金属切削原理、刀具与机床教案讲稿

教案2017-2018学年第1学期院（部）****学院教研室机械专业课程名称金属切削原理与机床授课专业班级********班主讲教师********职称职务******使用教材《金属切削原理》、《金属切削机床概论》第1次课第一章绪论1-1地位、性质1-2本课程的研究对象、内容及目的第二章机床分析2-1切削加工的基本定义2-1-1金属切削机床的分类2-1-2金属切削机床型号编制第一章绪论1-1地位、性质一、金属切削加工的重要性机械制造中所用的工作母机80％～90％为金属切削机床1957年美国钢产量1亿吨1500万吨变成切屑切削加工的种类车、铣、刨、磨、钻、镗、铰、拉二、金属切削机床的重要性在现代机械制造工业中，被制造的机器零件，特别是精密零件的最终形状、尺寸及表面粗糙度，主要是借助金属切削机床加工来获得的，因此机床是制造机器零件的主要设备。

它所担负的工作量约占机器总制造工作量的40%～60%，它的先进程度直接影响到机器制造工业的产品质量和劳动生产1-2本课程的研究对象、内容及目的本课程在专业教学中的地位切削原理→刀具→机制工艺一、切削加工：1.定义：使用切削工具从毛坯上切除多余的材料，从而获得具有一定形状、精度和表面质量的零件。

2.实现切削加工的条件（1）刀具与工件之间的相对运动；（2）刀具具有一定的空间几何形状；（3）满足切削需要的刀具材料性能。

3. 切削加工的发展史秦铜车马轴承磨削汉五铢钱车削；弩机工具（钻、锉）1668 明马拉铣床脚踏砂轮制作天文仪器1775 英加工蒸汽机汽缸汽缸镗床1818 美铣床1865前后各种机床出现（车、刨、插、齿轮、螺纹）1864 法刀具几何形状对切削力的影响1870～1877 俄切屑形成和种类1898 美高速钢1927 德硬质合金1932 美切削用量手册1960以后涂层刀具、陶瓷刀具等出现二、金属切削机床1.定义：是指用切削的方法加工金属工件，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机器。

它是制造机器的机器，故又称为“工作母机”或“工具机”（Machine-tool），习惯上简称为“机床”。

2.机床发展概况金属切削机床加工的生产模式，大体上经历了以下五个阶段：（1）通用机床加专用工艺装备或专用机床从30年代到50年代使用。

这种生产模式可实现具有固定生产节拍的刚性自动化，但加工柔性差，转产困难，更换产品时需更换大批工艺装备报废专用机床，重新设计与制造装备的周期长、投资大。

（2）数显机床2.专用机床的型号编制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：1）设计单位代号通常，机床厂代号是由所在城市和该厂名称的大写汉语拼音字母或该厂在市内建立顺序号，排在型号之首。

2）组代号用一位阿拉伯数字表示，位于设计单位号之后，并用：“－”分开。

读作：“至”。

3）设计顺序号由001起始，位于组代号之后。

例如，沈阳第一机床厂设计制造的第十八种机为专用机床，属于2组，顺序号为018，故其型号为S1-2018。

第2次课第3次课三、传动原理图用一些简单的符号表示运动源与执行件及执行件与执行件之间的联系——传动原理图传动原理图常用符号机床传动原理图的画法1）画出工件、刀具示意图及其运动；2）画出主轴、刀架、丝杆螺母；3）画出运动源（电动机）；4）画出该机床上的特殊机构符号，如Uv、Uf等；5）再用虚线代表传动比不变的传动链，把它们之间关联的部分联接起来。

