机械制造装备设计讲义

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1、讲义教研室　机械制造技术课程名称　机械制造装备设计　主讲教师　焦海坤职称职务助教使用教材　金属切削机床　-4-第一章绪论一、切削金属机床概述1.什么是金属切削机床①是指用切削方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，使之获得所要求的几何形状、尺寸加工精度和表面质量（切削方法最易实现三要求）的机器。附注：加工工件的方法：锻造、铸造、冲压、焊接、切削加工、特种加工。②它是制造机器的机器，制造本身，故又称为“工作母机”或“工具机”（Machine-tool），习惯上简称为“机床”。附注：金属切削机床上是主要加工机器零件的设备，承担总制造工作量占4

2、0%—60%，影响工业产品的最终质量和劳动生产率。尤其加工精密零件，它的先进程度直接影响到机器制造工业的产品质量和劳动生产率。它的品种质量、加工效率直接影响其他机器产品的技术水平和经济效益。2.金属切削机床的地位和作用①经济地位：为工业、农业、交通运输业、高技术产业等部门提供各种机器、仪器、工具、设备。②战略地位：满足现代国防装备，如舰艇、飞机、卫星、飞船装置的高技术、高加工制造精度要求。所以，金属切削机床在国民经济和国防建设中占有极其重要的地位。附注：机械制造工业是国民经济各部门和军工生产赖以发展的基础，而机床工业则是机械制造工业的基础。一

3、个国家生产力质量、科技水平、品种、产量以及机床的拥有量是衡量整个工业生产水平的重要标志。二、机床发展概况原始时代：1.公元前2000多年前，机床雏形，依靠人力的双手反复运动在长木料上钻孔。人既是机床的操作者也是机床的动力提供者。2.当加工对象由木材逐渐过渡到金属，采用水力、风力、畜力等驱动的机床以增加动力进行车圆、钻孔加工。机械时代：1.十八世纪第一次工业革命，蒸汽机的新动力使技术发生革命变革，产生专业分工，衍生各种机床，有原始的钻和车销衍化出铣削、磨削、齿轮加工等不同工艺机床。附注：1774年，英国人威尔金森发明机密的炮筒镗床，生产出汽缸，

4、镗销缸体的内孔精度达1mm，满足瓦特发明蒸汽机的要求。2.十九世纪末，采用电动机天轴—传动带集中传动，性能很低。附注：靠蒸汽机驱动的机床，蒸汽机的体积大，一台蒸汽机不能只带一台机床，蒸汽机带到天轴，天轴通过皮带传动把动力系统分配给各个机床。图为奔驰汽车最早车间加工模型，世界第一台汽车、飞机、火车在这种机床厂加工出来，经营模式由过去的作坊式单件生产，层次简单转化为工厂组织大规模多类型件生产。3.二十世纪初，第二次产业革命，-4-发电机和电动机的发明，电气时代，电机做为动力源完全代替人力为机床提供动力，机床采用单独驱动一台机床；齿轮变速箱的出现，

5、是机床的结构和性能发生根本变化。人只需操纵机床。生产力不在受人体力限制。附注：1779年，英国莫兹力英国机床之父，创造车床由丝杠带动刀架实现机动进给，使机床发生一次重大变革。图5龙门刨床，图6，美国人发明了卧式铣床，图7磨床，图8齿轮加工机床由于汽车、轴承大量生产的需要，研制出各种自动机床，图11仿形车床，组合机床。机电时代：二十世纪中期电子技术和计算机技术迅猛发展，机床驱动方式和控制系统、结构等方面反生显著变化。附注：1952年，美国研制出第一台数控机床，人不仅不需要提供动力，连操纵都由机器直接控制。成为机床的发展主流，①程序循环（采用调速

6、电机）加工，适应灵活多变的产品，进行中、小批量生产自动化；②封闭防护罩，阻止铁屑和冷却液飞溅伤人，通过大流量的切削液喷射冷却，实现高速切削（主轴转速达到75000r/min），提高生产率。③屏幕模拟加工，直至模拟的程序加工的产品合格后，进行生产，大大降低废品生产率。④简化机构。⑤加工精度日本0.01微米，圆度误差0.03微米。现代加工中心工作台定位精度全程1.5微米，转台精度为万分之一度。每10年提高一个量级。1958年，第一台自动化换刀加工中心，工件一次装恰实现铣、镗、钻、绞多工序加工。节省辅助加工时间。①C轴功能，在数控机床的基础上转塔刀

7、架装上自动驱动旋转刀具，出现车削中心。②多工序复合加工技术：比如车铣复合，加齿轮加工和磨削功能。磨床多轴化，完成内圆、外圆、端面磨削复合。欧洲综合螺纹和花键磨削复合。③机床内加工一体化、工件识别、适应控制等模块。通过互联网实现智能化、模块化、复合化。④并联机床，21世纪的机床革命。三、我国机床发展状况50年代的“苏联一边倒”60-70年代的自力更生80年代以后，全方位引进和研发附注：其中数控及其它高新技术产品达1500种，覆盖超重型、高精度、纳米级超精度、特种加工、五轴联动数控机床等前沿高科技领域。清华大学电机系和机械系十多位老师组成攻关小组

8、，协同设计，平均25岁。附注：我国经历这十几年的跌宕起伏由成长期进入成熟期。图1，我国生产超重型立式工作台，水力，电力，关键部件核电部门，水轮机组工件直径大，立式机