第4章 机械加工方法及设备 4.1 金属切削机床的基本知识 4.2 车削加工与车床（CA6140型） 4.3 磨削加工与磨床（M1432A型） 4.4 齿轮加工与齿轮加工机床（Y3150E型） 至总目录 第四章 机械加工方法及设备 4.1 金属切削机床的基本知识 金属切削机床（简称机床）是用切削的 方法将金属毛坯加工成机器零件的设备。又 称工作母机或工具机。 返回本章目录 4.1.1 金属切削机床的分类： 按加工性质和所用刀具分类，共分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 他加工机床。 按万能程度分: （1）通用机床（万能机床） （2）专门化机床 （3）专用机床 同类机床按工作精度分： 普通精度机床；精密机床；高精密机床。 返回本章目录 4.1.2 金属切削机床型号的编制 （1）通用机床的型号 由基本部分和辅助部分组成，中间用“/”隔开， 读做“之”。 1）有“（ ）”代号或数字，无内容时不表示、 有内容不带括号。 2）有“”符号者，为大写汉语拼音字母。 3）有“”符号者为阿拉伯数字。 4）有“”符号者为大写汉语拼音字母或阿 拉伯数字，也可兼而有之。 返回本章目录 型号构成： （） （） （）（）/（）（-） 企业代号 其他特性代号 重大改进序号 主轴数或第二参数 主参数或设计顺序号 系代号 组代号 通用特性、结构特性代号 类代号 分类代号 返回本章目录 （2）机床类、组、系的划分及其代号 类代号用大写汉语拼音字母表示，具体 见表4-1。 每类划分十组，每组又划分为十个系（ 系列） 见表4-2。 （3）通用特性代号、结构特性代号 通用特性代号有统一的固定含义。具体 见表4-3。 结构特性代号没有统一含义。只表示结 构、性能不同。用汉语拼音字母表示。 返回本章目录 （4）主参数、主轴数和第二主参数的表示方法。 （5）重大改进顺序号。 （6）其它特性代号。 （7）企业代号及其表示方法 通用机床型号示例： Z 3 0 40 / S2 企业代号：沈阳二机床厂 主参数：最大钻孔直径40mm 系代号：摇臂钻床 组代号：摇臂钻床 类代号：钻床 返回本章目录 4.1.3 机床的传动系统及传动系统图与 运动计算 （1）机床的传动系统 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，组成一台机床的传 动系统。 （2）传动系统图 表示实现机床全部运动的传动示意图 叫传动系统图。 返回本章目录 分析传动系统图的一般方法是： 首先找出运动链所联系的两个末端件，然 后按运动传动（或联系）顺序，依次分析各传 动轴之间的传动结构和运动的传递关系。 分析传动结构时，特别注意齿轮、离合器 等传动件与传动轴之间的连接关系（如固定、 空套或滑移）。 以图4-1的XA6132万能升降台铣床的传动系 统为例进行分析。 返回本章目录 返回本章目录 1）主运动传动链联系主电动机和主轴，使主轴 获得旋转主运动。其传动路线表达式如下： 16/39 18/47 电动机26/54 19/36 28/37 22/33 39/29 19/71 (主轴) 82/38 2）进给传动链联系电机和工作台，使工件获得 三个方向的直线进给运动。传动路线表达式如下 ： 返回本章目录 18/36 18/40 电动机26/4424/64 27/27 21/37 36/18 24/34 M240/40 M3 28/35 13/4518/4040/40 18/33 18/1618/18M7（纵向） 33/37 37/33M6 （横向） M522/3322/44（垂直） 返回本章目录 3）快速空行程传动链 接合M4而脱开M3，进给电机运动由定比 齿轮26/4444/5757/43和M4传给轴X。其它 路线相同，获得快速运动。 （3）机床运动调整的计算 步骤如下： 1）确定传动链的两端件； 2）确定它们的计算位移； 3）列出运动平衡式； 4）导出换置公式。 返回本章目录 4.1.4 机床的传动联系及传动原理图 （1）机床的传动联系 机床必须具备三个基本部分构成一个传动联系： 1）执行件 2）动力源 3）传动装置 （2）传动链 构成一个传动联系的一系列传动件称为传动链。 返回本章目录 1）外联系传动链 联系动力源和机床执行件之间的传动链，使 执行件得到运动，且能改变运动的速度和方向， 但不要求动力源和执行件之间有严格的传动比。 2）内联系传动链 内联系传动链联系复合运动之间各个分解部 分，因而传动链所联系的执行件相互之间的相对 速度（及相对位移量）有严格的要求，用来保证 运动轨迹。 返回本章目录 3） 传动原理图 为了便于研究机床的传动联系，常用一 些简明的符号把传动原理和传动路线表示出 来，这就是传动原理图。传动原理图常使用 的一些符号见图4-2。 例一 卧式车床的传动原理图（图4-3） 返回本章目录 4.1.5 机床的基本要求 （1）工艺范围 指机床适应不同生产要求的能力。 （2）加工精度和表面粗糙度 （3）生产率及自动化程度 （4）噪声和效率 （5）人机关系（宜人性） 返回本章目录 4.2 车削加工与车床（CA6140型） 4.2.1 车床的用途及分类 （1） 车床的用途加工各种回转表面及其 端面、螺纹。 （2）车床的分类 1）卧式车床及落地车床 2）回转及转塔车床 3）立式车床 4）仿形车床及多刀车床 5）单轴自动车床 6）多轴自动及半自动车床 返回本章目录 4.2.2 CA6140型卧式车床的工艺范围及其成 （1）工艺范围 能车削内外圆柱面、圆锥面、回转体成形面 和环形槽、端面及各种螺纹，还可钻孔、扩孔、 铰孔、攻丝、套丝和滚花等。（见图4-5）适用于 单件、小批生产及修理车间。 （2）组成部件 见图4-6 返回本章目录 （3）主要技术参数 主参数为400mm，表示床身上最大工 件回转直径D。 第二参数为床身长度，有750、1000 、1500、2000四种。 其他：刀架上最大工件回转直径D1（ =210mm），中心高H，通过主轴孔的最 大棒料直径等等。（见图4-7） 返回本章目录 4.2.3 CA6140型卧式车床的传动系统 （一）传动原理 (见图4-8) 主运动传动路线： 主电机12uv34主轴 螺纹进给传动路线： 主轴45ux68丝杆刀架 纵向和横向进给传动路线： 主电机12uv34主轴5ux6 7齿轮齿条刀架（纵进） 89横向进给丝杆刀架（横进） 返回本章目录 （二）CA6140型车床的传动系统图 （见图4-9） （1）主运动传动链 1）传动路线表达式如下： M1(左） _ 51/43 电动机130/230 56/38 M1(右) 50/34 34/40 20/80 20/80 22/58 26/58M2 30/50 50/50 51/50 39/41 63/50 （主轴） 返回本章目录 二）CA6140型车床的传动系统图 （见图4-9） （1）主运动传动链 1）传动路线表达式如下： 返回本章目录 返回本章目录 2）主轴的转速级数与转速值计算 正转时，按计算Z=23（1+22）=30级转速，但 轴之间的四种转动比为： U1=（50/50）（51/50）1 U3=（20/80）（51/50） 1/4 U2=（50/50）（20/80）=1/4 U4=（20/80）（20/80）=1/16 由于U2 U3，所以主轴实际上获得的转速级数为 Z=23（1+（221）=24级 同理：反转时，Z=13（1+（22-1）=12级 返回本章目录 主轴的转速可按下列运动平衡式计算： 主=1450（130/230）（1-）U-U-U- =0.02三角皮带传动的滑动系数 最低转速： nmin=1450（130/230）（1-0.02）（51/43）（ 22/58）（20/80）（20/80）（26/58）10（ r/min） 最高转速： nmax=1450（130/230）（1-0.02）（56/38）（ 39/41）（63/50）=1418 (r/min) 返回本章目录 （2）螺纹进给传动链 CA6140卧式车床的螺纹进给传动链能保证 车削米制、英制、模数制、径节制四种标准螺 纹。不同标准的螺纹用不同参数表示其螺距。 见表4-4。 车螺纹时，母线（螺纹面型成形法，不 需要成形运动。 导线（螺旋线）轨迹法，需要一 个复合 的成形运动。 返回本章目录 车螺纹时的运动平衡式： I（主轴） U0 Ux L丝=L工 式中： U0 主轴至丝杆的全部定比传动比，常数。 Ux 主轴至丝杆的换置机构可变传动比。 L丝机床丝杆导程。 L工被加工螺纹的导程。 返回本章目录 1）车削米制螺纹 米制螺纹标准螺距值在国家标准已规定是按分段 等差数列规律排列，行与行之间成倍数关系。 传动路线表达式为： 33/33（右旋） 主轴58/58 XI63/100100/75 33/2525/33 25/36u基XIV25/3636/25XVu倍 M5（丝杠）刀架 返回本章目录 u基为轴间变速机构可变传动 比，共八种： u基1=26/28=6.5/7 u基2=28/28=7/7 u基3=32/28=8/7 u基4=36/28=9/7 u基5=19/14= 9.5/7 u基6=20/14=10/7 u基7=33/21=11/7 u基8=36/21=12/7 这是获得各种螺纹导程的基本机构，故 称基本组。 返回本章目录 u倍为轴间变速机构的可变传动 比，共四种： u倍1=28/3535/28=1 u倍3=28/3515/48=1/4 u倍2=18/4535/28=1/2 u倍4=18/4515/48=1/8 这是使螺纹导程值成倍数关系变化的，称 为增倍机构（增倍组） 车削米制螺纹的运动平衡式如下： L=k P=I58/5833/3363/100100/7525/36 u基 25/3636/25u倍12 简化得：L=7 u基 u倍 返回本章目录 2）车削模数螺纹 模数螺纹的螺距参数为模数m，其标准m值 也是分段等差数列。传动路线与米制螺纹相同。 其运动平衡式为： L=Km=158/5833/3364/100100/9725/36u 基 25/3636/25u倍12 化简后得：m=（7/4k） u基 u倍 返回本章目录 3）车削英制螺纹 英制螺纹的螺距参数为每英寸长度上螺纹 牙数，以a表示，其螺距Pa=25.4/a。 a值也是分段等差数列，所以螺距值为分 段调和数列，含有特殊因子25.4。螺纹进给传 动链作如下改动： 1.将基本组的主、被动关系颠倒过来，即 轴为主动，轴为被动。 2.改变传动链中部分传动比，使其中含有 25.4因子。 返回本章目录 传动路线表