金属切削机床.docx
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金属切削机床
第四章 金属切削机床
第一节 概 论
一、机床的技术经济指标
（一）工艺可能性：
可以完成的加工工序、零件的材料和尺寸、毛坯、生产规模等；
（二）加工精度和表面粗糙度；
（三）生产率；
（四）系列化、通用化、标准化程度：
产品品种系列化、部件通用化、零件标准化；
（五）寿命。
二、工作运动
机床加工的共性就是把刀具和工件安装在机床上，由机床使刀具和工件产生确定的相对运动，从而切削出合乎要求的零件。
（一）主运动：
形成机床切削速度和消耗主要动力的工作运动。
车床：
工件旋转
钻床：
钻头旋转
镗床：
刀具旋转
刨床：
牛头刨床：
刨刀直线运动
龙门刨床：
工件随工作台的直线运动
铣床：
刀具的旋转
拉床：
刀具的直线运动
磨床：
砂轮和磨具的旋转
（二）进给运动：
使工件多余材料不断被去除的工作运动。
主运动已如上述，其它工作运动都是进给运动。
（三）切削过程中，主运动只有一个，而进给运动可以有多于一个。
主运动和进给运动可以由刀具和工件分别完成，也可以由刀具单独完成。
除主运动和进给运动外，还有各种辅助运动。
三、机床的分类
（一）按加工性质和所用刀具分为11大门类。
机床分类及代号
类别
车床
钻床
镗床
磨床
齿轮加工机床
罗纹加工机床
铣床
刨插床
拉床
锯床
其他机床
代号
C
Z
T
M
2M
3M
Y
S
X
B
L
G
Q
读音
车
钻
镗
磨
二磨
三磨
牙
丝
铣
刨
拉
割
其他
（二）按机床工作精度分类：
普通机床、精密机床、高精度机床
（三）按机床加工件大小和机床自身重量分类：
仪表机床、中小型机
床、大型机床、重型机床、特重型机床。
（四）按机床通用性分类：
通用机床、专门化机床、专用机床、组合机床。
四、机床型号的编制
GB/T15375-94是现行机床型号编制标准
其中：
（1）有“（ ）”的代号或数字，当无内容时则不表示，若有内容则不带括号；
（2）有“○”符号者，为大写的汉语拼音字母；
（3）有“△”符号者，为阿拉伯数字；
（4）有“
”符号者，为大写的汉语拼音字母，或阿拉伯数字，或两者兼有之。
在整个型号规定中，最重要的是：
类代号、组代号、主参数以及通用特性代号和结构特性代号。
（一）机床的类代号：
见上表
（二）特性代号：
1.通用特性代号
机床通用特性代号
通用特性
高精度
精密
自动
半自动
数控
加工中心（自动换刀）
仿形
轻型
加重型
简式或经济型
柔性加工单元
数显
高速
代号
G
M
Z
B
K
H
F
Q
C
J
R
X
S
读音
高
密
自
半
控
换
仿
轻
重
简
柔
显
速
2.结构特性代号：
对主参数相同，但结构、性能不同的机床，用结构特性代号予以区分，如A、D、E等。
（三）机床的组系代号：
同类机床因用途、性能、结构相近或有派生而分为若干组。
金属切削机床类、组划分表
组别
类别
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
车床C
仪表车床
单轴自动车床
多轴自动半自动车床
回轮转塔车床
曲轴及凸轮轴车床
立式车床
落地及卧式车床
仿形及多刀车床
轮轴辊锭及铲齿车床
其他车床
钻床Z
坐标镗钻床
深孔钻床
摇臂钻床
台式钻床
