第三章金属切削机床第三节
3金属切削机床
在规定的工作期间内，保持机床所要求的精度，称之为 精度保持性。影响精度保持性的主要因素是磨损。磨损的影 响因素十分复杂，如结构设计、工艺、材料、热处理、润滑 、防护、使用条件等。
第二节 金属切削机床部件
一、传动系统
1.主传动系统
交流电动机驱动和直流电动机驱动。
分级变速传动和无级变速传动。
电主轴一般工作在两个转速 范围内。在基本转速范围内 (0至额定转速)，驱动电机运 行在恒转矩状态，并且功率 随转速呈线性增长。超过了 额定转速，则电机工作在调 磁区以恒功率运行，转矩随 转速增加而下降。
主要特点
③ 在电主轴轴承及润滑方面，高速电主轴轴承已 经普遍采用先进的油汽润滑技术；对于超高速 电主轴采用动、静压液(气)浮轴承 (瑞士IBAG 等)和磁浮轴承，保证主轴的高速使用性能。
2.运动精度
运动精度是指机床空载并以工作速度运动时，主要零部 件的几何位置精度。如高速回转主轴的回转精度。对于高速 精密机床，运动精度是评价机床质量的一个重要指标。它与 结构设计及制造等因素有关。
第一节 概述
3.传动精度
传动精度是指机床传动系各末端执行件之间运动的协 调性和均匀性。影响传动精度的主要因素是传动系统的设 计，传动元件的制造和装配精度。
主要特点
① 在电主轴的低转速大转矩方面，低速段的输出 转矩可以达到300Nm以上，有的更是高达 600Nm(如德国的CYTEC)，满足加工中对低速 扭矩的要求；
主要特点
② 在高速方面，用于加工中心电主轴的转速已达 到75000r/min(意大利CAMFIOR)，其它用途的 电主轴，已经达到了260000r/min(日本SEIKO SEIKI)，满足高速加工需要，提高生产率。
第三节金属切削过程中的变形
2、第二变形区（纤维化） 第二变形区（纤维化）
（2）剪切角Φ与前刀面上摩擦角β的关系 作用在切屑上的力有 前刀面上的法向力Fn、摩擦力Ff、剪切面上的正压力Fns和剪应力Fs。 简化后作用在切屑上的力 Fr为切削合力、 Φ为剪切角、 β是Fn与Fr之间的夹角摩擦角、Fz是切 削运动方向的分力、和Fy是与运动方向垂直的分力。
a)积屑瘤的形成 切削加工时，切屑与前刀面发生强烈摩擦而形成新鲜表面接触。当接触面具 有适当的温度和较高的压力时就会产生粘结（冷焊）。于是，切屑底层金属 与前刀面冷焊而滞留在前刀面上。连续流动的切屑从粘在刀面的底层上流过 时，在温度、压力适当的情况下，也会被阻滞在底层上。使粘结层逐层在前 一层上积聚，最后长成积屑瘤。 所以积屑瘤的产生以及它的积聚高度与 金属材料的硬化性质有关，也与刃前区 演示1 积屑瘤形成过程 演示2 演示3 的温度和压力分布有关。一般说来，塑 性材料的加工硬化倾向愈强，愈易产生 积屑瘤；温度与压力太低，不会产生积 屑瘤；反之，温度太高，产生弱化作用， 也不会产生积屑瘤。走刀量保持一定时， 积屑瘤高度与切削速度有密切关系。
二、切削层金属的变形
以直角自由切削方式切削塑性材料为基础模型研究切屑形成过程。
大量的实验和理论分析证明，塑性金属切削过程中切 屑的形成过程就是切削层金属的变形过程。
二、切削层金属的变形
1、变形区划分 2、第一变形区（剪切滑移） 第一变形区（剪切滑移） 3、第二变形区（纤维化） 第二变形区（纤维化） 4、第三变形区（纤维化与加工硬化） 第三变形区（纤维化与加工硬化）
1、变形区划分
根据实验，切削层金属在刀具作用下变成切屑的形态大体可划分为三个变形区 第一变形区（剪切滑移） 第二变形区（纤维化） 第三变形区（纤维化与加工硬化）
金属切削机床第三章 CA6140型卧式车床
8—溜板箱 9—左床腿 10—进给箱 11—交换齿轮变速机构
CA6140型卧式车床的主轴中心线在床身导轨面上的高度(中心高) 约为200mm,所以加工盘类零件的最大工件回转直径为400mm。 当加工轴类零件时,由于工件在滑板上通过,而横向滑板的上平面 位于床身导轨之上,因而刀架滑板上的最大车削直径受到限制,只 有210mm,如图3-3所示。
式中 × × ≈
。
表3-3 CA6140型卧式车床车削模数制螺纹模数表m(mm)
表3-3 CA6140型卧式车床车削模数制螺纹模数表m(mm)
Pha=kPa=k
式中有特殊因子“25.4”,而且英制螺纹的导程参数分母为分段的 等差数列(即每英寸牙数a在分母上),因此在CA6140型卧式车床上 车削英制螺纹时应在传动链中设置抵消特殊因子“25.4”的传动
