机械制造精品课件:第3章 机床与刀具.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《机械制造精品课件:第3章 机床与刀具.ppt》由用户(金钥匙文档)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械制造 精品 课件 机床 刀具
- 资源描述:
-
1、第3章 机床与刀具,3.1 金属切削机床基本知识 3.2 车削 3.3 钻削、镗削、拉削 3.4 铣削 3.5 磨削 3.6 齿轮加工,3.1 金属切削机床基本知识,3.1.1 机床的分类和型号 3.1.2 机床的技术性能 3.1.3 机床的运动分析 3.1.4 机床的精度和检验,一、金属切削机床的分类,按加工方式分: 12大类,按通用程度分:通用机床、专门化机床、专用机床 按加工精度分:普通精度、精密精度、高精度 按自动化程度:手动、机动、半自动、自动机床 按机床质量分:仪表机床、中型、大型、重型机床,3.1.1 机床的分类和型号,二、金属切削机床型号的编制,按GB/T15375-94金属切
2、削机床型号编制方法规定 (一)通用机床型号,1.机床的类别代号,例: C A 6 1 4 0 机床类别代号(车床类) 机床特性代号(结构特性) 机床组别代号(落地及卧式车床组) 机床系别代号(卧式车床系) 机床主参数代号(最大车削直径400mm),2. 机床的特性代号 (1)通用特性代号,(2)结构特性代号 区别主参数相同而结构不同的机床,在型号中用汉语 拼音区分。通用特性代号已用的字母及字母“I”、“O” 不能用。例:CA6140型普通车床,3.机床的组别和系别代号 每类机床分10组(从09组),每组又分10系(从09型),4.主要参数代号 代表机床规格大小的一种参数,用阿拉伯数字表示,常用
3、 主参数的折算值(1/10或1/100或1/1)来表示。,5.机床重大改进序号 用字母“A、B、C ”表示,附机床型号末尾,以示区别。,(二)专用机床型号 型号表示方法:,(三)组合机床及自动线型号,例 : B13 100 北京第一机床厂 第三组 第100种专用机床(专用铣床),组合机床及自动线分类代号,1.机床的工艺范围 机床的工艺范围是指在机床上加工的工件类型和尺寸,能够加工完成何种工序,使用什么刀 具等等。,3.1.2 机床的技术性能,2.机床的技术参数 尺寸参数具体反映机床的加工范围,包括主参数、第2主参数和与加工零件有关的其它尺寸参数。 运动参数指机床执行件的运动速度,例如主轴的最高
4、转速与最低转速、刀架的最大进给 量与最小进给量(或进给速度)。 动力参数指机床电动机的功率,有些机床还给出主轴允许承受的最大转矩等其它内容。,基本方法 : 表面 运动 传动 机构,(一)工件表面的形成 零件上的常见表面: 1. 圆柱面 直线(母线)、圆(导线) 2. 圆锥面 直线(母线)、圆(导线) 3. 平面 直线或圆 、直线(导线) 4. 成形面(如螺纹面、渐开线表面)型线、螺旋线或直线,母线和导线统称为形成表面的发生线,3.1.3 机床的运动分析,由于刀刃形状和加工方法不同,形成发生线的方法也 不同,可归纳为四种:,1. 轨迹法:刀刃为切削点,它按一定的轨迹运动 而形成发生线。 此发生线