立式钻床
卧式钻床
铣钻床
中心孔钻床
其他钻床
镗床T
深孔镗床
坐标镗床
立式镗床
卧式铣镗床
精镗床
汽车拖拉机修理用镗床
其他镗床
磨床
M
仪表磨床
外圆磨床
内圆磨床
砂轮机
坐标磨床
导轨磨床
刀具刃磨床
平面及端面磨床
曲轴、凸轮轴花键轴及轧辊磨床
工具磨床
2M
超精机
内圆珩磨机
外圆及其他珩磨机
抛光机
砂带抛光及磨削机床
刀具刃磨及研磨基础
可转为刀片磨削机床
研磨机
其他磨床
3M
球轴承套圈沟磨床
滚子轴承套圈滚道磨床
轴承套圈超精机
叶片磨削机床
滚子加工机床
钢球加工机床
气门、活塞及活塞环磨削机床
汽车拖拉机修磨机床
齿轮加工机床Y
仪表齿轮加工机
锥齿轮加工机
滚齿轮及铣齿机
剃齿及珩齿机
插齿机
花键轴铣床
齿轮磨齿机
其他齿轮加工机
齿轮倒角及检查机
螺纹加工机床S
套丝机
攻丝机
螺纹铣床
螺纹磨床
螺纹车床
铣床X
仪表铣床
悬臂及滑枕铣床
龙门铣床
平面铣床
仿形铣床
立式升降台铣床
卧式升降台铣床
床身铣床
工具铣床
其他铣床
刨插床
B
悬臂刨床
龙门刨床
插床
牛头刨床
边缘及磨具刨床
其他刨床
拉床L
侧拉床
卧式外拉床
连续拉床
立式内拉床
卧式内拉床
立式外拉床
键槽、轴瓦及螺纹拉床
其他拉床
锯床C
砂轮片锯床
卧式带锯床
立式带锯床
圆锯床
弓锯床
锉锯床
其他机床Q
其他仪表机床
管子加工机床
木螺钉加工机
刻线机
切断机
多功能机床
例如：
C6落地及卧式车床
C5立式车床，
其中，C51单柱立式车床、C52双柱立式车床
（四）机床主参数代号：
反映机床加工性能的主要数据。
表4－4 常见机床主参数及折算系数
机床名称
主参数名称
主参数折算系数
普通机床
自动机床、六角机床
立式机床
床身上最大工件回转直径
最大棒料直径或最大车削直径
最大车削直径
1/10
1/1
1/100
立式钻床、摇臂钻床
卧式镗床
最大孔径直径
主轴直径
1/1
1/10
牛头刨床、插床
龙门刨床
最大刨削或插削长度
工作台宽度
1/10
1/100
卧式及立式升降台铣床
龙门铣床
工作台工作面宽度
工作台工作面宽度
1/10
1/100
外圆磨床、内圆磨床
平面磨床
砂轮机
最大磨削外径或孔径
工作台工作面的宽度或直径
最大砂轮直径
1/10
1/10
1/10
齿轮加工机床
（大多数是）最大工件直径
1/10
其中，卧式镗床的主参数是主轴直径；拉床的主参数是额定拉力。
（五）机床型号举例
CA6140C车床（类代号）
A结构特性代号
6组代号（落地及卧式车床）
1系代号（普通落地及卧式车床）
主参数（最大加工件回转直径400mm）
XKA5032AX铣床（类代号）
K数控（通用特性代号）
A（结构特性代号）
50立式升降台铣床（组系代号）
32工作台面宽度320mm（主参数）
A第一次重大改进（重大改进序号）
MGB1432M磨床（类代号）
G高精度（通用特性代号）
B半自动（通用特性代号）
14万能外圆磨床（组系代号）
32最大磨削外径320mm（主参数）
C2150×6
C车床（类代号）
21多轴棒料自动车床（组系代号）
50最大棒料直径50mm（主参数）
6轴数为6（第二主参数）
第二节 车 床
车床：
做进给直线运动的车刀对做旋转主运动的工件进行切削加工的机床。
车床加工范围较广，主要有；车外圆、车端面、切槽、钻孔、镗孔、车锥面、车螺纹、车成形面、钻中心孔及滚花等。