图3-3 卧式车床的中心高与最大车削直径
CA6140型卧式车床为普通精度级机床,根据卧式车床的精度检验 标准,新机床应达到的工作精度为:
精车外圆的圆度 0.01 mm 0.06mm/300 mm
精车表面的粗糙度 Ra1.6 μm
第一节 机床的传动系统
机床的传动系统由主运动传动链、车削螺纹运 动传动链、纵向和横向进给运动传动链、快速 空程运动传动链组成。
一、主运动传动链
车床的主运动是主轴带动工件的 旋转运动。
u1=×=; u2=×=
u3=×≈; u4=×≈1
其中,u3 ≈u2,所以在中、低转速传动路线中,主轴获得的实际转速 只有2×3(2×2-1)=18级正转转速,即通过两条传动路线主轴可获得 正转转速24级,反转转速12级。
第三章 常用金属切削加工方法ppt课件
精度可达IT9～IT6，Ra1.6 ～0.4 m。
在实际生产中,钻_扩_铰是较精密孔的典型加工工艺
（三）镗孔
在镗床上完成孔加工的过程，叫镗孔。
工件安装在工作台上，工作台可作横向和纵向进给， 并能旋转任意角度。镗刀装在主轴或转盘的径向刀 架上，通过主轴箱可使主轴获得旋转主运动、轴向 进给运动，主轴箱还可沿立柱导轨上下移动。
主要用于加工小型零件，单件小批量生产， 在维修车间和模具车间应用较多
（二）龙门刨床 1．龙门刨床因有一个“龙门”式的框架结构而
得名，用于加工大型或重型工件，也可以多 个工件同时加工。 2．切削主运动虽然还是直线往复运动，但它是 由工件来完成的，刨刀只作进给运动。
3．特点：传动平稳、操作方便、适应性强，加工精 度高、生产率较高等。
各种安装方法的特点和应用
二、车削的工艺特点
1、易于保证加工面间的位置精度 2、切削过程平稳 3、生产率高 4、应用范围广 5、刀具简单
三、车削的应用
（一）车削外圆
1、一般外圆面的车削
2、特殊外圆面的车削
（1）细长轴的车削
1）顶尖安装配合中心架或跟刀架做为附加支承，以 增加细长轴的刚性，减少由于刚性不足产生的加工缺 陷 2）采用90°主偏刀，并配合3°左右的正刃倾角，以 减少径向分力
2） 精度和表面质量要求较高的孔，或内表面 形状特殊的孔需用钻孔作为预加工工序。
3）内螺纹攻螺纹前所需底孔
2．立式钻床
由电动机把原动力经主轴 变速箱传给主轴，使主轴 带动钻头旋转。同时也把动 力传给进给箱，使主轴自动 作轴向进给运动。搬动手 柄，也可实现手动进给。进 给箱和工作台可沿立柱导轨上 下，移动以适应各种尺寸 工件的加工。
机械制造技术第三章 金属切削机床
第三章 金属切削机床
上式为深入研究切削过程动力学（机床动刚度和稳定性）提供了基 本概念。
五、机床型号的编制 自学。
第三章 金属切削机床
第二节 金属切削机床部件 一、传动系统
传动系统一般由动力源 (如电动机)、变速装置及执行件 (如主轴、 刀架、工作台)，以及开停、换向和制动机构等部分组成。动力源 给执行件提供动力，并使其得到一定的运动速度和方向；变速装 置传递动力以及变换运动速度；
第三章 金属切削机床
3.支承件的材料
支承件常用的材料有铸铁、钢板和型钢、天 然花岗岩、预应力钢筋混凝土凝土等。
近年来，具有优异力学、声学性能的轻质材 料（如多孔材料）的应用研究相当活跃，并已 尝试在高速机床中应用。
轻质材料：增强纤维聚合物基、蜂窝铝、泡沫金 属（含铁、镍、钴等）
第三章 金属切削机床
• 电气伺服进给系统驱动部件 电气伺服进给系统由伺服驱动部件和机械传动部件组成。伺服
驱动部件有步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机、直线伺服 电机等。
第三章 金属切削机床
直线伺服电动机是一种能直接将电能转化为直线运动机械能的 电力驱动装置，是适应超高速加工技术发展的需要而出现的一种 新型电动机。
直线伺服电动机传动示意图 —直线滚动导轨 2—床身 3—工作台 4—直流电动机
第三章 金属切削机床
机床刚度相应地分为静刚度及动刚度，后者是抗振性的一部分，习 惯所说刚度一般指静刚度。
如加工系统的动刚度（传递函数的倒数）：
Y (s) G(s) Gc (s)Gm (s) 1
式中，Gc (s)为切削过程的传递函数；Gm (s)为机床传递函数。
4.定位精度 定位精度是指机床的定位部件运动到达规定位置的精度。
金属切削机床阶段性作业3