5、需要一个独立的成形运动,2. 成形法:刀刃为一条切削线,其形状与发生线 相同。 此发生线不需要成形运动,3. 相切法:刀具边旋转边作轨迹运动,刀具切削点 运动轨迹的包络线形成一条发生线。 此发生线需要两个独立的成形运动,4. 展成法:刀刃为一条切削线,但形状与发生线不 吻合,刀具与工件作展成运动,发生线是切削刃各 瞬时位置的的包络线。 此发生线需要一个独立的成形运动 ,刀工共同完成,(二)表面形成所需的运动 也即形成发生线所需的运动成形运动 按组成情况不同,可分为 简单成形运动: 复合成形运动:,一个成形运动是由单独的旋转运动或直线 运动构成的。,型线、螺旋线常需成型刀刃或几个简单运动组合,如
6、 由展成运动形成渐开线。,一个成形运动,是由两个或两个以上旋转 运动或直线运动,按照某种确定的运动关 系组合而成。,除成形运动外,还有下列运动: (1)分度运动 (2)切入运动 (3)辅助运动 进刀、退刀、回程和转位等 (4)操纵及控制运动 操纵离合器、改变速度、进给量等,按作用情况不同,可分为 主运动 速度最高,消耗功率最大,通常只有一个主运动。 进给运动 可以是一个或多个;可以是连续的,也可以是 断续的。 成形运动是机床最基本的运动,四、机床的传动 1. 机床的基本组成部分,(1)动力源 通常为电动机,包括交流电动机、直流电动机、伺服电动机、 变频调速电机、步进电机等。,(3)传动件 把动
7、力源的动力和运动按要求传递给执行件或将运动由个执行 件传递到另一执行件的零部件,如齿轮、丝杠螺母、液压传动件等,(2)执行件 机床上直接夹持刀具或工件并实现所需运动的零部件,如主轴、 刀架、工作台等。,2. 机床的传动联系,把动力源和执行件或执行件之间联系起来的一系列传动件, 构成了一个传动联系,称其为传动链。 传动链两端的元件称为末端件,它可以是动力源或执行件。,按传动链的性质不同可分为: 外联系传动链 传动链两个末端件之间不要求有严格的传动比关系,如 车削时电机与主轴间的传动链 内联系传动链 传动链两个末端件之间要求有严格的传动比关系,如 车削螺纹主轴与刀架间的传动链;滚切齿轮工件与滚刀间
8、的传动链; 内联系传动链中不能用带传动、摩擦轮传动和链传动 。,传动链中通常包括两类传动机构 1.定比传动机构 传动比和传动方向固定不变的传动机构,如 定比齿轮副、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等 2. 换置机构 根据加工要求可变换传动比和传动方向的传动机构,如 挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器换向机构等。,1)传动原理图 为了便于研究机床的传动原理, 用一些简明的符号把 动力源、执行件之间的传动联系表示出来的示意图。 并不表达实际传动机构的种类和数量,3. 传动原理图和传动系统图,2)传动系统图 表示机床全部运动的传动关系的示意图,用国家标准规 定的符号表示各种传动元件,并按照运动传递的顺序,
9、画 在能反映机床外形和各主要部件相互位置的展开图中。 只表示传动关系,而不表示各零件的实际尺寸和位置,1.几何精度 几何精度是指机床空载条件下,在不运动(机床主轴不转或工作台不移动等情况下)或运动速度较低时各主要部件的形状,相互位置和相对运动的精确程度。 2.运动精度 运动精度是指机床空载并以工作速度运动时,主要零部件的几何位置精度。 3.传动精度 传动精度是指机床传动系各末端执行件之间运动的协调性和均匀性。,3.1.4 机床的精度和检验,4.定位精度 定位精度是指机床的定位部件运动到达规定位置的精度。 5.工作精度 加工规定的试件,用试件的加工精度表示机床的工作精度。 6.精度保持性 在规定
