《金屬切削機(jī)床》-教學(xué)單元2

2-1金屬切削機(jī)床的地位和發(fā)展概況

金屬切削機(jī)床(MetalcuttingMachinetool)，常簡稱為機(jī)床(Machinetool)，它是采用切削、特種加工等方法將金屬毛坯(或半成品)的多余金屬去除，制成機(jī)械零件的一種機(jī)器，制造的機(jī)械零件應(yīng)能達(dá)到零件圖樣所要求的表面形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量。一、金屬切削機(jī)床在國民經(jīng)濟(jì)中的地位金屬切削機(jī)床是制造機(jī)器的機(jī)器，所以又稱為工作母機(jī)。一般來說，要求精度高、表面粗糙度較小的零件，都要在機(jī)床上用切削加工的方法經(jīng)過幾道或者幾十道工序才能制成。由此可見機(jī)床在機(jī)械制造行業(yè)中占有極其重要的地位，機(jī)床設(shè)備占有相當(dāng)大的比重，一般都在50%以上，所擔(dān)負(fù)的工作量占機(jī)器總制造工作的40%~50%。下一頁返回2-1金屬切削機(jī)床的地位和發(fā)展概況

機(jī)床是機(jī)械工業(yè)的基本生產(chǎn)設(shè)備，它的品種、質(zhì)量和加工效率直接影響著其他機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益。因此，機(jī)床工業(yè)的現(xiàn)代化水平和規(guī)模，以及所擁有的機(jī)床數(shù)量和質(zhì)量是一個國家工業(yè)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志之一。機(jī)械制造工業(yè)擔(dān)負(fù)著為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供現(xiàn)代技術(shù)裝備的重要任務(wù)，必須超前為其他部門提供適合需要的先進(jìn)技術(shù)裝備。一個現(xiàn)代化的機(jī)械制造業(yè)必須有一個現(xiàn)代化的機(jī)床制造業(yè)作后盾。即使在科技飛速發(fā)展、信息產(chǎn)業(yè)異軍突起的今天，世界各發(fā)達(dá)國家如美國仍對先進(jìn)制造技術(shù)十分重視，將現(xiàn)代制造技術(shù)列為第一優(yōu)先重點(diǎn)支持的領(lǐng)域。制造技術(shù)對科學(xué)發(fā)展起著基礎(chǔ)保證作用，沒有先進(jìn)的儀器、裝備等，許多科學(xué)研究和發(fā)現(xiàn)都是不可能的。上一頁下一頁返回2-1金屬切削機(jī)床的地位和發(fā)展概況

這就要求機(jī)床工業(yè)部門不斷提高技術(shù)水平，超前為各個機(jī)械制造廠提供先進(jìn)的現(xiàn)代化機(jī)床，以保證制造技術(shù)的進(jìn)步。所以，機(jī)床制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化發(fā)展中起著重要的作用。二、金屬切削機(jī)床的發(fā)展概況機(jī)床是在人類改造自然的長期斗爭中產(chǎn)生，又隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展、不斷完善的。機(jī)床經(jīng)歷了漫長而又非常緩慢的發(fā)展進(jìn)程。在6000年前，人類就發(fā)明了原始的鉆床和木工機(jī)床。19世紀(jì)至20世紀(jì)，隨著電動機(jī)的問世及齒輪傳動的出現(xiàn)，才使機(jī)床基本上具備了現(xiàn)代機(jī)床的形式。上一頁下一頁返回2-1金屬切削機(jī)床的地位和發(fā)展概況

日前，隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、激光技術(shù)等的發(fā)展及在機(jī)床領(lǐng)域中的應(yīng)用，使機(jī)床具備了多樣化、精密化、高效化、自動化的時代特征。近年來，數(shù)控機(jī)床以其加工精度高、生產(chǎn)率高、柔性高、自動化程度高、適應(yīng)中小批量生產(chǎn)而日益受到重視。20世紀(jì)80年代是數(shù)控機(jī)床開始大發(fā)展的年代，數(shù)控機(jī)床和加工中心已成為當(dāng)今機(jī)床發(fā)展的趨勢。由于中國歷史上的長期封建統(tǒng)治及以后的帝國主義侵略和掠奪，在新中國成立之前，沒有自己的機(jī)床制造業(yè)。新中國成立以后才開始改建及興建了一批機(jī)床制造廠，開展各種機(jī)床的研究和制造工作。上一頁下一頁返回2-1金屬切削機(jī)床的地位和發(fā)展概況

多年來，中國機(jī)床工業(yè)已形成了一個布局合理、產(chǎn)品門類齊全的完整體系，能夠生產(chǎn)出從小型的儀表機(jī)床到重型機(jī)床的各類機(jī)床，從各種通用機(jī)床到各種精密、高效率、高自動化的機(jī)床和自動線，并已具有成套裝備現(xiàn)代化工廠的能力，有些機(jī)床的性能已經(jīng)接近世界先進(jìn)水平。

1997年，中國機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值居世界第七位，占4.6%。在數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與生產(chǎn)上面，通過“七五”引進(jìn)、消化、吸收，“八五”攻關(guān)和“九五”產(chǎn)業(yè)化，國產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)初步占領(lǐng)國內(nèi)市場，并在20世紀(jì)80年代已批量進(jìn)人市場，國外對中國限制的高檔系統(tǒng)也已經(jīng)被我們一一突破，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的可控軸數(shù)為30,24或16，聯(lián)動軸數(shù)可達(dá)9軸。上一頁下一頁返回2-1金屬切削機(jī)床的地位和發(fā)展概況

