金屬切削機床與數控機床概述陳龍燦金屬切削機床與數控機床概述陳龍燦1緒論一、金屬切削機床及其作用1、概念用切削的方法將金屬毛坯加工成零件的機器，簡稱機床。廣義的機床：金屬加工的機器2、機械制造中的金屬切削機床的作用核心作用：工欲善其事，必先利其器基礎作用：裝備水平--現代化與綜合實力先驅作用：機械技術向機械科學發展緒論一、金屬切削23、機床在國民經濟中的地位二十一世紀制造業是我國的支柱產業之一；我國是制造業發展的重要基地。1).在工業、農業、國防和科研領域中，在人們的日常生活里，大量使用著各種各樣的機器、儀器、工具等，這些機器、儀器等又大多是以金屬零件所組成。零件的制造方法有很多，如鑄造、鍛造、焊接、沖壓等。但凡屬尺寸精度、幾何精度、位置精度要求較高，表面粗糙度要求較細的零件，一般都要求用切削加工的方法制造。金屬切削機床是用切削的方法將金屬毛坯（或半成品）加工成機器零件的機器。2).金屬切削機床是加工機器零件的主要設備。擔負的工作量，約占機器總制造工作量的４０％～６０％，機床的技術水平直接影響機械制造工業的產品質量和勞動生產率。3)一個國家機床工業的技術水平，機床擁有量及現代化程度，是衡量這個國家工業生產能力和技術水平的重要標志之一。3、機床在國民經濟中的地位3二、機床的發展概況1、從商品生產的發展看機床的變革普通機床：單件小批量生產專用機床，剛性自動線：少品種大批量生產數控機床，柔性自動線：多品種小批量生產2、從基礎科學的應用看機床的發展經典力學的應用：牛頓力學，流體力學（普通）光學、電學的運用：光學定位、測量技術、電氣控制（坐標）控制理論，信息技術的應用：數控技術、專家系統與人工智能（數控）效率優先與適度自動化理念（新概念）二、機床的發展概況1、從商品生產的發展看機床的變革43、現代機床的發展趨勢：

1.多樣化精密化高效化自動化柔性化2.數控機床的比重迅速上升3.機械部件的比重不斷下降，電子硬件和軟件的比重不斷上升金屬切削機床是人類在改造自然的長期生產實踐中，不斷改進生產工具的基礎上產生和發展起來的。3、現代機床的發展趨勢：1.多樣化精密化54、我國機床工業的水平和機床的發展

我國機床工業的水平：起點較低，差距較大，進步很快；我國機床工業水平:數控普及率5％、聯動軸數6、分辨率1μm、規格為中小型和經濟型。

世界機床工業先進水平：數控普及率80％、聯動軸數19、分辨率:0.01μm、規格為大型、精密型我國經濟持續快速發展。連續9年，中國繼續保持了機床消費世界第一(2010-4統計)、進口第一、生產第三的位置。中國數控機床展覽會自2006年起逢雙年在上海舉辦。作為一個重要的機床展覽，CCMT得到了眾多參展商和最終用戶的一致認可。第五屆中國數控機床展覽會在北京舉行（2008年4月21～24日，這次展會的主題是展示國產數控機床最新的成果）。相繼啟動的重要、重大項目都對數控產品在技術性能和功能等方面提出了更高的要求。4、我國機床工業的水平和機床的發展我國機床工6三、機床的分類1、按機床工藝范圍寬窄分類：

通用機床（萬能機床）：這類機床可以加工多種零件的不同工序，加工范圍較廣，通用性較大，但結構比較復雜，主要適用于單件小批生產。專門化機床：這類機床的工藝范圍較窄，專門用于加工某一類或幾類零件的某一道（或幾道）特定工序。專用機床：這類機床的工藝范圍最窄，只能用于加工某一零件的某一道特定工序，適用于大批量生產。2、按加工精度分類：普通精度機床、精密機床和高精度機床。3、按自動化程度分類：