一、普通车床
（一）结构：
普通车床由三箱（主轴箱、进给箱、溜板箱）、两杠（光杠、丝杠）、两架（刀架、尾架）、一床身组成。
主轴箱：
主轴箱是用来带动车床主轴及卡盘转动，并能使主轴得到不同的转速。
进给箱：
将主轴传来的旋转运动传给丝杠或光杠，并使丝杠或光杠得到不同的转速。
丝杠：
用来车螺纹，它能通过溜板箱使车刀做直线运动。
溜板箱：
将丝杠或光杠的转动传给溜板使车刀做纵向或横向运动。
刀架：
用来装夹车刀。
尾架：
装夹细长工件和安装钻头、铰刀等。
床身：
支持和安装车床各部件用。
床身导轨供纵溜板和尾架移动用。
表3－5 CA6140型普通车床的主要技术性能
序号
项目
1
床身上最大工件回转半径…………………………400毫米
中心高………………………………………………205毫米
最大工件长度………………750、1000、1500、2000毫米
主轴内孔直径………………………………………48毫米
主轴前端宽度……………………………………莫氏6号
2
主轴转速正转24级………………………10∽1400转/分
反转12级………………………14∽1580转/分
进给量纵向（64级）………………0.028∽6.33毫米/转
横向（64级）………………0.014∽3.16毫米/转
溜板及刀架纵向快移速度…………………………4米/分
3
主电动机功率………………………………………7.5千瓦
溜板快移电动机……………………………………0.37千瓦
4
机床轮廓尺寸（长×宽×高，工件长为1000毫米时）………………………………2668×1000×1267毫米
5
机床重量（工件长度为1000毫米时）…………2070千克
（二）传动路线：
主参数：
最大加工工件直径。
与中心高的关系
纵向进给：
与主轴方向平行；
横向进给：
与主轴方向垂直。
加工精度：
一般车床IT8-IT10；表面粗糙度：
Ra可达1.6μm。
二、立式车床：
立式车床主要特点是主轴垂直布置，并有一个很大的圆形工作台，供装卡工件之用，工作台台面在水平面内，工件的安装调整比较方便，而且安全，工作台由导轨支撑，刚性好，因而能长期地保持机床精度。
立式车床适用于加工径向尺寸大而轴向尺寸相对较小的大型和重型零件，如各种盘、轮类零件。
主参数为最大车削直径。
三、六角车床特点：
六角车床与普通车床的主要区别是：
（1）没有尾架，在普通车床尾架位置上有一个可以同时装夹多种刀具的转塔刀架。
（2）没有丝杠，一般只能用丝锥和板牙加工螺纹。
由于转塔刀架上的刀具多，而且该刀架设有多种定程装置，能保证其准确位移和转换，这样能减少装卸刀具、对刀、试切和测量尺寸等辅助时间，所以生产率较高。
第三节 钻床、镗床
一、钻床
钻床的特点是加工中工件不动，而让刀具移动，将刀具中心对正待加工孔中心，并使刀具转动（主运动）、刀具移动（进给运动）来加工孔。
台式钻床：
钻孔直径≤13mm的小型钻床。
主轴变速是通过改变三角带在塔形带轮上的位置来实现。
立式钻床
摇臂钻床：
可将主轴调整到加工范围内的任意位置，适用于加工大型和多孔工件。
二、镗床
镗刀安装在主轴或平旋盘上；工件固定在工作台上，可以随工作台作纵向或横向运动。
镗床主要完成精度高、孔径大或孔系的加工，此外，还可铣平面、沟槽、钻孔、扩孔、铰孔和车端面、外圆、内外环形槽及车螺纹等。