10、的工作期间内,保持机床所要求的精度,称之为精度保持性。,车削成型原理及应用,普通车床加工精度为IT8-IT7, Ra值为1.6-0.8m 数控车床加工外圆面可以达到的加工精度为IT6 精车有色金属Ra值可达0.8-0.4 m,车削定义与成形原理,定义:工件旋转作主运动,刀具作进给运动的切削加工方法称为车削。 成形原理:以刀具进给运动的轨迹作母线,绕车床的回转轴线旋转而形成的曲面。,车削加工质量,3.2 车削,车削加工多种外表面、内表面、端面、螺纹及成形面,直头外圆车刀 弯头车刀 偏刀 切槽或切断刀 镗孔刀 螺纹车刀 成形车刀,车刀,车削加工可以使用多种类型的刀具,按车刀的种类分,按车刀的用途分
11、,外圆车刀 端面车刀 内孔车刀 切断刀 成形车刀,成形车刀,成形车刀的特点,成形车刀又称样板刀,是加工成形内、外表面的专用刀具。工件的加工质量由刀具的精度保证,生产效率高,刀具的成本较高。适用于大批量生产。,成形车刀是根据工件的形状设计的,刀具的精度保证了工件的加工质量,因此加工质量较稳定,生产效率也很高。成形车刀的刀具耐用度高,单个刀具的成本较高。,成形车刀的分类,按结构和形状分 平体成形车刀、棱体成形车刀及圆体成形车刀,平体成形车刀 只能用来加工外成形表面,沿前刀面的可重磨次数不多。 棱体成形车刀 只能用来加工外成形表面,可重磨次数比平体成形车刀多。 圆体成形车刀 可用来加工内、外成形表面
12、,切削刃在圆周表面上分布。由于重磨时磨的是前刀面,故可重磨次数更多。,按车刀结构形式分,整体式车刀、焊接式车刀、机械固定式车刀(重磨和可转位),在普通碳钢刀杆上将一定形状的硬质合金刀片,用黄铜、紫铜或其他焊料经钎焊固定在刀杆上,经过刃磨而成。 优点:结构简单,制造方便,可以根据需要进行刃磨,硬质合金的利用也较充分,故目前在车刀中仍占相当比重。,焊接式车刀,主要是高速钢车刀,俗称“白钢刀”,截面为正方形或矩形,使用时可根据不同用途进行修磨。,整体式车刀,径向进给成形车刀、切向进给成形车刀,按按进给方向分,避免了因焊接、刃磨产生的缺陷,刀具寿命长 便于快速更换,特别适合自动生产线和数控机床的使用
13、便于合理使用硬质合金和新型复合材料 刀杆可多次使用,利于专业化生产,可转位式车刀,组成 可转位刀片、刀垫、刀杆、夹紧机构,优点,A 上压式 夹紧力大,定位可靠,阻碍流屑 B 偏心式 结构简单,不碍流屑,夹紧力不大 C 综合式 夹紧力大, 耐冲击,结构复杂,刀片夹紧方式,新型车刀,车床,普通卧式车床 立式车床 六角车床 多刀半自动车床 仿形车床 单轴自动车床 多轴自动车床 专用车床,车床种类,车床是机械加工中最常用的加工设备,占机床总数的20%35%。,机床的特点及用途 通用性好,加工范围广,适于加工中、小型轴类、盘套类 零件的内外回转面、端面,能加工米制、英制、模数制、 径节制四种标准螺纹及加
14、大螺距、非标准螺距螺纹等。但 结构复杂,自动化程度低,适于单件小批生产及修配车间,机床的传动系统分析 为便于了解和分析机床的运动和传动情况,常用机床的传 动系统可分解为主运动传动链和进给运动传动链。进给运 动传动链又可分为纵向机动和横向机动进给传动链、螺纹 进给传动链,还有刀架快速移动传动链。,CA6140型卧式车床,CA6140型普通卧式车床,CA6140的主运动传动系统包含7根传动轴,I轴到轴;两个离合器M1和M2,以实现主轴正向转速30种,其中有6对转速数值非常接近,在实际使用中只用其中的6种,故总共使用的正向转速24种;反向转速15种,其中3对转速数值上非常接近,故实际使用的反向转速1
