机械制造基础金属切削加工.pptx

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1、2023/3/2514:11:271工程材料部分小结工程材料的分类与性能金属材料的力学性能金属材料的晶体结构铁碳合金金属材料的塑性变形与再结晶金属的热处理及材料改性常用金属材料及新材料简介第1页/共121页2023/3/2514:11:282金属切削加工概述1.金属切削加工的概念2.金属切削加工的分类3切削加工特点4.发展方向第2页/共121页2023/3/2514:11:283金属切削加工概述1.金属切削加工的概念利用刀具及切削机床，切削掉多余材料手段提高尺寸、形状、位置精度，降低粗糙度目的2.金属切削加工分类机工：工人操作机床进行切削加工钳工：工人手持工具进行切削加工车、铣、磨、刨、钻、镗

2、等划线、錾削、锯削、刮研等第3页/共121页2023/3/2514:11:284金属切削加工概述3切削加工特点1）切削加工的精度和表面粗糙度的范围广泛，并可获得高加工精度、低表面粗糙度。可达IT12-IT3或更高，Ra25-0.008um2）切削加工零件的材料、形状、尺寸、重量范围大。ex葛洲坝一号船闸的闸门重达600t，高达30多米；几克轻的微型仪表零件；3）生产率高。只在少数特殊场合，其生产率低于精密铸造、精密锻造和粉末冶金等方法。4）切削力的存在。要求刀具、工件均具有一定强度和刚度，且刀具材料的硬度须大于工件。没有切削加工，就没有机械制造业！局限：微细结构、高硬高强等特殊材料的加工-特种

3、加工第4页/共121页2023/3/2514:11:285金属切削加工概述4.发展方向加工设备-数控技术、精密和超精密、高速和超高速方向 普通加工、精密加工、超精密加工的精度可分别达到1um、0.01um、0.001um，向原子级加工逼近刀具材料-超硬刀具材料 陶瓷、聚晶金刚石、聚晶立方氮化硼等超硬材料将被普遍用于切削刀具，切削速度可达每分钟数千米生产规模和生产方式 小批量，单品种、大批量多品种变批量 手工操作、机械化、单机自动化、刚性流水线自动化柔性自动化、智能自动化第5页/共121页2023/3/2514:11:2861金属切削加工的基础知识1.1切削运动与切削要素1.2刀具材料1.3刀具

4、结构（教材1.3,1.6）1.4金属切削过程1.5切削加工的经济性与可行性第6页/共121页2023/3/2514:11:2871金属切削加工的基础知识1.1切削运动与切削要素1.1.1切削运动主运动从工件上切下切屑所需要的最基本的运动，是切削运动中速度最高、消耗功率最多的运动（只有一个）进给运动维持切削过程，使待切除的金属层不断投入切割，从而完成整个表面加工（可多个）削苹果辅助运动吃刀、退刀、让刀等第7页/共121页2023/3/2514:11:288第8页/共121页2023/3/2514:11:2891金属切削加工的基础知识1.1切削运动与切削要素1.1.2切削要素工件上的三个表面待加工

5、表面已加工表面过渡表面（加工表面）切削用量三要素切削速度进给速度背吃刀量第9页/共121页2023/3/2514:11:28101金属切削加工的基础知识1.1切削运动与切削要素1.1.2切削要素切削用量三要素切削速度、进给速度、背吃刀量单位时间内工件或刀具沿主轴运动方向的相对位移。（主运动的线速度）主运动为旋转运动时主运动为往复直线运动第10页/共121页2023/3/2514:11:28111金属切削加工的基础知识1.1切削运动与切削要素1.1.2切削要素切削用量三要素切削速度、进给速度、背吃刀量进给速度 ：单位时间内，刀具和工具间沿进给运动方向所移动的距离（mm/s）进给量 ：主运动的一个

6、循环内，刀具和工件之间沿进给方向所移动的距离（mm）车削、刨削第11页/共121页2023/3/2514:11:28121金属切削加工的基础知识1.1切削运动与切削要素1.1.2切削要素切削层几何参数切削宽度、切削厚度、切削面积主切削刃与工件过渡表面的接触长度（沿主切削刃量得的待加工表面和已加工表面的距离）第12页/共121页2023/3/2514:11:28131金属切削加工的基础知识1.1切削运动与切削要素1.1.2切削要素切削层几何参数切削宽度、切削厚度、切削面积每移动一个进给量后，相邻两主切削刃（已加工表面）之间的垂直距离。第13页/共121页2023/3/2514:11:28141金

