典型机电产品构造——机械加工

机床加工

一、卧式车床主轴箱

思考题

①写出主运动的传动路线表达式。

P7

②写出主轴某一级转速的运动平衡式。

P14

③画简图说明主轴的开停、换向和制动是如何实现和控制的。

P25（摩擦离合器，制动器及操纵机构图）

④试说明主轴箱中的两套换向机构的作用有何不同（见附图8）？

双向多片式离合器左右两部分结构是相同的。左离合器用来传动主轴正转。用于切削，需要传递的扭矩较大，摩擦片数较多；右离合器传动主轴反转，用于退刀，摩擦片数较少。

⑤画简图说明配换齿轮变速机构（挂轮机构）的工作原理（见附图8）。

63/100-X I I-100/7564/100-X I I-100/97(教材13页部分图)工作原理：通过四对特定齿数的齿轮啮合来改变传动比，以满足在车削非标准螺纹或蜗杆时的要求。

⑥主轴箱中共有几个（组）滑移齿轮？它们分别用于什么场合？操纵这些滑移齿轮一共使用了几套操纵机构？

教材28页原话。

⑦试分析当操纵手柄扳至停车位置上时，主轴不能迅速停止的原因，并指出解决方法。

可能的原因：①离合器的工作位置不正确，②刹车、刹皮与主轴打滑。

解决方案：①停车之前先将离合器放置正确位置、②停车之前先检查皮带是否松动，确保皮带不松动再停车。

二、卧式车床进给箱

思考题

①写出进给箱中的米制螺纹路线和英制螺纹路线的传动路线表达式（ⅩⅢ～ⅩⅧ轴）。

公制螺纹ⅩⅢ---25/36---ⅩⅣ---u基本组---ⅩⅤ---25/36---36/25---ⅩⅥ---u增倍组---ⅩⅧ

英制螺纹ⅩⅢ---M3---ⅩⅤ---u基本组---ⅩⅣ---36/25---ⅩⅥ---u增倍组---ⅩⅧ

（书P13 图1-5）

②画简图说明丝杠与光杠的运动是如何实现接通和控制的。

书P34图1-19

③试说明进给箱中的基本组和增倍组两套变速机构的作用有何不同？

基本组：产生分段的等差数列。

增倍组：产生公差倍数。

④试举出传动齿轮在轴上的两种不同周向固定方法的实例。

（1）平键。结构简单，装拆方便，对中较好，应用方便。齿轮，蜗轮，与轴的联接常用此形式。

（2）花键。用于载荷较大，定心精度要求较高的静连接和东连接。

⑤试举出传动齿轮在轴上的三种不同轴向固定方法的实例。

（1）轴肩，轴环，轴伸。结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力。常用于齿轮，链轮，带轮，联轴器和轴承等的定位。

（2）套筒。结构简单，定位可靠，轴上不需开槽，钻孔和切制螺纹，因而不影响轴的疲劳强度。一般用于零件间距较小的场合，以免增加结构重量。轴的转速很高时不宜采用。（3）锁紧挡圈。结构简单，不能承受较大的轴向力，不宜用于高速。常用于光轴上的零件固定。

⑥进给箱中共有几个离合器？其特点如何？在进给运动的传动中分别起何种作用？

共有M3.M4.M5三个离合器。M3公英制变换，M4丝杠直连，M5光杠丝杠变换。脱开M3和M4，闭合M5，能车削公制螺纹，运动自后经离合器M5传至丝杠；闭合M3和M5，可车削英制螺纹；若把M3，M4，M5都合上，可加工非标准螺纹。

⑦画简图说明进给箱基本组变速操纵机构的工作原理。

书P33图1-17

三、卧式车床溜板箱

思考题

①写出溜板箱中纵、横向机动进给运动的传动路线表达式（ⅩⅠⅩ

～ⅩⅩⅩ轴）。

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?????????→→→→→??????????→→→→→→→→

??????????→→→→→→→→→→→ⅩⅩⅩⅩⅩⅠⅩⅩⅩⅧⅩⅩⅦ横向进给ⅩⅩⅤⅩⅩⅣⅩⅩⅦ纵向进给ⅩⅩⅢⅩⅫⅩⅪ185948484830304048408028484080303040294563232367712668M M Z M M M ② 写出溜板箱中实现刀架快速运动的传动路线表达式。

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?????????→→→→→??????????→→→→→→→→

??????????→→→→→→→→→ⅩⅩⅩⅩⅩⅠⅩⅩⅩⅧⅩⅩⅦ横向进给ⅩⅩⅤⅩⅩⅣⅩⅩⅦ纵向进给ⅩⅩⅢⅩⅫ快速电机1859484848303040484080284840803030402942913771266M M Z M M ③ 画简图说明互锁机构是如何实现互锁和控制的。