15、2种。,普通车床的主运动传动系统,传动路线 分析方法:抓两端,连中间,主运动传动链,主轴的转速及转速级数 主轴转速 主轴最高转速 n主g1450130/23056/3839/4163/501400 r/min 主轴最低转速 n主d1450130/23051/4322/5820/80 20/80 26/58 10 r/min,主轴转速级数 正转时 23 1 + (22-1 )= 6 + 18 = 24 级 反转时 131+ (22-1 )= 3 + 9 = 12 级,M1主轴的正转与反转的切换 M2主轴采用高速传动路线(M2闭合)与低速传动路 线(M2断开)的切换 M3加工公制螺纹(M3断开)与
16、英制螺纹(M3闭合) 的切换 M4加工高精、非标准螺纹(M4闭合)与加工普通螺 纹的切换 M5光杠传动(M5断开)与丝杠传动的切换 M6超越离合器,允许XX轴的右半部分比左半部分同 向以更高的速度旋转 M7安全离合器,切削过载保护 M8光杠驱动的纵向机动走刀方向的切换 M9光杠驱动的横向机动走刀方向的切换,CA6140离合器的作用,其他类型的车床,六角车床,转塔式六角车床,适用范围 适于加工形状比较复杂盘套类零件和成批加工,结构特点 没有尾架和丝杠,而在尾架的位置上装有一个能纵向移动的多工位刀架,其上可安装一系列刀具。工作中周期性转位,顺序地对工件进行加工。刀具行程由挡块控制,易保证精度,提高
17、生产率。 六角车床可分为转塔式和回轮式两类。,1.挡块限送料长度; 2.双刀同时车外圆; 3.车外圆及倒角; 4.打中心孔; 5.钻孔; 6.套车外螺纹; 7.前刀架刀切槽; 8.前刀架刀倒角; 9.前刀架刀滚花; 10.切断刀切下工件,立式车床,适用范围 适于加工直径大、长度短的重型工件,几个刀架可同时工作,生产率高。,结构特点 主要特点是主轴垂直布置,并有一个直径很大的圆形工件台,供安装工件使用。 常用的立式车床有单柱立式车床和双柱立式车床两类。,单柱立式车床,双柱立式车床,车削技术在多个领域都有长足的发展,如高速车削、加热车削、低温车削、超精密车削等。,车削技术的发展,高速车削,当切削速
18、度V大于临界切削速度Vcr时,切削温度会随着切削速度的提高而下降,切削力也会相应降低,能够正常地进行切削工作。 V Vcr叫做高速切削区。,原理,定义,指采用超硬材料的刀具,通过极大地提高切削速度和进给速度,来提高材料切除率、加工精度和加工表面质量的现代加工技术。,切削温度-速度实验曲线,高速主轴,陶瓷轴承高速主轴结构,与钢球相比,陶瓷轴承的优点是: 陶瓷球密度减小60%,从而可大大降低离心力; 陶瓷弹性模量比钢高50%,使轴承具有更高刚度; 陶瓷摩擦系数低,可减小轴承发热、磨损和功率损失; 陶瓷耐磨性好,轴承寿命长。 采用电动主轴(电机与主轴作成一体); 轴承转速特征值(= 轴径(mm)转速
19、(r/min)较普通钢轴承提高1.2 2倍,可达0.51106。,陶瓷轴承高速主轴结构特征,磁浮轴承高速主轴结构,主轴由两个径向和两个轴向磁浮轴承支承,磁浮轴承定子与转子间空隙约0.1mm。 刚度高,约为滚珠轴承主轴刚度10倍。 转速特征值可达4106。 回转精度主要取决于传感器的精度和灵敏度,以及控制电路性能,目前可达0.2m。 机械结构及电路系统均较复杂;又由于发热多,对冷却系统性能要求较高。,磁浮轴承高速主轴特点,高速切削的特点,以73000m/min的超高速加工高强度材料是可行的,超高速加工可减小工件的表面粗糙度,提高尺寸精度,高速加工的材料切除率可达常规切削的240倍,但生产率的提高
