、銑床、磨床、電加工機床和加工中心等。（二）按照伺服驅動系統的控制方式分類1.閉環控制數控機床。2.半閉環控制數控機床。3.開環控制數控機床。（三）

20、按照加工方式分類1.金屬切削類屬于此類的有數控車床、鉆床、銑床、鏜床、磨床、齒輪加工機床和加工中心等。加工中心運用最廣泛。分為鏜銑類加工中心和車削中心?！咀⒁狻孔詣訐Q刀裝置是加工中心的基本特征，它的投資占到整機投資的30%50%。加工中心的故障有50%以上與自動換刀裝置有關。2.金屬成型類該類包括數控彎管機、折彎機、沖床、回轉頭壓力機等。3.特種加工類數控特種加工機床包括數控線切割機床、電火花加工機床及激光切割機等。4.其他類如數控火焰切割機床、三坐標測量機等。第九節工業機器人一、工業機器人的組成和分類（一）組成工業機器人一般由操作機、驅動裝置和控制系統和傳感器系統三部分組成。驅動裝置為操作機工作提供動力。按所采用的動力源分為電動、液動和氣動三種類型。 （二）工業機器人的分類（了解）1.按坐標形式分。（1）直角坐標式（PPP）。（2）圓柱坐標式（RPP）。（3）球坐標式（RRP）。（4）關節坐標式（RRR）。2.按驅動方式分：（1）電力驅動。使用最多，交流伺服電動機是主流。（2）液壓驅動。有很大的抓取能力，對密封性要求高，對溫度敏感。（3）氣壓驅動。結構簡單、動作迅速、價格低，抓取力小。3.按控制方式分。（1）點位控制。適用于上下料、點焊、卸