在現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)中，數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)床的典型代表。中國機(jī)床工業(yè)近年來取得的成績是巨大的，但由于起步晚、底子薄，與世界先進(jìn)水平比，還有較大差距。從2008年機(jī)床行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，金屬切削機(jī)床制造業(yè)資產(chǎn)比重占機(jī)床行業(yè)的54.14%，收人比重和利潤比重也幾乎占據(jù)整個機(jī)床行業(yè)一半的份額;其次是金屬成型機(jī)床制造業(yè)、鑄造機(jī)械制造業(yè)、其他金屬加工機(jī)械制造，收人比重均在10%以上。

2008年中國金屬切削機(jī)床和數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量較2007年有所下滑，全年金屬切削機(jī)床總產(chǎn)量61.69萬臺，其中數(shù)控機(jī)床12.2萬臺，同比分別降低2.4%和3.3%。上一頁下一頁返回2-1金屬切削機(jī)床的地位和發(fā)展概況

中國日前是世界第一大機(jī)床消費(fèi)國，其中數(shù)控機(jī)床逐漸成為機(jī)床消費(fèi)的主流。2010年，中國金屬切削機(jī)床行業(yè)會有更大的需求，尤其是中高檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品。預(yù)計2010年中，中國數(shù)控機(jī)床消費(fèi)有望超過60億美元，臺數(shù)超過10萬臺，中高檔數(shù)控機(jī)床比例大幅增加。上一頁返回2-2金屬切削機(jī)床的分類與型號編制

中國的機(jī)床工業(yè)已經(jīng)形成門類齊全、品種規(guī)格眾多的工業(yè)體系。為了便于設(shè)計、開發(fā)、制造和管理使用，應(yīng)該有一套科學(xué)合理的分類與型號編制的方法。日前，金屬切削機(jī)床的分類與型號編制已較為規(guī)范。而對數(shù)控機(jī)床，為進(jìn)一步了解其特性，還可以從不同的角度進(jìn)行分類說明。一、金屬切削機(jī)床的分類日前，我國按機(jī)床的加工對象可分為通用機(jī)床、專門化機(jī)床和專用機(jī)床。通用機(jī)床是指可加工多種工件、完成多種工序、使用范圍較廣的機(jī)床;專門化機(jī)床是指用于加工形狀相似而尺寸不同的工件上特定工序的機(jī)床;專用機(jī)床是指用于加工特定工件的有特定工序的機(jī)床。下一頁返回2-2金屬切削機(jī)床的分類與型號編制

按機(jī)床的精度等級標(biāo)準(zhǔn)可將機(jī)床分為普通機(jī)床、精密機(jī)床和高精度機(jī)床三種。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的《金屬切削機(jī)床型號編制方法》，按機(jī)床的工作原理不同，把機(jī)床分為11大類:車床、銑床、鉆床,鎖床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、磨床、刨插床、拉床、鋸床和其他機(jī)床。(該機(jī)床型號編制方法不包括組合機(jī)床和特種加工機(jī)床)見表2-1。除上述基本分類方法外，機(jī)床還可按照使用上的萬能性程度、加工精度、自動化程度、主軸數(shù)日、機(jī)床重量等進(jìn)行分類，而且隨著機(jī)床的不斷發(fā)展，其分類方法也將不斷發(fā)展。上一頁下一頁返回2-2金屬切削機(jī)床的分類與型號編制二、金屬切削機(jī)床型號的編制方法機(jī)床的型號是一個代號，用以表示機(jī)床的類型、主要技術(shù)參數(shù)、使用及結(jié)構(gòu)特性等。在國家標(biāo)準(zhǔn)的《金屬切削機(jī)床型號編制方法》(GB/T15373-1994)中，通用機(jī)床型號的表示方法如圖2-1所示。“()”內(nèi)的代號或數(shù)字，若無內(nèi)容則不表示;若有內(nèi)容時應(yīng)不帶括號;有“O”符號者為大寫的漢語拼音字母;有“△”符號者為阿拉伯?dāng)?shù)字。

1.機(jī)尿的類別代號機(jī)床的類別及分類代號見表2-1。

2.通用特性代號通用特性代號見表2-2。上一頁下一頁返回2-2金屬切削機(jī)床的分類與型號編制

如機(jī)床具有表中所表示的某種通用特性時，在類代號之后加上相應(yīng)的通用特性代號，如型精密臥式車床型號中的“M”表示通用特性為“精密”。為了區(qū)別主參數(shù)相同而結(jié)構(gòu)、性能不同的機(jī)床，在型號中用漢語拼音字母的大寫區(qū)分并兩字母不能用作排在通用特性代號之后，表示結(jié)構(gòu)特性代號。通用特性用過的字母以及排在通用特性代號之后，表示結(jié)構(gòu)特性代號。通用特性用過的字母以及I,0兩字母不能用作結(jié)構(gòu)特性代號。

3.機(jī)床的組、系代號機(jī)床的類、組、系劃分見表2-3。每類機(jī)床分為10組，每組又分為10系。上一頁下一頁返回2-2金屬切削機(jī)床的分類與型號編制

機(jī)床的組、系代號用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字分別表示，第一位數(shù)字表示組別，第二位表示系別，位于類代號或通用特性代號(或結(jié)構(gòu)特性)之后。在同一類機(jī)床中，主要布局或使用范圍基本相同的機(jī)床為同一組。在同一組機(jī)床中，其主參數(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。