20、一般不超过10倍,加工淬火材料时,切削速度为36500m/min时刀具的磨损量最少,并比低速切削(12m/min)时的磨损量少,加工退火材料时,切削速度对刀具的磨损几乎没有影响,高速切削力大于常规切削力,但在实际应用中是可以控制,加工铝及铝合金材料,其切削速度可以无限高 加工铸件 高强度难加工材料,这种材料在常速下很难车削 加工余量很大的工件,切除效率极高,大幅度提高生产率 适合加工薄壁类易变形的高精度工件,确定临界切削速度,即获得切削温度-速度曲线图。 因工件材料、刀具材料和工艺系统特性的不同,切削温度-速度曲线图是不同的。 应用高速车削还要考虑刀具的耐用度,工艺系统的振动、排屑、安全等方面
21、。,适用场合,关键问题,加热车削一般采用激光加热或者等离子电弧加热作为辅助,再进行车削。,加热车削,激光辅助车削(LAT),等离子电弧加热车削,LAT以激光作为热源,在切屑形成的过程中加热剪切面上的工件材料,改变切屑的形成模式,使之变成连续的切屑,改善已加工表面的状况(表面粗糙度、残余应力等)。可以减小切削力和工件的弹性变形,减小尺寸误差等。 主要应用于一般金属材料的加工。,用等离子弧加热靠近刀尖将要被切除的工件材料,使其硬度、强度降低,从而改善了切削条件。可以较大幅度地降低切削力。比通常的车削效率提高几倍,而且工件表面粗糙度也有所降低,切削后的金属表面温度不高于150。 主要应用于强度、硬度
22、、韧性很高的难加工金属材料的加工。,在普通机械加工中,直径较小的孔( 1-50 mm)一般使用钻、扩、铰的方法加工。 钻、扩、铰孔可以在各种钻床上进行,也可以在车床、铣床、铣镗床上进行。,孔加工按形式可分为两大类。一类是从实体材料中加工出孔,如:钻一般圆孔、中心孔和深孔等。另一类是对工件上已有孔进行再加工,如:扩孔、铰孔和镗孔等。,3.3 钻削、镗削、拉削,3.3.1 钻削加工,钻削和麻花钻,钻床上可完成钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、钻沉头孔、锪平面,刀具旋转作主运动,同时沿轴向移动作进给运动。,钻床,钻床的加工精度不高,仅用于加工一般精度的孔。 钻床类型台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、深孔钻床等。,
23、台式钻床,台式钻床结构简单,使用方便,一般用于加工小型零件的小孔。,由于加工的孔径较小,台钻的主轴转速一般较高。 进给运动和位置靠手工调整。,进给箱和工作台可沿立柱的导轨调整上下位置,以适应工件高度。 钻不同的孔时,需要移动工件,因此,仅适用于中、小零件的单件、小批生产。,立式钻床,立式钻床又分为圆柱立式钻床、方柱立式钻床和可调多轴立式钻床三个系列。,摇臂钻床加工灵活,被广泛地应用于一般精度的各种批量的大、中型零件的加工。,摇臂钻床,主轴箱可沿摇臂的导轨横向移动。 摇臂可沿外立柱上下移动。 摇臂可在180范围内转动。 主轴的位置可在工作范围内任意地调整。,用钻头在实体材料上加工孔的方法称为钻削
24、,其加工精度为IT12-IT11,Ra值为25-12.5m,属于粗加工。,钻削和麻花钻,工作部分(切削部分和导向部分) 担负切削与导向工作,为保证钻头必要的刚性和强度,其钻心直径de向柄部方向递增。,麻花钻的结构,由工作部分、颈部、和柄部组成。,麻花钻切削部分的结构,麻花钻的主要几何参数,螺旋角b (18-30 ),钻头外圆柱面与螺旋槽交线的切线与钻头轴线的夹角。 在主切削刃上半径不同的点的螺旋角不相等,钻头外缘处的螺旋角最大,越靠近钻头中心,其螺旋角越小。,螺旋角越大,钻头的进给前角越大,钻头越锋利。但是螺旋角过大,削弱钻头强度,散热条件也差。,顶角2f (118),横刃斜角y(50-55
展开阅读全文