7、属切削加工的基础知识1.1切削运动与切削要素1.1.2切削要素切削层几何参数切削宽度、切削厚度、切削面积切削层的面积第14页/共121页2023/3/2514:11:28151金属切削加工的基础知识1.2刀具材料1.2.1刀具材料的性能要求(1)高的硬度 刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。在常温下，刀具材料的硬度一般应在60HRC以上。(2)足够的强度和韧性 以便承受切削力和切削时产生的振动，防止刀具脆性断裂和崩刃。(3)高的耐磨性 即抵抗磨损的能力。一般情况下，刀具材料硬度越高，耐磨性越好。(4)高的耐热性 指刀具材料在高温下仍能保持硬度、强度、韧性和耐磨等性能。（热硬性、化学稳定性）(

8、5)良好的工艺性和经济性 为便于刀具本身的制造，刀具材料应具有好的切削性能、磨削性能、焊接性能及热处理性能等，而且要追求高的性能价格比第15页/共121页2023/3/2514:11:28161金属切削加工的基础知识1.2刀具材料1.2.2常用刀具材料碳素工具钢合金工具钢高速钢硬质合金 第16页/共121页2023/3/2514:11:28171金属切削加工的基础知识1.2刀具材料1.2.3其他刀具材料陶瓷材料人造金刚石立方氮化硼新型高速钢新型硬质合金第17页/共121页2023/3/2514:11:28181金属切削加工的基础知识1.3刀具结构1.3.1车刀的结构形式及组成车刀的结构形式整体

9、式焊接式机夹式机夹可转位式第18页/共121页2023/3/2514:11:2819第19页/共121页2023/3/2514:11:2820整体式车刀结构简单，但对贵重的刀具材料消耗较大；焊接式车刀刚性好，灵活性较大，可以根据加工要求，方便的磨出所需要的角度，但硬质合金刀片经过高温焊接和刃磨后，易产生内应力和裂纹，使切削性能下降，对提高生产率很不利；机夹式车刀可避免焊接高温带来的缺陷，提高刀具切削性能，并能使刀柄多次使用；机夹可转位式车刀所用的硬质合金刀片具有多个切削刃，当一个切削刃用钝后，不需要重磨，只要松开加紧元件，将刀片转换一个位置，重新加紧，即能继续使用，可获得较大的经济效益。第20

10、页/共121页2023/3/2514:11:28211金属切削加工的基础知识1.3刀具结构1.3.1车刀的结构形式及组成车刀的组成刀柄（夹持部分）刀头（切削部分）三面 两刃 一尖车刀刀柄刀头前刀面主后刀面副后刀面主切削刃副切削刃刀尖切削流出经过的表面与加工表面相对与待加工表面相对第21页/共121页2023/3/2514:11:2822复习第22页/共121页2023/3/2514:11:28231金属切削加工的基础知识1.3刀具结构1.3.1车刀的几何角度（标注角度/刃磨角度）假设条件忽略进给刀尖与工件回转中心等高刀柄中心线与工件轴线垂直图-水平直线刃切断刀第23页/共121页2023/3/

11、2514:11:28241金属切削加工的基础知识1.3刀具结构1.3.1车刀的几何角度（标注角度/刃磨角度）辅助平面基面切削平面正交（主剖面）副正交平面图1.7图-水平直线刃切断刀第24页/共121页2023/3/2514:11:28251金属切削加工的基础知识1.3刀具结构1.3.1车刀的几何角度（标注角度/刃磨角度）图纸上标注的角度，是测量和刃磨的依据第25页/共121页2023/3/2514:11:28261金属切削加工的基础知识1.3刀具结构1.3.2车刀的几何角度（标注角度）正交平面内测量前角、后角楔角第26页/共121页2023/3/2514:11:28271金属切削加工的基础知识

12、1.3刀具结构1.3.2车刀的几何角度（标注角度）基面内测量主偏角、副偏角刀尖角第27页/共121页2023/3/2514:11:28281金属切削加工的基础知识1.3刀具结构1.3.2车刀的几何角度（标注角度）切削平面内测量的角度刃倾角副正交平面内测量的角度副后角常用车刀的作图法表示 p16 图1.11第28页/共121页2023/3/2514:11:28291金属切削加工的基础知识1.3刀具结构1.3.3刀具的工作角度概念影响因素u安装的影响刀尖高于或低于工件回转轴线：车刀刀柄中心线与工件中心不垂直：第29页/共121页2023/3/2514:11:29301金属切削加工的基础知识1.3刀

13、具结构1.3.3刀具的工作角度影响因素u进给的影响螺纹车削的例子一般车外圆时，可忽略螺旋面升角，车削大螺距螺纹时，必须考虑。例第30页/共121页2023/3/2514:11:29311金属切削加工的基础知识1.3刀具结构1.3.3刀具的工作角度例子：车螺纹时进给的影响第31页/共121页2023/3/2514:11:29321金属切削加工的基础知识1.3刀具结构1.3.3刀具角度的作用与选择（p28 1.6节）前角的作用与选择u影响切削难易程度 锋利与强度u选择原则工件材料刀具材料加工性质第32页/共121页2023/3/2514:11:29331金属切削加工的基础知识1.3刀具结构1.3.

