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第 2 章 金属切削机床与刀具. 2.1 金属切削机床概述. 2.1.1 金属切削机床的分类和型号. 金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器 零件的机器。它是制造机器的机器，所以又称“工作 母机”，习惯上简称为机床。. 金属切削机床的品种和规格繁多，为了便于区别、使用和管理，须对机床加以分类和编制型号。. 1 ．金属切削机床分类.
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2.1金属切削机床概述 2.1.1 金属切削机床的分类和型号 金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器 零件的机器。它是制造机器的机器，所以又称“工作 母机”，习惯上简称为机床。 金属切削机床的品种和规格繁多，为了便于区别、使用和管理，须对机床加以分类和编制型号。
1．金属切削机床分类 金属切削机床的传统分类方法，主要是按加工性质进行分类。根据国家制订的机床型号编制方法，目前将机床共分为12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、特种加工机床、锯床、其他机床。在每一类机床中，又按工艺范围、布局型式和结构性能分为若干个组，每一组又分为若干个系（系列）。
（1）根据通用性程度 可划分为以下三种： • 通用机床。其工艺范围很宽，可用于加工一定尺寸范围内的各种类型零件的不同工序，但结构较复杂，加工生产率低。 这类机床适用于单件小批生产及工具修配生产。如万能升降台铣床、万能外圆磨床等。 • 专门化机床。其工艺范围较窄，只能加工某一类或几类零件的某一种或几种特定工序，如曲轴车床、凸轮轴磨床等。 • 专用机床。其工艺范围窄，只能加工某一特定零件的特定工序。 这类机床加工生产率很高，专业化程度高，适用于汽车、 拖拉机等制造业的大批量生产。
（1）通用机床的型号 2．金属切削机床型号与规格 型号的构成 通用机床的型号构成如下：
2）机床类别 机床的类别代号用大写的汉语拼音字母表示。 普通机床的类别代号
3）机床特性 • 通用特性代号 机床的特性代号也用汉语拼音表示，代表机床具有的特别性能。 通用特性代号
5）主参数、主轴数和第二主参数 • 机床主参数代表机床规格大小，用折算值（一般为主参数实际数值的1/10或1/100）表示，位于系别代号之后。 • 第二主参数一般指主轴数、最大跨距、最大工件长度、工作台工作面长度等。第二主参数一般折算成两位数为宜。 • CA6140,MG1432A
2.2 车床与车刀 2.2.1 车床的用途 车床主要用于加工零件的各种回转表面，如内外圆柱表面，内外圆锥表面，成形回转表面和回转体的端面等，有些车床还能车削螺纹表面。 • 车床是一般机器制造厂中应用最广泛的一类机床，约占机床总数的35%-50%。 • 在车床上，除使用车刀进行加工之外，还可以使用各种孔加工刀具（如钻头、铰刀、镗刀等）进行孔加工，或者使用螺纹刀具（丝锥、板牙）进行内、外螺纹加工。
2.2.2 车床的分类 为适应不同的加工要求，车床分为很多种类。按其结构和用途不同，可分为：卧式车床、立式车床、转塔车床、回轮车床、落地车床、液压仿形及多刀自动和半自动车床、各种专用车床（如曲轴车床、凸轮车床等）、数控车床和车削加工中心等。
1．CA6140型卧式车床 （1）机床的工艺范围及其结构组成 CA6140型卧式车床工艺范围很广，能适用于各种回转表面的加工，如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成形回转面；车削端面及各种常用螺纹；还可以进行钻孔、扩孔、铰孔、滚花、攻螺纹和套螺纹等工作。A6140型卧式车床的通用性较强，但机床的结构复杂且自动化程度低，加工过程中辅助时间较长，适用于单件、小批量生产及修理车间。
