第二章金属切削机床及刀具.docx
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第二章金属切削机床及刀具
教学方法
第二章典型车床与刀具
复习提问:
导入新课:
讲授新课:
第一节金属切削机床概念
金属切削机床是用切削方法将金属毛坯加工成具有一定形状、尺寸和表面质量的机械零件的机器。
一、机床的分类及型号的编制方法
1.机床的分类
机床主要是按加工性质和所用刀具进行分类的。
目前我国机床机床分12大类:
车床、钻床、镗床、磨床齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、创插床、拉床、超声波及电加工机床、切断机床和其它机床。
按机床的结构、性能和工艺特点分组,组又细分为若干系列。
按照机床的通用性程度分:
通用、专门化、专用机床;按照加工精度不同分:
普通、精密、高精密机床;按照自动化程度分:
手动、机动、半自动、自动机床;按照重量和尺寸不同分:
仪表、中型、大型、重型、超重型机床;按照机床主要器官的数目分:
单轴、多轴、单刀、多刀机床。
2.机床型号的编制方法
(1)机床类别代号:
用大写的的汉语拼音字母表示。
车床用"C"表示。
(2)机床的特性代号:
也用大写的的汉语拼音字母表示。
1)通用特性代号:
数控车床用"CK"表示。
2)结构特性代号:
CA6140型是结构上区别于C6140型的车床。
(3)机床的组别和系列代号:
它用二位数字表示。
(4)机床主参数:
用二位数字表示。
(5)机床的重大改进序号:
用汉语拼音字母顺序A、B、C……表示。
二、机床的传动原理及运动分析
1、机床的传动原理
为了实现加工过程中的各种运动,机床须具备三个基本部分:
1)执行件:
执行机床运动的部件。
2)运动源:
为执行件提供运动和动力的装置。
3)传动装置:
传递运动和动力的装置。
(1)机床传动链:
使执行件和运动源以及两个有关的执行件保持运动联系的一系列顺序排列的传动件,称为传动链。
外联系传动链:
联系运动源和执行件的传动链。
内联系传动链:
联系两个有关的执行件的传动链
教学方法
传动链中包括两类传动机构:
1)传动比和传动方向固定不变的定比传动机构。
如齿轮副、蜗轮蜗杆副。
2)可根据加工要求变化传动比和传动方向的换置机构。
如挂轮变速机构、滑动齿轮变速机构、离合器换向机构等。
(2)机床传动原理图
p51图2-1
2、机床的传动系统及运动分析:
实现机床加工过程中全部成形运动和辅助运动的各传动链,组成机床的传动系统。
根据执行件所完成动作的作用的不同,传动系统中各传动链又分为主运动传动链、进给运动传动链、范成运动传动链、分度运动传动链等。
分析p52图2-2
3.机床的运动计算
p54例2-1
p54例2-2
课堂小结:
机床型号的编制及识别方法、机床传动原理图的识读
作业布置:
预习下次课内容
教学方法
复习提问:
导入新课:
讲授新课:
第二节车床及车刀
车床主要用于加工各种回转表面、回转体端面、及螺纹面,还可以用来钻孔、扩孔、铰孔、滚花、压光等。
车床的用途极为广泛,在金属切削机床中所占的比重最重,约为机床总台数的20%~35%。
车床的种类很多,按其结构和用途可分为:
卧式车床、立式车床、转塔车床、回轮车床、落地车床、液压仿形多刀自动和半自动车床及各种专门化车床等。
使用的刀具是各种车刀,还可采用各类钻头、铰刀及螺纹刀具等。
一、CA6140型卧式车床
1、机床的参数
卧式车床的主参数是床身上工件的最大回转直径,第二主参数是最大工件长度。
2、机床的传动系统分析
(1)主运动传动链
(2)螺纹进给传动链
(3)纵向和横向进给传动链
(4)刀架快速移动传动链
讲解机床传动系统图的识读
3、CA6140型车床的典型机构
(1)双向多片摩擦离合器及其操作机构
(2)变速操纵机构
(3)纵向橫向机动进给及快速移动操纵系统
(4)超越离合器和进给过载保护装置
二、其它类型车床简介
转塔车床、回转车床、单柱立式车床、双柱立式车床
三、车刀
1.车刀的种类
(1)按用途分类:
外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、切断刀、螺纹车刀、成形车刀。
外圆车刀用于粗车和精车外圆转表面。
端面车刀用于车削垂直于轴线的平面。
内孔车刀
切断刀
螺纹刀用于车削工件的外螺纹、内螺纹。
成形车刀用于加工工件的成形回转表面。
(2)按结构分类:
整体车刀、焊接车刀、焊接装配式车刀、机夹
教学方法
车刀、可转位车刀、成形车刀。
整体车刀:
主要是高速钢车刀
焊接车刀:
它是将一定形状的硬质合金刀片面性,用紫铜或其它焊料镶焊在普通碳钢制成的刀杆上,经过刃磨而成。
焊接装配式车刀:
它是将硬质合金刀片钎焊在小刀块上,再将小刀块装配到刀杆上。
机夹车刀:
它是将硬质合金刀片用机械夹固的方法安装在刀杆上的一种车刀。
可转位车刀:
它是将硬质合金可转位刀片用机械夹固的方法装夹在特制刀杆上的一种车刀。
成形车刀:
又称样板刀,其刃形是根据工件的轴向截形设计的。
课堂小结:
车床的结构及传动系统图的识读、典型机构
作业布置:
教材练习P115(2-5)
教学方法
复习提问:
导入新课:
讲授新课:
第三节磨床及砂轮.