P 39

④ 画简图说明超越离合器是如何实现刀架的快速运动与机动进给的切换和控制的。

P 21

⑤ 溜板箱中共有几个离合器？有何特点？在纵、横向机动进给运动中分别起何种作用？

有3个离合器。分别为M6、M7、M8；其中M6、M7是双向牙嵌式离合器，通过牙啮合的方式进行传动；M8是安全离合器和超越离合器，其中超越离合器通过滚子与外环和星形体的摩擦力进行传动，当原来从动部分的速度大于主动部分时能实现两部分的分离；安全离合器通过弹簧作用，压紧离合器的两部分，实现传动，当负载过大时，离合器主从动两部分的作用力大于弹簧压紧力，打滑，实现过载保护。M6控制纵向进给的接通与分开及进给的方向，M7控制纵向进给的接通与分开及进给的方向，M8实现快速进给的转换与过载保护。

⑥试分析若同时接通丝杠和光杠传动，将会产生何种后果？

会产生运动干涉，在两个运动输入下，可能使得溜板箱中的齿轮被打断。

⑦试分析安全离合器打滑，刀架不进给现象的原因，并找出解决方法。

由于吃刀量过大使主轴传动受阻阻力过大，出现安全离合器打滑机床进给传动链断开，减少吃刀量减轻刀架载荷和主轴载荷使安全离合器正常工作即可。

弹簧预紧力不足，调整弹簧的预紧力即可。

四、电火花加工设备

思考题

①简述电火花加工的工作原理。

在绝缘工作液中工具和工件（正、负电极）之间脉冲式火花放电局部地、瞬时地产生高温，使工件表面的金属熔化、气化、抛离工件表面。利用这一电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。

②电火花线切割加工和电火花成型加工有哪些共性和不同点？

1．共同点

(1)二者的加工原理相同，都是通过电火花放电产生的热来熔解去除金属的，所以二者加工材料的难易与材料的硬度无关，加工中不存在显著的机械切削力。

(2)二者的加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律基本相似，可以加工硬质合金等一切导电材料。

(3)最小角部半径有限制。电火花加工中最小角部半径为加工间隙，线切割加工中最小角部半径为电极丝的半径加上加工间隙。

2．不同点

(1)从成形原理来看。

电火花成型加工是将电极形状复制到工件上的一种工艺方法。在实际中可以加工通孔(穿孔加工)和盲孔；而线切割加工是利用移动的细金属导线(铜丝或钼丝)做电极，对工件进行脉冲火花放电，切割成型的一种工艺方法，不能加工盲孔和立体成型表面。

(2)线切割采用水或水基工作液不会引燃起火，容易实现安全无人运转。

(3)线切割不产生稳定电弧放电。（电极丝与工件始终有相对运动，尤其是快速走丝电火花

线切割加工，间隙状态可以认为是由正常火花放电、开路和短路这三种状态组成；）

(4)电极与工件之间存在着“疏松接触”式轻压放电现象。（在电极丝和工件之间存在着某种电化学产生的绝缘薄膜介质，当电极丝被顶弯所造成的压力和电极丝相对工件的移动摩擦使这种介质减薄到可被击穿的程度，才发生火花放电。因此电极短路已不成为大问题；）

(5)省掉了成型的工具电极。

(6)由于电极丝比较细，可以加工微细异形孔、窄缝和复杂形状的工件。

(7)电极损耗小。（由于采用移动的长电极丝进行加工，单位长度电极丝的损耗少，对加工精度的影响小，特别在低速走丝线切割加工时，电极丝一次使用，电极损耗对加工精度的影响更小。）

③电火花线切割加工机床的主要组成部分有哪些？

工作电极（电极丝）

机床本身（车床，工作台，运丝机构，丝架）

工作液循环系统（工作液箱，工作液泵，过滤网罩等）

自动进给调节系统

脉冲电源

数控系统

④画简图表示电火花的线切割原理。

利用移动的细金属导线（铜丝或钼丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电，切割成形。加工过程中，工件和电源正极相连，电极丝和电源负极相连，电机带动储丝筒正反转，使得电极丝做上下往复运动，工作台在伺服电机带动下做相关运动，加工出所需工件。

⑤电火花成型加工机床的主要组成部分有哪些？

工作电极（成型电极）

主机结构（床身和立柱、工作台、主轴头、工作液槽）

工作液循环过滤系统（工作液箱、液压泵、过滤器、各种控制阀和管道）

数控电源柜

⑥电火花线切割加工机床和电火花成型加工机床的主要应用范围是什么？

电火花成型加工机床应用于机械(特别是模具制造)、宇航、航空、电子、电机、电器、精密微细机械、仪器仪表、汽车、轻工等行业，以解决难加工材料及复杂形状零件的加工问题。其加工范围已达到小至几十微米的小轴、孔、缝，大到几米的超大型模具和零件。电火花成型加工具体应用范围如下：