中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院金属切削机床课程作业3（共 4 次作业）学习层次：专科涉及章节：第3章——第4章1.以M1432A型磨床为例，说明为保证加工质量(尺寸精度,几何形状精度和表面粗糙度)，万能外圆磨床在传动与结构方面采取了哪些措施？(注:可与卧式车床进行比较)2.万能外圆磨床上磨削圆锥面有哪几种方法？各适用于什么场合？3.图3-1所示砂轮主轴承受径向和轴向力的轴承各有什么特点？使用这种轴承的基本条件是什么？并说明理由；轴承间隙如何调整？4.在万能外圆磨床上磨削内外圆时，工件有哪几种装夹方法？各适用于什么场合？采用不同装夹方法时，头架的调整状况有何不同？工件怎样获得圆周进给(旋转)运动？5.为什么中型万能外圆磨床的尾架顶尖通常采用弹簧预紧？而卧式车床则采用丝杠螺母预紧？6.如磨床头架和尾座的锥孔中心线在垂直平面内不等高，磨削的工件将产生什么误差，如何解决？如两者在水平面内不同轴，磨削的工件又将产生什么误差，如何解决？7.采用定程磨削法磨削一批零件后，发现工件直径尺寸大了0.03mm ，应如何进行补偿？并说明调整步骤？8.试分析无心外圆磨床和普通外圆磨床在布局、磨削方法、生产效率及适用范围方面各有什么不同？9.内圆磨削的方法有几种？各适用于什么场合？10.试分析卧轴矩台平面磨床在磨削方法、加工质量、生产效率等方面有何不同？它们的适用范围有何不同？11.分析比较应用范成法与成形法加工圆柱齿轮各有何特点？12.在滚齿机上加工直齿和斜齿圆柱齿轮，大质数直齿圆柱齿轮，用切向发加工蜗轮时，分别需要调整哪几条传动链？画出传动原理图，并说明各传动链的两端件及计算位移是什么？13.滚齿机上加工斜齿圆柱齿轮时，工件的范成运动（12B ）和附加运动（22B ）的方向如何确定？以Y3150E 滚齿机为例，说明在操作使用中如何检查这两种运动方向是否正确？14.滚齿机上加工直齿和斜齿圆柱齿轮时，如何确定滚刀刀架扳转角度与方向？如扳转角度有误差或方向有误差，将会产生什么后果？15.在滚齿机上加工齿轮时，如果滚刀的刀齿相对于工件的轴心线不对称，将会产生什么后果？如何解决？16.在滚齿机上加工一对斜齿轮时，当一个齿轮加工完成后，在加工另一个齿轮前应当进行哪些挂轮计算和机床调整工作？17.对比滚齿机和插齿机的加工方法，说明题目各自的特点及主要应用范围18.磨齿有哪些方法？各有什么特点？19.锥齿轮加工机床的工作原理有采用假想冠轮和假想近似冠轮之分，它们在机床上是如何体现的？怎样把工件的全部轮齿切出？采用这种不同的假想齿轮对机床结构和加工质量各有什么影响？参考答案1.以M1432A型磨床为例，说明为保证加工质量(尺寸精度,几何形状精度和表面粗糙度)，万能外圆磨床在传动与结构方面采取了哪些措施？(注:可与卧式车床进行比较)答:在传动方面包含三个方面的措施：(1)砂轮旋转主运动t n，通常由电动机通过三角带直接带动砂轮主轴旋转；(2)工件圆周进给运动w n，通常由单速或多速异步电动机经塔轮变速机构传动；(3)工件纵向进给运动a f，通常采用液压传动，以保证运动的平稳性，并便于实现无级调速和往复运动循环的自动化。
第三章 金属切削加工
二.工艺特点
4.刀具结构简单； 车刀是刀具中最简单的一种，制造、刃磨和安装均较 方便，这就便于根据具体加工要求，选用合理的角度。因 此，车削的适应性较广，并且有利于加工质量和生产效率 的提高。
三. 车削的应用
车削加工是在车床上靠工件的旋转运动（主 运动）和刀具的直线运动（进给运动）相组合， 形成加工表面轨迹来加工工件的。 车削加工的范围很广，归纳起来，其加工的 各类零件具有一个共同的特点——带有旋转表面。 它可以车外圆、车端面、切槽或切断、钻中心孔、 钻孔、扩孔、铰孔、车内孔、车螺纹、车圆锥面、 车特形面、滚花、车台阶和盘绕弹簧等。 如果在车床上装上其它附件和夹具，还可进 行镗削、磨削、珩磨、抛光以及加工各种复杂形 状零件的外圆、内孔等。
四. 铣削的工艺特点及应用 1. 铣削的工艺特点 （1）加工范围广（可铣平面、凸台、园弧面、
沟槽、螺旋槽、齿轮等） ； （2）铣削没有空行程，可采用比较高的切削速 度，铣刀又是多齿刀具，故生产率高；
（3）铣削加工精度高，精铣平面的精度为： IT9～IT7，Ra3.2～1.6µ m。 （4）铣削是断续切削，容易引起振动。
2. 加工方法 （1）钻孔 钻孔是一种孔的粗加工 方法，既适宜于单件小批量 生产，也适宜于大批量生产。 钻头 钻头（麻花钻）是最 常用的孔加工工具，通常 由高速钢制成。
