机械制造基础(第二版)ch04机床基本知识
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机械制造基础
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机械制造基础
第一篇 金属切削加工原理 第二篇 金属切削加工方法与设备 第三篇 机械零件的精度标准 第四篇 机械零件加工工艺 第五篇 现代制造技术
第二篇 金属切削加工方法与设备
第四章 金属切削机床基本知识 第五章 车削加工 第六章 铣削加工 第七章 钻削与镗削加工 第八章 磨削加工 第九章 齿轮齿形加工
2. 同类型机床按工作精度又可分为： 普通精度机床（common accuracy machine tools） 精密机床（precision accuracy machine tools） 高精度机床（high degree of accuracy machine tools）
3. 按自动化程度分为： 手动（manually operation） 机动（automotive operation） 半自动（semiautomatic） 自动机床（automatic machine tools）
通过一系列的传动件把执行件和动力源，或者把执行件和 执行件联接起来，便构成了一个传动联系。
二、机床的传动链
构成一个传动联系的一系列传动件，称为机 床的传动链。
1、
联系动力源（如电机）和执行件（如主 轴、刀架、工作台等）之间的传动链，使执 行件得到运动，而且能改变运动的速度和方 向，但不要求动力源和执行件之间有严格的 传动比关系。
例1： CA6140型卧式车床
C A 6 1 40
类别代号（车床类）
结构特性代号（结构不同）
组别代号（落地或卧式车床组）
系别代号（卧式车床系）
主参数（最大车削直径400mm）
例2： MG1432A型高精度万能外圆磨床
M G 1 4 32 A 类别代号（磨床类） 通用特性（高精度） 组别代号（外圆磨床组） 系别代号（万能外圆磨床系） 主参数（最大磨削直径320mm) 重大改进顺序号（第一次重大改进）
2、
联系复合运动之内的各个分解部分，因而传 动链所联系的执行件相互之间的相对速度（相对 位移量）有严格的要求，以保证运动的轨迹。
在内联系传动链中，不应有摩擦传动或是瞬 时传动比变化的传动件（如链传动）。
三、传动原理图
❖定比机构：传动比固定的传动机构。 ❖换置机构：变换传动比的传动机构。
用一些简明的符号把传动原理和传动路 线表示出来，就是传动原理图。
S
XBL
D
丝
铣刨拉
电
G
Q
割
其
类 别
组别
1
单轴自 动车床
车
床 C
5
立式车 床
落地及 6 卧式车
床
钻
3
摇臂钻 床
床
Z
5
立式钻 床
镗
4
坐标镗 床
床
T
6
卧式镗 床
系别
1
单轴纵切自动车 床
3
单轴六角自动车 床
1 单柱立式车床
2 双柱立式车床
0 落地车床
1 卧式车床
0 普通摇臂钻床 1 万向摇臂钻床 1 立式钻床 2 多轴立式钻床 1 单柱坐标镗床 2 双柱坐标镗床 1 卧式镗床 3 卧式镗铣床
例：卧式车床的传动原理图
本节结束
第三节 机床运动的调整计算
一、运动参数及其调整 运动参数
每一个独立的运动都需要有5个参数来确定： 运动的起点、运动的方向、运动的轨迹、运动的 路程和运动的速度。
运动调整
机床运动的调整，就是调整每个独立运动的5 个参数。
二、机床运动调整计算步骤
(1) 确定传动链两端件 主轴——刀架
e）合成机构 i）脉冲发生器
j）快调换置机构——数控系统
图 4-1 传动原理图常用符号
1
2 iv
3
4 B11
5
if 6 7
A 12
图 2－ 14 卧 式 车床 的 传 动原 理 图
图 4-2 卧式车床传动原理图
动态精度除了与静态精度密切有关外，很大程 度上取决于机床的刚度、抗振性和热稳定性等。
2、机床的技术性能
——有关机床加工范围、使用质量和经济性的 性能指标：