4.主參數(shù)或設(shè)計順序號主參數(shù)用折算值(主參數(shù)乘折算系數(shù))表示，位于系代號之后。某些通用機(jī)床，當(dāng)無法用一個主參數(shù)表示時，在型號中用設(shè)計順序號表示。設(shè)計順序號由01開始。各種型號的機(jī)床，其主參數(shù)的折算系數(shù)可以不同，具體折算系數(shù)參見表2-4。上一頁下一頁返回2-2金屬切削機(jī)床的分類與型號編制5.主軸數(shù)和第二主參數(shù)①對于多軸車床、多軸鉆床等機(jī)床，其主軸數(shù)應(yīng)以實(shí)際數(shù)值標(biāo)于型號中主參數(shù)之后，并以“x”分開，讀作“乘”。②第二個主參數(shù)一般不予表示，如有特殊情況，需在型號中表示時，應(yīng)按一定手續(xù)審批。凡第二個主參數(shù)屬于長度、深度等值的折算系數(shù)為1/100;凡屬直徑、寬度等值用1/10為折算系數(shù);最大模數(shù)、厚度等以實(shí)際值列人型號。

6.重大改進(jìn)順序號當(dāng)機(jī)床的性能及結(jié)構(gòu)有更高要求，并按新產(chǎn)品重新設(shè)計、試制和鑒定后，在原機(jī)床型號之后按A,B,C等字母順序加人改進(jìn)序號，以區(qū)別于原型號機(jī)床。上一頁下一頁返回2-2金屬切削機(jī)床的分類與型號編制

如C6140A是06140型車床經(jīng)過第一次重大改進(jìn)的車床。日前，工廠中使用較為普遍的幾種老型號機(jī)床，是按1959年以前公布的機(jī)床型號編制辦法編定的。按規(guī)定，以前已定的型號現(xiàn)在不改變。

7.其他特性代號其他特性代號主要用以反映各類機(jī)床的特性，如:對一般機(jī)床，可反映同一型號機(jī)床的變型;對于數(shù)控機(jī)床，可用來反映不同的控制系統(tǒng)等;對于加工中心可用來反映控制系統(tǒng)、自動交換主軸頭、自動交換工作臺等。其他特性代號在改進(jìn)序號之后，用漢語拼音或阿拉伯?dāng)?shù)字表示，并用“/”分開，讀作“之”。

8.企業(yè)代號企業(yè)代號包括機(jī)床生產(chǎn)廠和機(jī)床研究單位代號。用“一”與前面代號分開，讀作“至”。上一頁下一頁返回2-2金屬切削機(jī)床的分類與型號編制

三、專用機(jī)床型號專用機(jī)床型號表示方法:專用機(jī)床的型號一般由設(shè)計單位代號和設(shè)計順序號組成。專用機(jī)床的設(shè)計單位代號:設(shè)計單位代號包括機(jī)床生產(chǎn)廠和機(jī)床研究單位代號(位于型號之首)。專用機(jī)床的設(shè)計順序號:專用機(jī)床的設(shè)計順序號按該單位的設(shè)計順序號排列，由001起始，位于設(shè)計單位代號之后，并用“一”隔開，讀作“至”。四、機(jī)床自動線代號由通用機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床組成的機(jī)床自動線，其代號為zx,(讀作“自線”)，位于設(shè)計單位代號之后，并用“一”分開，讀作“至”。上一頁下一頁返回2-2金屬切削機(jī)床的分類與型號編制

機(jī)床自動線設(shè)計順序號的排列與專用機(jī)床的設(shè)計順序號相同，位于機(jī)床自動線代號之后。五、金屬切削機(jī)床的技術(shù)規(guī)格每一類機(jī)床，都應(yīng)該能夠加工不同尺寸的工件，所以它不可能做成只有一種規(guī)格。國家根據(jù)機(jī)床的生產(chǎn)和使用情況，規(guī)定了每一種通用機(jī)床的主參數(shù)和第二主參數(shù)系列。現(xiàn)以臥式車床為例加以說明。臥式車床的主參數(shù)是:在床身上工件的最大回轉(zhuǎn)直徑，有250,320,400,500,630,800,1000,1250mm八種規(guī)格;主參數(shù)相同的臥式車床往往又有幾種不同的第二主參數(shù)—最大工件長度。

上一頁下一頁返回2-2金屬切削機(jī)床的分類與型號編制

臥式車床技術(shù)規(guī)格的內(nèi)容除主參數(shù)和第二主參數(shù)外，還有刀架上最大回轉(zhuǎn)直徑、中心高(主軸中心至床身矩形導(dǎo)軌的距離)、通過主軸孔的最大棒料直徑、刀架上最大行程、主軸內(nèi)孔的錐度、主軸轉(zhuǎn)速范圍、進(jìn)給量范圍、加工螺紋的范圍、電動機(jī)功率等。機(jī)床的技術(shù)規(guī)格可以從機(jī)床的說明書中查出。了解機(jī)床的技術(shù)規(guī)格，對正確使用機(jī)床和合理選用機(jī)床都具有十分重要的意義。上一頁返回2-3機(jī)床的基本運(yùn)動

