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机械加工装备
普通车床
生产这些零件并把它们装配成为机器设备和工具的工业称为机械制造业。
机床是对金属材料或其他材料的坯料或工件进行加工,使之获得具有一定几何形状精度、尺寸精度和表面质量要求的机器零件的机器。
机床既是制造其他机器的机器,又是制造机床自身的机器,这是机床区别于其他机器的主要特点。
所以机床又称为工作母机或工具机。
机床主要分为金属切削机床、特种加工机床、锻压机床和木工机床四大类。
一、机床的分类方法
二、1、机床最基本的分类方法是按机床的工作原理和加工性质进行分类。
根据国家制定的
机床型号编制方法,机床共分为11大类:
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、锯床和其它机床。
在每一类机床中,按工艺范围、布局型式和结构性能等,又分为若干组,每一组又分为若干系(系列)。
同类机床按应用范围(通用性程度)又可分为通用机床、专门化机床和专用机床。
2、同类机床按应用范围(通用性程度)又可分为通用机床、专门化机床和专用机床。
3、同类机床按工作精度又可分为普通精度机床、精密机床和高精度机床。
4、机床还可按质量和尺寸、自动化程度、主要工作部件(如主轴等)的数目等分类。
二、金属切削机床型号的编制
1、机床型号是机床产品的代号,用以简明地表示机床的类型、性能、结构特点和主要技术参数等。
机床型号由一组汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律组合而成。
它适用于各类通用及专用机床、自动线,不包括组合机床和特种加工机床。
(2)机床类、组、系的划分及其代号
机床的类别用大写汉语拼音字母表示。
需要时,类以下还可有若干分类,分类代号用阿拉伯数字表示,放在类代号之前,作为型号的首位,但第一分类不予表示。
表0-1机床的类别代号
组的划分及其代号
每类机床按其结构性能及使用范围划分为10个组,用数字0~9表示。
表0-2金属切削机床类、组划分(部分)
系的划分及代号
表0-3金属切削机床组、系划分(部分)
3)机床的特性代号当某类型机床除有普通型外,还具有某种通用特性时,则在类代号后加上通用特性代号。
对主参数相同而结构、性能不同的机床,在型号中加结构特性代号予以区分。
表0-4通用特性代号
(4)机床主参数和设计顺序号
机床主参数代表机床规格的大小,用折算值(如1/10等)表示。
当无法用一个主参数表示时,则用设计顺序号表示。
表0-5常用机床主参数及第二主参数(部分)
卧式车床1/10床身上最大回转直径最大工件长度
摇臂钻床1最大钻孔直径最大跨距
外圆磨床1/10最大磨削直径最大磨削长度
滚齿机1/10最大工件直径最大模数
升降台铣床1/10工作台面宽度工作台面长度
龙门刨床1/100最大刨削宽度最大刨削长度
(5)主轴数和第二主参数的表示方法
(6)机床的重大改进顺序号
(7)其他特性代号及其表示方法
第二节机床的运动及常见传动形式
(一)机床在加工过程中完成的各种运动,按其功用可分为表面成形运动和辅助运动两类。
1.表面成形运动
直接参与切削过程,使之在工件上形成一定几何形状表面的刀具和工件间的相对运动,称为表面成形运动。
表面成形运动是机床上最基本的运动,对被加工表面的精度和粗糙度有直接的影响。
各种机床加工时必须的表面成形运动的形式和数目,决定于被加工表面的形状以及所采用的加工方法和刀具结构。
运动分配情况不同,机床结构就不同。
这说明即使是用同一种工艺方法加工相同的表面,还可能有多种结构型式的机床。
根据切削过程中所起作用的不同,表面成形运动又可分为主运动和进给运动。
主运动是直接切除工件上的切削层,使之转变为切屑的主要运动。
主运动速度高,消耗功率大。
