金属切削机床

为了适应磨削各种加工表面、工件形状及生产 批量的要求，磨床的种类很多，其中主要类型有： 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、其它磨床(如珩磨机、抛光机、 超精加工机床、砂轮机等)。
4.工作部件 (1)与最终实现切削加工的主运动和进给运动 有关的执行部件； (2)与工件和刀具安装及调整有关的部件或装 置； (3)与上述部件或装置有关的分度、转位、定 位机构和操纵机构等。 5.控制系统 用于控制各工作部件的正常工作，主要是电气 控制系统，有些机床局部采用液压或气动控制系统。 数控机床则是数控系统，它包括数控装置、主轴和 进给的伺服控制系统(伺服单元)、可编程序控制器 和输入输出装置等。
四、机床精度与刚度
1.几何精度 几何精度是指机床空载条件下，在不运动(机 床主轴不转或工作台不移动等情况下)或运动速度 较低时各主要部件的形状，相互位置和相对运动的 精确程度。 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。 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。
6.冷却系统 用于对加工工件、刀具及机床的某些 发热部位进行冷却。 7.润滑系统 用于对机床的运动副(如轴承、导轨等) 进行润滑，以减小摩擦动
1.表面形成运动
表面形成运动是机床最基本的运动，亦称工 作运动。
(1)主运动 机床主运动是形成切削速度并 从工件上切除多余材料起主要作用的工作运动， 机床功率主要消耗于主运动。
(2)承载能力大，刚度好 根据导轨承受载荷 的性质、方向和大小，合理地选择导轨的截面形 状和尺寸，使导轨具有足够的刚度，保证机床的 加工精度。
(3)精度保持性好 精度保持性主要是由导轨 的耐磨性决定的，常见的磨损形式有磨料(或磨粒) 磨损、粘着磨损或咬焊、接触疲劳磨损等。
(4)低速运动平稳 当动导轨作低速运动或微 量进给时，应保证运动始终平稳，不出现爬行现 象。
2.支承件的结构
(1)箱形类 支承件在三个方向的尺寸都相差不 多，如各类箱体、底座、升降台等。
(2)板块类 支承件在两个方向的尺寸比第三个 方向大得多，如工作台、刀架等。
(3)梁类 支承件在一个方向的尺寸比另两个方 向大得多，如立柱、横梁、摇臂、滑枕、床身等。
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、预应力钢筋混凝土等。
2.导轨的截面形状和组合形式
图3-16 导轨的截面形状 a)矩形导轨 b)三角形导轨 c)燕尾形导轨 d)圆柱形导轨
3.导轨的结构类型及特点
(1)滑动导轨 (2)静压导轨 (3)卸荷导轨 (4)滚动导轨
五、机床刀架和自动换刀装置
1.机床刀架自动换刀装置应满足的要求
1)满足工艺过程所提出的要求。 2)在刀架、刀库上要能牢固地安装刀具，在刀架上 安装刀具时还应能精确地调整刀具的位置，采用自动交 换刀具时，应能保证刀具交换前后都能处于正确位置。 3)刀架、刀库、换刀机械手部应具有足够的刚度。 4)可靠性高。 5)刀架和自动换刀装置是为了提高机床自动化而出 现的，因而它的换刀时间应尽可能缩短，以利于提高生 产率。 6)操作方便和安全。
(3)抗振性 主轴部件的抗振性是指抵抗受迫 振动和自激振动的能力。
(4)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，造成主 轴部件的所谓热变形。
2.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。
主轴部件由主轴及其支承轴承、传动件、密 封件及定位元件等组成。
1.主轴部件应满足的基本要求
(1)旋转精度 主轴的旋转精度是指装配后， 在无载荷、低速转动条件下，在安装工件或刀具的 主轴部位的径向和轴向跳动。
(2)刚度 主轴部件的刚度是指其在外加载荷 作用下抵抗变形的能力，通常以主轴前端产生单位 位移的弹性变形时，在位移方向上所施加的作用力 来定义。
3.主轴部件结构
(4)主轴轴承
主轴部件中最重 要的组件是轴承。轴 承的类型、精度、结 构、配置方式、安装 调整、润滑和冷却等 状况，都直接影响主 轴部件的工作性能。
图3-13 典型的主轴轴承 a)、b)双列短圆柱滚子轴承 c)双列空心圆锥滚子轴承 d)单列空 心圆锥滚子轴承e)圆锥轴承 f)双列圆锥轴承 g)双向推力角接触 球轴承 h)角接触球轴承1、4—内圈 2—外圈 3—隔套
3.主轴部件结构
(1)主轴的支承形式
多数机床的主轴采用前、后两个支承。这种 方式结构简单，制造装配方便，容易保证精度。 为提高主轴部件的刚度，前后支承应消除间隙或 预紧。为提高刚度和抗振性，有的机床主轴采用 三个支承。三个支承中可以前、后支承为主要支 承，中间支承为辅助支承；也可以前、中支承为 主要支承，后支承为辅助支承。
