金属切削机床总体设计PPT课件

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第4章金属切削机床14精品PPT课件

2. 工作运动
要进行切削，刀具与工件之间须有相对运动，就是工作运动，即切削运动。
根据在切削过程中所起的作用来区分，机床的工作运动可分：主运动和进给运动。
主运动：形成机床切削速度或消耗主要动力的工作运动。如车削工件时，工件的旋转；钻削、铣削、磨削时刀具的旋转；刨削时刀具的直线运动。
进给运动：使工件的多余材料不断被去除的工作运动。如车削外圆时，刀具沿工件轴向的直线移动；刨床刨削平面时，工件横向的直线运动。
应该注意：
➢ 切削过程中主运动只有一个，进给运动可以是一个或多于一个。如，车削外圆时要有纵向进给，磨削外圆时除纵向进给外，还有圆周进给才能切削出完整的外圆。
➢ 主运动和进给运动可由刀具或工件分别完成，也可由刀具单独完成(如钻床上钻孔)。
机床的运动除工作运动外，还有一些实现机床切削过程的辅助工作而必须进行的辅助运动。如退刀、上料、下料、转位、排除切屑等。
此外，机床操作必须方便、省力、安全，同时还要考虑到维修的方便及外形美观大方，机床重量轻，占地面积小等因素。
二、机床的运动与传动
(一)机床的运动机床主要用来加工各种机器零件。机床的加工共性就是把刀具和工件安装在
机床上，由机床的传动和变速系统产生刀具与工件的相对运动，切削出合乎要求的零件。
1.运动分析
制造机器零件的设备通称为“金属切削机床”，简称“机床”。机床是加工机器零件的主要设备，故有“工作母机”之称。
在机械制造过程中，技术装备一般包括：金属切削机床、铸造机械、锻压机械和木工机械等。
金属切削机床是用切削、特种加工等方法加工工件，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机器。金属切削机床是加工机器零件的主要设备。

《金属切削机床》PPT课件

分类
代号
大型组合机床
U
小型组合机床
H
自换刀数控组合机床 K
大型组合机床自动线 UX
小型组合机床自动线 HX
自换刀数控自动线 KX
5.机床的技术参数
（1）尺寸参数表示机床加工范围，包括主参数、第二主参数和其他参数。
常用机床主参数和第二主参数
机床名称
主参数
机
普通车床
工件最大回转直径
床
立式车床
最大车削直径
机械制造工艺装备第一章机械制造工艺装备基本知识
机制教研室
第一章机械制造工艺装备基本知识
金属切削机床
金属切削机床
一、机床概述
1.机床的作用和特点
（1）机床的作用
机
金属切削机床是机械制造业的主要加工设
床备。它是用切削加工方法将毛坯加工成具有一
概定形状、尺寸和表面质量的机械零件的工艺装述备。
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
4.机床的型号编制
3）机床的组别和系别代号每类机床分10组（从0～9组），每组又分10系（从0～9型）
4）主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
主参数的折算值（1/10或1/100或1/1）来表示。
代号
C
Z
T
M
2M
3M
Y
S XBL D
GQ
读音
车
钻
镗
磨
2 磨
3 磨
牙
丝铣刨拉电
割其
4.机床的型号编制
2）机床的特性代号
通用特性代号
通用特性
代号

金属切削机床设计ppt-PPT精选

肋板分布，接触表面的预紧力、表面粗糙度、加工方法、几何尺寸等。
2)机床的阻尼特性。提高阻尼是减少振动的有效方法。 3)机床系统固有频率。若激振频率远离固有频率，将不出现共振。在设计阶段通过分析计算预测所设计机床的各阶固有频率是很必要的。
五、低速运动平稳性
当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，从动件往往出现明显的速度不均匀的跳跃式运动，即时走时停或者时快时慢的现象。这种在低速运动时产生的运动不平稳性称为爬行。
机床运动部件产生爬行，会影响机床的定位精度、工件的加工精度和表面粗糙度。在精密、自动化及大型机床上，爬行的危害更大，是评价机床质量的一个重要指标。
第二节金属切削机床总体设计
一、机床系列型谱的制定二、机床的运动功能设计三、机床总体结构方案设计四、机床主要参数的设计
一、机床系列型谱的制定
最大相对转速损失Amax =
（n- lim
n n j1
n
j）/
n
=（nj+1-nj）/
nj+1 = 1 -（nj / nj+1 ）= 1- 1/φ
级比 φ = nj +1 / nj
（二）运动参数
机床转速按等比数列排列，其公比为φ ，各级转速为：
–n1 = nmim； –n2 = n1φ ； –n3 = n2φ = n1φ 2 –┋ –nZ = nz-1φ = nz-2φ 2= n1φ Z-1=nmax 变速范围：Rn = nmax /nmim = n1φ Z-1/ n1=φ Z-1
发生线的形成图示
1 .
n
n1 ..
1f
n
a)
b)
n2
n2 f1 c)
f n1