镗刀的旋转是主运动，镗刀或工件的移动是进给运动。
（一）卧式镗床：
卧式镗床主要是加工孔，特别是箱体零件上的许多大孔、同心孔、平行孔等。
易于保证被加工孔的尺寸精度和位置精度。
镗孔的尺寸精度可达IT7，表面粗糙度Ra值为1.6-0.8m。
（二）坐标镗床：
特点：
（1）结构刚性好，能在实体工件上钻、镗精密孔。
（2）主轴转速高，进给量小。
（3）设有纵、横向可移动的工作台，它们的微调整量可达1微米，并有精确坐标测量系统，所以适于加工孔距误差小的孔系。
（4）在恒温条件下装配和使用。
1.单柱坐标镗床：
工作台三面敞开，操作方便，结构简单，适用于中小型镗床。
2.双柱坐标镗床：
双柱框架式结构，刚性好，适用于大型镗床。
3.卧式坐标镗床：
主轴水平放置。
（三）金刚镗床：
金刚镗床是一种高速镗床，其特点是以很小的进给量和很高的切削速度进行加工，加工出的工件具有较高的尺寸精度（IT6）和较光洁的表面（Ra的0.2微米）。
卧式金刚镗床的主参数是工作台面宽度。
第四节 刨床、插床和拉床
一、刨床：
主运动为直线运动，为直线运动机床。
刨床主要加工平面、沟槽和成型面。
（一）牛头刨床：
适于刨削长度不超过1000mm的中小型工件。
主运动：
刀具随滑枕做往复直线运动。
进给运动：
工件随工作台做水平横向间歇运动。
（二）龙门刨床：
主要加工大型工件或同时加工多个工件，其主运动是工件随着工作台的直线往复运动，进给运动是刀架带着刨刀作横向或垂直的间歇运动。
直流电机拖动，无级调速、运动平稳。
由床身、工作台、立柱、顶梁、横梁、垂直刀架、侧刀架组成。
二、插床：
由床身、工作台、下滑座、滑枕和立柱组成。
插床实际上是一个立式刨床，在结构上和牛头刨属于同一类。
插床主要是加工工件内部表面如方孔、长方孔、各种多边形孔和键槽等。
由于生产率低，只适合单件小批生产。
主运动：
插刀随滑枕垂直方向的往复直线运动。
进给运动：
工件在纵向、横向以及圆周方向的间歇运动。
三、拉床：
利用拉刀加工内外成形表面。
主运动：
拉刀的直线运动，由拉床上的液压装置驱动。
进给运动：
依靠拉刀的结构来实现。
拉床的主参数是额定拉力。
拉床加工特点：
运动平稳无冲击振动，拉削速度可无级调节，拉力通过液压控制。
拉床结构比较简单，单拉刀比较昂贵，并且只能加工一种尺寸的表面。
第五节 铣 床
铣床是利铣刀在工件上加工各种表面的机床。
铣床加工范围与刨床相近，但比刨床加工范围广，生产率也较高。
常见的铣床有：
卧式铣床、立式铣床和龙门铣床。
铣刀旋转为主运动加工各种表面，工件或铣刀的移动为进给运动。
铣刀是多齿刀具，每个刀齿间歇工作，冷却条件好，切削速度可以提高。
一、卧式万能铣床：
卧式铣床的主轴是水平布置的，卧式铣床可加工平面、成形面、各种沟槽、螺旋槽及齿轮齿形等。
由床身、横梁、主轴、升降台、横向溜板、转台（没有转台的是卧式铣床）、工作台组成。
二、立式铣床：
主轴是垂直布置的。
立式铣床适于加工较大平面、加工沟槽，生产率比卧式铣床高。
加工精度IT9-IT7；Ra6.3-1.6μm；
三、龙门铣床：
龙门铣床与龙门刨床相似，其区别在于它的横梁和立柱上装的不是刨刀架，而是带有主轴箱的铣刀架。
龙门铣床主轴箱带动铣刀旋转为主运动，工作台纵向往复运动是进给运动。
龙门铣床生产率较高，适用于成批和单件生产，用以加工中型和大型工件。
主参数为工作台面宽度。