14、3刀具角度的作用与选择后角的作用与选择u影响后刀面与工件的摩擦、表面质量和刀头强度u选择原则加工性质工件材料工艺系统第33页/共121页2023/3/2514:11:29341金属切削加工的基础知识1.3刀具结构1.3.3刀具角度的作用与选择主偏角的作用与选择u影响切削条件、刀具寿命，切削分力u选择原则工艺系统刚性工件的刚性细长轴的加工第34页/共121页2023/3/2514:11:29351金属切削加工的基础知识1.3刀具结构1.3.3刀具角度的作用与选择副偏角的作用与选择u摩擦、震动，表面质量+刀尖强度残留面积（车螺纹）：副偏角减小、主偏角减小-残留面积减小-粗糙度减小平行进给的 直线修

15、光刃、增大刀尖圆弧半径-减小残留面积主偏角减小-刀尖强度增大u选择原则主要依据粗糙度要求 第35页/共121页2023/3/2514:11:29361金属切削加工的基础知识1.3刀具结构1.3.3刀具角度的作用与选择刃倾角的作用与选择u影响切削刃的强度（刀具受力状态），切屑流出方向 p32图1.31u选择原则-加工性质：粗加工或断续切削精加工第36页/共121页2023/3/2514:11:29371金属切削加工的基础知识1.4金属切削过程及物理现象1.4.1切屑形成过程及种类切削过程-塑性金属的切削过程是挤压和切屑变形的过程-p20弹性变形塑性变形挤裂切离三个变形区1区，变形量最大，切削力、

16、切削热主要来自这里，消耗机床提供的大部分能量2区：切屑与前刀面的摩擦变形区，影响积削瘤的形成和前刀面磨损3区：已加工表面与后刀面的摩擦变形区，影响工件表面的变形强化、残余应力和后刀面磨损第37页/共121页2023/3/2514:11:29381金属切削加工的基础知识1.4金属切削过程及物理现象1.4.1切屑形成过程及种类切屑颜色与形变程度银白色：变形小（300-400度）淡蓝色：变形大（500度）紫黑色：变形很大（大于800度）为什么切屑外表面光滑？向顶层弯曲？第38页/共121页2023/3/2514:11:29391金属切削加工的基础知识1.4金属切削过程及物理现象1.4.1切屑形成过程

17、及种类切屑的种类带状切屑节状切屑崩碎切削第39页/共121页2023/3/2514:11:2940切屑的种类带状切屑形成加工塑性金属，所取的切削深度低，切削速度高，前角较大（精加工）特点节状切屑形成加工中等硬度的塑性材料，所取的切削深度高，速度低，前角小（精加工）特点有明显裂痕，呈节状。切削过程变形大，切削力也较大且有波动，工件表面较粗糙崩碎切削形成切削铸铁、青铜扥脆性材料特点切削力变动大、且集中在刃口附近，刀具易损坏；产生振动，影响表面质量第40页/共121页2023/3/2514:11:2941复习课2车刀的几何角度车刀的工作角度车刀几何角度的选取金属的切削过程第41页/共121页2023

18、/3/2514:11:29421金属切削加工的基础知识1.4金属切削过程及物理现象1.4.3积屑瘤 p22图1.19 1.20概念形成原因形成过程长大破裂带走，反复进行（很快）对切削加工的影响积屑瘤对切削过程的影响抑制积屑瘤产生的措施第42页/共121页2023/3/2514:11:29431金属切削加工的基础知识1.4金属切削过程及物理现象1.4.4加工硬化概念加工金属材料，工件已加工表面，表层的强度、硬度明显提高，而塑性下降的现象形成原因硬化层特点减轻加工硬化现象的措施第43页/共121页2023/3/2514:11:29441金属切削加工的基础知识1.4金属切削过程及物理现象1.4.5切

19、削力来源分力及作用 图1.23影响切削力的因素第44页/共121页2023/3/2514:11:29451金属切削加工的基础知识1.4金属切削过程及物理现象1.4.5切削热与切削温度切削热的产生切削温度及分布影响切削温度的因素第45页/共121页2023/3/2514:11:29461金属切削加工的基础知识1.4金属切削过程及物理现象1.4.5刀具磨损与刀具耐用度刀具的磨损方式刀具的磨损过程刀具的钝化标准影响刀具磨损的因素刀具材料、刀具几何形状、工件材料、切削液可以选用耐热性好的材料或加大刀具前角，以减少刀具的磨损。判断刀具的磨损极限，是以后刀面的磨损带宽度VB来衡量的，但在实际生产中不可能经