機(jī)床進(jìn)行加工的實(shí)質(zhì)，就是讓刀具與工件之間產(chǎn)生相對運(yùn)動。雖然各種類型機(jī)床的具體用途和加工方法各不相同，但其基本工作原理是一樣的，即通過刀具和工件之間的相對運(yùn)動，切除工件毛坯上多余金屬，形成一定形狀、尺寸和質(zhì)量的表面，從而獲得所需的機(jī)械零件。因而加工需要什么運(yùn)動，機(jī)床如何實(shí)現(xiàn)這些運(yùn)動，是首先應(yīng)討論的問題。機(jī)床的運(yùn)動分析，就是研究在金屬切削機(jī)床上的各種運(yùn)動及其相互聯(lián)系。機(jī)床運(yùn)動分析的一般過程是:根據(jù)在機(jī)床上加工的各種表面和使用的刀具類型，分析得到這些表面的方法和所需的運(yùn)動，再分析為實(shí)現(xiàn)這些運(yùn)動機(jī)床必須具備的傳動聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)這些傳動聯(lián)系的機(jī)構(gòu)，以及機(jī)床運(yùn)動的調(diào)整方法。下一頁返回2-3機(jī)床的基本運(yùn)動

這個次序可以總結(jié)為“表面-運(yùn)動-傳動-機(jī)構(gòu)-調(diào)整”。盡管機(jī)床品種繁多，結(jié)構(gòu)各異，但不過是幾種基本運(yùn)動類型的組合與轉(zhuǎn)化。機(jī)床運(yùn)動分析的目的在于，可以利用非常簡便的方法迅速認(rèn)識一臺陌生的機(jī)床、掌握機(jī)床的運(yùn)動規(guī)律、分析或比較各種機(jī)床的傳動系統(tǒng)，從而能夠合理地使用機(jī)床和正確設(shè)計機(jī)床的傳動系統(tǒng)。一、表面成型運(yùn)動機(jī)械零件的表面形狀多種多樣，而構(gòu)成其內(nèi)外形輪廓的，主要是幾種基本形狀的表面:

平面、圓柱面、圓錐面以及各種成型面，構(gòu)成零件外形輪廓的常用表面見圖2-2。上一頁下一頁返回2-3機(jī)床的基本運(yùn)動

這基本形狀的表面都屬于線性表面，既可經(jīng)濟(jì)地在傳統(tǒng)通用機(jī)床上加工，又可較容易地達(dá)到所需要的精度要求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對工件表面加工精度的要求不斷提高，尤其是一些工件表面形狀越來越復(fù)雜，有些復(fù)雜曲線或曲面還需用數(shù)學(xué)模型描述。

圖2-2中，標(biāo)號1的線為母線(發(fā)生線)，標(biāo)號2的線為導(dǎo)線(發(fā)生線)。切削加工時母線或?qū)Ь€的形成方法多種多樣，按所用刀具的結(jié)構(gòu)和刀刃形狀及加工原理不同，可歸納為以下基本方法:成型法、展成法、相切法和軌跡法。上一頁下一頁返回2-3機(jī)床的基本運(yùn)動

成型法:切削刃的形狀是一條與母線或?qū)Ь€形狀完全吻合的切削線，切削加工時，刀具不需要成型運(yùn)動，只作簡單的進(jìn)給運(yùn)動，就可得到所需的母線或?qū)Ь€形狀。成型法加工時，刀具切削刃的形狀就是母線，工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動形成導(dǎo)線。軌跡法:刀具的切削刃與工件的表面呈點(diǎn)接觸，母線或?qū)Ь€是刀具按一定規(guī)律運(yùn)動時，刀尖在工件表面所描劃出的軌跡，用軌跡法形成母線或?qū)Ь€需要成型運(yùn)動。軌跡法加工時，工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動形成導(dǎo)線，而母線是刀尖移動的軌跡。

1.被加工工件的表面形狀在切削加工過程中，安裝在機(jī)床上的刀具和工件按一定的規(guī)律作相對運(yùn)動，通過刀具的刀刃對工件毛坯的切削作用，把毛坯上多余的金屬切除掉，從而得到所要求的表面。上一頁下一頁返回2-3機(jī)床的基本運(yùn)動

盡管機(jī)器零件千姿百態(tài)，但其常用的組成表面卻是平面、圓柱面、圓錐面、球面、圓環(huán)面、螺旋面、成型表面等基本表面元素，如

圖2-3所示。

2.工件表面的形成方法任何規(guī)則表面都可以看作是一條線1(稱為母線)沿著另一條線2(稱為導(dǎo)線)運(yùn)動的軌跡。母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱為形成表面的發(fā)生線，如圖2-3所示。如果形成表面的兩條發(fā)生線—母線和導(dǎo)線互換，形成表面的性質(zhì)不改變，則這種表面稱為可逆表面，如圖2-3(a)、(b)、(c)所示。如果形成表面的母線和導(dǎo)線不可以互換，則形成不可逆表面，如

圖2-3(d)、(e)、(f)、(g)所示。還要注意，雖然有些表面的兩條發(fā)生線完全相同，但因母線的原始位置不同，一也可形成不同的表面，如圖2-4所示。上一頁下一頁返回2-3機(jī)床的基本運(yùn)動3.形成發(fā)生線的方法及所需運(yùn)動發(fā)生線是由刀具的切削刃和工件的相對運(yùn)動得到的。由于使用的刀具切削刃形狀和采取的加工方法不同，形成發(fā)生線的方法可歸納為四種，以形成圖2-5中一段圓弧(發(fā)生線2)為例說明如下:(1)成型法如圖2-5(a)，它是利用成型刀具對工件進(jìn)行加工的方法。刀刃為切削線1，它的形狀與需要形成的發(fā)生線2完全吻合，刀具無須任何運(yùn)動就可以得到所需的發(fā)生線形狀，因此形成發(fā)生線2不需運(yùn)動。