第六节 磨 床
磨床是用磨具或磨料加工工件各种表面的精密加工机床，使用砂轮的机床称之为磨床，使用油石、研磨料的机床称之为精磨机床。
通常，磨具旋转为主运动。
磨床特点：
（1）切削工具砂轮是由无数细小、尖硬、猁的非金属磨粒粘接而成的多刃工具，并且做高速旋转的主运动。
（2）万能性强，适应性更广。
（3）磨床种类多，范围广，能适应磨削各种加工表面、工件形状及生产批量的要求。
（4）磨削加工余时小，生产率高，容易实现自动化和半自动化，可广泛应用于流水线和自动线中。
（5）磨削加工精度高，表面质量高。
常见的普通磨床有：
外圆磨床、内圆磨床和平面磨床。
一、外圆磨床：
外圆磨床由床身、工作台、头架、尾架、砂轮架以及液压操纵系统组成。
可磨削工件的外圆柱面和外圆锥面。
其中万能外圆磨床构造与普通外圆磨床基本相同，所不同的是它的砂轮架上、头架上和工作台上都装有转盘，并增加了内圆磨具等附件，故万能外圆磨床还能磨削内圆柱面及锥度较大的内外圆锥面。
主参数为最大磨削直径。
二、内圆磨床：
由床身、工作台、头架、砂轮架、滑台组成，主要用于磨削内圆柱面、内圆锥面及端面等。
主参数为最大磨削孔径。
三、平面磨床：
用来磨削工件的平面。
主要由床身、工作台、立柱、滑座、砂轮架等部件组成。
工作台一般是电磁工作台，工件安放在电磁工作台上，靠电磁吸力吸住工件。
工作台有矩形和圆形两种，主参数分别为工作台的宽度和直径。
《小结》
1.各种机床的加工特点：
主运动、主参数、结构组成
2.钻床：
主运动和进给运动，都由刀具完成；钻头的旋转是主运动；钻头的轴向直线运动是进给运动。
3.坐标镗床：
机床本身精度高；具有坐标精密测量装置；在恒温条件下装配和使用。
4.牛头刨与龙门刨的区别--牛头刨的主运动是刨刀的直线运动；龙门刨的主运动是工件随工作台的直线运动。
5.龙门刨与龙门铣的区别--龙门刨的主运动是工件随工作台的直线运动；龙门铣的主运动是刀具的旋转运动。
6.插床实际上是一种立式刨床，插床代号为B50
7.铣床的铣刀是多齿刀具，几个刀齿同时参加铣削，其它刀齿间歇得到冷却，所以切削速度高，刀具耐用度高，在单件小批和成批大量生产中，都得到广泛的应用
8.拉床：
拉刀的直线运动是主运动，进给运动由拉刀的结构实现
9.磨床：
万能外圆磨床的工作台的运动是液压传动；内孔磨削可以在内圆磨床或万能外圆磨床上进行。
10.通常，卧式指主轴与工作台面即地面平行；立式指主轴与工作台面即地面垂直。
11.纵向一般指与主轴方向或床身导轨方向平行。
类
代号
机床名称
主运动
进给运动
主参数
尺寸精度
表面粗糙度μm
普通车床
最大工件回转直径/10
IT10~IT8
1.6
车床
C
立式车床
工件旋转
车刀纵向横向运动
最大车削直径/100
IT9~IT8
3.2~1.6
六角车床
IT11~IT8
3.2~1.6
台式钻床
钻床
Z
立式钻床
钻头旋转
钻头轴向直线运动
钻孔直径/1
IT12
12.5
摇臂钻床
钻孔直径/1
卧式镗床
主轴直径/10
IT7
1.6~0.8
镗床
T
坐标镗床
镗刀旋转
镗刀或工件直线运动
工作台面宽度
金刚镗床
工作台面宽度
IT6
0.2
刨插
牛头刨床
刨刀直线运动
工件横向运动
最大刨削长度/10
IT9~IT7
6.3~3.2
B
龙门刨床
工件直线运动
刨刀直线运动
最大刨削宽度/100
床