第3章金属切削机床设计PPT课件

n—主轴转速（r/min); v—切削速度 (m/min); d—工件（或刀具）直径（ mm）.
确定nmin和nmax
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n v min
d max
1000 v max
d min
v—与刀具及工件材料、进给量、切深有关。
注意：dmax和dmin为实际使用的情况下采用vmin 或vmax时常用的d值中的极限值。
定位精度工作精度精度保持性:主要影响因素是磨损
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5
刚度
机床抵抗变形的能力
K
F y
K:机床刚度（N/μm) F：作用在机床上的载荷（N） y：在载荷作用下，机床或零部件的变(μm)
6
抗振性
受迫振动：机床及其零部件都是弹性系统，当受到随时间变化的外力、位移、速度或加速度等激振作用时，产生振动
当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，被动件速度不均匀地跳跃式运动，即时走时停或时快时慢的现象，称为爬行。
摩擦自激振动现象。原因：动静摩擦系数的差异及传动机构的刚度不足
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进给传动的力学模型 1、主动件 2、进给系统 3、被动件 4、支承导轨
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第三节总体设计
非成形运动：切入、分度、辅助、控制等运动独立运动复合运动：与其它运动间有严格关系要求
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机床运动功能方案设计
工艺分析选取坐标系
X、Y、Z、A、B、C x、y、z、α、β、γ
写出机床运动功能式：运动功能式表示机床的运动个数、
形式、功能及排列顺序
画出机床运动功能图：图3-5、图3-6 绘制机床传动原理图：图3-7

金属切削机床概论 PPT课件

滚齿加工方法的比较
加工情况滚切直齿圆柱齿轮滚切斜齿圆柱齿轮
形成齿形
运动传动链运动
形成齿长
传动链轴向进给传动链轴向进给传动链差动传动链* 轴向进给运动 A3 螺旋运动A3B4
径向切入法滚切蜗轮
切向切入法滚切蜗轮
展成运动切削速度链 (分度运动) 展成传动链* （B1B2） (分度传动链)
床身立柱刀架主轴后立柱心轴工作台
三. Y3150E 型滚齿机床的传动系统
Y3150E型滚齿机传动系统图
传动系统分析—— 主运动传动链：使滚刀和工件得到一定速度的旋转运动，决定展成运动的速度。电动机—I—Ⅱ—Ⅲ—Ⅳ—V—Ⅵ—Ⅶ—滚刀主轴Ⅷ 展成传动链：是联系滚刀主轴和工作台两末端件的内传动链，这条传动链对于滚直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮都必需保证“滚刀转Z / K转—— 工件转1转”或“滚刀转1转—— 工件转K / Z转”的严格运动关系，这也就是两末端件的计算位移。 e a c 滚刀主轴Ⅷ—Ⅶ—Ⅵ—Ⅴ—Ⅳ—Ⅸ— f b d · · Ⅹ—工作台轴ⅩⅧ
Y3150E型滚齿机采用了“短齿”和“长齿”两种三爪牙嵌离合器 M1和M2。
2. 刀具主轴
串刀机构：串刀时，先将夹紧主轴前轴承座2 的压板螺钉1 松开，然后手摇方头3，前轴就移动。串刀后，夹紧主轴前轴承。轴承间隙调整：调整时减薄调整垫片 Q，但同时也应将调整垫片R 减薄同样的厚度。如仅调整主轴轴向串动时, 只须调整垫片R。 Y3150E滚齿机的滚刀箱及刀具主轴图
C
Z
M
X
B
L
T
G
车
钻
磨
丝
牙
铣
刨