手動、機動、半自動、自動和程序控制機床。4、按重量與尺寸分類：

儀表機床、一般機床、大型機床（重量達到l0t）、重型機床（重量在30t以上）、超重型機床（重量在100t以上）。5、按機床主要工作部件的數目分類：

單軸、多軸、單刀或多刀機床。6、按機床具有的數控功能分類：

普通機床、一般數控機床、加工中心和柔性制造單元等。

三、機床的分類1、按機床工藝范圍寬窄分類：7三、機床的分類（掌握）金屬切削機床種類雖然很多，最基本的是按機床的主要加工方法,所用刀具及其用途分類。只有車床、銑床、刨床、磨床和鉆床等5種，其他各種機床都由這5種機床演變而成。如鏜床，齒輪加工機床，螺紋加工機床，刨插床，拉床，特種加工機床，鋸床和其他加工機床等12類，每類按工藝特征和結構特征的不同，細分為若干組，而每組又細分為系（系列）。車床C

鉆床Z銑床X

鏜床T磨床M

齒輪加工機床

Y拉床L

螺紋加工機床

S鋸床G

刨插床B其他機床Q三、機床的分類（掌握）金屬切削機床種類雖然很8三、機床的分類

（掌握）鉆

床

1.按加工性質和所用刀具分齒輪加工機床螺紋加工機床銑

床刨

插

床鏜

床磨

床拉

床特種加工機床鋸

床車

床其它機床12類三、機床的分類

（掌握）鉆床1.按加工性質910

產品型號

CA6136產品規格

Φ360×750

車床10產品型號

CA6136車床1011

產品型號

CA6140

產品規格

Φ400×1000

車床11產品型號

CA6140

產品規格

Φ400×1000

1112

產品型號

CAK6140V

產品規格

Φ400×1000

數控車床12產品型號

CAK6140V

產品規格

Φ400×10012產品型號

CK6125

產品規格

Φ450×350

數控車床產品型號

CK6125

產品規格

Φ450×350

數控車床1314

磨

床14磨床1415

鉆

床15鉆床1516

X718銑

床16X718銑床1617

X3010銑

床17X3010銑床1718

XKA5032A

數控銑床18XKA5032A數控銑床1819

L6104拉

床19L6104拉床1920

BK60100刨床20BK60100刨床2021

產品型號

G6530A鋸床

21產品型號

G6530A鋸床2122

產品型號

TK54100

產品規格1000×1250數控鏜床22產品型號

TK54100

產品規格1000×1250數2223

產品型號TH5940

產品規格400×630×2

加工中心23產品型號TH5940

產品規格400×630×2

加工2324

銑削過程24銑削過程2425

插齒過程25插齒過程2526

滾齒過程26滾齒過程26拉齒過程拉齒過程2728

2.按機床的通用性程度分通用機床專門化機床專用機床3.按機床工作精度分普通機床精密機床高精度機床282.按機床的通通用機床專門化機床專用機床3.按機床工2829

4按機床的自動化程度分手動機床機動機床半自動機床自動機床5.按機床重量和尺寸分儀表機床中型機床大型機床重型機床超重型機床294按機床的自動化程度分手動機床機動機床半自動機床自動機2930

單刀機床多刀機床單軸機床多軸機床6.按機床主要部件數目分普通機床數控機床加工中心柔性制造單元柔性制造系統7.按機床的數控功能分30單刀機床多刀機床單軸機床多軸機床6.按機床主要部件數目301.動力源

為機床提供動力(功率)和運動的驅動部分，如各種交流電動機、直流電動機和液壓傳動系統的液壓泵、液壓馬達等。

2.傳動系統

包括主傳動系統、進給傳動系統和其它運動的傳動系統，如變速箱、進給箱等部件，有些機床主軸組件與變速箱合在一起成為主軸箱。

3.支承件

用于安裝和支承其它固定的或運動的部件，承受其重力和切削力，如床身、底座、立柱等。支承件是機床的基礎構件，亦稱機床大件或基礎件。概述一、機床的基本組成1.動力源概述一、機床的基本組成314.工作部件