1）、高硬脆材料

2）、各种导电材料的复杂表面

3）、微细结构和形状

4）、高精度加工

5）、高表面质量加工

电火花线切割加工机床

高熔点材料

微细结构

复杂形状

为什么要用绝缘工作液？

极间介质的消电离。加工液流入放电间隙，将电蚀产物及残余的热量带走，并恢复绝缘状态。若电火花放电过程中产生的电蚀产物来不及排除和扩散，产生的热量将不能及时传出，使该处介质局部过热，局部过热的工作液高温分解、积炭，使加工无法继续进行，并烧坏电极。因此，为了保证电火花加工过程的正常进行，在两次放电之间必须有足够的时间间隔让电蚀产物充分排出，恢复放电通道的绝缘性，使工作液介质消电离。

o形成火花击穿放电通道，并在放电结束后迅速恢复间隙的绝缘状态。

o对放电通道产生压缩作用。

o帮助电蚀产物的抛出和排除。

o对工具和工件具有冷却作用。

为什么需要电火花加工的自动进给调节系统？

在电火花成型加工中，电极与工件必须保持一定的放电间隙。间隙过大，放电过程停止。间隙过小又会引起拉弧烧伤或短路。

最高位置Ⅰ，喷嘴与挡板门开口为最大，使工作液流经喷嘴的流量为最大，上油腔的压力放电间隙开路时，动圈电压最大，挡板被磁力吸引下移到最低位置Ⅲ，喷嘴被封闭，上、下油腔压强相等，但因下油腔工作面积小于上油腔工作面积，活塞上的向下作用力大于向上作用力，活塞杆下降。当放电间隙最佳时，电动力使挡板处于平衡位置Ⅱ，活塞处于静止状当放电间隙短路时，动圈两端电压为零，此时动圈不受电磁力的作用，挡板受弹簧力处于态。

快速走丝线切割机床(W E D M-H S)

慢速走丝线切割机床(W E D M-L S)。

附电火花线切割编程要点

数控线切割加工机床的控制系统是根据人的“命令”控制机床进行加工的。因此必须先将要加工工件的图形用机器所能接受的“语言”编好“命令”，以便输入控制系统，这种“命令”就是线切割加工程序。这项工作叫数控线切割编程，简称编程。

数控线切割编程方法分为手工编程和微机自动编程。

为了便于机器接受“命令”，必须按照一定的格式来编制线切割加工机床的数控程序。目前高速走丝线切割机床一般采用3B（个别扩充为4B或5B）数控程序格式，而低速走丝线切割机床普遍采用I S O（国际标准化组织）或E I A（美国电子工业协会）数控程序格式

五、Z J K7532教学型数控铣床

思考题

①数控铣床的坐标系怎样确定？

Z轴：主轴轴线方向为Z轴方向，规定刀具远离工件的方向为坐标的正方向。

Y轴X轴：用右手笛卡尔坐标系确定，伸出右手大拇指，食指，中指，相互垂直90度°，中指指向Z轴正方向，则食指指向的为Y轴正方向，大拇指指向X轴正方向。

②Z J K7532教学型数控铣床的主轴结构？

包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动工具旋转，主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响

③Z J K7532教学型数控铣床的伺服进给机构的构成？

由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动。

④Z J K7532教学型数控铣床的对刀方式？

采用千分表对刀

1为机床主轴，2为磁性表座，3为百分表，4为工件。

对刀过程如下：

1、用磁性表座将杠杆百分表吸在机床主轴端面上，利用M D I方式使主轴低速正转。

2、进入手轮方式,摇动手轮，使旋转的表头按X、Y、Z的顺序逐渐接近孔壁（或圆柱面），当表头被压住后，指针转动约３为0.15毫米。

3、降低倍率，摇动手轮，调整X、Y的移动量，使表头旋转一周时其指针的跳动量在允许的对刀误差内。如0.02毫米。此时可认为主轴轴线与被测孔中心重合。

4、进入坐标系界面，将光标移动到G54的X处，键入：X0，按软键“测量”，光标再移动到G54的Y处，键入：Y0，按软键“测量”，则工件原点设定完成。

百分表（或千分表）对刀这种操作方法比较麻烦，效率较低，但对刀精度较高，对被测孔的精度要求也较高，最好是经过铰孔或镗加工的孔，仅粗加工后的孔不宜采用。

六、C J K6032教学型数控车床

思考题

1.说出C J K6032数控车床主要部分名称及用途？