工艺范围——指其适应不同生产要求的能力 技术规格——反映机床尺寸大小和工作性能的各种技术数据 加工精度和表面粗糙度——经济精度 生产率 自动化程度——机床自动工作的时间与全部工作时间的比值 精度保持性——指机床保持其规定的加工质量的时间长短
3、机床自动线的型号
Δ） - ZX Δ
设计顺序号
机床自动线代号 设计单位号 ×××-ZX001 单位以通用机床或专用机床为某厂设 计的第一条机床自动线
三、机床的精度和技术性能
1、机床的精度
•几何精度 •传动精度 •位置精度
1）几何精度：
床身导轨的直线度、工作台台面的平面度、 主轴的回转精度、刀架和工作台等移动的直线 度、刀架移动方向与主轴轴线的平行度等。
第一节 金属切削机床的类型和编号 第二节 机床运动分析 第三节 机床运动的调整计算
第一节 金属切削机床的类型和编号
the Type and number of metal cutting machine Tools
一、机床的分类 （classification of machine tools）
4. 按重量和尺寸分为： 仪表机床（instrument machine tools） 中型机床(一般机床) （medium machine tools） 大型机床(重量达10t) （large-sized machine tools） 重型机床(大于30t) （heavy-duty machine tools） 超重型机床(大于100t) （super-duty machine tools）
GB/T15375-94 代替JB1838-85
GB/T15375-94
GB/T15375-2008
1、通用机床型号
基本部分 / 辅助部分
机床型号由汉语拼音字母和数字按一定的规 律组合而成，它适用于各类通用机床和专用 机床(不包括组合机床、特种加工机床)。
通用机床型号基本部分：
(Δ ) ( ) Δ Δ Δ（×Δ（） ）
动力源——传动装置——执行件 外联系传动链 、内联系传动链 3、机床精度
4、传动原理图 5、机床运动的调整（换置计算）
作业见课程网站
请同学们 认真复习、预习
普通机床类别代号
类别 代号
拼音
车床 钻床
CZ 车钻
镗床 磨
床
T M 2M 3M 镗 磨 二磨 三磨
齿轮加工机床 Y 牙
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
if
ac bd
33 24
45 60 30 80
即a＝45，b＝30，c＝60，d＝80
✓若 if为无理数时可参阅有关资料查表取得近似值(误差 必须在允许的范围内)。
注意：必须满足结构要求（不发生干涉）。 c＋15＜a＋b和b＋15＜c＋d；
本章结束
本章总结
1、机床的分类及型号编制 2、 机床的传动联系及传动链
例3： Z3040×16 最大钻孔直径40mm，最大跨距为1600mm的摇臂钻床
例4：MKG1340 最大磨削直径为400mm的高精度数控外圆磨床
例5：TH6340/5 L 镗轴直径为400mm的五轴联动卧式加工中心
2、专用机床的型号
Δ） - Δ
设计顺序号
×××-015
设计单位号
某单位设计制造的第15种专用机床为专用磨床
L＝12mm。根据图示螺纹进给传动链，确定挂轮变速机构的
解：
(1)传动链两端件：主轴—— (2)计算位移：主轴1转——刀架移动S
(3)
1 60 30 a c S 60 45 b d L
(4)整理换置公式，确定配换齿轮齿数：
ac 9
if
bd
8
确定配换齿轮a、b、c、d齿数的方法：
✓若传动比if 是有理数且分解因子不大，可用因子分解法。
5 . 按机床主要工作部件的数目可分为：
单轴（single axle） 多轴（multi spindle） 单刀（single-tool） 多刀机床（multi-cutter machine tool）
二、 机床型号编制方法: （regimentation method of machine tool’s model number）
本节结束
第二节 机床运动分析
一、机床的运动联系
