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乐鱼体育官方网站金属切削机床基础知识(全)
浏览: 发布日期:2021-10-14

  leyu乐鱼金属切削机床基础知识(全) 第 8 章 机械零件表面加工 机械零件尽管种类繁多,其结构复杂程度不一,但其表面形状不外乎是几种基本形状的表面:平面、圆柱面、圆锥面以及各种成形面。当零件精度和表面质量要求较高时,需要在机床上使用切削刀具或磨具切除多余材料,以获取几何形状、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的零件,由于各种机械零件形状、尺寸和表面质量的不同,其切削加工方法和切削加工设备也就各不相同。本章仅就各种表面切削加工方法的基本原理、特点和应用范围以及所采用的加工设备分别介绍一些基础知识。 8.1 金属切削机床的基础知识 ...

  金属切削机床基础知识(全) 第 8 章 机械零件表面加工 机械零件尽管种类繁多,其结构复杂程度不一,但其表面形状不外乎是几种基本形状的表面:平面、圆柱面、圆锥面以及各种成形面。当零件精度和表面质量要求较高时,需要在机床上使用切削刀具或磨具切除多余材料,以获取几何形状、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的零件,由于各种机械零件形状、尺寸和表面质量的不同,其切削加工方法和切削加工设备也就各不相同。本章仅就各种表面切削加工方法的基本原理、特点和应用范围以及所采用的加工设备分别介绍一些基础知识。 8.1 金属切削机床的基础知识 金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的一种机器,人们习惯上称为机床。乐鱼体育官方网站由于切削加工仍是机械制造过程中获取具有一定尺寸、形状和精度的零件的主要加工方法,所以机床是机械制造系统中最重要的组成部分,它为加工过程提供刀具与工件之间的相对位置和相对运动,为改变工件形状、质量提供能量。 8.1.1 机床的分类 目前金属切削机床的品种和规格繁多,为便于区别、使用和管理,需对机床进行分类。 根据国家标准 GB/T15375-94,按加工性质和所用刀具的不同,机床可分为 12 大类:车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床和机床。 除了上述基本分类方法之外,根据机床的特征,还有分类方 法。 按机床通用性程度,可分为:通用机床(或称万能机床)、专门化机床和专用机床三类。通用机床适用于单件小批量生产,加工范围较广,可以加工多种零件的不同工序。例如普通车床、卧式镗床、万能升降台铣床等;专门化机床用于大批量生产中,加工范围较窄,可加工不同尺寸的一类或几类零件的某一种(或几种)特定工序。例如,精密丝杠车床、曲轴轴颈车床等;专用机床通常应用于成批及大量生产中,这类机床是根据工艺要求专门设计制造的,专门用于加工某一种(或几种)零件的某一特定工序的。例如,加工车床导轨的专用磨床、加工车床主轴箱的专用镗床等。 在同一种机床中,按加工精度的不同,可分为:普通精度级、精密级和高精度级机床。 按机床的质量和尺寸不同,可分为:仪表机床、中型(一般)机床、大型机床(质量达 10t)、重型机床(质量 30t 以上)、超重型机床(质量在 100t 以上)。 按机床自动化程度,可分为:手动、机动、半自动和自动机床。 287 此外,机床还可以按主要工作器官的数目进行分类,如:单刀机床、多刀机床、单轴机床、多轴机床等。 目前,机床正在向数控化方向发展,而且其功能也在不断增加,除了数控加工功能,还增加了自动换刀、自动装卸工件等功能。因此也可按机床具有的数控功能分一般数控机床、加工中心、柔性制造单元等。 随着新品种机床不断出现,机床的分类也会愈将丰富。 8.1.2 机床型号的编制方法 机床型号是机床产品的代号,用以简明的表示机床的类型、通用和结构特性、主要技术参数等。GB/T15375-94《金属切削机床型号编制方法》规定,我国的机床型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律组合而成,适用于各类通用机床和专用机床(组合机床除外)。 分类代号 类代号 通用特性、结构特性代号 组代号 系代号 主参数或设计顺序号 主轴数或第二主参数 重大改进顺序号 特性代号 企业代号 ”表示大写汉语拼音字母;③ “( )”表示可选项,无内容时,不表示,有内容时则不带括号; ④“ “ 表示大写汉语拼音字母或阿拉伯数字或者两者兼有之。 1. 通用机床型号的编制方法 (1)机床的类代号 用大写的汉语拼音字母表示,并按相应的汉字字意读音。