进给运动是不断地把切削层投入切削,以逐渐切出整个工件表面的运动。
进给运动的速度较低,消耗功率也较小。
任何一种机床,必定且通常只有一个主运动,但进给运动可能有一个或几个,也可能没有。
主运动或进给运动的形式既有旋转运动,也有直线运动;而进给运动既有连续运动,也有间歇运动。
旋转主运动速度的单位多为r/min,直线主运动速度为双行程/min;进给运动速度常用下列单位表示:
mm/r、mm/min、mm/双行程。
2.辅助运动
机床上除表面成形运动外的所有运动都是辅助运动。
其功用是实现机床加工过程中所必须的辅助动作。
比如切入、快进、快退、调位、分度运动等。
此外,机床的启动、停止、变速、换向以及部件和工件的夹紧、松开等操纵控制运动,也都属于辅助运动。
(二)机床的传动形式
为实现加工过程中所需的各种运动,机床必须具备以下三个基本部分:
1.执行件
执行机床运动的部件,其任务是安装刀具或工件,并直接带动其完成一定形式的运动和保持准确的运动轨迹。
如主轴、工作台、刀架等。
2.动力源
提供动力和运动的装置,是执行件的运动来源,也称为运动源。
3.传动装置
传递运动和动力的装置,通过它把动力源的运动和动力传给执行件。
它还需完成变速、换向、改变运动形式,使执行件获得所需的运动形式、运动速度和运动方向。
传动装置按其采用的传动介质不同,可分为机械传动、液压传动、电气传动和气压传动等。
(1)机械传动应用齿轮、皮带、离合器、齿条和丝杠螺母等机械元件传递运动和动力。
这种传动形式工作可靠,维修方便,目前在通用机床上应用较广。
(2)液压传动应用油液作为介质,通过液压元件来传递运动和动力。
这种传动形式结构简单、传动平稳,容易实现自动化,在数控机床上应用日益广泛。
(3)电气传动应用电能通过电气装置传递运动和动力。
这种传动形式的电气系统比较复杂,主要用于大型和重型机床。
(4)气压传动应用压缩空气作为介质,通过气动元件来传递运动和动力。
这种传动形式的特点是动作迅速,易于实现自动化,但运动不易稳定,驱动力较小,主要用于机床的某些辅助运动以及小型机床的进给运动传动中。
根据速度调节变化的特点不同,机床的传动形式分为分(有)级变速传动和无级变速传动两种。
①无级变速传动的速度变换是连续的,即机床的运动在一定范围内可以调节到所需要的任意速度,对提高生产率和适应加工工艺的要求都有重要意义。
②分(有)级变速传动的速度变换是不连续的,即使机床的运动在一定范围内只能调节到有限的若干种速度。
(三)传动副的传动比计算
机床机械传动中常用的传动副有皮带、齿轮、蜗杆蜗轮、齿轮齿条和丝杠螺母等
(四)机床的传动装置
机床常用的传动装置有离合器、变速机构和换向机构等。
1、离合器
离合器用来使同轴线的两轴或轴与轴上的空套传动件随时接合与脱开,以实现机床运动的启动、停止、变速、变向等。
按其结构用途不同,可分为啮合式、摩擦式、超越和安全离合器等
(1)啮合式离合器
(2)啮合式离合器利用两个零件上相互啮合的齿爪传递运动和扭矩。
(3)根据结构形状不同,可分为牙嵌式离合器和齿轮式(齿式)离合器两种。
(4)啮合式离合器的特点:
结构紧凑、简单,接合后不会产生相对滑动,传动比准确;但运转中接合会有冲击,一般只能在低速或停转时接合。
(5)啮合式离合器的适用场合:
常用在要求保持严格运动关系或低速传动中。
(6)摩擦式离合器
(7)摩擦式离合器利用相互压紧的两个零件接触面间产生的摩擦力传递运动和扭矩。
机床上应用最多的是多片式摩擦离合器(分为机械式、电磁式和液压式等)。
(8)摩擦式离合器的特点:
可在运转中接合,接合过程平稳,可起到过载保护作用;但传动比不准确,易发热和磨损,且尺寸较大。
(9)摩擦式离合器的适用场合:
一般用在转速较高的传动轴上。
2、分级变速机构
实现机床运动分级变速的基本机构是各种两轴传动机构。
它们通过各种方法变换两轴之间的传动比,使主动轴转速固定不变时,从动轴得到不同的转速。