(1)與最終實現切削加工的主運動和進給運動有關的執行部件；

(2)與工件和刀具安裝及調整有關的部件或裝置；

(3)與上述部件或裝置有關的分度、轉位、定位機構和操縱機構等。

5.控制系統

用于控制各工作部件的正常工作，主要是電氣控制系統，有些機床局部采用液壓或氣動控制系統。數控機床則是數控系統，它包括數控裝置、主軸和進給的伺服控制系統(伺服單元)、可編程序控制器和輸入輸出裝置等。4.工作部件326.冷卻系統

用于對加工工件、刀具及機床的某些發熱部位進行冷卻。

7.潤滑系統

用于對機床的運動副(如軸承、導軌等)進行潤滑，以減小摩擦、磨損和發熱。

8.其它裝置如排屑裝置、自動測量裝置等。6.冷卻系統331.表面形成運動

表面形成運動是機床最基本的運動，亦稱工作運動。

(1)主運動機床主運動是形成切削速度并從工件上切除多余材料起主要作用的工作運動，機床功率主要消耗于主運動。

(2)進給運動進給運動是使工件上的多余材料不斷被去除的工作運動，是維持切削得以繼續的運動。二、機床的運動1.表面形成運動表面形成運動是機床最基本的運動，342.輔助運動

機床在加工過程中加工工具與工件除工作運動以外的其他運動稱為輔助運動。

(1)切入運動用于保證工件被加工表面獲得所需要的尺寸，使工具切入工件表面一定深度。

(2)各種空行程運動空行程運動主要是指進給前后的快速運動。

(3)其它輔助運動包括分度運動、操縱和控制運動等，例如刀架或工作臺的分度轉位運動，刀庫和機械手的自動換刀運動，變速、換向，部件與工件的夾緊與松開，自動測量、自動補償等。2.輔助運動機床在加工過程中加工工具與工件除工作35

1.機床的工藝范圍

機床的工藝范圍是指在機床上加工的工件類型和尺寸，能夠加工完成何種工序，使用什么刀具等等。三、機床技術性能指標1.機床的工藝范圍三、機床技術性能指標36

2.機床的技術參數

尺寸參數——具體反映機床的加工范圍，包括主參數、第2主參數和與加工零件有關的其它尺寸參數。

運動參數——指機床執行件的運動速度，例如主軸的最高轉速與最低轉速、刀架的最大進給量與最小進給量(或進給速度)。

動力參數——指機床電動機的功率，有些機床還給出主軸允許承受的最大轉矩等其它內容。2.機床的技術參數371.幾何精度

幾何精度是指機床空載條件下，在不運動(機床主軸不轉或工作臺不移動等情況下)或運動速度較低時各主要部件的形狀，相互位置和相對運動的精確程度。

2.運動精度

運動精度是指機床空載并以工作速度運動時，主要零部件的幾何位置精度。

3.傳動精度

傳動精度是指機床傳動系各末端執行件之間運動的協調性和均勻性。四、機床精度與剛度1.幾何精度四、機床精度與剛度384.定位精度

定位精度是指機床的定位部件運動到達規定位置的精度。

5.工作精度

加工規定的試件，用試件的加工精度表示機床的工作精度。

6.精度保持性

在規定的工作期間內，保持機床所要求的精度，稱之為精度保持性。4.定位精度39

車床類機床的運動特征是：主運動為主軸作回轉運動，進給運動通常由刀具來完成。

車床加工所使用的刀具主要是車刀，還可用鉆頭、擴孔鉆、鉸刀等孔加工刀具。

車床的種類很多，按用途和結構的不同有臥式車床、立式車床、轉塔車床、自動和半自動車床以及各種專門化車床等。其中臥式車床是應用最廣泛的一種。常見的金屬切削機床一、車床常見的金屬切削機床一、車床40

磨床是用磨料磨具(如砂輪、砂帶、油石、研磨料)為工具進行切削加工的機床。它們是由于精加工和硬表面加工的需要而發展起來的，目前也有少數應用于粗加工的高效磨床。為了適應磨削各種加工表面、工件形狀及生產批量的要求，磨床的種類很多，其中主要類型有：外圓磨床、內圓磨床、平面磨床、工具磨床、刀具刃磨磨床、各種專門化磨床(如曲軸磨床、凸輪軸磨床、花鍵軸磨床、活塞環磨床、齒輪磨床、螺紋磨床等)、研磨床、其它磨床(如珩磨機、拋光機、超精加工機床、砂輪機等)。二、磨床二、磨床41