20、常测量，一般是根据刀具进行切削的时间来确定刀具是否磨钝。第46页/共121页2023/3/2514:11:29471金属切削加工的基础知识1.4金属切削过程及物理现象1.4.5刀具磨损与刀具耐用度刀具的耐用度刀具的生命周期使用磨钝刃磨报废刀具的耐用度两次刃磨之间的总切削时间刀具寿命t一把新刀从投入切削开始，到报废为止总的实际切削时间t=nT第47页/共121页2023/3/2514:11:29481金属切削加工的基础知识1.5切削加工的经济性与可行性1.5.1零件的加工质量1.5.2生产率及提高生产率的措施1.5.3切削用量的选择原则1.5.4工件材料的切削加工性1.5.5切削液的选择第48页

21、/共121页2023/3/2514:11:29491金属切削加工的基础知识1.5切削加工的经济性与可行性1.5.1零件的加工质量加工精度尺寸、形状、位置、表面粗糙度等参数的实际值与理想值的复合程度权衡加工成本和加工精度，合理选择。尺寸公差、形状公差、为止公差，表面粗糙度表面质量切削加工后，表面粗糙度数值、表面层的加工硬化程度及表面残余应力的性质及大小第49页/共121页2023/3/2514:11:29501金属切削加工的基础知识1.5切削加工的经济性与可行性1.5.2生产率和提高生产率的措施生产率单位时间内生产的零件数措施减小毛坯余量、增大切削深度提高切削速度增大进给量，减小空程长度第50页

22、/共121页2023/3/2514:11:29511金属切削加工的基础知识1.5切削加工的经济性与可行性1.5.3切削用量的选择原则和方法原则考虑切削用量对刀具耐用度的影响大小优先考虑采用大的切削深度，其次采用大进给量，最后选择合理切削速度具体方法切削深度的确定进给量的确定切削速度的确定第51页/共121页2023/3/2514:11:29521金属切削加工的基础知识1.5切削加工的经济性与可行性1.5.4工件材料的切削加工性切削加工性概念材料切削加工成合成零件的难以程度工件材料的力学、物理性能对切削加工性的影响强度和硬度塑性导热性切削加工性指标改善切削加工性的途径第52页/共121页2023

23、/3/2514:11:29531金属切削加工的基础知识1.5切削加工的经济性与可行性1.5.5切削液的选择切削液的作用冷却润滑、排屑、防锈等切削液分类水溶液、乳化液、切削油选用第53页/共121页2023/3/2514:11:29542金属切削机床的基本知识2.1机床分类及型号2.2机械传动2.3液压传动2.4机床自动化第54页/共121页2023/3/2514:11:29552.1 机床的分类和型号第55页/共121页2023/3/2514:11:2956第56页/共121页2023/3/2514:11:2957 机床种类繁多，为便于设计、制造、使用和管理，需进行适当的分类。按加工方式分为1

24、2大类：2.1.1 机床的分类类别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电加工机床锯床其它机床代号CZTM2M3MYSXBLDGQ读音车 钻 镗 磨二磨三磨牙丝铣刨拉电割其第57页/共121页2023/3/2514:11:2958按应用范围(通用程度)：通用机床加工范围广，通用性强 单件小批专门化机床工艺窄 不同尺寸的一类或几类零件的一种或几种特定工序专用机床工艺最窄，某零件特定工序加工卧式车床、万能升降台铣床丝杆车床、曲轴车床、凸轮轴车床机床主轴箱专用镗床、组合机床大批量生产2.1.1 机床的分类第58页/共121页2023/3/2514:11:2959按加工精度分：普通精度

25、机床精密机床高精度机床按重量和尺寸：仪表机床中型机床（一般机床）大型机床（10t30t）重型机床（30t100t）超重型机床（大于100t）第59页/共121页2023/3/2514:11:3060按自动化程度手动机动半自动自动机床按机床主要工作部件的数目单轴多轴单刀多刀第60页/共121页2023/3/2514:11:30612.1.2 机床的型号 机床的型号是机床产品的代号，由汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律组成，它简明地表示出机床的类型、主要规格、性能和结构特征。按GB/T 15375-94金属切削机床型号编制方法规定第61页/共121页2023/3/2514:11:3062 通用机床