A第2章金属切削机床设计

13
2.1.2 机床总体方案的创新设计方法 2.1.3 机床模块化设计方法设计方法和设计技术变革设计内容机械部分减少，机电匹配部分增加零部件设计减少，总体方案及功能部件设计增加
经验设计法（试错法）机床创新设计方法：创成式和分析式机床模块化设计方法用于机床的组合、变型产品设计
14
2.1 概述
沿Ｘ、Ｙ、Ｚ轴的直线运动符号和运动量仍用Ｘ、Ｙ、Ｚ表示；
绕Ｘ、Ｙ、Ｚ轴的回转运动用Ａ、Ｂ、Ｃ表示，其运动量用表示。
28
机床的运动学原理
数控卧式车床坐标系
29
机床的运动学原理
数控卧式车床坐标系
30
机床的运动学原原理
数控立式铣床坐标系
32
机床的运动学原理
第二章金属切削机床设计
第二章金属切削机床设计
§2.1 概述 §2.2 金属切削机床设计的基本理论 §2.3 金属切削机床总体设计 §2.4 主传动系设计 §2.5 进给传动系设计 §2.6 机床控制系统设计
2
2.1 概述
2.1.1 机床设计的基本要求 2.1.2 机床总体方案的创新设计方法 2.1.3 机床模块化设计方法 2.1.4 机床的设计步骤
传动精度决定着复合运动轨迹的精度，从而直接影响被加工表面的形状精度。
卧式车床的螺纹进给传动链，应保证主轴每转一转时，刀架均匀地准确移动被加工螺纹的一个导程，否则工件螺纹将会产生螺距误差(相邻螺距误差和一定长度上的螺距积累误差)。所以，除几何精度外，凡是具有内联系传动链的机床(如螺纹加工机床、齿轮加工机床等)还要有较高的传动精度要求。
2. 写出机床运动功能式
运动功能式表示机床的运动个数、形式（直线或回转运动）、功能（主运动、进给运动、非成形运动，分别用下标ｐ、ｆ、ａ表示）及排列顺序。

金属切削机床PPT课件

代号 H F W Q J
（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
.
4
3.机床的组别和系别代号每类机床分10组（从0～9组），每组又分10系（从0～9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，常用主参数的折算值（1/10或1/100或1/1）来表示。
代号 U H K UX HX KX
6
三、机床的运动分析基本方法：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
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
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，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
.
15
3.3.1 车床
一、概述
车床占机床总数的20%～35%；加工范围：轴、盘套零件上内外回转面、端面、螺纹面等；
运动特征：主运动为主轴带动工件作回转运动；
所用刀具：车刀、钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥等；车床种类：卧式、立式、转塔、仿形、自动和半自动、
专门化车床（曲轴、凸轮轴车床、铲齿车床）加工精度：经济加工精度IT8~IT7,表面粗糙度Ra1.25~2.5

金属切削机床总体设计ppt讲解

机床的工艺范围直接影响到机床结构的复杂程度、设计制造成本、加工效率和自动化程度。数控机床的发展。
第一节机床的基本要求
（4）精度:加工过程中获得零件加工精度等级的能力。几何精度：运动精度传动精度定位精度工作精度精度保持性
第一节机床的基本要求
（4）精度:加工过程中获得零件加工精度等级的能力。
第一节机床的基本要求
（5）刚度:指机床受载时抵抗变形的能力
指加工过程中，在切削力作用下，抵抗刀具相对于工件在影响加工精度方向变形的能力。
静刚度
机床是由许多构件结合而成的，在载荷作用下各构件及结合
动刚度
部都会产生变形，这些变形直接或间接地引起刀具和工件之
间的相对位移，此位移的大小
整机刚度的概念：代表了机床的整机刚度。
通过温度场分析机床热源及其对热变形的影响。
设计机床时采取相应措施。
第一节机床的基本要求
（10）自动化程度（11）生产率（12）生产成本（13）生产周期（14）可靠性（15）造型与色彩
第二节机床的设计步骤
一、总体设计二、技术设计三、零件设计四、样机试制和实验鉴定
产品规划方案设计技术设计工艺设计
第一节机床的基本要求
第一节机床的基本要求
一、机床设计应满足的基本要求
（1）工艺范围
工艺范围：指机床适应不同生产要求的能力，也可称之为机床的加工功能。一般包括可加工工件类型、加工方法、加工表面形状、材料、工件和加工尺寸范围、毛坯类型等。
机床工艺范围取决于使用什么生产模式。单件小批生产模式---------通用机床大批量生产模式--------专用机床多品种小批量生产模式-------专门化机床