(2)展成法如圖2-5(b)，它是利用工件和刀具作展成切削運(yùn)動而進(jìn)行加工的方法。刀刃為切削線1，它的形狀與需要形成的發(fā)生線2相切，切削線1與發(fā)生線2彼此作無滑動的純滾動，切削線1在切削過程中連續(xù)位置的包絡(luò)線就是發(fā)生線2,曲線3是切削刃上某點(diǎn)A的運(yùn)動軌跡。上一頁下一頁返回2-3機(jī)床的基本運(yùn)動

在形成發(fā)生線2的過程，或者僅由切削刃1沿著由它生成的發(fā)生線2作純滾動;或者切削刃1和發(fā)生線2(工件)共同完成復(fù)合的純滾動，這種運(yùn)動稱為展成運(yùn)動。用展成法形成發(fā)生線需要一個成型運(yùn)動(展成運(yùn)動)。齒輪加工機(jī)床大多采用展成法形成漸開線。

(3)軌跡法如圖2-5(c)，它是利用刀具作一定規(guī)律的軌跡運(yùn)動對工件進(jìn)行加工的方法。刀刃與發(fā)生線2為點(diǎn)接觸(切削點(diǎn)1)，刀刃按一定軌跡運(yùn)動形成所需的發(fā)生線20用軌跡法形成發(fā)生線需要一個成型運(yùn)動。

(4)相切法如圖2-5(d)，它是利用旋轉(zhuǎn)中心按一定軌跡運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)刀具對工件進(jìn)行加工的方法。上一頁下一頁返回2-3機(jī)床的基本運(yùn)動

在各類表面的加工中，直接參與切削過程，為形成所需表面形狀有關(guān)的刀具與工件間的相對運(yùn)動，稱為表面成型運(yùn)動，簡稱成型運(yùn)動。形成某種形狀表面時所需機(jī)床提供的成型運(yùn)動的形式和數(shù)日決定于采用的加工方法和刀具結(jié)構(gòu)。成型運(yùn)動按其組成情況不同，可分為簡單的和復(fù)合的兩種運(yùn)動。如果一個獨(dú)立的成型運(yùn)動是由單獨(dú)的或直線運(yùn)動構(gòu)成的，則稱此成型運(yùn)動為簡單成型運(yùn)動。例如，用外圓車刀車削圓柱面時(圖2-6工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動B和刀具的直線移動A就是兩個簡單運(yùn)動)、外圓磨床磨削圓柱面時。如果一個獨(dú)立的成型運(yùn)動是由兩個或兩個以上的旋轉(zhuǎn)或(和)直線運(yùn)動，按照某種確定的運(yùn)動關(guān)系組合而成，則稱此成型運(yùn)動為復(fù)合成型運(yùn)動，簡稱復(fù)合運(yùn)動。例如，車削螺紋時或車削成型表面(圖2-7)。上一頁下一頁返回2-3機(jī)床的基本運(yùn)動(1)主運(yùn)動主運(yùn)動是切除工件上的被切削層，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行嫉闹饕\(yùn)動，主運(yùn)動的速度高，消耗的功率大。車床工件的旋轉(zhuǎn)、銑床銑刀的旋轉(zhuǎn)、磨床砂輪的旋轉(zhuǎn)、鉆床和鎖床的刀具旋轉(zhuǎn)、牛頭刨床的刨刀及龍門刨床的工件直線往復(fù)移動等等都是主運(yùn)動。對于旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動，其主軸轉(zhuǎn)速的單位以r/min表示;對直線往復(fù)主運(yùn)動，其直線往復(fù)速度的單位以雙行程/min表示。

(2)進(jìn)給運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動是不斷地把被切削層投人切削，以逐漸切出整個工件表面的運(yùn)動。進(jìn)給運(yùn)動的速度較低，消耗的功率一也較小。車床刀具相對于工件作縱向直線運(yùn)動、橫向直線運(yùn)動，臥式銑床工作臺帶動工件相對于銑刀作縱向直線運(yùn)動、橫向直線運(yùn)動等等都是進(jìn)給運(yùn)動。

上一頁下一頁返回2-3機(jī)床的基本運(yùn)動

任何一種機(jī)床，必定有、且通常只有一個主運(yùn)動，但進(jìn)給運(yùn)動可能有一個或幾個，也可能沒有，如圖2-8所示為拉床的工作運(yùn)動。拉削是用拉刀加工內(nèi)、外成型表面的一種加工方法。如圖2-8所示，拉刀是多齒刀具，拉削時，利用拉刀上相鄰刀齒的尺寸變化來切除加工余量，使被加工表面一次成型，因此拉床只有主運(yùn)動，無進(jìn)給運(yùn)動，進(jìn)給量是由拉刀的齒升量來實(shí)現(xiàn)的。例:用齒輪滾刀加工直齒圓柱齒輪齒面(圖2-9)。二、輔助運(yùn)動通常，僅靠表面成型運(yùn)動只能使被加工表面獲得一個輪廓形狀，不一定能一次達(dá)到尺寸精度及表面質(zhì)量的要求，因此，機(jī)床常常需要一再重復(fù)表面成型運(yùn)動，這就需要機(jī)床有一系列的輔助運(yùn)動，如刀具的接近工件、刀具沿切深進(jìn)給、快速退回起始位置等運(yùn)動。上一頁下一頁返回2-3機(jī)床的基本運(yùn)動