其它的中间传动件则一概不画，这样就可以得到了一幅简洁明了的图形，这种图形表示了机床传动最基本的特征。

三、传动系统分析1. 传动系统图按传动顺序表示机床全部传动关系的示意图。

了解机床设计机床的重要工具不代表空间位置，只表示传动关系图1 主运动传动系统图图1主运动传动链的传动路线表达式（传动结构式）－Ⅳ（主轴）－Ⅲ－－Ⅱ－Ⅰ－电动机⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡--7218306062224242482430303636256126min /1440φφr2. 转速图用来表达传动系统中各轴转速的变化规律和传动副速比的图形，称为转速图。

转速图可直观地表达主轴和各传动轴都有哪些转速，每级转速是通过哪些传动副得到的，以及这些传动副的传动比等。

它可以用来拟定新的传动系统，也可以用来对现有的机床传动系统进行分析和比较。

（一） 传动图的识读1.竖线代表传动轴从电机轴到主轴，从左到右按照运动传递的顺序，顺次排列。

2.横线代表各级转速机床主轴各级转速通常按照等比数列进行分级3.竖线和横线之间的连线代表隔周之间的传动副及其传动比相邻两轴之间对应转速的连线表示其传动副，连线向右上方倾斜表示升速，向右下方倾斜表示降速，水平连线表示等速。

（二） 转速图的特性转速图图2可以表示下列特性：1.传动系统的传动轴数以及各轴的转速级数和转速：5根传动轴：电机轴与轴I ，轴II ，轴III ，轴IV电机轴转速：1440rmin轴I 有1级转速轴II有3级转速轴III有6级转速轴IV有12级转速2.主轴各级转速的传动路线图2 某车床主运动转速图3. 运动平衡式为了表达传动链两个末端件计算位移之间的数值关系，常将传动链内各传动副的传动比相连乘组成一个等式，称为运动平衡式。

2-2-4 机床运动的调整一、运动参数及其换置器官运动参数：轨迹、速度、方向、行程和位置换置器官机床运动的调整，就是调整每个运动的5个参数。

改变运动参数的机构称为换置器官。

二、机床运动的调整计算机床运动的调整计算按每一传动链分别进行，其步骤如下：1.根据对机床的运动分析，确定各传动链的末端件。

如：主轴－刀架1.根据传动链两末端件的运动关系，确定计算位移量。

如；主轴转1转－刀架移动fmin/710306042424824256126min/1440rr=⨯⨯⨯⨯min/44.31721862224824256126min/1440rr=⨯⨯⨯⨯）－Ⅳ（主轴－Ⅲ－－Ⅱ－Ⅰ－电动机m in/1400306042423636256126rn=--φφ第 4 次课2-3-2 CA6140车床的工艺范围和布局一、工艺范围加工各种回转表面和回转体端面如：内外圆柱面、圆锥面、环槽、成形回转面、端平面和各种螺纹等，还可以进行钻孔、扩孔、铰孔和滚花等工作，如图所示。

卧式车床主要对各种轴类、套类和盘类零件进行加工。

卧式车床的运动工件旋转运动——主运动刀具直线移动——进给运动纵向运动横向运动斜向运动卧式车床的特点通用性较大自动化程度低加工复杂工件时，换刀麻烦辅助时间长，生产率低适用于单件小批生产及修理车间二、机床的布局1）主轴箱2）刀架、床鞍3）尾座4）床身5）溜板箱6）进给箱三、卧式车床的主参数卧式车床的主参数是床身上最大工件回转直径第二主参数是最大工件长度。

主参数决定了主轴轴线距离床身导轨的高度，第二主参数决定了床身的长度。

CA6140型卧式车床的主参数为φ400mm，但在加工较长的轴、套类工件时，由于受到中滑板的限制，刀架上最大工件回转直径为φ210mm，这也是一个重要的参数。

见图其它参数：刀架上最大回转直径主轴中心至床身矩形导轨的距离通过主轴孔的最大棒料直径主轴前端锥孔尺寸加工螺纹范围主轴的转速范围电动机功率2-3-3 CA6140车床传动系统分析主传动系统图传动路线表达式M1的功用为控制主轴（轴Ⅵ）正转、反转或停止。