鉆床是孔加工的主要機床。在鉆床上主要用鉆頭進行鉆孔。在車床上鉆孔時，工件旋轉，刀具作進給運動。而在鉆床上加工時，工件不動，刀具作旋轉主運動，同時沿軸向移動作進給運動。故鉆床適用于加工外形較復雜，沒有對稱回轉軸線的工件上的孔，尤其是多孔加工。如：加工箱體、機架等零件上的孔。除鉆孔外在鉆床上還可完成擴孔、鉸孔、锪平面以及攻螺紋等工作。鉆床的主參數是最大鉆孔直徑。根據用途和結構的不同，鉆床可分為：立式鉆床、臺式鉆床、搖臂鉆床、深孔鉆床以及中心孔鉆床等。三、鉆床三、鉆床42

銑床是用銑刀進行銑削加工的機床。通常銑削的主運動是銑刀的旋轉，工件或銑刀的移動為進給運動，這有利于采用高速切削，其生產率比刨床高。銑床適應的工藝范圍較廣，可加工各種平面、臺階、溝槽、螺旋面等。

銑床的主要類型有升降臺式銑床、床身式銑床、龍門銑床、工具銑床、仿形銑床以及近年來發展起來的數控銑床等。四、銑床銑床是用銑刀進行銑削加工的機床。通常銑削的主運動43五、加工中心圖3-36加工中心五、加工中心圖3-36加工中心44金屬切削機床與數控機床概述陳龍燦金屬切削機床與數控機床概述陳龍燦45緒論一、金屬切削機床及其作用1、概念用切削的方法將金屬毛坯加工成零件的機器，簡稱機床。廣義的機床：金屬加工的機器2、機械制造中的金屬切削機床的作用核心作用：工欲善其事，必先利其器基礎作用：裝備水平--現代化與綜合實力先驅作用：機械技術向機械科學發展緒論一、金屬切削463、機床在國民經濟中的地位二十一世紀制造業是我國的支柱產業之一；我國是制造業發展的重要基地。1).在工業、農業、國防和科研領域中，在人們的日常生活里，大量使用著各種各樣的機器、儀器、工具等，這些機器、儀器等又大多是以金屬零件所組成。零件的制造方法有很多，如鑄造、鍛造、焊接、沖壓等。但凡屬尺寸精度、幾何精度、位置精度要求較高，表面粗糙度要求較細的零件，一般都要求用切削加工的方法制造。金屬切削機床是用切削的方法將金屬毛坯（或半成品）加工成機器零件的機器。2).金屬切削機床是加工機器零件的主要設備。擔負的工作量，約占機器總制造工作量的４０％～６０％，機床的技術水平直接影響機械制造工業的產品質量和勞動生產率。3)一個國家機床工業的技術水平，機床擁有量及現代化程度，是衡量這個國家工業生產能力和技術水平的重要標志之一。3、機床在國民經濟中的地位47二、機床的發展概況1、從商品生產的發展看機床的變革普通機床：單件小批量生產專用機床，剛性自動線：少品種大批量生產數控機床，柔性自動線：多品種小批量生產2、從基礎科學的應用看機床的發展經典力學的應用：牛頓力學，流體力學（普通）光學、電學的運用：光學定位、測量技術、電氣控制（坐標）控制理論，信息技術的應用：數控技術、專家系統與人工智能（數控）效率優先與適度自動化理念（新概念）二、機床的發展概況1、從商品生產的發展看機床的變革483、現代機床的發展趨勢：

1.多樣化精密化高效化自動化柔性化2.數控機床的比重迅速上升3.機械部件的比重不斷下降，電子硬件和軟件的比重不斷上升金屬切削機床是人類在改造自然的長期生產實踐中，不斷改進生產工具的基礎上產生和發展起來的。3、現代機床的發展趨勢：1.多樣化精密化494、我國機床工業的水平和機床的發展