插床
插刀直线运动
工件纵向横向圆周运动
最大插削长度/10
6.3~1.6
拉床
L
拉床
拉刀直线运动
拉刀结构实现
额定拉力
IT9~IT7
IT6
卧式万能铣床
工作台工作面宽度/10
铣床
X
立式铣床
铣刀旋转
工件或铣刀直线运动
工作台工作面宽度/10
IT9~IT7
6.3~1.6
龙门铣床
工作台工作面宽度/100
外圆磨床
最大磨削直径/10
IT6（普通）
0.8~0.2
磨床
M
内圆磨床
砂轮旋转
工件旋转移动或磨具移动
最大磨削孔径/10
IT6~IT5（精密）
0.1~0.08
平面磨床
工作台面宽度或直径/10
IT5以上（镜面）
0.04~0.01
第七节 特种加工机床
特种加工机床是利用电能、电化学能、光能、声能等特种加工方未能加工工件的机床。
主要用于一般切削方法难以加工（如材料性能特殊、形状复杂）的工件。
一、电火花加工
（一）原理：
工具电极和工件电极在绝缘体中靠近到一定距离时，形成脉冲放电，产生大量热能，使工件局部金属熔化甚至气化，达到蚀除金属的目的。
（二）组成：
脉冲电源；间隙自动调节器；机床本体；工作液及其循环过滤系统。
（三）类型：
电火花成形加工机床；电火花切割加工机床。
（四）特点：
（1）可加工任何硬、脆、韧、高熔点、高纯度的导电材料。
（2）加工时机床和刀具间不存在显著机械力作用。
（3）加工中不受热的影响。
（4）同一台机床可进行粗、半精加工、精加工。
（5）便于实现自动化。
二、超声波加工
（一）原理：
超声换能器利用磁致伸缩效应，将高频电振荡变为高频机械振动，再借助变幅杆把振幅放大，驱使工具振动，从而锤击工件表面的磨料，通过磨料加工工件的表面。
（二）组成：
超声电源；超声振动系统（超声换能器和变幅杆）；机床本体。
（三）特点：
（1）超声波加工适于加工各种硬脆材料。
（2）易于加工出各种复杂形状的型孔、型腔和成形表面。
（3）由于切削力小，适于加工薄壁等不能承受较大机械应力的零件。
三、激光加工
（一）原理：
利用激光能量密度高的特点，在工件表面形成高温，使其急剧熔化或气化，从而达到加工的目的。
（二）组成：
激光器；电源；光学系统；机械系统。
（三）特点：
（1）不受材料性能限制，几乎所有材料均能加工。
（2）加工时不需刀具，属于非接触加工。
（3）加工速度极高，热影响区小，易实现加工过程自动化。
（4）可通过透明介质进行加工。
第八节 组合机床及其自动线
一、组合机床的组成
大量通用部件：
动力部件：
动力箱、动力滑台；
支承部件：
床身、立柱、底座；
输送部件：
移动工作台、回转工作台和回转鼓轮；
控制部件：
液压操纵板、按钮台等；
辅助部件；冷却、润滑等；
少量专用部件：
主轴箱、夹具、倾斜床身。
二、主运动：
刀具旋转；进给运动：
工件运动或刀具既作旋转主运动，又作进给运动。
三、特点：
在组合机床上，可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序。
组合机床既有专用机床生产率高、结构简单的特点，又具有通用机床易于更新调整，以适应新的加工对象的特点。
（1）设计制造周期短。
（2）自动化程度高。
（3）通用化程度高。
（4）能稳定地保证加工精度。
（5
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