用砂轮、砂带、油石和研磨剂等磨料磨具为工具进行切削加工的机床,统称为磨床。
磨床主要用于零件的精加工,尤其是淬硬钢和高强度特殊材料零件的精加工。
磨床的种类很多,主要有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床和专门有来磨削特写表面和工件的专门化磨床(如花键轴磨床、凸轮轴磨床、曲轴磨床、导轨磨床等)。
一、M1432A型万能外圆磨床
万能外圆磨床是应用最普遍的一种外圆磨床,其工艺范围较宽,除了能磨削外圆柱面和圆锥面外,还可磨削内孔和台阶面等。
1、机床的运动与传动系统
(1)机床的运动
1)外磨和内磨砂轮的旋转主运动
2)工件的旋转进给运动
3)工件的纵向往复进给运动
4)砂轮的横向进给运动
(2)机床的机械运动系统
1)砂轮主轴的传动链
2)头架拨盘的传动链
3)滑鞍及砂轮架的横向进给传动链
4)工作台的驱动
2、机床的主要结构
(1)砂轮架
(2)内圆磨具及其支架
(3)头架
二、其它磨床
普通外圆磨床、无心磨床、内圆磨床、平面磨床。
1、普通外圆磨床普通外圆磨床的结构与万能外圆磨床基本相同。
2、无心磨床无心磨床通常是指无心外圆靡床,它适用于大批量磨削细长轴以及不带孔的轴、套、销等零件。
3、内圆磨床内圆磨床的主要类型有普通内圆磨床、无心内圆磨床和行星内圆磨床。
4、平面磨床平面磨床用于磨削各种零件的平面。
三、磨削砂轮
1.砂轮的特性及选择
教学方法
砂轮的三要素:
磨料、结合剂、气孔
砂轮的特性:
由磨料的种类、磨料的颗粒大小、结合剂的种类、砂轮的硬度和砂轮的组织这五个参数所决定。
(1)磨料:
磨料是构成砂轮的主要成分,它担负着磨削工作必须具备很高的硬度、耐磨性、耐热性和韧性,才能随磨削时的热和切削力。
常用的主要有磨料有氧化物系、碳化物系、超硬磨料系。
(2)粒度:
粒度是指磨料颗粒的大小。
磨粒粒度对生产率和表面粗糙度有很大影响,一般粗加工要求磨粒粒度号小,加工软材料时,为避免堵塞砂轮,也应采用小粒度号,精加工要求磨粒粒度号大。
(3)结合剂:
结合剂的作用是将磨粒粘合在一起。
常用的结合剂有陶瓷结合剂、树脂结合剂、像胶结合剂和金属结合剂。
(4)硬度:
砂轮的硬度是反映磨粒在磨削力作用下,从砂轮表面上脱落的难易程度。
(5)组织:
砂轮的组织表示磨粒、结合剂和气孔三者体积的比例关系,磨粒在砂轮体积中所占比例越大,砂轮的组织越紧密,气孔越小;反之,组织越疏松。
2.砂轮的形状和代号
(1)砂轮的形状:
参考表2-7
(2)砂轮的标记
标记顺序:
形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、线速度,其中尺寸是指外径×厚度×内径。
课堂小结:
磨床的运动和传动系统、砂轮的标记及识读
作业布置:
教材练习P116(2-8、9)
教学方法
第四节齿轮加工机床及刀具
一、齿轮的加工方法及刀具
1.齿轮的加工方法
目前,工业生产中所使用的大部分齿轮都是经过切削加工获得的。
齿轮的切削加工方法按其成形原理可分为成形法和范成法两大类。
(1)成形法加工齿轮:
要求所用刀具的切削刃形状与被切齿轮的齿槽形状相吻合。
(2)范成法加工齿轮:
是利用齿轮的啮合原理进行的,即把齿轮啮合副(齿条-齿轮、齿轮-齿轮)中的一个转化为刀具,另一个为工件,并强制刀具和工件作严格的啮合运动而范成切出齿廓。
有滚齿、插齿、铣齿、刨齿、拉齿、剃齿、磨齿、研齿。
2.齿轮的加工刀具
(1)成形法加工齿轮刀具
1)盘形齿轮铣刀是一种铲齿成形铣刀
