第二章 金属切削机床设计

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1、机械制造装备设计目录第一章机械制造及装备设计方法第二章金属切削机床设计第三章典型部件设计第七章机械加工生产线总体设计第五章机床夹具设计第四章工业机器人设计第六章物流系统设计第二章金属切削机床设计第一节概述第二节金属切削机床设计的基本理论第三节金属切削机床总体设计第四节主传动系设计第五节进给传动系设计第六节机床控制系统设计2.1.1机床设计应满足的基本要求1.机床的工艺范围：机床的工艺范围是指机床适应不同生产要求的能力，包括加工作业功能（能干什么）和加工作业空间（尺寸范围）。a)通用机床具有较宽的工艺范围，在同一台机床上可以满足较多的加工需要，适用于单

2、件小批生产。b)专用机床是为特定零件的特定工序而设计的，自动化程度和生产率都较高，但它的加工范围很窄。c)数控机床则既有较宽的工艺范围，又能满足零件较高精度的要求，并可实现自动化加工。2.1概述2.1.1机床设计应满足的基本要求工艺范围之加工作业空间（尺寸参数）机床名称主参数第2主参数普通车床车身上工件最大回转直径工件最大长度摇臂钻床最大钻孔直径最大跨距坐标镗床工作台工作面宽度工作台工作面长度外圆磨床最大磨削直径最大磨削长度2.1.1机床设计应满足的基本要求2.机床的柔性：适应加工对象变化的能力。3.与物流系统的可接近性：机床与物流系统之间进行物流（

3、工件、刀具、切屑等）流动的方便程度。4.机床的刚度：加工过程中，在切削力的作用下，抵抗刀具相对于工件在影响加工精度方向变形的能力。包括静态刚度、动态刚度、热态刚度。主轴箱温升引起的综合变形2.1.2机床模块化设计方法选配具有不同性能的，可以互换选用的模块数控车床模块化方案关键：模块接合部设计模块快速配置和更换2.2金属切削机床设计的基本理论（一）机床的运动学原理工件的加工，就是通过刀具相对工件的运动来完成的。机床运动学是研究、分析和实现机床期望的加工功能所需要的运动功能配置。金属切削机床的基本功能是提供切削加工所必须的运动和动力。其基本工作原理是：通

4、过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件加工表面多余的金属材料，形成工件加工表面的几何形状、尺寸，并达到其精度要求。2.2金属切削机床设计的基本理论机器零件常用表面工件表面的形成方法及机床运动12a)平面12b)圆柱面12c)平面12d)圆锥面1母线2导线任何一个表面都可以看做是一条曲线（或直线）沿着另一条曲线（或直线）运动的轨迹。这两条曲线称为发生线，前者为母线，后者为导线。几何表面的形成原理工件表面（发生线）的形成方法1．轨迹法2．成形法3．相切法4．范成法(展成法)机床的运动（刀具、工件相对运动）发生线（母线、导线）工件表面以上方法中，发生线

5、都是怎样形成的？各对应哪种切削刃类型（点、线、面）？典型机床加工过程中的发生线形成方法1fnn1...fn1n21a)c)b)fd)e)a)点刃车刀车外圆柱面b)宽刃车刀车外圆柱面c)砂轮磨外圆柱面d)圆柱铣刀加工短圆柱面e)滚齿加工加工表面的形成方法是母线和导线形成方法的组合机床运动分类按运动的性质分：直线运动回转运动按运动的功能分：◆成形运动非成形运动按运动之间的关系分：独立运动复合运动机床运动功能描述方法笛卡尔直角坐标系机床坐标系是指用于确定机床的运动方向和移动距离的坐标系。基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标，相对于每个坐标轴的旋转运动坐标为A、B

6、、C1、坐标系卧式数控车床1）车床坐标系机床运动功能描述方法1、坐标系当Z轴水平时，沿主轴向工件看，X轴的正方向指向右边。2）铣、钻、镗床坐标系卧式升降台数控铣床机床运动功能描述方法机床运动功能式主运动是区别不同类型机床的关键运动功能式表示机床的运动个数、形式、功能及排列顺序，是描述机床运动功能最简洁的表达方式规定：p——主运动f——进给运动a——非成形运动运动对象运动形式运动功能W——工件T——刀具X,Y,Z——直线运动A,B,C——回转运动机床运动原理图(b)回转运动(a)直线运动机床运动原理图除了描述机床的运动轴个数、形式及排列顺序外，还标识了

7、两个末端执行器和各个运动轴的空间相对位置主轴、工件、刀具等采用“仿形”画法运动原理图的主要符号：典型机床的运动原理图机床传动原理图若将动力源与执行件、各执行件之间的运动及传动关系同时表示出来，就是传动原理图传动原理图的主要符号：合成机构定比传动变速传动合成机构将形成母线的工件旋转运动与附加的工件旋转运动合成为一个运动运动功能分配设计运动功能分配解决的是哪些运动由刀具一侧完成，哪些运动由工件一侧完成把直线进给运动分配给工件把直线运动分配给砂轮运动功能分配设计是确定基础支承件设在何处，即“接地”的位置，用符号“.”表示不同的运动分配方式：外圆磨床的运动功

8、能式：不同的运动分配方式对应不同的结构布局形式2.2金属切削机床设计的基本理论（二）精度1、几何精度——机床