标准麻花钻由3个部分组成：
装夹部分：是钻头的尾部，用于
与机床联接，并传递扭矩和轴向力。
按麻花钻直径的大小，分为直柄
（直径<12mm）和锥柄（直径>12mm）两种。
端铣的面铣刀直接安装在铣床主轴端部刀具系统刚性好同时刀齿可镶硬质合金刀片易于采用大的切削用量进行强力切削和高速切削使生产率得到提高而且工件已加工表面质量也得到提高
机械制造技术基础习题word总结
第二章金属切削原理及刀具● 1. 切削时工件上形成的三个表面是已加工表面、过渡表面和待加工表面。
● 2. 工件与刀具之间的相对运动称为切削运动，按其功用可分为主运动和进给运动，其中主运动消耗功率最大。
● 3. 按照切削性能，高速钢可分为普通性能高速钢和高性能高速钢两种，超硬刀具材料主要有陶瓷、金刚石和立方氮化硼三种● 4. 外圆车刀的主偏角增加，背向力Fp 减少，进给力Ff 增大。
● 5. 切削用量要素包括切削深度（背吃刀量）、进给量、切削速度三个。
● 6. 加工脆性材料时，刀具切削力集中在刀尖附近，宜取较小的前角和后角。
第二章金属切削原理及刀具7. 在车削外圆时，切削力可以分解为三个垂直方向的分力，即主切削力，进给抗力和切深抗力，其中在切削过程中不作功的是切深抗力。
8. 金刚石刀具不适合加工铁族金属材料，原因是金刚石的碳元素与铁原子有很强的化学亲和作用，使之转化成石墨，失去切削性能。
9. 刀具磨损形态包括前刀面磨损、后刀面磨损和边界磨损。
11. 刀具的磨损过程分为初期磨损、正常磨损和急剧磨损三个阶段，其中初期磨损阶段刀具磨损较快。
12. 车刀的主偏角越大，在切削过程中产生的径向切削力就越小。
13. 刀具后角是指后刀面与切削平面间的夹角。
5第二章金属切削原理及刀具14. 当高速切削时，宜选用（高速钢，硬质合金）刀具；粗车钢时，应选用（YT5、YG6、YT30）。
15. 制造复杂刀具宜选用（高速钢、硬质合金）；粗车钢时，应选用（YT5、YG6、YT30）。
第二章金属切削原理及刀具● 1. 安装外车槽刀时，刀尖低于工件回转中心时，与其标注角度相比。
其工作角度将会：（ C ）● A、前角不变，后角减小； B、前角变大，后角变小；● C、前角变小，后角变大； D、前、后角均不变。
● 2. 车外圆时，能使切屑流向工件待加工表面的几何要素是：（A ）● A、刃倾角大于0°；B、刃倾角小于0°；● C、前角大于0°； D、前角小于0°。
第三章金属切削过程的基本规律
Fp随λ s增大而减小，
Ff随λ s增大而增大
2.刀尖圆弧半径rε的影响
rε 增大相当于κ r减小的影响
（1）rε 对Fc影响很小 （2）Fp随 rε 增大而增大
Ff随 rε 增大而减小
3．刀具磨损
刀具的切削刃及后刀面产生磨损后，会使 切削时摩擦和挤压加剧，故使切削力 Fc 和 Fp 增 大。
2 f
Fp FD cos r ; F f FD sin r
（3-5）
二、各分力的作用 1、切削分力的作用---切削力Fc（主切削力Fz）
它是设计机床主轴、齿轮和计算主运动功率的主要依据，也 是用于选用刀杆、刀片尺寸、设计夹具和选择切削用量的重 要依据。使车刀产生弯矩，也是计算切削功率的依据
Fc——切削力，单位为N； vc——切削速度，单位为m/min。 Pc——切削功率，单位为kW。
3
四、影响切削力的因素
（一）切削用量的影响
1．背吃刀量ap与进给量f
ap↑→Ac成正比↑， kc不变， ap的 指数约等于1，因而
切削力成正比增加
f↑→Ac成正比↑，但 kc略减小， f 的 指数小于1，因而 切削力增加但与f 不成正比
(二)切削温度分布
温度分布规律 1)刀-屑接触面间摩擦大， 热量不易传散，故温度值 最高
2)切削区域的最高温度点在前面上近切削刃处， 在离切削刃1mm处的最高温度约900℃，因为 在该处热量集中，压力高。在后面上离切削刃 约0.3mm处的最高温度为700℃；
3)切屑带走热量最多，切屑上平均温度高于刀具 和工件上的平均温度，因切屑剪切面上塑性变 形严重，其上各点剪切变形功大致相同。各点 温度值也较接近。工件切削层中最高温度在近 切削刃处，它的平均温度较刀具上最高温度点 低2～3倍。
金属切削机床PPT课件
代号 H F W Q J
（2）结构特性代号
区别主参数相同而结构不同的机床，在型号中用汉语
拼音区分。通用特性代号已用的字母及字母“I”、“O”
不能用。例：CA6140型普通车床
.