(1)执行件——执行机床运动的部件。 (2)动力源——提供运动和动力的装置，是执行件的运动来源。 (3)传动装置——传递运动和动力的装置，通过它把动力源的运 动和动力传给执行件。
通常，传动装置同时还需完成变速、变向、改变运动形式 等任务，使执行件获得所需运动速度、运动方向和运动形式。
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
j)
图 2－ 13 传动原理图的常用示意符号
a)电动机 b)主轴 c)车刀 d)滚刀 e )合成机构
a）电机 f)h传)b电动）的比联可主系变换轴的换i)脉置冲器发官c生）器 车j)快刀调g换)传置动器比官d不—）变—的数滚机控械系刀联统系 f）换置机构 g）定比机构 h）电联系
——决定刀具和工件之间的相对运动 轨迹的准确性
决定了被加工零件的形状及位置精度
实际导轨方向
理想导轨方向 车床导轨与主轴不平行引起的误差
2）传动精度：
指机床内联系传动链两端件之间运 动关系的准确性。
——决定复合运动轨迹的精度 影响被加工表面的形状及位置精度
(如螺纹的螺距误差、齿轮误差)。
3）位置精度：
类 别
组别
系别
1
外圆磨 床
1 宽砂轮无心磨床 4 万能外圆磨床
磨
床 M
2
内圆磨 床
1 内圆磨床 2 半自动内圆磨床
平面及 2 立轴矩台平面磨床
7 端面磨 床
3 卧轴圆台平面磨床
齿 轮
3 滚齿机
1 1单轴滚齿机 5 双轴滚齿机
机 床 Y
5 插齿机
1 插齿机 5 人字齿轮插齿机
铣 床
5
立式铣 床
0 立式升降台铣床 4 坐标升降台铣床
分类代号 类代号11类 通用特性和结构特性代号 组代号10组0-9
系代号1位数
主参数或设计顺序号2位 主轴数或第二主参数 重大改进顺序号
通用机床型号辅助部分:
基本部分/ （ Δ ）
其它特性代号
GB/T15375-2008 无企业代号
通用机床型号辅助部分:
基本部分/ （ Δ ）（- Δ ）
其它特性代号 企业代号
(2) 确定计算位移量 主轴1转r——刀架移动S
(3) 列出运动平衡式
(4) 导出该换置公式
1
1r i4-5 if i6-7 L＝S if ＝ S/(i4-5 if i6-7 L )
2 iv
3
4 B11
5
if 6 7
A 12
图 2－ 14 卧 式 车床 的 传 动原 理 图
例：在车床上加工螺纹，要求螺纹导程S＝9mm，丝杠导程
X
6
卧式铣 床
0 卧式升降台铣床 1 万能升降台铣床
表4－3 通用特性代号
通用特性 代号 读音
高精度 精密 自动 G MZ 高 密自
半自动 数控 加工中心自动换刀
BK
H
半控
换
仿形
F 仿
轻型 加重型 简式或经济型 柔性单元
Q
C
J
R
轻重
简
柔
数显 高速
XS 显速
滑动齿轮变速
离合器式齿轮变速
a)
b)
指机床运动部件，如工作台、刀架和主 轴箱等，从某一起始位置运动到预期的另一 位置时所到达的实际位置的准确程度。
国家标准的内容包括：精度检验项目、检验 方法和允许的误差范围。
➢静态精度 机床的精度
➢动态精度
静态精度是在无切削载荷以及机床不运动或运 动速度很低的情况下检测的。
动态精度是机床在载荷、温升、振动等作用下 的精度。
11大类
10个组
若干系(系列)
其它特征
一、机床的分类
1、按加工性质及使用刀具分 2、按应用范围（通用化程度）分 3、按工作精度分 4、按自动化程度分 5、按重量和尺寸分 6、按主要工作部件数目分
1. 同类型机床按应用范围(通用性程度)分为: 通用机床（General machine tools） 专门化机床（Specialized machine tools） 专用机床（Special machine tools）
西南石油大学
机电工程学院
第四章 金属切削机床基本知识Capter 4 金属切削机床基本知识
Basic knowledge of metal cutting machine tools
本章主要内容：
1、 金属切削机床的分类和编号 2 、机床的传动联系和传动原理图 3 、机床运动的调整