当需要时,每类又可分为若干分类,分类代号用阿拉伯数字表示,放在类代号之前,但第一分类不予表示。机床的类代号、分类代号及其读音见表 8.1.1。 288 (2)机床的通用特性和结构特性代号 通用特性代号位于类代号之后,用大写汉语拼音字母表示。当某种类型机床除有普通型外,还 有如表 8.1.2 所示的某种通用特性时,则在类代号之后加上相应特性代号。如“CK”表示数控车床;如果同时具有两种通用特性时,则可按重要程度排列,用两个代号表示,如“MBG”表示半自动高精度磨床。 对于主参数相同,而结构、性能不同的机床,在型号种用结构特性区分。结构特性代号在型号无统一含义,它只是在同类型机床中起区分结构、性能不同的作用。当机床具有通用特性代号时,结构特性代号位于通用特性代号之后,用大写汉语拼音字母表示。如 CA6140 中的“A”和 CY6140 中的“Y”,均为结构特性代号,它们分别表示为沈阳第一机床厂和云南机床厂生产的基本型号的卧式车床。为了避免混淆,通用特性代号已用的字母和“L”、“0”都不能作为结构特性代号使用。 289 (3)机床的组别、系别代号 组、系代号用两位阿拉伯数字表示,前一位表示组别,后一位表示系别。每类机床按其结构性能及使用范围划分为用数字 0~9 表示的 10 个组。在同一组机床中,又按主参数相同、主要结构及布局型式相同划分为用数字 0~9 表示的 10 个系(组别、系别划分请查阅资料)。 (4)机床主参数、设计顺序号及第二主参数 机床主参数是表示机床规格大小的一种尺寸参数。在机床型号中,用阿拉伯数字给出主参数的折算值,位于机床组、系代号之后。折算系数一般是 1/10 或 1/100,也有少数是 1。例如,CA6140 型卧式机床中主参数的折算值为 40(折算系数是 1/10),其主参数表示在床身导轨面上能车削工件的最大回转直径为400mm。各类主要机床的主参数及折算系数见表 8.1.3。 某些通用机床,当无法用一个主参数表示时,则用设计顺序号来表示。 第二主参数是对主参数的补充,如最大工件长度、最大跨距、工作台工作面长度等,第二主参数一般不予给出。 290 (5)机床的最大改进顺序号 当机床的性能及结构有重大改进,并按新产品重新设计、试制和鉴定时,在原机床型号尾部加重大改进顺序号,即汉语拼音字母 A、B、C??。 (6)特性代号与企业代号 特性代号用以反映各类机床的特性,如对数控机床,可用来反映不同的数控系统;对于一般机床可用以反映同一型号机床的变型等。特性代号可用汉语拼音字母或阿拉伯数字或二者的组合来表示。企业代号与特性代号表示方法相同,位于机床型号尾部,用“”与特性代号分开,读作“至”。若机床型号中无特性代号,仅有企业代号时,则不加“”,企业代号直接写在“/”后面。 根据通用机床型号编制方法,举例如下: (1) MG1432A:表示高精度万能外圆磨床,最大磨削直径为 320mm,经过第一次重大改进,无企业代号。 (2) Z3040×16/S2:表示摇臂钻床,最大钻孔直径为 40mm,最大跨距为1600mm,沈阳第二机床厂生产。 (3)CKM1116/NG:表示数控精密单轴纵切自动车床,最大车削棒料直径为 16mm,宁江机床厂生产。 2.专用机床型号的编制方法 设计单位代号同通用机床型号中的企业代号。设计顺序号按各单位设计制造专用机床的先后顺序排列。例如,B1-015:表示北京第一机床厂设计制造的第 15 种专用机床。 8.1.3 零件表面的切削加工成形方法和机床的运动 1.零件表面的切削加工成形方法 在切削加工过程中,机床上的刀具和工件按一定的规律作相对运动,通过刀具对工件毛坯的切削作用,切除毛坯上多余金属,从而得到所要求的零件表面形状。机械零件的任何表面都可以看作是一条线(称为母线)沿另一条线 所示,平面是由一条直线(母线)沿另一条直线(导线)运动而形成的;圆柱面和圆锥面是由一条直线(母线)沿着一个圆(导线)运动而形成的;普通螺纹的螺旋面是由“”形线(母线)沿螺旋线(导线)运动而形成的;直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓表面是渐开线(母线)沿直线(导线)运动而形成的等等。 291 图 8.1.1 成形运动的组成 母线和导线统称为发生线。切削加工中发生线是由刀具的切削刃与工件间的相对运动得到的。一般情况下,由切削刃本身或与工件相对运动配合形成一条发生线(一般是母线),而另一条发生线则完全是由刀具和工件之间的相对运动得到的。这里,刀具和工件之间的相对运动都是由机床来提供。 2.机床的运动 机床在加工过程中,必须形成一定形状的发生线(母线和导线),才 能获取所需的工件表面形状。因此,机床必须完成一定的运动,这种运动称为表面成形运动。