26、的型号表示第62页/共121页2023/3/2514:11:3063类别代号类别车床钻床镗床磨 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其它机床代号C Z T M 2M 3M Y S XBL D G Q读音车 钻 镗 磨2磨 3磨 牙 丝 铣 刨 拉 电 割 其第63页/共121页2023/3/2514:11:3064机床的特性代号通用特性代号通用特性高精度精密自动半自动数控加工中心仿形轻型加重型简式或经济型柔性加工单元数显高速代号G MZBKHFQCJRXS读音高 密 自 半 控 换 仿 轻 重 简 柔 显 速第64页/共121页2023/3/2514:11:3065机床

27、的特性代号结构特性代号对于结构、性能不同的机床加结构特性代号予以区别为避免混淆，通用特性代号已用的字母及“I”、“O”都不能作为结构特性代号结构特性代号在机床型号中没有统一的含义第65页/共121页2023/3/2514:11:3066机床的组别代号和系列代号 机床按其结构性能及使用范围，每类机床划分为10个组，每个组又划分为10个系，分别用两位阿拉伯数字09表示，前一位表示组别，后一位表示系别。组别和系别代号用两位数字表示v两位数字：前组别 后系列 第66页/共121页2023/3/25 14:11:3067 组别 类别0123456789车床C仪表车床单轴自动半自动车床多轴自动、半自动车床

28、回轮、转塔车床曲轴及凸轮轴车床立式车床落地及卧式车床仿形及多刀车床轮、轴、辊、锭及铲齿车床其他车床钻床Z坐标镗钻床深孔钻床摇臂钻床台式钻床立式钻床卧式钻床铣钻床中心孔钻床镗床T深孔镗床坐标镗床立式镗床卧式铣镗床精镗床汽车、拖拉机修理用镗床磨床M仪表磨床外圆磨床内圆磨床砂轮机坐标磨床导轨磨床刀具刃磨床平面及端面磨床曲轴、凸轮轴、花键轴及轧辊磨床工具磨床2M超精机内圆珩磨机外圆及其他珩磨机抛光机砂带抛光及磨削机床刀具刃磨及研磨机床可转位刀片磨削机床研磨机其他磨床3M球轴承套圈沟磨床滚子轴承套圈滚道磨床轴承套圈超精机叶片磨削机床滚子加工机床钢球加工机床气门、活塞及活塞环磨削机床汽车、拖拉机修磨机床通

29、用机床类、组划分表（1）第67页/共121页2023/3/25 14:11:3068 组别 类别0123456789齿轮加工机床Y仪表齿轮加工机锥齿轮加工机滚齿及铣齿机剃齿及珩齿机插齿机花键轴铣床齿轮磨齿机其他齿轮加工机齿轮倒角及检查机螺纹加工机床S套丝机攻丝机螺纹铣床螺纹磨床螺纹车床铣床X仪表铣床悬臂及滑枕铣床龙门铣床平面铣床仿形铣床立式升降台铣床卧式升降台铣床床身铣床工具铣床其他铣床刨插床B悬臂刨床龙门刨床插床牛头刨床边缘及摸具刨床其他刨床拉床L侧拉床卧式外拉床连续拉床立式内拉床卧式内拉床立式外拉床键槽及螺纹拉床其他拉床锯床G砂轮片锯床卧式带锯床立式带锯床圆锯床弓锯床锉锯床其他锯床Q其他仪

30、表机床管子加工机床木螺钉加工机刻线机切断机通用机床类、组划分表（2）第68页/共121页2023/3/2514:11:3069机床的主参数、设计顺序号和第二主参数机床主参数代表机床规格的大小。用折算值（主参数乘以折算系数1/10或1/100）表示第二主参数一般指主轴数、最大跨距、最大工件长度、工作台工作长度等。第二主参数也用折算值1/10或1/100表示 第69页/共121页2023/3/25 14:11:3070机床名称主参数名称折算系数卧式车床立式车床摇臂钻床卧式镗床坐标镗床外圆磨床内圆磨床矩台平面磨床齿轮加工机床龙门铣床升降台铣床龙门刨床插床及牛头刨床拉床床身上最大回转直径最大车削直径最

31、大钻孔直径镗轴直径工作台面宽度最大磨削直径最大磨削孔径工作台面宽度最大工件直径工作台面宽度工作台面宽度最大刨削宽度最大插削及刨削长度额定拉力（吨）1101100111101101101101101101100110110011011各类主要机床的主参数和折算系数 第70页/共121页2023/3/2514:11:3071机床的重大改进顺序号当机床的性能及结构布局有重大改进时加重大改进号A、B、C 其它特性代号企业代号 第71页/共121页2023/3/2514:11:3072 专用机床型号1）专用机床型号表示方法专用机床的型号一般由设计单位代号和设计顺序号组成，其表示方法为：2）设计单位代号包