《金属切削机床》课件

检查传动系统、导轨润滑等是否正常。
加工精度异常
检查机床几何精度、传动系统等是否存在误差。
机床的定期保养与维修
定期保养
按照机床保养要求，对机床进行全面检查和保养。
精度调整
对机床几何精度、传动系统等进行调整和校准。
维修工作
针对故障或磨损部位进行维修或更换部件。
安全防护
检查并确保机床安全防护装置完好有效。
THANKS
感谢观看
加工精度
指加工后的工件尺寸、形状和位置精度是否符合要求。加工精度是衡量机床性能的重要指标。
机床的刚性与稳定性
刚性
指机床在切削过程中抵抗变形的能力。良好的刚性能够保证切削过程的稳定性和加工精度。
稳定性
指机床在长时间工作过程中保持性能不变的能力。稳定的机床能够保证持续的高效加工。
机床的可靠性及维修性
进给系统
01
进给系统是金属切削机床的重要组成部分，它负责控制切削刀具的进给速度和进给量。
02
进给系统一般由进给电动机、进给丝杠、进给螺母等组成。
进给系统的精度和刚度对切削加工的精度和表面质量有着重要影响。
03
进给系统的设计和选用需要根据加工工艺要求进行选择。
04
床身与底座
01
02
03
切削用量
切削用量是指在切削过程中，为了完成切削任务所必须选定的参数，包括切削速度、进给量和背吃刀量。合理选择切削用量对于提高加工效率和保证加工质量具有重要意义。
切削力的产生与影响因素
切削力的产生
金属切削过程中，由于刀具与工件之间的相互作用，产生了切削力。切削力主要来源于克服工件材料的剪切抗力和刀具前刀面与切屑、后刀面与已加工表面之间的摩擦阻力。