另外，為了使刀具與工件具有正確的相對位置的對刀運(yùn)動，多工位工作臺和多工位刀架的周期性轉(zhuǎn)位，加工局部表面時的周期性分度運(yùn)動等等，也屬于輔助運(yùn)動。總之，機(jī)床上除表面成型運(yùn)動外的所有運(yùn)動，都是輔助運(yùn)動。輔助動作的種類很多，主要包括各種空行程運(yùn)動、切人運(yùn)動、分度運(yùn)動和操縱及控制運(yùn)動等。機(jī)床越復(fù)雜、功能越多，輔助運(yùn)動也越多。輔助運(yùn)動雖然并不參與表面成型過程，但對工件整個加工過程是不可缺少的。同時，對機(jī)床的生產(chǎn)率和加工精度往往也有重大影響。在描述一臺機(jī)床的運(yùn)動時，為更方便地表達(dá)運(yùn)動的方向，對普通機(jī)床常用縱向、橫向和垂向表示運(yùn)動的方向，如臥式車床沿主軸軸線方向的運(yùn)動稱縱向運(yùn)動。上一頁下一頁返回2-3機(jī)床的基本運(yùn)動

而在數(shù)控機(jī)床上，為方便加工程序的編制和使用，機(jī)床運(yùn)動部件的運(yùn)動是用坐標(biāo)方向來表達(dá)的，如數(shù)控車床上稱沿主軸軸線方向的運(yùn)動為Z軸運(yùn)動，而沿垂直于主軸軸線的徑向方向運(yùn)動稱為X軸運(yùn)動。如

圖2-10所示。上一頁返回2-4機(jī)床的傳動系統(tǒng)

一、傳動鏈傳動鏈?zhǔn)侵赣蛇\(yùn)動源、傳動裝置和執(zhí)行件按一定的規(guī)律所組成的傳動聯(lián)系。機(jī)床加工過程中所需的各種運(yùn)動都是通過相應(yīng)的傳動鏈來實(shí)現(xiàn)的。

1.運(yùn)動源運(yùn)動源是給執(zhí)行件提供動力和運(yùn)動的裝置。在通用機(jī)床上，一般采用三相異步電動機(jī)作為運(yùn)動源。在數(shù)控機(jī)床上，多采用交流調(diào)速電動機(jī)和伺服電動機(jī)，這類電動機(jī)具有轉(zhuǎn)速高、調(diào)速范圍大、可無級變速等優(yōu)點(diǎn)。

2.傳動裝置傳動裝置是傳遞運(yùn)動和動力的裝置，通過它把運(yùn)動源的運(yùn)動和動力傳給執(zhí)行件。下一頁返回2-4機(jī)床的傳動系統(tǒng)

通常，傳動裝置還需完成變速、變向、改變運(yùn)動形式等任務(wù)，使執(zhí)行件獲得所需要的運(yùn)動速度、運(yùn)動方向和運(yùn)動形式。在通用機(jī)床上，由于傳統(tǒng)交流異步電動機(jī)的變速能力有限，變速的主要任務(wù)都是由傳動裝置完成的，這類傳動裝置所涉及的傳動件多、傳動系統(tǒng)較復(fù)雜。在數(shù)控機(jī)床上，變速、變向的任務(wù)主要是由新型的交流電動機(jī)完成。因而，傳動裝置一般較簡單，但性能要求較高。傳動裝置一般有機(jī)械、液壓、電氣傳動等三種方式。

3.執(zhí)行件它是執(zhí)行機(jī)床運(yùn)動的部件，如主軸、刀架、工作臺等，其任務(wù)是帶動工件或刀具完成一定形式的運(yùn)動(旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動)，并保持其運(yùn)動的準(zhǔn)確性。

上一頁下一頁返回2-4機(jī)床的傳動系統(tǒng)

傳動鏈中通常包括兩類傳動機(jī)構(gòu):(1)定比傳動機(jī)構(gòu)。(2)換置機(jī)構(gòu)。二、傳動原理及傳動原理圖各種類型機(jī)床所需的成型運(yùn)動是不同的，實(shí)現(xiàn)成型運(yùn)動所采用的傳動路線表達(dá)式和具體的傳動機(jī)構(gòu)更是多種多樣，但成型運(yùn)動主要是由簡單的和復(fù)合的運(yùn)動組成，而不同機(jī)床上實(shí)現(xiàn)這兩種運(yùn)動的傳動原理完全相同。所以，只要掌握了實(shí)現(xiàn)這兩種運(yùn)動的傳動原理，其他類型機(jī)床的傳動聯(lián)系可依此方法進(jìn)行分析。為了便于研究機(jī)床的傳動聯(lián)系，常用一些簡單的符號把傳動原理和傳動路線表達(dá)式用圖示的方法表示出來，這類圖就稱為傳動原理圖。

圖2-11為傳動原理圖中常用的一些符號。對于各類執(zhí)行件，還沒有統(tǒng)一的符號，一般采用較直觀的簡單圖形來表示。上一頁下一頁返回2-4機(jī)床的傳動系統(tǒng)

構(gòu)成一個傳動聯(lián)系的一系列傳動件稱為傳動鏈。傳動鏈按功用可分為主運(yùn)動傳動鏈和進(jìn)給運(yùn)動傳動鏈等，按性質(zhì)可以分為外聯(lián)系傳動鏈和內(nèi)聯(lián)系傳動鏈。

(1)外聯(lián)系傳動鏈。聯(lián)系運(yùn)動源和機(jī)床執(zhí)行件，使執(zhí)行件得到運(yùn)動，并能改變運(yùn)動的速度和方向，但不要求運(yùn)動源和執(zhí)行件之間有嚴(yán)格的傳動比關(guān)系。從電機(jī)到車床主軸的傳動鏈就是外聯(lián)系傳動鏈，它只決定車削螺紋的速度，不影響螺紋表面的成型。