(1)滑移齿轮变速机构
特点:
结构紧凑,传动效率高,变速方便,能传递很大的动力;但不能在运转中变速,只能在停车或转速很低时实现变速。
(2)离合器变速机构(双向牙嵌式或摩擦式)
离合器变速机构的特点:
操作方便,变速时不需要移动齿轮。
摩擦式离合器变速机构可在其运转的情况下实现变速;但磨损较大,传动效率低。
(3)配换齿轮变速机构(交换齿轮或挂轮机构)
特点:
结构简单紧凑变速麻烦调整费时
(4).摆移齿轮变速机构(塔齿轮)
特点:
结构紧凑,刚性较差
(5).塔轮变速机构
特点:
运转平稳结构简单尺寸较大变速不便
3、换向机构
换向机构用来改变机床运动部件的运动方向。
(五)机床变速传动系统及转速图
1、变速传动系统
为使机床的执行件能获得较多的变速级数,通常采用几个基本变速机构顺序串联排列,组合成一个变速传动系统。
变速传动系统中每一个基本变速机构,通常称为一个变速组。
2、转速图(转速分布图)
课p9-p10
(六)机床的传动系统与运动计算
机床的传动系统是由各种传动机构按一定关系组合而成的,其任务是实现机床在加工过程中所需的各种运动,并使有关执行件保持一定的传动联系。
1、传动系统图
在图中各种传动元件用简单的规定符号表示,并按运动传递顺序依次排列,以展开图形式画在机床的外形轮廓内,该图称为传动系统图。
传动系统图能简明地表示出机床传动系统中各传动件的结构类型和连接方式,实现机床全部运动的传动路线,机床运动中的变速、变向、接通和断开方法等。
在说明和分析机床的传动系统时,常用传动路线表达式来表示机床运动的传动路线以及有关执行件之间的传动联系。
(课p7)
2.传动链(课p7)
根据传动联系性质的不同,传动链可分为两类。
1)外联系传动链——联系动力源与执行件之间的传动链。
2)内联系传动链——联系两个执行件之间的传动链。
其作用是使两个末端件之间保持准确的计算相对速度或相对位移。
3、机床的运动
换置机构是指在传动链中根据加工要求可以变换传动比或传动方向的传动机构。
机床运动计算按每一传动链分别进行,其一般步骤如下:
1)确定传动链的两末端件;
2)根据两末端件的运动关系,确定它们的计算位移;
3)列出运动平衡式;
4)计算出执行件的运动速度或位移量,或整理出换置机构的换置公式,然后确定挂轮齿数。
三、普通车床
1、溜板箱的功用是将丝杠或光杠传来的旋转运动转变为直线运动,并带动刀架完成进给运动;控制刀架运动的接通、断开及机动进给的换向;机床过载时的过载保护作用;刀架的快速移动和手动操作等。
作业根据CA6140型卧式车床的传动系统图,试回答下列问题:
1.在该车床的进给传动系统中,主轴箱中Ⅸ-Ⅹ轴之间的换向机构有何作用?
答:
CA6140车床进给传动系统中,主轴箱的作用是保证主轴正反转和停止。
2.能否用该换向机构来变换刀架纵、横向机动进给的方向?
为什么?
答:
不能,该功能是通过溜板箱中的换向机构实现的
数控车床概论
第一章数控机床概述
一、数控机床的产生与发展
1、为单件、小批量生产的精密复杂零件提供了自动化加工手段。
2、以上三代,都是采用专用控制的硬件逻辑数控系统(NC)。
由计算机作控制单元的数控系统(CNC),称为第四代。
微处理机数控系统的数控机床得到飞速发展和广泛的应用,这就是第五代数控(MNC)。
后来,人们将MNC也统称为CNC。
为满足产品不断更新,适应多品种、小批量生产自动化需要,柔性制造技术得到了迅速的发展,出现了数控加工(CNC)、柔性制造系统(FMS)、柔性制造单元(FMC)、柔性制造自动线(FML)等一系列现代制造设备和系统
3、柔性制造技术(FMT)是在数控机床研制和应用的基础上发展起来的,FMT各构成单元有如下几方面:
1)NC(数控设备)是一种机床或工业加工设备(包括焊
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