4
3.机床的组别和系别代号 每类机床分10组（从0～9组），每组又分10系（从0～9型）
4.主要参数代号 代表机床规格大小的一种参数，用阿拉伯数字表示，常用 主参数的折算值（1/10或1/100或1/1）来表示。
代号 U H K UX HX KX
6
三、机床的运动分析 基本方法 ： 表面 — 运动 — 传动 — 机构
（一）工件表面的形成
零件上的常见表面：
1. 圆柱面
直线（母线）、圆（导线）
2. 圆锥面
直线（母线）、圆（导线）
3. 平面
直线或圆 、直线（导线）
4. 成形面（如螺纹面、渐开线表面）型线、螺旋线或直线
动力源、执行件之间的传动联系表示出来的示意图。 并不表达实际传动机构的种类和数量
2）传动系统图
表示机床全部运动的传动关系的示意图，用国家标准规 定的符号表示各种传动元件，并按照运动传递的顺序，画 在能反映机床外形和各主要部件相互位置的展开图中。
只表示传动关系，而不表示各零件的实际尺寸和位置
.
15
3.3.1 车床
一、概 述
车床占机床总数的20%～35%； 加工范围：轴、盘套零件上内外回转面、端面、螺纹面等；
运动特征：主运动为主轴带动工件作回转运动 ；
所用刀具：车刀、钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥等； 车床种类：卧式、立式、转塔、仿形、自动和半自动、
专门化车床（曲轴、凸轮轴车床、铲齿车床） 加工精度：经济加工精度IT8~IT7,表面粗糙度Ra1.25~2.5
机械制造技术基础课后答案
机械制造技术基础课后习题答案第一章机械加工方法1-1 特种加工在成形工艺方面与切削加工有什么不同?答：1精密微细的零件。
2切除多余材料。
341-2 简述电火花加工、电解加工、激光加工和超声波加工的表面形成原理和应用范围。
答：1放电过程极为短促炸力把熔化和企划的金属抛离电极表面点持续时间的长短适应性强工件的材料硬度限制。
2将电镀材料做阳极镀材料就会逐渐的溶解儿附着到作为阴极的工件上形成镀层。
并由电应用范围管3通过光学系统将激光聚焦成一个高能晾凉的小光斑质爆炸式的喷射去处。
激光束的功率很高异型孔。
4工作中超声振动还是悬浮液产生空腔适宜加工各种脆硬材料、淬火钢等也能加工1-3车削加工能形成那些表面？答各种回转面和平面1-4镗削与车削有什么不同？答（1）主运动不同（2）加工精度不同，一般车削高于镗削。
1-5 简述滚切斜齿轮时的四条传动链。
第二章金属切削切学原理与刀具2 - 1 .金属切削过程有何特征答的几个重要参数：主倾角，刃倾角，前角，后角，副倾角，副后角2 - 2 .切削过程的三个变形区各有什么特点答第一变形区这三个变形区汇集在切削刃附近切屑面上。
2 -3 .分析积屑瘤产生的原因及其对加工的影响答在中低速切削塑性金属材料时,刀—屑接触表面由于强烈的挤压和摩擦而成为新鲜表面,两接触表面的金属原子产生强大的吸引力,使少量切屑金属粘结在前刀面上,产生了冷焊,并加工硬化,形成瘤核。
瘤核逐渐长大成为积屑瘤积屑瘤粘结在前刀面上由此可见消除措施速切削或低速切削2 - 4切屑与前刀面之间的摩擦与一般刚体之间的滑动摩擦有无区别答2 - 5车刀的角度是如何定义的答P1 7工作角度是以切削过程中实际的切削平面、基面和正交平面为参考平面确定的刀具角度。
2 - 6金属切削过程为什么会产生切削力答123面与过度表面和以加工表面之间的摩擦力。
2 - 7车削时切削合力为什么常分解为三个相互垂直的分力来分析答1）车削时的切削运动为三个相互垂直的运动：主运动（切削速度）、进给运动（进给量）、切深运动（背吃刀量），为了实际应用和方便计算，在实际切削时将切削合力分解成沿三个运动方向、相互垂直的分力。
§3.2 金属切削机床部件
机械制造技术——第三章 金属切削机床 §3.2 金属切削机床部件
§3.2 金属切削机床部件
本节对金属切削机床的主要部件进行介绍。
本节内容： 传动系统
主轴部件
机床支撑件
机床导轨
机床刀架和自动换刀装置
机械工程学院
机械制造技术——第三章 金属切削机床 §3.2 金属切削机床部件
3.2.1 机床的传动系统
机械工程学院
机械制造技术——第三章 金属切削机床 §3.2 金属切削机床部件
抗振性 抗振性是指其抵抗受迫振动和自激振动的能力。影响抗振性的主要因素 是主轴部件的静刚度、质量分布以及阻尼。
温升和热变形 温升和热变形主轴部件运转时，因各相对运动处的摩擦生热，切削区的切
削热等使主轴部件的温度升高，形状尺寸和位置发生变化，造成其所谓的热变 形。主轴热变形可引起轴承间隙变化，润滑油温度升高后会使粘度降低，这些 变化都会影响主轴部件工作性能，降低加工精度。 主轴部件的传动方式 主轴部件的传动方式主要有齿轮传动、带传动、电动机直接驱动等。主轴 传动方式的选择，主要决定于主轴的转速、所传递的转矩、对运动平稳性的要 求，以及结构紧凑、装卸维修方便等要求。 齿轮传动 齿轮传动的特点是结构简单、紧凑，能传递较大的转矩，能适应变转速、 变载荷工作，应用最广。其缺点是线速度不能过高，通常小于12~15m/s，不 如带传动平稳。