(2)內(nèi)聯(lián)系傳動鏈。聯(lián)系復(fù)合運(yùn)動之內(nèi)的各個分解部分。內(nèi)聯(lián)系傳動鏈所聯(lián)系的執(zhí)行件相互之間的相對速度有嚴(yán)格的傳動比要求，用來保證準(zhǔn)確的運(yùn)動關(guān)系。上一頁下一頁返回2-4機(jī)床的傳動系統(tǒng)1.簡單運(yùn)動對于由單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或直線運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的簡單運(yùn)動，只需有一條傳動鏈，將運(yùn)動源與相應(yīng)執(zhí)行件聯(lián)系起來，便可獲得所需運(yùn)動，運(yùn)動軌跡的準(zhǔn)確性則靠主軸軸承與刀架、工作臺等的導(dǎo)軌保證。例如，用圓柱銑刀銑削平面，需要銑刀旋轉(zhuǎn)和工件直線移動兩個獨(dú)立的簡單運(yùn)動，圖2-12(a)為圓柱銑刀銑削平面的傳動原理。這種聯(lián)系運(yùn)動源和執(zhí)行件，使執(zhí)行件獲得一定速度和方向運(yùn)動的傳動鏈，稱為外聯(lián)系傳動鏈。由此可見，機(jī)床上每一個簡單運(yùn)動，就需要對應(yīng)一條外聯(lián)系傳動鏈，每條傳動鏈可以有各自獨(dú)立的運(yùn)動源，也可以幾條傳動鏈共用一個運(yùn)動源。上一頁下一頁返回2-4機(jī)床的傳動系統(tǒng)2.復(fù)合運(yùn)動復(fù)合運(yùn)動通常是由保持嚴(yán)格運(yùn)動關(guān)系的幾個單元運(yùn)動(旋轉(zhuǎn)的和直線的)所組成的所以必須要有傳動鏈將實(shí)現(xiàn)這些單元運(yùn)動的執(zhí)行件聯(lián)系起來，使其保持確定的運(yùn)動關(guān)系。此外，為使執(zhí)行件獲得運(yùn)動，還需有一條外聯(lián)系傳動鏈。例如，臥式車床在車圓柱螺紋時，需要一個復(fù)合的成型運(yùn)動—刀具與工件間相對的螺旋線成型運(yùn)動。在臥式車床上車削圓柱面時，主軸的旋轉(zhuǎn)n和刀具的移動f是兩個互相獨(dú)立的簡單運(yùn)動，不需保持嚴(yán)格的比例關(guān)系，兩運(yùn)動間比例的變化不影響表面的性質(zhì)，只是影響生產(chǎn)率及表面粗糙度。兩個簡單運(yùn)動可以各有自己的外聯(lián)系傳動鏈與動力源相聯(lián)系，但在車床上完全可共用車螺紋傳動鏈。

上一頁下一頁返回2-4機(jī)床的傳動系統(tǒng)3.數(shù)控車尿的傳動原理數(shù)控車床的傳動原理與臥式車床原則上相同，但傳動鏈中變速方式有所不同。圖2-13為數(shù)控車床的傳動原理圖，各傳動鏈都由數(shù)控系統(tǒng)按程序指令統(tǒng)一協(xié)調(diào)、控制。車削圓柱面時，B1和A1是兩個獨(dú)立的簡單運(yùn)動，系統(tǒng)通過主運(yùn)動伺服模塊和Z軸進(jìn)給伺服模塊可分別調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量，系統(tǒng)通過與Z軸進(jìn)給電動機(jī)相連的脈沖編碼器檢測進(jìn)給量，以實(shí)現(xiàn)反饋控制。車削螺紋時，主電動機(jī)脈沖編碼器通過機(jī)械傳動與主軸相聯(lián)系，主軸每一轉(zhuǎn)發(fā)出N個脈沖。主軸經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)與Z軸進(jìn)給伺服模塊聯(lián)系起來，根據(jù)程序指令輸出相應(yīng)的脈沖信號，使Z軸電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，再傳動絲杠使刀具做Z向螺紋進(jìn)給運(yùn)動，即主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架Z向移動一個導(dǎo)程。上一頁下一頁返回2-4機(jī)床的傳動系統(tǒng)

三、傳動系統(tǒng)及傳動系統(tǒng)的表達(dá)

1.傳動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一臺機(jī)床加工過程中全部成型運(yùn)動和輔助運(yùn)動的所有傳動鏈，就組成了一臺機(jī)床的傳動系統(tǒng)。機(jī)床上有多少個運(yùn)動，就有多少條傳動鏈，根據(jù)每一執(zhí)行件完成運(yùn)動作用的不同，各傳動鏈相應(yīng)被稱為主運(yùn)動傳動鏈、進(jìn)給運(yùn)動傳動鏈等。

2.傳動系統(tǒng)的表達(dá)及傳動比通常可用規(guī)定的簡單符號(國家標(biāo)準(zhǔn)GB4460-1984(表2-5)表示一臺機(jī)床的傳動系統(tǒng)，其圖形稱為機(jī)床的傳動系統(tǒng)圖，如圖2-14為臥式銑床的主運(yùn)動傳動系統(tǒng)圖。傳動比u=主動齒輪數(shù)乘積/從動齒輪數(shù)乘積=n主/n從上一頁下一頁返回2-4機(jī)床的傳動系統(tǒng)