Chapter 4 金属切削机床基本知识
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机械制造基础
第一篇 金属切削加工原理 第二篇 金属切削加工方法与设备 第三篇 机械零件的精度标准 第四篇 机械零件加工工艺 第五篇 现代制造技术
第二篇 金属切削加工方法与设备
第四章 金属切削机床基本知识 第五章 车削加工 第六章 铣削加工 第七章 钻削与镗削加工 第八章 磨削加工 第九章 齿轮齿形加工
2. 同类型机床按工作精度又可分为： 普通精度机床（common accuracy machine tools） 精密机床（precision accuracy machine tools） 高精度机床（high degree of accuracy machine tools）
3. 按自动化程度分为： 手动（manually operation） 机动（automotive operation） 半自动（semiautomatic） 自动机床（automatic machine tools）
通过一系列的传动件把执行件和动力源，或者把执行件和 执行件联接起来，便构成了一个传动联系。
二、机床的传动链
构成一个传动联系的一系列传动件，称为机 床的传动链。
1、
联系动力源（如电机）和执行件（如主 轴、刀架、工作台等）之间的传动链，使执 行件得到运动，而且能改变运动的速度和方 向，但不要求动力源和执行件之间有严格的 传动比关系。
例1： CA6140型卧式车床
C A 6 1 40
类别代号（车床类）
结构特性代号（结构不同）
组别代号（落地或卧式车床组）
系别代号（卧式车床系）
主参数（最大车削直径400mm）
例2： MG1432A型高精度万能外圆磨床
M G 1 4 32 A 类别代号（磨床类） 通用特性（高精度） 组别代号（外圆磨床组） 系别代号（万能外圆磨床系） 主参数（最大磨削直径320mm) 重大改进顺序号（第一次重大改进）
2、
联系复合运动之内的各个分解部分，因而传 动链所联系的执行件相互之间的相对速度（相对 位移量）有严格的要求，以保证运动的轨迹。
在内联系传动链中，不应有摩擦传动或是瞬 时传动比变化的传动件（如链传动）。
三、传动原理图
❖定比机构：传动比固定的传动机构。 ❖换置机构：变换传动比的传动机构。
用一些简明的符号把传动原理和传动路 线表示出来，就是传动原理图。
S
XBL
D
丝
铣刨拉
电
G
Q
割
其
类 别
组别
1
单轴自 动车床
车
床 C
5
立式车 床
落地及 6 卧式车
床
钻
3
摇臂钻 床
床
Z
5
立式钻 床
镗
4
坐标镗 床
床
T
6
卧式镗 床
系别
1
单轴纵切自动车 床
3
单轴六角自动车 床
1 单柱立式车床
2 双柱立式车床
0 落地车床
1 卧式车床
0 普通摇臂钻床 1 万向摇臂钻床 1 立式钻床 2 多轴立式钻床 1 单柱坐标镗床 2 双柱坐标镗床 1 卧式镗床 3 卧式镗铣床
例：卧式车床的传动原理图
本节结束
第三节 机床运动的调整计算
一、运动参数及其调整 运动参数
每一个独立的运动都需要有5个参数来确定： 运动的起点、运动的方向、运动的轨迹、运动的 路程和运动的速度。
运动调整
机床运动的调整，就是调整每个独立运动的5 个参数。
二、机床运动调整计算步骤
(1) 确定传动链两端件 主轴——刀架
e）合成机构 i）脉冲发生器
j）快调换置机构——数控系统
图 4-1 传动原理图常用符号
1
2 iv
3
4 B11
5
if 6 7
A 12
图 2－ 14 卧 式 车床 的 传 动原 理 图
图 4-2 卧式车床传动原理图
动态精度除了与静态精度密切有关外，很大程 度上取决于机床的刚度、抗振性和热稳定性等。
2、机床的技术性能
——有关机床加工范围、使用质量和经济性的 性能指标：
工艺范围——指其适应不同生产要求的能力 技术规格——反映机床尺寸大小和工作性能的各种技术数据 加工精度和表面粗糙度——经济精度 生产率 自动化程度——机床自动工作的时间与全部工作时间的比值 精度保持性——指机床保持其规定的加工质量的时间长短
