金属切削机床与数控机床第一章

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3、机床在国民经济中的地位
二十一世纪制造业是我国的支柱产业之一；我国是制造业发展的重要基地。 1).在工业、农业、国防和科研领域中，在人们的日常生活里，大量使用着各
种各样的机器、仪器、工具等，这些机器、仪器等又大多是以金属零件所组成。零 件的制造方法有很多，如铸造、锻造、焊接、冲压等。但凡属尺寸精度、几何精度、 位置精度要求较高，表面粗糙度要求较细的零件，一般都要求用切削加工的方法制 造。金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯（或半成品）加工成机器零件的机器。
柔性制造系统
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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。 31
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。
2).金属切削机床是加工机器零件的主要设备。担负的工作量，约占机器总制 造工作量的４０％～６０％，机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和 劳动生产率。
3) 一个国家机床工业的技术水平，机床拥有量及现代化程度，是衡量这个 国家工业生产能力和技术水平的重要标志之一。
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二、机床的发展概况
• 1、从商品生产的发展看机床的变革
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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。
(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。
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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。
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。
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四、铣 床
铣床是用铣刀进行铣削加工的机床。通常铣 削的主运动是铣刀的旋转，工件或铣刀的移动为 进给运动，这有利于采用高速切削，其生产率比 刨床高。铣床适应的工艺范围较广，可加工各种 平面、台阶、沟槽、螺旋面等。
如镗床，齿轮加工机床，螺纹加工机床，刨插床，拉床，特
种加工机床，锯床和其他加工机床等12类，每类按工艺特征
和结构特征的不同，细分为若干组，而每组又细分为系（系
列）。
车床 C
钻床 Z
铣床 X
镗床 T
磨床 M 齿轮加工机床 Y
拉床 L
螺纹加工机床 S
锯床 G 刨插床 B
其他机床 Q 8
三、机床的分类
（掌握）
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三、机床的分类
• 1、按机床工艺范围宽窄分类：
•
通用机床（万能机床）：这类机床可以加工多种零件的不同工序，加工范围较
广，通用性较大，但结构比较复杂，主要适用于单件小批生产。
•
专门化机床：这类机床的工艺范围较窄，专门用于加工某一类或几类零件的某
一道（或几道）特定工序。
•
专用机床：这类机床的工艺范围最窄，只能用于加工某一零件的某一道特定工
•
单轴、多轴、单刀或多刀机床。
• 6、按机床具有的数控功能分类：
•
普通机床、一般数控机床、加工中心和柔性制造单元等。
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三、机床的分类（掌握）
•
金属切削机床种类虽然很多，最基本的是按机床的主要
加工方法,所用刀具及其用途分类。只有车床、铣床、刨床、
磨床和钻床等5种，其他各种机床都由这5种机床演变而成。
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。
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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。
1.按加工性质 和
所用刀具分 12类
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
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车床
➢ 产品型号 CA6136 ➢ 产品规格 Φ360×750
10 10
产品型号 CA6140 产品规格 Φ400×1000
车床
11 11
产品型号 CAK6140V 产品规格 Φ400×1000
产品型号 TK54100 产品规格1000×1250
数 控 镗 床
22 22
Leabharlann Baidu
产品型号TH5940 产品规格400×630×2
加 工 中 心
23 23
铣削过程
24 24
插齿过程
2255
滚齿过程
2266
拉齿过程
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2.按机床的通 用性程度分
3.按机床工 作精度分
通用机床 专门化机床 专用机床
金属切削机床与数控机床
概述 陈龙灿
1
绪
论
一、金属切削机床及其作用
• 1、概念 • 用切削的方法将金属毛坯加工成零件的机器
，简称机床。
• 广义的机床：金属加工的机器 • 2、机械制造中的金属切削机床的作用 • 核心作用：工欲善其事 ，必先利其器 • 基础作用：装备水平 -- 现代化与综合实力 • 先驱作用：机械技术向机械科学发展
•
我国机床工业的水平： 起点较低，差距较大，进步
很快；我国机床工业水平:数控普及率5％、联动轴数6、分辨
率1μm、规格为中小型和经济型。
• 世界机床工业先进水平：数控普及率80％、联动轴
数19、分辨率:0.01μm、规格为大型、精密型
•
我国经济持续快速发展。连续9年，中国继续保持了机床
消费世界第一(2010-4统计)、进口第一、生产第三的位置。
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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、磨损和发热。 8.其它装置 如排屑装置、自动测量装置等。
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二、机床的运动
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。
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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。
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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。
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)。
数 控 车 床
12 12
产品型号 CK6125 产品规格 Φ450×350
数 控 车 床
13
磨床
1144
钻 床
15 15
X718
铣床
16 16
X3010
铣床
1177
XKA5032A
数 控 铣 床
18 18
L6104
拉床
1199
BK60100
刨床
2200
产品型号 G6530A
锯
床
21
•
中国数控机床展览会自2006年起逢双年在上海举办。作
为一个重要的机床展览，CCMT得到了众多参展商和最终用户
的一致认可。
•
第五届中国数控机床展览会在北京举行（2008年4月21～
24日，这次展会的主题是展示国产数控机床最新的成果）。
•
相继启动的重要、重大项目都对数控产品在技术性能和
功能等方面提出了更高的要求。
(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。
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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。
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2.机床的技术参数
尺寸参数——具体反映机床的加工范围，包 括主参数、第2主参数和与加工零件有关的其它尺 寸参数。
运动参数——指机床执行件的运动速度，例 如主轴的最高转速与最低转速、刀架的最大进给 量与最小进给量(或进给速度)。
动力参数——指机床电动机的功率，有些机 床还给出主轴允许承受的最大转矩等其它内容。
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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。
• 普通机床：单件小批量生产
• 专用机床，刚性自动线：少品种大批量生产
• 数控机床，柔性自动线：多品种小批量生产
• 2、从基础科学的应用看机床的发展
• 经典力学的应用：牛顿力学，流体力学（普通）
光学、电学的运用：光学定位、测量技术、电气 控制（坐标）
• 控制理论，信息技术的应用：数控技术、专家系 统与人工智能（数控）
• 效率优先与适度自动化理念（新概念）
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3、现代机床的发展趋势：
•
1.多样化 精密化 高效化 自动化 柔性化
•
2.数控机床的比重迅速上升
•
3.机械部件的比重不断下降 ，电子硬件和软件
的比重不断上升
•
金属切削机床是人类在改造自然的长期生产实
践中，不断改进生产工具的基础上产生和发展起来
的。
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4、我国机床工业的水平和机床的发展
铣床的主要类型有升降台式铣床、床身式铣 床、龙门铣床、工具铣床、仿形铣床以及近年来 发展起来的数控铣床等。
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五、加工中心
图3-36 加工中心
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普通机床 精密机床 高精度机床
28 28
4按机床的自 动化程度分
手动机床 机动机床 半自动机床 自动机床
仪表机床
5.按机床重 量和尺寸分
中型机床 大型机床 重型机床
超重型机床
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6.按机床主 要部件数目
分
单刀机床 多刀机床 单轴机床 多轴机床
普通机床
7.按机床的 数控功能分
数控机床 加工中心 柔性制造单元
序，适用于大批量生产。
• 2、按加工精度分类：
•
普通精度机床、精密机床和高精度机床。
• 3、按自动化程度分类：
•
手动、机动、半自动、自动和程序控制机床。
• 4、按重量与尺寸分类：
•
仪表机床、一般机床、大型机床（重量达到l0t）、重型机床（重量在30t以上
）、超重型机床（重量在100t以上）。
• 5、按机床主要工作部件的数目分类：