金属切削机床阶段性作业3doc.docx

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中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院

金属切削机床课程作业3（共4次作业）

学习层次：

专科涉及章节：

第3章——第4章

1.以M1432A型磨床为例，说明为保证加工质量（尺寸精度,几何形状精度和表面粗糙度），万能外圆磨床在传动与结构方面采取了哪些措施？

（注:

可与卧式车床进行比较）

2.万能外圆磨床上磨削圆锥面有哪几种方法？

各适用于什么场合？

3.图3-1所示砂轮主轴承受径向和轴向力的轴承各有什么特点？

使用这种轴承的基本条件是什么？

并说明理由；轴承间隙如何调整？

4.在万能外圆磨床上磨削内外圆时，工件有哪几种装夹方法？

各适用于什么场合？

采用不同装夹方法时，头架的调整状况有何不同？

工件怎样获得圆周进给（旋转）运动？

5.为什么中型万能外圆磨床的尾架顶尖通常采用弹簧预紧？

而卧式车床则采用丝杠螺母预紧？

6.如磨床头架和尾座的锥孔中心线在垂直平面内不等高，磨削的工件将产生什么误差，如何解决？

如两者在水平面内不同轴，磨削的工件又将产生什么误差，如何解决？

7.采用定程磨削法磨削一批零件后，发现工件直径尺寸大了0.03mm，应如何进行补偿？

并说明调整步骤？

8.试分析无心外圆磨床和普通外圆磨床在布局、磨削方法、生产效率及适用范围方面各有什么不同？

9.内圆磨削的方法有几种？

各适用于什么场合？

10.试分析卧轴矩台平面磨床在磨削方法、加工质量、生产效率等方面有何不同？

它们的适用范围有何不同？

11.分析比较应用范成法与成形法加工圆柱齿轮各有何特点？

12.在滚齿机上加工直齿和斜齿圆柱齿轮，大质数直齿圆柱齿轮，用切向发加工蜗轮时，分别需要调整哪几条传动链？

画出传动原理图，并说明各传动链的两端件及计算位移是什么？

13.滚齿机上加工斜齿圆柱齿轮时，工件的范成运动（

）和附加运动（

）的方向如何确定？

以Y3150E滚齿机为例，说明在操作使用中如何检查这两种运动方向是否正确？

14.滚齿机上加工直齿和斜齿圆柱齿轮时，如何确定滚刀刀架扳转角度与方向？

如扳转角度有误差或方向有误差，将会产生什么后果？

15.在滚齿机上加工齿轮时，如果滚刀的刀齿相对于工件的轴心线不对称，将会产生什么后果？

如何解决？

16.在滚齿机上加工一对斜齿轮时，当一个齿轮加工完成后，在加工另一个齿轮前应当进行哪些挂轮计算和机床调整工作？

17.对比滚齿机和插齿机的加工方法，说明题目各自的特点及主要应用范围

18.磨齿有哪些方法？

各有什么特点？

19.锥齿轮加工机床的工作原理有采用假想冠轮和假想近似冠轮之分，它们在机床上是如何体现的？

怎样把工件的全部轮齿切出？

采用这种不同的假想齿轮对机床结构和加工质量各有什么影响？

参考答案

1.以M1432A型磨床为例，说明为保证加工质量（尺寸精度,几何形状精度和表面粗糙度），万能外圆磨床在传动与结构方面采取了哪些措施？

（注:

可与卧式车床进行比较）

答:

在传动方面包含三个方面的措施：

（1）砂轮旋转主运动

，通常由电动机通过三角带直接带动砂轮主轴旋转；

（2）工件圆周进给运动

，通常由单速或多速异步电动机经塔轮变速机构传动；（3）工件纵向进给运动

，通常采用液压传动，以保证运动的平稳性，并便于实现无级调速和往复运动循环的自动化。

结构方面，砂轮主轴的前、后支承均采用“短三瓦”动压滑动轴承；砂轮架壳体内装润滑油以润滑主轴轴承，油面高度可通过油标观察；主轴两端用橡胶油封实现密封；砂轮周围安装了防护罩；主轴上的带轮采用卸荷结构，以减少主轴的弯曲变形；中小型外圆磨床的尾座，一般都用弹簧力预紧工件，以便磨削过程中工件因热胀而伸长时，可自动进行补偿，避免引起工件弯曲变形和顶尖孔过分磨损。