3、机床自动线的型号
Δ） - ZX Δ
设计顺序号
机床自动线代号 设计单位号 ×××-ZX001 单位以通用机床或专用机床为某厂设 计的第一条机床自动线
三、机床的精度和技术性能
1、机床的精度
•几何精度 •传动精度 •位置精度
1）几何精度：
床身导轨的直线度、工作台台面的平面度、 主轴的回转精度、刀架和工作台等移动的直线 度、刀架移动方向与主轴轴线的平行度等。
第一节 金属切削机床的类型和编号 第二节 机床运动分析 第三节 机床运动的调整计算
第一节 金属切削机床的类型和编号
the Type and number of metal cutting machine Tools
一、机床的分类 （classification of machine tools）
4. 按重量和尺寸分为： 仪表机床（instrument machine tools） 中型机床(一般机床) （medium machine tools） 大型机床(重量达10t) （large-sized machine tools） 重型机床(大于30t) （heavy-duty machine tools） 超重型机床(大于100t) （super-duty machine tools）
GB/T15375-94 代替JB1838-85
GB/T15375-94
GB/T15375-2008
1、通用机床型号
基本部分 / 辅助部分
机床型号由汉语拼音字母和数字按一定的规 律组合而成，它适用于各类通用机床和专用 机床(不包括组合机床、特种加工机床)。
通用机床型号基本部分：
(Δ ) ( ) Δ Δ Δ（×Δ（） ）
动力源——传动装置——执行件 外联系传动链 、内联系传动链 3、机床精度
4、传动原理图 5、机床运动的调整（换置计算）
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请同学们 认真复习、预习
普通机床类别代号
类别 代号
拼音
车床 钻床
CZ 车钻
镗床 磨
床
T M 2M 3M 镗 磨 二磨 三磨
齿轮加工机床 Y 牙
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
if
ac bd
33 24
45 60 30 80
即a＝45，b＝30，c＝60，d＝80
✓若 if为无理数时可参阅有关资料查表取得近似值(误差 必须在允许的范围内)。
注意：必须满足结构要求（不发生干涉）。 c＋15＜a＋b和b＋15＜c＋d；
本章结束
本章总结
1、机床的分类及型号编制 2、 机床的传动联系及传动链
例3： Z3040×16 最大钻孔直径40mm，最大跨距为1600mm的摇臂钻床
例4：MKG1340 最大磨削直径为400mm的高精度数控外圆磨床
例5：TH6340/5 L 镗轴直径为400mm的五轴联动卧式加工中心
2、专用机床的型号
Δ） - Δ
设计顺序号
×××-015
设计单位号
某单位设计制造的第15种专用机床为专用磨床
L＝12mm。根据图示螺纹进给传动链，确定挂轮变速机构的
解：
(1)传动链两端件：主轴—— (2)计算位移：主轴1转——刀架移动S
(3)
1 60 30 a c S 60 45 b d L
(4)整理换置公式，确定配换齿轮齿数：
ac 9
if
bd
8
确定配换齿轮a、b、c、d齿数的方法：
✓若传动比if 是有理数且分解因子不大，可用因子分解法。
5 . 按机床主要工作部件的数目可分为：
单轴（single axle） 多轴（multi spindle） 单刀（single-tool） 多刀机床（multi-cutter machine tool）
二、 机床型号编制方法: （regimentation method of machine tool’s model number）
本节结束
第二节 机床运动分析
一、机床的运动联系