2)指形齿轮铣刀是一种成形立铣刀
(2)范成法加工齿轮刀具
1)齿轮滚刀:
齿轮滚刀是一种范成法加工齿轮的刀具,它相当于一个螺旋齿轮,其齿数很少(或称头数通常是一头或二头),螺旋角很大,实际上就是一个蜗杆。
2)蜗轮滚刀:
蜗轮滚刀加工蜗轮的过程是模拟蜗杆与蜗轮啮合的过程。
蜗轮滚刀相当于原蜗杆,只是上面制作出切削刃,这些切削刃都在原蜗杆的螺旋面上。
3)插齿刀:
插齿刀是利用范成原理加工齿轮的一种刀具。
4)剃齿刀:
剃齿刀常用于未淬火的软齿面圆柱齿轮的精加工。
二、滚齿机
滚齿机主要用于滚切外啮合直齿和斜齿圆柱齿轮及蜗轮。
1.滚齿机运动分析
滚齿加工是按包络法加工齿轮的一种方法。
滚齿机的滚切过程应包括两种运动:
一是强迫啮合运动(包络运动);二是切削运动(主运动和进给运动)。
这两种运动分别由齿坯、滚刀和刀架来完成。
(1)加工直齿圆拄齿轮的运动分析
1)范成运动:
范成运动是滚刀与工件之间的包络运动,是一个复合表面成形运动。
2)主运动:
滚刀和工件共同获得一定的速度和方向的运动。
3)垂直进给运动:
滚刀作轴向的直线运动。
4)滚刀的安装:
滚刀的轴线应与被切齿轮端面倾斜δ角,这个角称为安装角,在数值上等于滚刀的螺旋升角λ。
教学方法
(2)加工斜齿圆柱齿轮时滚齿机的运动分析
1)运动分析
2)滚刀的安装:
当滚刀与齿轮的螺旋线方向相同时,滚刀的安装角δ=β-λo,当滚刀与齿轮的螺旋线方向相反时,滚刀安装角δ=β+λo。
3)工件附加转动的方向
2、滚齿机的结构
滚齿机有立住移动式和工作台移动式两种。
三、其它齿轮加工机床
1、插齿机:
用来加工外啮合和内啮合的直齿圆柱齿轮、特别适合加工多联齿轮。
2、磨齿机:
多用加工淬硬的齿面精加工,加工精度最低为6级,也可磨出3、4级精度的齿轮。
课堂练习:
P116题2-13
课堂小结:
齿轮的加工方法
作业布置:
教材练习P116(2-15)
教学方法
第五节其它机床及刀具
一、钻床、镗床及其刀具
钻床和镗床都是孔加工用机床。
1、钻床及钻头
加工直径不大、精度要求较低的孔,可以完成钻孔、扩孔、铰孔、刮平面以及攻螺纹等工作。
根据用结构的不同,钻床可分为:
(1)立式钻床
常用于中、小型工件的孔加工,工件上的孔径一般大于13mm。
(2)摇臂钻床
适用于大直径、笨重的或多孔的大、中型工件上加工孔。
(3)台式钻床
钻孔直径小于15mm的小型钻床。
2、镗床及镗刀
镗床用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔、内成形表面或孔内环槽,特别是分布在不同位置、轴线间距离精度和相互位置精度要求很严格的孔系。
镗床可分为:
(1)卧式镗铣床
(2)坐标镗床:
用于孔本身精度及位置精度要求都很高的孔系加工。
(3)金刚镗床:
金刚镗床因采用金刚石镗刀而得名。
(4)镗刀:
镗刀种类很多,一般分为单刃镗刀与多刃镗刀两大类。
二、铣床及刀具
铣床是一种用多齿、多刃旋转刀具加工工件、生产效率高、表面质量好、用途广泛的金属切削机床,机械制造业的重要设备。
1、铣床的类型
铣床的种类很多,主要类型有卧式升降台铣床、立式升降台铣床、圆工作台铣床、龙门铣床、工具铣床、仿形铣床以及各种专门化铣床等。
2、铣刀
铣刀是一种多齿、多刃刀具,可用于加工平面、台阶、沟槽及成形表面等。
根据用途,可分为以下几类:
1)圆柱平面铣刀:
用于在卧式铣床上加工平面。
2)面铣刀:
多用于立式铣床上加工平面。
3)盘铣刀:
主要用于加工沟槽和台阶。
4)锯片铣刀:
主要用于切断和切窄槽。
5)立铣刀:
主要加工槽和台阶面。
6)键槽铣刀:
它是铣键槽的专用刀具。
7)角度铣刀:
用于铣削斜面、燕尾槽等。
教学方法
8)成形铣刀:
用于普通铣床上加工各种成形表面,其廓形要根据被加工工件的廓形来确定。
三、刨床、插床、拉床及其刀具
刨床、插床、拉床增色属直线运动机床,主要用于加工各种平面、沟槽、通孔以及其它成形表面。
1、牛头刨床--因其滑枕和刀架形似牛头而得名。
2、龙门刨床--主要适用于加工大平面,尤其是长而窄的平面。
3、插床插床实质上就是立式刨床。
4、刨刀与插刀
刨削所用的刀具是刨刀,常用的刨刀有平面刨刀、偏刀、角度刀以及成形刀等。
插削与刨削基本相同,只是插削是在垂直方向进行。
为了避免插刀的刀杆与工件相碰,插刀刀刃应该突出于刀杆。
5、拉床及拉刀
拉床是用拉刀加工各种内、外成形表面的机床。
拉削是一种高生产率、高精度的加工方法。
四、数控机床及其刀具
数控机床是数字控制机床的简称。
是一种以数字量作为指令信息,通过电子机算机或专用电子逻辑计算装置控制的机床。
1、数控机床的工作原理
2、数控机床的组成
由信息载体、数控装置、伺服系统和机床本体四部分组成。
(机械部分、数字控制计算机、伺服系统、PC控制部分、液压气压传动系统、冷却润滑及排屑装置。
)
(1)信息载体与信息输入装置
(2)数控装置
(3)伺服系统及检测装置
(4)机床本体及机械部件
3.数控机床的特点
优点:
1)具有较强的适应性和通用性
2)能获得更高的加工精度和稳定的加工质量
3)具有较高的生产率
4)改善劳动条件,提高劳动生产率
5)便于现代化的生产管理
缺点:
价格昂贵,一次投资较大,维修和操作较复杂。
适用性:
(1)适用于多品种中小批生产
(2)形状比较复杂、精度要求较高的零件加工
(3)产品更新频繁、生产周期要求短的加工
(4)用数控机床可以组成自动化车间和自动化工厂(FA),目前
教学方法
应用较多的是组成柔性自动生产线(FML),柔性制造单元(FMC)和柔性制造系统(FMS)
4.数控机床的分类
(1)按工艺用途分类
分车床、镗铣床、钻、磨、齿、压、电、加工中心。
(2)按加工路线分类
1)点位控制系统
2)轮廓加工控制系统
(3)按有无检测装置分类
1)开环系统
2)闭环系统
3)半闭环系统
4)按可联动的坐标数分类
5.数控机床的发展
1)具有先进的自捡能力,使之能长期可靠的工作。
2)向高速、高精度发展。
3)更高的生产率和利用率。
4)单元模块化。
5)有更强的通讯功能、图像编程和显示功能。
五、组合机床及加工中心
1、组合机床
组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础配以少量的专用部件组成的高效自动化专用机床,它既具有一般专用机床结构简单、生产效率高、易保证精度的特点,又能适应工件的变化,重新调整和重新组合对工件采用多刀、多面及多工位加工,特别适用于大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。
2、加工中心
带有容量较大的刀库和自动换刀装置的数控机床称为加工中心。
课堂练习:
P116题2-20
课堂小结:
本章内容小结(关于各种机床的使用)
作业布置:
P116题2-18
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- 关 键 词:
- 第二 金属 切削 机床 刀具