此外,还有多种辅助运动。 (1)表面成形运动 表面成形运动按其组成情况不同,可分为简单成形运动和复合成形运动二种。 如果一个独立的成形运动是单独的旋转运动或直线运动构成的,则此成形运动称为简单成形运动。例如,用车刀车削外圆柱面时(见图 8.1.2a)工件的旋转运动 B1 产生圆导线,刀具纵向直线 产生直线母线,即加工出圆柱面。运动 B1 和 A2 是两个相互独立的表面成形运动,因此,用车刀车削外圆柱时属于简单成形运动。 如果一个独立的成形运动,是由两个以上的旋转运动或(和)直线运动,按某种确定的运动关系组合而成,则此成形运动称为复合成形运动。例如,用螺纹车刀车削螺纹表面时(见 292 图 8.1.2b),工件的旋转运动 B11 和车刀的直线 按规定作相对运动,形成螺旋线导线,三角形母线(由刀刃形成,不需成形运动)沿螺旋线运动,形成了螺旋面。形成螺旋线,由于螺纹导程限定而不能彼此独立,它们必须保持严格的运动关系,从而B11 和 A12 这两个简单运动组成了一个复合成形运动。又如,用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮时(见图 8.1.2c)它需要一个复合成形运动 B11、B12(范成运动),形成渐开线母线,又需要一个简单直线,才能得到整个渐开线 成形运动的组成 成形运动中各单元运动根据其在切削中所起的作用不同,又可为主运 动和进给运动(见 第 7 章)。 (2)辅助运动 机床在加工过程中还需一系列辅助运动,其功能是实现机床的各种辅助动作,为表面成形运动创造条件。它的种类很多,如进给运动前后的快进和快退;调整刀具和工件之间正确相对位置的调位运动;切入运动;分度运动;工件夹紧、松开等操纵控制运动。 8.1.4 机床传动的基本组成和传动原理图 1.机床传动的基本组成部分 机床的传动必须具备以下的三个基本部分。 (1)运动源 为执行件提供动力和运动的装置。通常为电动机,如交流异步电动机、直流电动机、直流和交流伺服电动机、步进电动机、交流变频调速电动机等。 (2)传动件 传递动力和运动的零件。如齿轮、链轮、带轮、丝杠、螺母等,除机械传动外,还有液压传动和电气传动元件等。 (3)执行件 夹持刀具或工件执行运动的部件。常用执行件有主轴、刀架、工作台等,是传递运动的末端件。 2.机床的传动链 293 为了在机床上得到所需要的运动,必须通过一系列的传动件把运动源和执行件,或把执行件与执行件联系起来,以构成传动联系。构成一个传动联系的一系列传动件,称之传动链。根据传动链的性质,传动链可分为两类。 (1)外联系传动链 联系运动源与执行件的传动链,称为外联系传动链。它的作用是使执行件得到予定速度的运动,并传递一定的动力。此外,还起执行件变速、换向等作用。外联系传动链传动比的变化,只影响生产率或表面粗糙度,不影响加工表面的形状。因此,外联系传动链不要求两末端件之间有严格的传动关系。如卧式车床中,从主电动机到主轴之间的传动链,就是典型的外联系传动链。 (2)内联系传动链 联系两个执行件,以形成复合成形运动的传动链,称为内联系传动链。它的作用是保证两个末端件之间的相对速度或相对位移保持严格的比例关系,以保证被加工表面的性质。如在卧式车床上车螺纹时,连接主轴和刀具之间的传动链,就属于内联系传动链。此时,必须保证主轴(工件)每转一转,车刀移动工件螺纹一个导程,才能得到要求的螺纹导程。又如,滚齿机的范成运动传动链也属于内联系传动链。 3.机床传动原理图 在机床的运动分析中,为了便于分析机床运动和传动联系,常用一些简明的符号来表示运动源与执行件、执行件与执行件之间的传动联系,这就是传动原理图。图 8.1.3 为传动原理图常用的部分符号。 下面以卧式车床的传动原理图为例,说明传动原理图的画法和所表示的内容。如图 8.1.4 所示,从电动机至主轴之间的传动属于外联系传动链,它是为主轴提供运动和动力的。即从电动机12uv34主轴,这条传动链亦称主运动传动链,其中 12 和 34 段为传动比固定不变的定比传动结构,23 段是传动比可变的换置机构 uv,调整 uv 值用以改变主轴的转速。从主轴45uf67丝杠刀具,得到刀具和工件间的 复合成形运动(螺旋运动),这是一条内联系传动链,其中 45 和 67段为定比传动机构,56 段是换置机构 uf,调整 uf 值可得到不同的螺纹导程。在车削外圆面或端面时,主轴和刀具之间的传动联系无严格的传动比要求,二者的运动是两个独立的简单成形运动,因此,除了从电动机到主轴的主传动链外,另一条传动链可视为由电动机12uv 35uf 67刀具(通过光杆),此时这条传动链是一条外联系传动链。 294 传动原理图表示了机床传动的最基本特征。因此, 用它来分析、研究机...