32、括机床生产厂和机床研究单位代号（位于型号之首），见金属切削机床型号编制方法（GB/T15975-1994）。3）专用机床的设计顺序号按该单位的设计顺序号(从“001”起始)排列，位于设计单位代号之后，并用“”隔开，读作“至”。例如，北京第一机床厂设计制造的第100种专用机床为专用铣床，其型号为B1100。第72页/共121页2023/3/2514:11:3073 机床型号示例 1.CA6140 C-类代号(车床类机床)A-结构特性代号 6-组代号(落地及卧式车床组)1-系代号(卧式车床系)40-主参数(最大工件回转直径的1/10)第73页/共121页2023/3/2514:11:30742.X

33、K5030 X-类代号(铣床类机床)K-通用特性代号(数控)5-组代号(立式升降台铣床组)0-系代号(立式铣床系)30-主参数(工作台面宽度的1/10)第74页/共121页2023/3/2514:11:30753.MGl432A M类别代号（磨床类）G通用特性（高精度）1组别代号（外圆磨床组）4系别代号（万能外圆磨床系）32主参数（最大磨削直径320mm）A重大改进顺序号（第一次重大改进）第75页/共121页2023/3/2514:11:30764.Z304016/S2 Z-类代号(钻床类机床)3-组代号(摇臂钻床组)0-系代号(摇臂钻床系)40-主参数(最大钻孔直径40mm)16-第二主参数

34、(最大跨距1600mm)S2-企业代号(中捷友谊厂)第76页/共121页2023/3/2514:11:30775.CX5112A/WFC 类代号(车床类机床)X 通用特性代号(数显)5 组代号(立式车床组)1 系代号(单立柱车床系)12 主参数(最大工件回转直径1200)WF 企业代号（瓦房店机床厂）第77页/共121页2023/3/2514:11:3078CA6136第78页/共121页2023/3/2514:11:3079CA6140第79页/共121页2023/3/2514:11:3080数控车床第80页/共121页2023/3/2514:11:3181外圆磨床第81页/共121页202

35、3/3/2514:11:3182第82页/共121页2023/3/2514:11:3183第83页/共121页2023/3/2514:11:3184第84页/共121页2023/3/2514:11:31852.2机床的机械传动机床的传动方式机械传动液压传动气压传动电气传动传动副及传动关系传动机构传动链及其传动比转速图与传动结构式传动系统图及运动平衡式机械传动：实现回转运动的结构简单，工作可靠，传动比准确，维修方便。故主要用在机床的回转运动中，也多用于机床的直线运动中。液压传动：易于实现自动化和无级变速，动作快速性好，吸震性好，能实现系统的过载保护并能自行润滑。故常在机床的一些装置中采用。如往复

36、主体运动传动装置：磨床级龙门刨床的工作台的运动，牛头刨床及插床的滑动枕运动等。机床上的夹紧装置、变速操纵装置、工件和刀具装卸装置、工件输送装置等，均可采用液压传动实现。采用液压传动有利于简化机床结构，提高机床自动化的程度。第85页/共121页2023/3/2514:11:3186 在机械传动中，常用的传动元件有：传动带与带轮、在机械传动中，常用的传动元件有：传动带与带轮、齿轮、蜗轮蜗杆、齿轮齿条、丝杠螺母等。每一对传动元齿轮、蜗轮蜗杆、齿轮齿条、丝杠螺母等。每一对传动元件称为传动副，各种传动副具有不同的传动特点。件称为传动副，各种传动副具有不同的传动特点。常用传动副常用传动副1.1.皮带传动皮

37、带传动2.2.齿轮传动齿轮传动3.3.蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动4.4.齿轮齿条传动齿轮齿条传动5.5.丝杠螺母传动丝杠螺母传动2.2.1 2.2.1 机床上常用的传动副及传动关系机床上常用的传动副及传动关系第86页/共121页2023/3/2514:11:31871.1.皮带传动皮带传动优点：优点：传动平稳，中心距变化范围大，结构简单，制造、维修传动平稳，中心距变化范围大，结构简单，制造、维修方便，有过载保护。方便，有过载保护。缺点：缺点：外廓尺寸大，传动比不准确，摩擦损失大，传动效率低。外廓尺寸大，传动比不准确，摩擦损失大，传动效率低。第87页/共121页2023/3/2514:11:318

38、82.2.齿轮传动齿轮传动优点：优点：传动比准确恒定，结构紧凑，工作可靠，可传递较大的传动比准确恒定，结构紧凑，工作可靠，可传递较大的 扭矩且传动效率高，使用寿命长。扭矩且传动效率高，使用寿命长。缺点：缺点：制造复杂，精度不高时传动不平稳，有噪声。制造复杂，精度不高时传动不平稳，有噪声。第88页/共121页2023/3/2514:11:31893.3.蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动优点：优点：可获得较大的传动比，传动准确、平稳，结构紧凑，承可获得较大的传动比，传动准确、平稳，结构紧凑，承载能力大，无噪声。载能力大，无噪声。缺点：缺点：传动效率较低，摩擦产生的热量大，需良好的润滑条件传动效率较低，摩擦