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工作精度
精度保持性
.
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第一节机床的基本要求
（4）精度:加工过程中获得零件加工精度等级的能力。几何精度：
运动精度传动精度定位精度工作精度
定位精度是指机床的定位部件运动到达规定位置的精度。定位精度直接影响到被加工工件的尺寸精度和形位精度。
精度保持性
.
15
第一节机床的基本要求
（4）精度:加工过程中获得零件加工精度等级的能力。几何精度：
机械制造装备设计
第一章金属切削机床总体设计
机械与动力工程学院
.
1
第一章金属切削机床总体设计
第一节机床的基本要求第二节机床的设计步骤第三节机床的总体布局第四节机床主要技术参数的确定
.
2
第一节机床的基本要求一、机床应具有的性能指标二、人机关系
.
3
第一节机床的基本要求
一、机床应具有的性能指标
总体设计
结构设计
工艺设计
机床整机综合评价
否满足设计要求
是
定型设计
.
根据初步设计方案，在充分理解原理解的基础上，确定被设计机床的主要结构原理方案：（1）机床的工艺范围（2）加工工件类型、生产率、批量要求（3）机床性能指标（4）确定机床主要参数（5）驱动方式（6）结构原理等在此基础上对主要功能结构进行构思，初步确定机床材料形状等，进行粗略的结构设计。
执行部件的几何位置精度，运运动精度动精度是评价机床质量的一个
传动精度
重要指标，与结构设计及制造等因素有关。
定位精度
工作精度
精度保持性
.
13
第一节机床的基本要求
（4）精度:加工过程中获得零件加工精度等级的能力。几何精度：
运动精度传动精度定位精度
传动精度是指机床传动系统各末端执行件之间运动协调性和均匀性。影响传动精度的主要因素是传动系统的设计、传动元件的制造和装配精度。
1 工艺范围
工艺范围：指机床适应不同生产要求的能力，也可称之为机床的加工功能。一般包括可加工工件类型、加工方法、加工表面形状、材料、工件和加工尺寸范围、毛坯类型等。
机床工艺范围取决于使用什么生产模式。单件小批生产模式---------通用机床大批量生产模式--------专用机床多品种小批量生产模式-------专门化机床
.
6
.
7
第一节机床的基本要求
一、机床设计应满足的基本要求
（1）工艺范围
工艺范围：指机床适应不同生产要求的能力，也可称之为机床的加工功能。一般包括可加工工件类型、加工方法、加工表面形状、材料、工件和加工尺寸范围、毛坯类型等。
机床工艺范围取决于使用什么生产模式。单件小批生产模式---------通用机床大批量生产模式--------专用机床多品种小批量生产模式-------专门化机床
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第二节机床的设计步骤
一、总体设计二、技术设计三、零件设计四、样机试制和实验鉴定
.
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产品规划方案设计技术设计工艺设计
机床设计步骤
技术设计任务书确定结构原理方案
总体设计
结构设计
工艺设计
机床整机综合评价
否满足设计要求
是
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定型设计
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机床设计步骤
技术设计任务书
确定结构原理方案
机床的工艺范围直接影响到机床结构的复杂程度、设计制造成本、加工效率和自动化程度。数控机床的发展。
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第一节机床的基本要求
（4）精度:加工过程中获得零件加工精度等级的能力。几何精度：
运动精度
传动精度
定位精度
工作精度
精度保持性
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第一节机床的基本要求
（4）精度:加工过程中获得零件加工精度等级的能力。
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第一节机床的基本要求
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第一节机床的基本要求
一、机床设计应满足的基本要求
（1）工艺范围
工艺范围：指机床适应不同生产要求的能力，也可称之为机床的加工功能。一般包括可加工工件类型、加工方法、加工表面形状、材料、工件和加工尺寸范围、毛坯类型等。
机床工艺范围取决于使用什么生产模式。单件小批生产模式---------通用机床大批量生产模式--------专用机床多品种小批量生产模式-------专门化机床
几何精度：机床在空载条件下，在不运动
或运动速度比较低时各主要部运动精度件的形状、相对位置和相对运
传动精度
动的精确程度。它主要决定于结构设计、制造
定位精度和装配质量。
工作精度
精度保持性
.
12
第一节机床的基本要求
（4）精度:加工过程中获得零件加工精度等级的能力。
几何精度：机床空载并以工作速度运动时，
间的相对位移，此位移的大小
整机刚度的概念：代表了机床的整机刚度。
.
18
第一节机床的基本要求
（6）机床抗振能力：机床在交变载荷作用下，抵抗变动影响原因
切削稳定性改进措施
1、机床的刚度
2、机床的阻尼特性
3、机床的固有频率
.
19
第一节机床的基本要求
（7）热变形由于机床各部位的温升不同，不同材料的热
膨胀系数不同，机床各部分材料产生的热膨胀量不同，就会导致机床床身、主轴和刀架等构件产生变形，称之为机床热变形。
通过温度场分析机床热源及其对热变形的影响。
设计机床时采取相应措施。
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第一节机床的基本要求
（10）自动化程度（11）生产率（12）生产成本（13）生产周期（14）可靠性（15）造型与色彩
.
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第一节机床的基本要求
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第一节机床的基本要求
一、机床设计应满足的基本要求
（1）工艺范围
工艺范围：指机床适应不同生产要求的能力，也可称之为机床的加工功能。一般包括可加工工件类型、加工方法、加工表面形状、材料、工件和加工尺寸范围、毛坯类型等。
机床工艺范围取决于使用什么生产模式。单件小批生产模式---------通用机床大批量生产模式--------专用机床多品种小批量生产模式-------专门化机床
度保持性。影响精度保持性的
主要因素是磨损。
.
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第一节机床的基本要求
（5）刚度:指机床受载时抵抗变形的能力
指加工过程中，在切削力作用下，抵抗刀具相对于工件在影响加工精度方向变形的能力。
静刚度
机床是由许多构件结合而成的，在载荷作用下各构件及结合
动刚度
部都会产生变形，这些变形直接或间接地引起刀具和工件之
运动精度
传动精度
定位精度工作精度
机床的工作精度是指规定的试件的加工精度。工作精度是各种因素综合影响的结果。
精度保持性
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第一节机床的基本要求
（4）精度:加工过程中获得零件加工精度等级的能力。几何精度：
运动精度
传动精度
定位精度
工作精度精度保持性
在规定工作时间内，保持机床
所所要求精度的能力，称为精