运动由轴Ⅲ到主轴可以有两种不同的传动路线：主轴高速运转（n主＝450～1400rmin）；主轴低速运转（n主＝10～500rmin）。

主轴的转速级数与转速计算主轴正转时实际上只能获得24级不同转速2×3+2×3×（2×2-1）＝24级反转级数为3+3×（2×2-1）=12级二、进给传动链分析刀架可进行纵、横向进给运动和辅助运动。

刀架的运动源仍是主电动机。

始端件——主轴；末端件——刀架因车螺纹要求主轴转一周时刀架移动一个被加工螺纹的导程，并且车外圆进给量是以主轴转一周时刀架的移动量来表示，所以分析传动关系时，把主轴作为刀架传动的始端。

刀架传动系统的组成扩大螺距传动组变换左右螺纹传动组变换左右螺纹传动组基本变速组增倍变速组进给运动传动链分析进给运动传动链是使刀架实现纵向或横向运动的传动链。

传动链的两末端件主轴——刀架1.车削螺纹CA6140型卧式车床能车削常用的米制、英制、模数制及径节制四种螺纹；还可以车削加大螺距、非标准螺距及较精确的螺纹。

它既可以车削右旋螺纹，也可以车削左旋螺纹。

车削螺纹时，主轴与刀具之间必须保持严格的运动关系：主轴转1转——刀架移动S工mm上述关系称为车削螺纹时进给运动传动链的“计算位移”。

车螺纹的运动平衡式：1（r主轴）×u0×u x×S丝=S工式中：u0－主轴至丝杠之间全部定比传动机构的传动比，是一个常数；u x－主轴至丝杠之间换置机构的可变传动比；S丝－机床丝杠的导程，CA6140型车床为：S丝＝P＝12mm；S工－被加工螺纹的导程，单位为mm。

（1）车米制螺纹（2）车削模数螺纹（3）车削英制螺纹（4）车削径节螺纹（5）车削非标准螺距和较精密螺纹CA6140型车床进给运动链中加工螺纹时的传动路线表达式归纳总结如下：2.机动进给（车削圆柱面和端面）车削圆柱表面时，可使用机动的纵向进给。

车削端面时，可使用机动的横向进给。

为了避免丝杠磨损过快及便于人工操纵（将刀架运动的操纵机构放在溜板箱上），车削圆柱面和端面时，机动进给运动是由光杠经溜板箱传动的。

机动进给传动路线表达式如下（1）纵向机动进给量纵向机动进给量共64种（2）横向机动进给量横向进给量的种数有64种。

刀架的快速移动CA6140型开停和换向装置2-3-4 CA6140车床的主要结构一、主轴箱功用支承主轴和传动其旋转，并使其实现起动、停止、变速和换向等。

主轴的组成卸荷式皮带轮双向多片式摩擦离合器和制动器及操纵机构主轴组件滑动齿轮的变速操纵机构等典型机构。

1.传动机构定比传动、变速机构定比传动仅用于传递运动和动力一般采用齿轮传动副变速机构一般采用滑移齿轮变速机构特点：结构简单，传动效率高，传动比准确当变速齿轮为斜齿或尺寸较大时，则采用离合器变速（1）卸荷式皮带轮（2）传动齿轮（3）传动轴的支承结构（4）主轴及其轴承2.主轴变向、制动及其操纵（1）摩擦离合器（2）制动装置3.变速操作机构二、进给箱功用变换被加工螺纹种类和导程获得各种机动进给量组成部份变速机构变换螺纹导程和进给量移换机构变换螺纹种类操纵机构三、溜板箱功用将丝杠或光杠的旋转运动转变为直线运动并带动刀架进给控制刀架运动的接通、断开和换向机床过载时控制刀架自动停止进给第 5 次课进给运动第 6 次课3-1-4刀具的标注角度1.在基面内测量的角度（1）主偏角κr主切削刃与进给运动方向之间的夹角。