39、产生的热量大，需良好的润滑条件第89页/共121页2023/3/2514:11:31904.4.齿轮齿条传动齿轮齿条传动优点：优点：传动效率较高，结构紧凑。传动效率较高，结构紧凑。缺点：缺点：制造精度不高时传动不平稳，有噪声。制造精度不高时传动不平稳，有噪声。第90页/共121页2023/3/2514:11:31915.5.丝杠螺母传动丝杠螺母传动优点：优点：传动平稳，无噪声，传动精度高。传动平稳，无噪声，传动精度高。缺点：缺点：传动效率低。传动效率低。第91页/共121页2023/3/2514:11:31921.变速机构变速机构用来改变从动件的旋转速度或移动速度。主要通过改变传动比大小使从动

40、轴得到各种不同的转速。机床上常用的变速机构有：（1）塔轮变速机构（2）滑移齿轮变速机构（3）离合器变速机构（4）摆动齿轮变速机构2.2.2 机床上常见的传动机构第92页/共121页2023/3/2514:11:3193塔轮塔轮是具有多种直径的带轮，改变转速用的传动件。通常两个塔轮配套使用。当带所处的主动轮和从动轮直径相等时，实现等速传动。改变带的位置，当带处于主动轮直径小于从动轮直径位置时，实现减速传动；处于主动轮直径大于从动轮直径位置时，实现增速传动。塔轮传动可用于需要有级变速而功率较小的地方。第93页/共121页2023/3/2514:11:3194变速机构（1）塔轮变速机构优点：优点：运

41、动平稳，结构简单。运动平稳，结构简单。缺点：缺点：停止转动时才能手动推带换档，使用不方便。停止转动时才能手动推带换档，使用不方便。第94页/共121页2023/3/2514:11:3195（2）滑移齿轮变速机构变速机构优点：优点：结构紧凑，传动效率高。结构紧凑，传动效率高。缺点：缺点：不能在运转中变速。不能在运转中变速。第95页/共121页2023/3/2514:11:3196（3）离合器变速机构变速机构变速时齿轮不需移动，可以采用斜齿轮，使传动平稳。变速时齿轮不需移动，可以采用斜齿轮，使传动平稳。用摩擦离合器可在运转中变速。用摩擦离合器可在运转中变速。第96页/共121页2023/3/251

42、4:11:3197（4）摆动齿轮变速机构变速机构优点：优点：外廓尺寸小。外廓尺寸小。缺点：缺点：结构刚度低，传递力矩受限。结构刚度低，传递力矩受限。第97页/共121页2023/3/2514:11:3198换向机构用来改变机床运动部件的运动方向，机床上普遍采用由圆柱齿轮和圆锥齿轮组成的换向机构。机床上常用的换向机构有：（1）三星齿轮换向机构（2）中间齿轮换向机构（3）锥齿轮换向机构2.换向机构第98页/共121页2023/3/2514:11:3199换向机构（1）三星齿轮换向机构优点：优点：结构简单、紧凑，制造方便。结构简单、紧凑，制造方便。缺点：缺点：结构刚性差，只能传递小功率。结构刚性差，

43、只能传递小功率。第99页/共121页2023/3/2514:11:31100换向机构（2）中间齿轮换向机构优点：优点：可传递较大的扭矩，结构稳固可靠，可以快速反转。可传递较大的扭矩，结构稳固可靠，可以快速反转。缺点：缺点：结构较大，制造成本较高。结构较大，制造成本较高。第100页/共121页2023/3/2514:11:31101换向机构（3）锥齿轮换向机构优点：优点：可以改变两个垂直轴之间的旋转方向。可以改变两个垂直轴之间的旋转方向。缺点：缺点：制造较难。制造较难。第101页/共121页2023/3/2514:11:32102传动链传动链将基本传动方法中某些传动副按传动轴依次组将基本传动方法

44、中某些传动副按传动轴依次组合合 起来，传递动力和运动，该传动联系称为传动链。起来，传递动力和运动，该传动联系称为传动链。2.2.3 机床传动链及其传动比(p42 1.9.1-1.9.2)若某传动链从输入轴到若某传动链从输入轴到输出轴间有输出轴间有mm个传动副，个传动副，其其传动链总传动比等于传传动链总传动比等于传动链中所有传动比的乘积动链中所有传动比的乘积，即：即：第102页/共121页2023/3/2514:11:321032.2.4 转速图及传动结构式（p43 44）主轴转速的变化方式主轴转速的变化方式无级变速无级变速有级变速有级变速转速图转速图传动结构式传动结构式第103页/共121页2