2.万能外圆磨床上磨削圆锥面有哪几种方法？

各适用于什么场合？

答:

万能外圆磨床上磨削圆锥面有两种方法:

纵磨法和切入磨法。

纵磨时，砂轮旋转作主运动，进给运动有:

工件旋转作圆周进给运动，工件沿其轴线往复移动作纵向进给运动，在工件每一纵向行程或往复行程终了时，砂轮周期地作一次横向进给运动，全部余量在多次往复行程中逐步磨去。

切入磨时，工件只作圆周进给，而无纵向进给运动，砂轮则连续地作横向进给运动，直到磨去全部余量达到所要求的尺寸为止。

3.图3-1所示砂轮主轴承受径向和轴向力的轴承各有什么特点？

使用这种轴承的基本条件是什么？

并说明理由；轴承间隙如何调整？

答:

砂轮主轴的轴向定位是这样的:

向右的轴向力通过主轴右端轴肩作用在装入轴承盖5中的止推环4上。

向左的轴向力则由固定在主轴右端的带轮6中的六个螺钉7，经弹簧8和销钉9以及推力球轴承，最后也传递到轴承盖5上，弹簧8的作用是可给推力球轴承预加载荷，并且当止推环4磨损后自行进行补偿，消除止推滑动轴承的间隙。

使用滚动轴承的基本条件是：

①考虑负荷类型；②负荷大小；③工作温度；④安装条件。

使用这种轴承只承受轴向力，对于固定主轴起着很重要的作用。

用通孔螺钉13和拉紧螺钉12锁紧，以防止球头螺钉11松动而改变轴承间隙。

4.在万能外圆磨床上磨削内外圆时，工件有哪几种装夹方法？

各适用于什么场合？

采用不同装夹方法时，头架的调整状况有何不同？

工件怎样获得圆周进给（旋转）运动？

答:

在外圆磨床上磨削外圆表面常用的装夹方法有三种。

（1）顶尖装夹,轴类零件常用双顶尖装夹，该装夹方法与车削中所用的方法基本相同。

（2）卡盘装夹，磨削短工件的外圆时用三爪自定心或四爪单动卡盘装夹，装夹方法与车床上装夹的方法基本相同。

（3）心轴装夹，盘套类空心工件常以内圆柱孔定位进行磨削，其装夹方法与在车床上相同.磨削内圆时，一般以工件的外圆和端面作为定位基准，通常用三爪自定心或四爪单动卡盘装夹工件，其中以四爪单动卡盘通过找正装夹工件用得最多，当工件支承在前后顶尖上时，顶尖固定不动；当用三爪或四爪卡盘夹持工件磨削时，主轴则随法兰盘一起转动；当自磨主轴顶尖时，拨盘直接带动主轴和顶尖旋转，依靠机床自身修磨顶尖。

5.为什么中型万能外圆磨床的尾架顶尖通常采用弹簧预紧？

而卧式车床则采用丝杠螺母预紧？

答:

中小型外圆磨床的尾座，一般都用弹簧力预紧，以便磨削过程中工件因热胀而伸长时，可自动进行补偿，避免引起工件弯曲变形和顶尖过分磨损。

卧式车床则采用丝杠螺母作纵向调整移动，然后夹紧在所需要的位置上，以适应加工不同长度工件的需要。

6.如磨床头架和尾座的锥孔中心线在垂直平面内不等高，磨削的工件将产生什么误差，如何解决？

如两者在水平面内不同轴，磨削的工件又将产生什么误差，如何解决？

答:

磨床头架和尾座的锥孔中心线在垂直平面内不等高，磨削的工件将产生旋转（圆柱度）误差，调整使磨床头架和尾座的锥孔中心线在垂直平面内等高，可消除此误差；两者在水平面内不同轴，磨削的工件将产生平面度误差，使砂轮端面与工作台台面平行或倾斜一极小的角度，可消除此误差。

7.采用定程磨削法磨削一批零件后，发现工件直径尺寸大了0.03mm，应如何进行补偿？

并说明调整步骤？

答:

细进给

mm。

这样的补偿可行，调整的方法是:

拨出旋钮13，使它与手轮11上的销钉12脱开后顺时针转动，经齿轮副

带动齿轮Z12旋转，Z12与刻度盘9上的内齿轮Z10相啮合（见图3-8a），于是便使刻度盘9连同挡销10一起逆时针转动。

刻度盘转过的格数，应根据砂轮直径减小所引起的工件尺寸变化量确定。

8.试分析无心外圆磨床和普通外圆磨床在布局、磨削方法、生产效率及适用范围方面各有什么不同？

答:

无心外圆磨床，它有两种磨削方法，即纵磨法和横磨法。

生产效率相对较低一些，适用于加工带阶梯或成形回转表面的工件，它的布局比较紧凑，见图3-11。

普通外圆磨床，普通外圆磨床的头架和砂轮架都不能饶垂直轴线调整角度，头架主轴不能转动，没有内圆磨具,它的工艺范围较窄，只能磨削外圆柱面和锥度较小的外圆锥面。

但由于主要部件的结构层次少，刚性好，可采用较大的磨削用量,生产效率较高，同时易于保证磨削质量。

9.内圆磨削的方法有几种？

各适用于什么场合？

答:

其磨削方法有三种:

（1）普通内圆磨削,这种方法适用于形状规则,便于旋转的工件；

（2）无心内圆磨削，这种方法适用于大批大量生产中，加工外圆表面已经精加工过的薄壁工件；（3）行星内圆磨削，这种方法适用于磨削大型或形状不对称，不便于旋转的工件。

10.试分析卧轴矩台平面磨床在磨削方法、加工质量、生产效率等方面有何不同？

它们的适用范围有何不同？

答:

卧轴矩台平面磨床可以方便地磨削各种零件，包括直径小于矩台宽度的环行零件。

生产效率较低，加工质量较差，这是由于它有换向时间损失。

立轴圆台平面磨床生产效率较高些，适用于磨削小零件和大直径的环行零件端面，不能磨削窄零件。

第四章齿轮加工机床

11.分析比较应用范成法与成形法加工圆柱齿轮各有何特点？

答:

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。

例如：

在铣床上用盘形或指形齿轮铣刀铣削齿轮，在刨床或插床上用成形刀具刨削或插削齿轮等。

通常采用单齿轮成形刀具加工齿轮，它的优点是机床较简单，也可以利用通用机床加工。

缺点是对于同一模数的齿轮，只要齿数不同，齿廓形状就不相同，需采用不同的成形刀具；在实际生产中加工精度较低，生产效率也较低。

范成法切齿所用刀具切削刃的形状相当于齿条或齿轮的轮廓，它与被切齿轮的齿数无关，因此每一种模数，只需用一把刀具就可以加工各种不同齿数的齿轮。

这种方法的加工精度和生产率一般比较高，因而在齿轮加工机床中应用最广。

12.在滚齿机上加工直齿和斜齿圆柱齿轮，大质数直齿圆柱齿轮，用切向发加工蜗轮时，分别需要调整哪几条传动链？

画出传动原理图，并说明各传动链的两端件及计算位移是什么？

答：

（1）加工直齿圆柱齿轮时，需要调整主运动传动链，范成运动传动链和轴向进给运动传动链。

传动原理图见图4-2，其中主运动的传动链的两端件是电动机—滚刀主轴Ⅷ，计算位移是：

电动机

—滚刀主轴（滚刀传动）

；范成运动传动链的两端件是滚刀主轴（滚刀转动）—工作台（工件转动），计算位移是：

滚刀主轴转一转时，工件转可k/z转；轴向进给传动链的两端件是工作台（工件移动），计算位移是：

工作台每转一转时，刀架进给Ｆ。

（2）加工斜齿圆柱齿轮时，比加工直齿圆柱齿轮时多一条附加运动传动链，其两端件是滚刀刀架（滚刀移动）—（作台工件附加转动），计算位移是：

刀架沿工件轴向移动一个螺旋线导程Ｌ时，工件应附加转±1转。

传动原理图见图4-3。

（3）加工大质数直齿圆柱齿轮时，需要调整主运动传动链，与加工直齿圆柱齿轮相同；范成运动传动链：

两端件是工作台，计算位移是：

工作台转k/z转，工作台附加转（k/z—k/

）转。

传动原理图见图4-3（

）4．用切向法加工蜗轮时，需要调整主运动传动链，范成运动传动链和切入进给运动，见图4—4C，4—4D。

13.滚齿机上加工斜齿圆柱齿轮时，工件的范成运动（

）和附加运动（

）的方向如何确定？

以Y3150E滚齿机为例，说明在操作使用中如何检查这两种运动方向是否正确？

答：

范成运动（

）的方向与工件旋转方向相同；附加运动

的方向，与工件范成运动中的旋转运动

方向或者相同，或者相反，这都取决于工件螺旋线方向及滚刀进给方向。

如果

和

同向，计算时附加运动取+1转，反之，若

和

方向相反，则取-1转。

14.滚齿机上加工直齿和斜齿圆柱齿轮时，如何确定滚刀刀架扳转角度与方向？

如扳转角度有误差或方向有误差，将会产生什么后果？

答：

滚齿时，为了切进准确的齿形，应使滚刀和工件处于正确的位置，即滚刀在切削点处的螺旋线方向应与被加工齿轮齿槽方向一致。

滚切斜齿时，应尽量采用与工件螺旋方向相同的滚刀，使滚刀安装角度小，有利于提高机床运动平稳性及加工精度。

在滚齿机上切削直齿圆柱齿轮时，滚刀的轴线也是倾斜的，与水平面成W角倾斜方向则决定于滚刀的螺旋线方向。

15.在滚齿机上加工齿轮时，如果滚刀的刀齿相对于工件的轴心线不对称，将会产生什么后果？

如何解决？

答:

如果滚刀的刀齿相对于工件的轴心线不对称，则加工出来的齿轮也不对称，产生圆度误差；将滚刀的刀齿调整使其相对于工件的轴心线对称。

16.在滚齿机上加工一对斜齿轮时，当一个齿轮加工完成后，在加工另一个齿轮前应当进行哪些挂轮计算和机床调整工作？

答:

左旋和右旋螺旋齿轮是两个不同的运动轨迹，是靠附加运动挂轮改变传动方向，即在附加运动挂轮中配加惰轮，改变附加运动

的方向而获得的。

17.对比滚齿机和插齿机的加工方法，说明题目各自的特点及主要应用范围

答：

滚齿机是齿轮加工机床中应用最广泛的一种，它多数是立式的，用来加工直齿和斜齿的外啮合圆柱齿轮及蜗轮；也是卧式的，用于仪表工业中加工小模数齿轮和在一般机械加工轴齿轮、花键轴等，插齿机主要用于加工直齿圆柱齿轮，尤其使用适用于加工在滚齿机上不能加工的内齿轮和多联齿轮，它们的加工方法有着很明显的区别，前者是由一对交错轴斜齿轮啮合传动原理演变而来的。

后者是一个端面磨有前角，齿顶及齿侧均磨有后角的齿轮。

插轮时，插齿刀沿工件轴向作为直线往复运动以完成切削主运动，在刀具与工件轮坯作“无间隙啮合运动”过程中，在轮坯上渐渐切出齿廓。

18.磨齿有哪些方法？

各有什么特点？

答：

按齿廓的形成方法，磨齿也有成形法和范成法两种，但大多数类型的磨齿机均以范成法来加工齿轮，成形法是采用各种成形刀具加工时，切削刃是与所需形成的发生线完全吻合的切削线，因此加工时不需任何运动，便可获得所需发生线，范成法是用插齿刀，齿轮滚刀和花键滚刀等刀具加工时，切削刃是一条与需要形成的发生线共轭的切削线，切削加工时，刀具与工件按确定的运动关系作相对运动，切削刃与被加工表面相切，切削刃各瞬时位置的包络线，便是所需的发生线。

19.锥齿轮加工机床的工作原理有采用假想冠轮和假想近似冠轮之分，它们在机床上是如何体现的？

怎样把工件的全部轮齿切出？

采用这种不同的假想齿轮对机床结构和加工质量各有什么影响？

答：

按照假想冠轮原理设计的机床，摇台切齿刀盘上切刀的刀尖，必须沿假想冠轮的顶锥运动，由于冠轮的顶锥角为

，如锥齿轮几何参数不同，

不同，因而摇台上切刀的刀尖运动轨迹必须能够调整，以适应不同齿跟角

的需要，这样就增加了机床结构的复杂性。

有些机床将上述加工原理中的假想冠轮改变为假想近似冠轮，即不考虑工件齿跟角

的变化而使刀尖运动轨迹固定地垂直于近似冠轮的轴线。

这样，就可免除上述的调整要求，使机床的结构简化。

近似冠轮的顶面是平的，其顶锥角是

，节锥角则为

。

为了刀具的磨方便，通常把刀刃磨成直刀线，这时虽然有一定误差，但由于工件的齿跟角

都很小，因此，这个误差对加工精度影响不大，生产中是允许的。