带动惯性负载能力较差，一般需要用齿轮减速装
置，多用于中小型数控机床。
机械工程学院
机械制造技术——第三章 金属切削机床 §3.2 金属切削机床部件
直线伺服电动机 直线伺服电动机是一种能直接将电能转化为直线运动机械能的电子驱动装置， 使适应超高速加工技术发展的需要而出现的一种新型电动机。 直线伺服电动机工作原理同旋转电动机相似，可以看作是将旋转型伺服电动机
第3章 切削过程的基本规律
⑶工件材料影响 工件材料是通过强度、硬度和导热 系数等性能不同对切削温度产生影响的。 ⑷其它因素的影响 磨损、干切削都会使温度升高。浇 注切削液是降低切削温度的一个有效措 施
3. 4 刀具磨损与刀具耐用度
一、刀具磨损形式
刀具磨损形式为正常磨损和非正常磨损两大类。 ⑴正常磨损
正常磨损是指在刀具设计与使用合理、制 造与刃磨质量符合要求的情况下，刀具在切削 过程中逐渐产生的磨损。
⑵切削速度
切削速度vc是通过(a)积屑瘤使剪切角φ改变; (b)切削 温度使磨擦系数μ变化,而影响切屑变形的。如图2.11以 中碳钢为例。
⑶进给量
进给量对切屑变形的影响规律如图2.12所示，即f ↗使Λh ↘； 这是由于f ↗后，使切削厚度↗，正压力和平均正应 力↗ ，磨擦系数↘ ，剪切角↗所致。
性变形就产生脆性崩裂，切屑呈不规则的细粒状。
三、切屑变形程度的表示方法 (1)剪切角φ vc
剪切面AB 与切削速度vc 之间的夹角。 V↗，φ↗， A剪切 ↘， （切削省力） F↘。
B
φ
A
大小确定： 获得切屑根部 照片，度量得 出。
(2)相对滑 移ε
B”
B’
ε=Δs/Δy=
ctgφ+tg(φ-γo)
3. 3 切削热与切削温度
一、切削热的来源与传导 1)热源： 剪切区变形功形成的热Qp; 切屑与前刀面摩擦功形成的热Qγf; 已加工表面与后刀面摩擦功形成的热Qαf。 2)传导：传入切屑Qch(切削钢不加切削液时传入比例50%~86%)、 工件Qw(40%~10%) 、刀具Qc(9%~3%)和周围介质Qf(1%)。 3)切削热的形成及传导关系为：
(二)、磨损过程和磨钝标准
▼ 磨损过程如图 3-26所示，图中大致分三个阶 段。 • 初期磨损阶段(I段)：磨损较快。是由于刀具 表面粗糙不平或表层组织不耐磨引起的。 • 正常磨损阶段(II)： 该磨损度近似为常数。 AB呈直线。 • 急剧磨损阶段(III)：磨损急剧加速继而刀具 损坏。由于磨损严重，切削温度剧增，刀具强 度、硬度降低所致。
3第三章金属切削过程的基本规律
（1）工件材料的影响
工件材料的塑性或韧性越高，切屑越不易折断，使切 屑与前刀面间摩擦增加，故切削力增大。 注意点：材料硬化能力越高，则力越大。 奥氏体不锈钢，强度低、硬度低，但强化系数大，较 小的变形就会引起材料硬度提高，所以切削力大。 铜、铅等塑性大，但变形时，加工硬化小，则切削力 小。
3.1.7 影响切削变形的主要因素
进给量f增大，切削厚度ac增加，平均正应力av增 大，正压力Fn增大，因此摩擦系数μ下降、剪切 角φ增大。致使变形系数ξ减小。 切削厚度ac增加，切屑中平均变形减小；反之， 薄切屑的变形量大。
3.2 切削力
概念： 切削过程中，刀具施加于工件使工件材 料产生变形，并使多余材料变为切屑所 需的力称为切削力。 而工件低抗变形施加于刀具称为切削抗 力，在分析切削力以及切削机理时，切 削力与切削抗力意义相同。 意义： 切削力是影响质量的重要因素； 是机床、刀具、夹具设计、和计算动力 消耗的主要依据。还可用来监控刀具磨 损与加工表面质量。
（2）切削用量的影响
切削速度 加工塑性金属时，主要因素为积屑瘤与摩擦。 低、中速（5－20m/min）：υ提高，切削变形 减小，故Fz逐渐减小；积屑瘤渐成。 中速时（20m/min左右）：变形值最小，Fz减 至最小值，积屑瘤最高，大前角作用。 超过中速，υ提高，切削变形增大，故Fz逐渐 增大。积屑瘤消失。 高速（υ＞60m/min），切削变形随着切削速 度增加而减小，Fz逐渐减小而后达到稳定。 切削脆性金属，因为变形和摩擦均较小，故切 削速度υ改变时切削力变化不大。
以上切屑虽然与加工不同材料有关，但加工同一种材料采用不同 的切削条件也将产生不同的切屑。如加工塑性材料时，一般得到 带状切屑，但如果前角较小，速度较低，切削厚度较大时将产生 挤裂切屑；如前角进一步减小，再降低切削速度，或加大切削厚 度，则得到单元切屑。掌握这些规律，可以控制切屑形状和尺寸， 达到断屑和卷屑目的。
机械制造技术基础
3)复合运动，如卧式车床车螺纹时的螺旋运动，它是由 主轴带动工件的旋转运动和刀架溜板的直线运动合成 的。