45、023/3/2514:11:321042.2.5 传动系统图及运动平衡式(p45)传动系统图传动系统图运动平衡式运动平衡式第104页/共121页2023/3/2514:11:321052.3机床的液压传动机床的传动方式机械传动液压传动气压传动电气传动原理液压传动系统组成特点应用第105页/共121页2023/3/2514:11:321062.32.3机床的液压传动机床的液压传动 液压传动是应用液体作为工作介质，通过液压元件来传递运动和动力。2.3.1 液压传动的基本知识 液压传动在机床上的应用比较广，如拉刀的直线运动，就是由拉床上的液压装置驱动的；万能外圆磨床、平面磨床的工作台的运动也是采用液

46、压传动方式。磨床在磨削工件时，工作台必须连续往复运动。在液压系统中，工作台的运动方向是由电磁换向阀来控制的。第106页/共121页2023/3/2514:11:32107平面磨床工作台往复运动液压传动系统液压传动系统 的工作原理图为简单磨床的液压传动系统的组成和工作原理。电动机带动液压泵从油箱吸油，液压泵把电动机的机械能转换为液体的压力能。液压介质通过管道经节流阀和换向阀进入液压缸左腔，推动活塞带动工作台右移，液压缸右腔排出的液压介质经换向阀流回油箱。换向阀换向之后液压介质进入液压缸右腔，使活塞左移，推动工作台反向移动。改变节流阀的开口可调节液压缸的运动速度。液压系统的压力可通过溢流阀调节。第

47、107页/共121页2023/3/2514:11:32108液压传动系统的组成一般液压传动系统主要由以下五部分组成：（1）动力元件（油泵）作用是将机械能转换成油液液压能，给液压系统提供压力油；（2）执行元件（液压缸或液压马达）作用是将液压能转换成机械能并分别输出直线运动或旋转运动；（3）控制元件（如溢流阀、节流阀和换向阀等）作用是分别控制液压系统油液的压力、流量和流向，以满足执行元件对力、速度和运动方向的要求；（4）辅助元件（如油箱、油管、滤油器、密封件等）起辅助作用，以保证液压系统正常工作；（5）工作介质（矿物油）传递能量的介质。第108页/共121页2023/3/2514:11:32109

48、2.3.2 液压传动的特点及其在机床中的应用 液压传动突出的优点:（1）从结构上看液压传动的控制、调节比较简单，操作方便，布局灵活。当与电气或气压传动相配合使用时，易于实现远距离操纵和自动控制；（2）从工作性能上看液压装置能在大范围内实现无级调速，也可以在运行中很方便地调速，动作快速、稳定。因为工作介质是液体，所以运动传递平稳、均匀。（3）从维护使用上看液压元件能自行润滑，因此使用寿命长，且能实现系统的过载保护。元件易实现系列化、标准化。缺点：由于不可避免存在泄露，所以液压系统不能实现严格的定传动比传动，传动效率较低。第109页/共121页2023/3/2514:11:32110液压传动在机床

49、中的应用:（1）进给运动传动装置此项在机床上应用最广，如磨床的砂轮架，车床、六角车床、自动车床的刀架或转塔刀架，磨床、铣床、刨床、组合机床的工作台进给运动。这些进给运动一般要求有较大的调速范围，且在工作中能无级变速，因此，采用液压传动是最合适的。（2）往复主体运动的传动装置龙门刨床的工作台，牛头刨床或插床的滑枕等。这些部件一般需要作高速往复运动，并要求换向冲击小，换向时间短，因此，可采用液压传动来实现。第110页/共121页2023/3/2514:11:32112（3）仿形装置车床、铣床、刨床上的仿形加工，如仿形车床的仿形刀架。由于工作时要求灵敏度高，靠模接触力小，寿命长，因此，也可采用液压传

50、动来实现。（4）辅助装置机床上的夹紧装置、变速操纵装置、工件和刀具装卸装置、工件输送装置、静压支承等，均可采用液压传动来实现，这样有利于简化机床结构，提高机床自动化的程度。当然，液压传动在数控机床上应用更多。第112页/共121页2023/3/2514:11:32113可编程控制液压尾座液压夹具辅助装置第113页/共121页2023/3/2514:11:321142.4机床自动化什么是机床自动化必要性及其优势 所谓自动化就是以机械的动作代替人力操作，自动地完成特定的作业。对于大批大量生产时应用的机床，以及对于加工工件形状复杂又要求精度高的机床，提高自动化程度是非常必要的。自动化生产提高了生产效