(1)执行件——执行机床运动的部件。 (2)动力源——提供运动和动力的装置，是执行件的运动来源。 (3)传动装置——传递运动和动力的装置，通过它把动力源的运 动和动力传给执行件。
通常，传动装置同时还需完成变速、变向、改变运动形式 等任务，使执行件获得所需运动速度、运动方向和运动形式。
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
j)
图 2－ 13 传动原理图的常用示意符号
a)电动机 b)主轴 c)车刀 d)滚刀 e )合成机构
a）电机 f)h传)b电动）的比联可主系变换轴的换i)脉置冲器发官c生）器 车j)快刀调g换)传置动器比官d不—）变—的数滚机控械系刀联统系 f）换置机构 g）定比机构 h）电联系
——决定刀具和工件之间的相对运动 轨迹的准确性
决定了被加工零件的形状及位置精度
实际导轨方向
理想导轨方向 车床导轨与主轴不平行引起的误差
2）传动精度：
指机床内联系传动链两端件之间运 动关系的准确性。
——决定复合运动轨迹的精度 影响被加工表面的形状及位置精度
(如螺纹的螺距误差、齿轮误差)。
3）位置精度：
类 别
组别
系别
1
外圆磨 床
1 宽砂轮无心磨床 4 万能外圆磨床
磨
床 M
2
内圆磨 床
1 内圆磨床 2 半自动内圆磨床
平面及 2 立轴矩台平面磨床
7 端面磨 床
3 卧轴圆台平面磨床
齿 轮
3 滚齿机
1 1单轴滚齿机 5 双轴滚齿机
机 床 Y
5 插齿机
1 插齿机 5 人字齿轮插齿机
铣 床
5
立式铣 床
0 立式升降台铣床 4 坐标升降台铣床
分类代号 类代号11类 通用特性和结构特性代号 组代号10组0-9
系代号1位数
主参数或设计顺序号2位 主轴数或第二主参数 重大改进顺序号
通用机床型号辅助部分:
基本部分/ （ Δ ）
其它特性代号
GB/T15375-2008 无企业代号
通用机床型号辅助部分:
基本部分/ （ Δ ）（- Δ ）
其它特性代号 企业代号
(2) 确定计算位移量 主轴1转r——刀架移动S
(3) 列出运动平衡式
(4) 导出该换置公式
1
1r i4-5 if i6-7 L＝S if ＝ S/(i4-5 if i6-7 L )
2 iv
3
4 B11
5
if 6 7
A 12
图 2－ 14 卧 式 车床 的 传 动原 理 图
例：在车床上加工螺纹，要求螺纹导程S＝9mm，丝杠导程
X
6
卧式铣 床
0 卧式升降台铣床 1 万能升降台铣床
表4－3 通用特性代号
通用特性 代号 读音
高精度 精密 自动 G MZ 高 密自
半自动 数控 加工中心自动换刀
BK
H
半控
换
仿形
F 仿
轻型 加重型 简式或经济型 柔性单元
Q
C
J
R
轻重
简
柔
数显 高速
XS 显速
滑动齿轮变速
离合器式齿轮变速
a)
b)
指机床运动部件，如工作台、刀架和主 轴箱等，从某一起始位置运动到预期的另一 位置时所到达的实际位置的准确程度。
国家标准的内容包括：精度检验项目、检验 方法和允许的误差范围。
➢静态精度 机床的精度
➢动态精度
静态精度是在无切削载荷以及机床不运动或运 动速度很低的情况下检测的。
动态精度是机床在载荷、温升、振动等作用下 的精度。
11大类
10个组
若干系(系列)
其它特征
一、机床的分类
1、按加工性质及使用刀具分 2、按应用范围（通用化程度）分 3、按工作精度分 4、按自动化程度分 5、按重量和尺寸分 6、按主要工作部件数目分
1. 同类型机床按应用范围(通用性程度)分为: 通用机床（General machine tools） 专门化机床（Specialized machine tools） 专用机床（Special machine tools）
西南石油大学
机电工程学院
第四章 金属切削机床基本知识Capter 4 金属切削机床基本知识
Basic knowledge of metal cutting machine tools
本章主要内容：
1、 金属切削机床的分类和编号 2 、机床的传动联系和传动原理图 3 、机床运动的调整
Chapter 4 金属切削机床基本知识