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❖ 进给运动的形式：
进给运动可以有一个或几个：钻床、刨床 等机床有一个进给运动；外圆磨床的进给运动 有工件主轴的旋转运动和工作台的直线运动； 车床有刀架溜板
性高，体积小，传动刚度高，响应快，可得到瞬时高 的加/减速度。
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(3)电伺服进给传动系统中的机械传动部件 1.滚珠丝杠
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2.齿轮（同步齿轮带）
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二.主轴部件
主轴部件是机床重要部件之一，它是机床的执行件。 它的功用是支承并带动工件或刀具旋转进行切削，承 受切削力和驱动力等载荷，完成表面成形运动
⑵应具有较好的动态特性； ⑶热稳定性好； ⑷排屑畅通、吊运安全，并具有良好的结构工艺性。
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2.支承件的结构 ❖ 三种结构： a)箱形类：支承件在三个方向的尺寸上都相差不多，如
各类箱体、底座、升降台等。 b)板块类：支承件在两个方向的尺寸上比第三个方向大
得多，如工作台、刀架等。 c)梁类支承件：支承件在一个方向的尺寸比另两个方向
部位进行冷却。 7.润滑系统：用于对机床的运动副 进行润滑，以减小摩
擦、磨损和发热。 8.其它装置：如排屑装置、自动测量装置等。
各部件将在第二节作详述
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二.机床的运动
机床的运动分为表面形成运动和辅助运动。 1.表面形成运动：表面形成运动是机床最基本的运动，
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第三章金属切削机床第三节
磨床
内圆磨床
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
第三章金属切削机床第三节
磨床
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平面磨床
适用场合：磨削各种零件的平面；
分类
根据砂轮的工作面不同，分为卧式（用砂轮轮缘进 行磨削）和立式（用砂轮端面进行磨削） 。
万能外圆磨床（M1432A）
第三章金属切削机床第三节
磨床
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万能外圆磨床（M1432A）
第三章金属切削机床第三节
磨床
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普通外圆磨床
结构特征：与万能外圆磨床基本相同，所不同 的是（1）头架和砂轮架不能绕轴心在水平面 内调整角度；（2）头架主轴直径直接固定在 箱体上不能转动，工件只能用顶尖支承进行磨 削；（3）不配置内圆磨头装置。
级（14～1580r/min）； 进给量：纵向64级，横向64级； 车削螺纹范围：米制（P＝1～192），英制（ P＝
1～44），模数制（ P＝1～39），节径制（ P＝ 1～37）。
第三章金属切削机床第三节
车床
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立式车床
适用场合：适于加工直径大而高度小于直径的 大型工件；
纵磨法（贯穿磨法）：导轮轴线相对于工件轴线偏 转1°～4°，粗磨时取大值，精磨时取小值。
横磨法（切入磨法）：工件无轴向运动，导轮作横 向进给运动，为了使磨削时紧靠挡块，一般取偏转 角0.5°～1°。
无心磨床适用场合 大批量生产中磨削细长轴 以及不带中心孔的轴、套、销等零件，它的主 参数以最大磨削直径表示。
万能外圆磨床（M1432A）
适用场合：主要用于磨削圆形或圆锥形的外圆 和内孔，也可用于磨阶梯轴的轴肩和端平面。
主参数：工件最大磨削直径的1/10。
特点：普通精度级，通用性较大，自动化程度 不高，磨削效率低，适用于工具车间、机修车 间和单件小批量生产的车间。
第三章金属切削机床第三节
磨床
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特点：工艺范围较窄，机床及头架主轴部件的 刚度高，工件的旋转精度好。这种磨床适用于 中批及大批量生产磨削外圆柱面、锥度不大的 外圆锥面及阶梯轴轴肩等。
第三章金属切削机床第三节
磨床