四、轉(zhuǎn)速圖與結(jié)構(gòu)網(wǎng)轉(zhuǎn)速圖與傳動系統(tǒng)圖一樣，也是表達(dá)機(jī)床傳動系統(tǒng)、分析傳動鏈的重要工具，其圖形如圖2-15所示。轉(zhuǎn)速圖更直觀地表明主軸的每一級轉(zhuǎn)速是如何傳動的，并表明各變速組之間的內(nèi)在聯(lián)系。轉(zhuǎn)速圖可以清楚地表示:傳動軸的數(shù)日;主軸及各傳動軸的轉(zhuǎn)速級數(shù)、轉(zhuǎn)速值及其傳動路線表達(dá)式;各變速組的傳動副數(shù)日及傳動比數(shù)值等。轉(zhuǎn)速圖由“三線一點(diǎn)”組成:(1)傳動軸格線—間距相等的一組豎直線表示各傳動軸，軸號用羅馬數(shù)字表示。

(2)轉(zhuǎn)速格線—間距相等的一組水平線表示轉(zhuǎn)速的對數(shù)坐標(biāo)。上一頁下一頁返回2-4機(jī)床的傳動系統(tǒng)

由于分級變速機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速一般是等比數(shù)列，故轉(zhuǎn)速采用對數(shù)坐標(biāo)，相鄰兩水平線之間的間隔為lgψ(其中ψ為相鄰兩級轉(zhuǎn)速中高轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速之比，稱為公比)。為了簡單起見，轉(zhuǎn)速圖中省略了對數(shù)符號。

(3)轉(zhuǎn)速點(diǎn)—傳動軸格線上的圓圈(或圓點(diǎn))表示該軸所具有的轉(zhuǎn)速。

(4)傳動線—傳動軸格線間的轉(zhuǎn)速點(diǎn)連線表示相應(yīng)傳動副的傳動比，稱傳動比連線，簡稱傳動線。傳動線的傾斜方向和傾斜程度表示傳動比的大小。若傳動線是水平的，表示等速傳動，傳動比u=1;若傳動線向右下方傾斜，表示降速傳動，傳動比u<1;若傳線向石上方傾斜，表示升速傳動，傳動比u>1。對于一定的公比，傳動線的傾斜方向和所跨格數(shù)，表示相應(yīng)的傳動比數(shù)值。上一頁下一頁返回2-4機(jī)床的傳動系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)網(wǎng)及結(jié)構(gòu)式:表示傳動比的相對關(guān)系而不表示轉(zhuǎn)速數(shù)值的線圖稱為結(jié)構(gòu)網(wǎng)。結(jié)構(gòu)網(wǎng)表示各傳動組的傳動副數(shù)和各傳動組的級比指數(shù)，還可以看出其傳動順序和變速順序。結(jié)構(gòu)式表達(dá)的內(nèi)容與結(jié)構(gòu)網(wǎng)相同，一個結(jié)構(gòu)式對應(yīng)一個結(jié)構(gòu)網(wǎng)。圖2-16的結(jié)構(gòu)網(wǎng)也可寫成結(jié)構(gòu)式:12=312326。五、機(jī)床主傳動系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)置及布局金屬切削機(jī)床是一種用切削方法加工金屬零件的工作機(jī)械。為保證切削的實(shí)現(xiàn)，機(jī)床需通過一定的傳動方式和傳動結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)切削所需要的一系列運(yùn)動，恰當(dāng)?shù)膫鲃臃绞胶土己玫膫鲃咏Y(jié)構(gòu)是決定機(jī)床性能的重要方面。機(jī)床的主傳動系統(tǒng)的布局可分成集中傳動和分離傳動兩種類型。上一頁下一頁返回2-4機(jī)床的傳動系統(tǒng)

主傳動系統(tǒng)的全部變速結(jié)構(gòu)和主軸組件集中裝在同一個箱體內(nèi)，稱為集中傳動布局;傳動件和主軸組件分別裝在兩個箱體內(nèi)，中間采用帶或鏈傳動，稱為分離傳動布局。集中傳動式布局的機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，便于實(shí)現(xiàn)集中操控，且只用一個箱體，但傳動結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)中有較大的振動和熱變形。當(dāng)采用背輪傳動時，皮帶將高速直接傳給主軸，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，加工質(zhì)量好，低速時經(jīng)背輪機(jī)構(gòu)傳動，轉(zhuǎn)矩大，適應(yīng)粗加工要求。

1.變速機(jī)構(gòu)變速方式分為有級變速和無級變速。有級變速機(jī)構(gòu)有下列幾種:

掛輪變速機(jī)構(gòu)。這種變速機(jī)構(gòu)的變速簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，主要用于大批量生產(chǎn)的自動或半自動機(jī)床，專用機(jī)床及組合機(jī)床等。

上一頁下一頁返回2-4機(jī)床的傳動系統(tǒng)

滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)。這種變速機(jī)構(gòu)I’一泛應(yīng)用于通用機(jī)床和一部分專用機(jī)床中。離合器變速運(yùn)動。在離合器變速機(jī)構(gòu)中應(yīng)用較多的有牙嵌式離合器，齒輪式離合器和摩擦片式離合器。

(1)滑移齒輪變速組。圖2-17(a)所示為三聯(lián)滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)。

(2)離合器變速組。圖2-17(b)所示端面齒為離合器變速機(jī)構(gòu)。離合器變速操縱方便，變速時不需移動齒輪，常用于螺旋齒圓柱齒輪變速，提高傳動平穩(wěn)性。若將端面齒離合器換成摩擦片離合器，就能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速。離合器變速組的各對齒輪經(jīng)常處于嚙合狀態(tài)，磨損較大，傳動效率低。它主要用于重型機(jī)床以及采用螺旋齒圓柱齒輪傳動的變速組(端面齒離合器)及自動、半自動機(jī)床(摩擦片離合器)中。