我國機床工業的水平：起點較低，差距較大，進步很快；我國機床工業水平:數控普及率5％、聯動軸數6、分辨率1μm、規格為中小型和經濟型。

世界機床工業先進水平：數控普及率80％、聯動軸數19、分辨率:0.01μm、規格為大型、精密型我國經濟持續快速發展。連續9年，中國繼續保持了機床消費世界第一(2010-4統計)、進口第一、生產第三的位置。中國數控機床展覽會自2006年起逢雙年在上海舉辦。作為一個重要的機床展覽，CCMT得到了眾多參展商和最終用戶的一致認可。第五屆中國數控機床展覽會在北京舉行（2008年4月21～24日，這次展會的主題是展示國產數控機床最新的成果）。相繼啟動的重要、重大項目都對數控產品在技術性能和功能等方面提出了更高的要求。4、我國機床工業的水平和機床的發展我國機床工50三、機床的分類1、按機床工藝范圍寬窄分類：

通用機床（萬能機床）：這類機床可以加工多種零件的不同工序，加工范圍較廣，通用性較大，但結構比較復雜，主要適用于單件小批生產。專門化機床：這類機床的工藝范圍較窄，專門用于加工某一類或幾類零件的某一道（或幾道）特定工序。專用機床：這類機床的工藝范圍最窄，只能用于加工某一零件的某一道特定工序，適用于大批量生產。2、按加工精度分類：普通精度機床、精密機床和高精度機床。3、按自動化程度分類：

手動、機動、半自動、自動和程序控制機床。4、按重量與尺寸分類：

儀表機床、一般機床、大型機床（重量達到l0t）、重型機床（重量在30t以上）、超重型機床（重量在100t以上）。5、按機床主要工作部件的數目分類：

單軸、多軸、單刀或多刀機床。6、按機床具有的數控功能分類：

普通機床、一般數控機床、加工中心和柔性制造單元等。

三、機床的分類1、按機床工藝范圍寬窄分類：51三、機床的分類（掌握）金屬切削機床種類雖然很多，最基本的是按機床的主要加工方法,所用刀具及其用途分類。只有車床、銑床、刨床、磨床和鉆床等5種，其他各種機床都由這5種機床演變而成。如鏜床，齒輪加工機床，螺紋加工機床，刨插床，拉床，特種加工機床，鋸床和其他加工機床等12類，每類按工藝特征和結構特征的不同，細分為若干組，而每組又細分為系（系列）。車床C

鉆床Z銑床X

鏜床T磨床M

齒輪加工機床

Y拉床L

螺紋加工機床

S鋸床G

刨插床B其他機床Q三、機床的分類（掌握）金屬切削機床種類雖然很52三、機床的分類

（掌握）鉆

床

1.按加工性質和所用刀具分齒輪加工機床螺紋加工機床銑

床刨

插

床鏜

床磨

床拉

床特種加工機床鋸

床車

床其它機床12類三、機床的分類

（掌握）鉆床1.按加工性質5354

產品型號

CA6136產品規格

Φ360×750

車床10產品型號

CA6136車床5455

產品型號

CA6140

產品規格

Φ400×1000

車床11產品型號

CA6140

產品規格

Φ400×1000

5556

產品型號

CAK6140V

產品規格

Φ400×1000

數控車床12產品型號

CAK6140V

產品規格

Φ400×10056產品型號

CK6125

產品規格

Φ450×350

數控車床產品型號

CK6125

產品規格

Φ450×350

數控車床5758

磨

床14磨床5859

鉆

床15鉆床5960

X718銑

床16X718銑床6061

X3010銑

床17X3010銑床6162

XKA5032A

數控銑床18XKA5032A數控銑床6263

L6104拉

床19L6104拉床6364

BK60100刨床20BK60100刨床6465

產品型號

G6530A鋸床

21產品型號

G6530A鋸床6566

產品型號

TK54100

產品規格1000×1250數控鏜床22產品型號

TK54100

產品規格1000×1250數6667

產品型號TH5940

產品規格400×630×2

加工中心23產品型號TH5940

產品規格400×630×2

加工6768

銑削過程24銑削過程6869

插齒過程25插齒過程6970

滾齒過程26滾齒過程70拉齒過程拉齒過程7172

2.按機床的通用性程度分通用機床專門化機床專用機床3.按機床工作精度分普通機床精密機床高精度機床282.按機床的通通用機床專門化機床專用機床3.按機床工7273

4按機床的自動化程度分手動機床機動機床半自動機床自動機床5.按機床重量和尺寸分儀表機床中型機床大型機床重型機床超重型機床294按機床的自動化程度分手動機床機動機床半自動機床自動機7374