2.机床刀架和自动换刀装置的类型
按照安装刀具的数目可分为单刀架和多刀架， 例如自动车床上的前、后刀架和天平刀架。按结 构形式可分为方刀架、转塔刀架、回轮式刀架等； 按驱动刀架转位的动力不同可分为手动转位刀架 和自动(电动和液动)转位刀架。
第三节 常见的金属切削机床
一、车 床
车床类机床的运动特征是：主运动为主轴作 回转运动，进给运动通常由刀具来完成。
(2)进给运动 进给运动是使工件上的多余材 料不断被去除的工作运动，是维持切削得以继续 的运动。
2.辅助运动
机床在加工过程中加工工具与工件除工作运动 以外的其他运动称为辅助运动。
(1)切入运动 用于保证工件被加工表面获得 所需要的尺寸，使工具切入工件表面一定深度。
(2)各种空行程运动 空行程运动主要是指进 给前后的快速运动。
第三章 金属切削机床
第一节 概 述 第二节 金属切削机床部件 第三节 常见金属切削机床
第一节 概 述
一、机床的基本组成
1.动力源 为机床提供动力(功率)和运动的驱动部分，如 各种交流电动机、直流电动机和液压传动系统的液 压泵、液压马达等。 2.传动系统 包括主传动系统、进给传动系统和其它运动的 传动系统，如变速箱、进给箱等部件，有些机床主 轴组件与变速箱合在一起成为主轴箱。 3.支承件 用于安装和支承其它固定的或运动的部件，承 受其重力和切削力，如床身、底座、立柱等。支承 件是机床的基础构件，亦称机床大件或基础件。
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。
5.工作精度 加工规定的试件，用试件的加工精度表示机 床的工作精度。
6.精度保持性 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。
五、机床的型号编制 1.通用机床的型号编制
(●) ○(○) ● ●(●)(○)(●)
钻床的主参数是最大钻孔直径。根据用途和结 构的不同，钻床可分为：立式钻床、台式钻床、摇 臂钻床、深孔钻床以及中心孔钻床等。
三、机床支承件
1.支承件应满足的基本要求
1)应具有足够的刚度和较高的刚度—质量比。 2)应具有较好的动态特性，包括较大的位移阻抗 (动刚度)和阻尼；整机的低阶频率较高，各阶频率不 致引起结构共振；不会因薄壁振动而产生噪声。 3)热稳定性好，热变形对机床加工精度的影响较 小。 4)排屑畅通、吊运安全，并具有良好的结构工艺 性。
三、钻 床
钻床是孔加工的主要机床。在钻床上主要用钻头 进行钻孔。在车床上钻孔时，工件旋转，刀具作进 给运动。而在钻床上加工时，工件不动，刀具作旋 转主运动，同时沿轴向移动作进给运动。故钻床适 用于加工外形较复杂，没有对称回转轴线的工件上 的孔，尤其是多孔加工。如：加工箱体、机架等零 件上的孔。除钻孔外在钻床上还可完成扩孔、铰孔、 锪平面以及攻螺纹等工作。
(3)其它辅助运动 包括分度运动、操纵和控 制运动等，例如刀架或工作台的分度转位运动，刀 库和机械手的自动换刀运动，变速、换向，部件与 工件的夹紧与松开，自动测量、自动补偿等。
三、机床技术性能指标
1.机床的工艺范围 机床的工艺范围是指在机床上加工的工件类 型和尺寸，能够加工完成何种工序，使用什么刀 具等等。
车床加工所使用的刀具主要是车刀，还可用 钻头、扩孔钻、铰刀等孔加工刀具。
车床的种类很多，按用途和结构的不同有卧 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。其中卧式车床是应用最 广泛的一种。
二、磨 床
磨床是用磨料磨具(如砂轮、砂带、油石、研 磨料)为工具进行切削加工的机床。它们是由于精 加工和硬表面加工的需要而发展起来的，目前也有 少数应用于粗加工的高效磨床。
2、进给传动系统
(2)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 电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动 机等。
2、进给传动系统
(3)电伺服进给传动系中的机械传动部件
机械传动部件主要指齿轮(或同步齿轮 带)和丝杠螺母传动副。电气伺服进给系统 中，运动部件的移动是靠脉冲信号来控制， 要求运动部件动作灵敏、低惯量、定位精度 好，具有适宜的阻尼比及传动机构不能有反 向间隙。
2、进给传动系统
图3-7 滚珠丝杠螺母副的结构 1—密封环 2、3—回珠器 4—丝杠 5—螺母6—滚珠
2、进给传动系统
图3-8 采用双向推力圆柱滚子轴承的支承方式 图3-9 采用角接触球轴承的支承方式
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。
四、机床导轨
导轨的功用是承受载荷和导向。它承受安装在 导轨上的运动部件及工件的质量和切削力，运动部 件可以沿导轨运动。运动的导轨称为动导轨，不动 的导轨称为静导轨或支承导轨。动导轨相对于静导 轨可以作直线运动或者回转运动。