普通外圆磨床
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第三章金属切削机床第三节
磨床
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刀具：主要是车刀，还可用钻头、扩孔钻、铰 刀等孔加工刀具。
主要类型：卧式车床、立式车床、转塔车床、 自动和半自动车床以及各种专门化车床等。
第三章金属切削机床第三节
车床
卧式车床（CA6140）
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第三章金属切削机床第三节
车床
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磨削方法－纵磨法：工件装夹在头架上由主轴带 动作圆周进给运动，还可随同工作台沿床身导轨 作纵向往复运动，还可在水平面内调整角度位置 以磨削圆锥孔。砂轮由砂轮架主轴带动作旋转运 动，工作台每往复一次，砂轮架作横向进给一次。
第三章金属切削机床第三节
磨床
内圆磨床
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第三章金属切削机床第三节
磨床
无心磨床
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第三章金属切削机床第三节
磨床
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内圆磨床
应用场合 磨削圆柱孔和圆锥孔，单件小批量。
分类
按结构类型：普通内圆磨床、无心内圆磨床和行星内圆 磨床；
按自动化程度：普通、半自动和全自动内圆磨床。
主要类型：外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工 具磨床、刀具刃磨磨床、各种专门化磨床（如曲 轴磨床、凸轮轴磨床、花键轴磨床、活塞环磨床、 齿轮磨床、螺纹磨床等）、研磨床、其他磨床 （如珩磨机、抛光机、超精加工机床、砂轮机 等）。
第三章金属切削机床第三节
磨床
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无心磨床
无心磨削的特点：工件 置于磨削砂轮和导轮之 间并用托板支承定位， 工件中心略高于两轮中 心的连线，并在导轮摩 擦力作用下带动旋转。 磨削砂轮线速度很高， 这样工件在多次转动中 逐步被磨圆。
第三章金属切削机床第三节
磨床
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无心磨床
无心磨削的方式
结构形式 单柱式和双柱式； 主参数 最大车削直径的1/100表示。
第三章金属切削机床第三节
车床
立式车床
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பைடு நூலகம்第三章金属切削机床第三节
车床
转塔车床
结构特征：没有尾座， 尾座由转塔车床的转塔 刀架所代替。
特点：加工复杂工件时， 转塔车床的生产率比卧 式车床高。
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3.3 常见的金属切削机床
磨床 钻床 铣床 加工中心 其他类型机床
第三章金属切削机床第三节
车床
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概述
应用场合：用于加工内、外圆柱面、圆锥面、 端面、成形回转表面以及内螺纹面等。
运动特征：主运动为主轴作回转运动，进给运 动通常由刀具来完成。
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第三章金属切削机床第三节
车床
转塔车床
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第三章金属切削机床第三节
磨床
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概述
适用场合：精加工和硬表面加工，少数应用于粗 加工；
刀具（磨料磨具）：砂轮、砂带、油石、研磨料；
卧式车床（CA6140）
加工范围：适用于中、小型的各种轴类和盘套 类零件的加工
第三章金属切削机床第三节
车床
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卧式车床（CA6140）
技术性能
床身最大工件回转直径400mm； 工件长度750，1500，2000（mm）； 刀架最大回转直径210mm； 主轴转速：正转24级（10～1400r/min），反转12