單刀機床多刀機床單軸機床多軸機床6.按機床主要部件數目分普通機床數控機床加工中心柔性制造單元柔性制造系統7.按機床的數控功能分30單刀機床多刀機床單軸機床多軸機床6.按機床主要部件數目741.動力源

為機床提供動力(功率)和運動的驅動部分，如各種交流電動機、直流電動機和液壓傳動系統的液壓泵、液壓馬達等。

2.傳動系統

包括主傳動系統、進給傳動系統和其它運動的傳動系統，如變速箱、進給箱等部件，有些機床主軸組件與變速箱合在一起成為主軸箱。

3.支承件

用于安裝和支承其它固定的或運動的部件，承受其重力和切削力，如床身、底座、立柱等。支承件是機床的基礎構件，亦稱機床大件或基礎件。概述一、機床的基本組成1.動力源概述一、機床的基本組成754.工作部件

(1)與最終實現切削加工的主運動和進給運動有關的執行部件；

(2)與工件和刀具安裝及調整有關的部件或裝置；

(3)與上述部件或裝置有關的分度、轉位、定位機構和操縱機構等。

5.控制系統

用于控制各工作部件的正常工作，主要是電氣控制系統，有些機床局部采用液壓或氣動控制系統。數控機床則是數控系統，它包括數控裝置、主軸和進給的伺服控制系統(伺服單元)、可編程序控制器和輸入輸出裝置等。4.工作部件766.冷卻系統

用于對加工工件、刀具及機床的某些發熱部位進行冷卻。

7.潤滑系統

用于對機床的運動副(如軸承、導軌等)進行潤滑，以減小摩擦、磨損和發熱。

8.其它裝置如排屑裝置、自動測量裝置等。6.冷卻系統771.表面形成運動

表面形成運動是機床最基本的運動，亦稱工作運動。

(1)主運動機床主運動是形成切削速度并從工件上切除多余材料起主要作用的工作運動，機床功率主要消耗于主運動。

(2)進給運動進給運動是使工件上的多余材料不斷被去除的工作運動，是維持切削得以繼續的運動。二、機床的運動1.表面形成運動表面形成運動是機床最基本的運動，782.輔助運動

機床在加工過程中加工工具與工件除工作運動以外的其他運動稱為輔助運動。

(1)切入運動用于保證工件被加工表面獲得所需要的尺寸，使工具切入工件表面一定深度。

(2)各種空行程運動空行程運動主要是指進給前后的快速運動。

(3)其它輔助運動包括分度運動、操縱和控制運動等，例如刀架或工作臺的分度轉位運動，刀庫和機械手的自動換刀運動，變速、換向，部件與工件的夾緊與松開，自動測量、自動補償等。2.輔助運動機床在加工過程中加工工具與工件除工作79

1.機床的工藝范圍

機床的工藝范圍是指在機床上加工的工件類型和尺寸，能夠加工完成何種工序，使用什么刀具等等。三、機床技術性能指標1.機床的工藝范圍三、機床技術性能指標80

2.機床的技術參數

尺寸參數——具體反映機床的加工范圍，包括主參數、第2主參數和與加工零件有關的其它尺寸參數。

運動參數——指機床執行件的運動速度，例如主軸的最高轉速與最低轉速、刀架的最大進給量與最小進給量(或進給速度)。

動力參數——指機床電動機的功率，有些機床還給出主軸允許承受的最大轉矩等其它內容。2.機床的技術參數811.幾何精度

幾何精度是指機床空載條件下，在不運動(機床主軸不轉或工作臺不移動等情況下)或運動速度較低