2．金属切削机床型号与规格 1—主轴箱 2—进给箱 34—床鞍 5—中滑板 6—刀架 7—回转盘 8—小滑板 9—尾架 10—床身 11—床腿 12—光杠 13—丝杠 14—溜板箱 CA6140型卧式车床
主轴箱： 主轴箱的功用是支承主轴和传动其旋转，使其实现开动、停止、变速和换向等，并把进给运动从主轴传往进给系统，使进给系统实现换向和扩大螺距等。因此，主轴箱中通常包含有主轴及其轴承，传动机构，开动、停止以及换向装置，制动装置，操纵机构和润滑装置等。
进给箱： 进给箱的功用是变换被加工螺纹的种类和导程，以及获得所需的各种机动进给量。 • 溜板箱： 溜板箱的作用是将丝杠或光杠传来的旋转运动转变为直线运动并带动刀架进给，控制刀架运动的接通、断开和换向，手动操纵刀架移动和实现快速移动，机床过载时控制刀架自动停止进给等。
床鞍： 床鞍位于床身的中部，可带动中滑板、回转盘、小滑板和刀架沿床身上的导轨作纵向进给运动。 • 床身： 床身固定在左、右床腿上。床身是车床的基本支承件，车床的各个主要部件均安装于床身上，并保持各部件间具有准确的相对位置。
尾座： 尾座安装于床身的尾部导轨上。其上的套筒可安装顶尖，以便支承较长工件的一端；也可装夹钻头、铰刀等孔加工刀具，对工件进行加工，此时可摇动手轮使套筒轴向移动，以实现纵向进给。尾座可沿床身顶面的一组导轨（尾座导轨）作纵向调整移动，然后夹紧在所需要的位置上，以适应加工不同长度工件的需要。尾座还可以相对其底座沿横向调整位置，以车削较长且锥度较小的外圆锥面。
2．其他车床 （1）立式车床 立式车床按结构分单柱式和双柱式，如图所示。一般用于加工直径大，长度短且质量较大的工件。
（2）转塔车床 转塔车床，除了由前刀架外，还有以个转塔刀架。转塔刀架由六个装刀位置，可以沿床身导轨做纵向进给，每一个刀位加工完毕后，转塔刀架快速返回，转动60度，更换到下一个刀位进行加工。
2.2.3 CA6140型卧式车床的传动系统 CA6140型车床的传动系统图见后图所示。整个传动系统由主运动传动链、车螺纹传动链、纵向进给传动链、横向进给传动链及快速移动传动链组成。
1．主运动传动链 主运动传动链的两端件是主电动机与主轴，它的功能是把动力源的运动及动力传给主轴，并满足卧式车床主轴变速和换向的要求。 1）两端件 电机——主轴
2）计算位移 所谓计算位移，是指传动链首末件之间相对运动量的对应关系。CA6140型卧式车床的主运动传动链是一条外联系传动链，电动机与主轴各自转动时运动量的关系为各自的转速，即： 1450r/min（主电动机）——nr/min（主轴）
4）主轴转速级数 由传动系统图和传动路线表达式可以看出，主轴正转时，适用各滑动齿轮轴向位置的各种不同组合，主轴共可得2×3×(1+2×2) ＝30种转速，但由于轴Ⅲ-Ⅴ间的四种传动比为： 其中u2 ≈u3 ，轴Ⅲ-Ⅴ间只有三种不同传动比，故主轴实际获得正转转速2×3×(1+3) ＝24级不同的转速。同理可以算出主轴的反转转速级数为：3×(1+3)＝12级。
5）运动平衡式 主运动的运动平衡式如下： 式中 ——主轴转数（r/min）； ε——V带传动的滑动系数，近似取ε＝0.02； uⅠ-Ⅱ、uⅡ-Ⅲ、uⅢ-Ⅵ——分别为轴Ⅰ－Ⅱ、Ⅱ－Ⅲ、Ⅲ－Ⅵ间的传动比。
2．螺距进给传动链 （1）车削普通（米制）螺纹 普通螺纹是应用最广泛的一种螺纹，在车削螺纹时，应满足主轴带动工件旋转一转，刀架带动刀具轴向进给所加工螺纹的一个导程。国家标准规定了普通螺纹的标准导程值，后表列出了CA6140型车床能车制的常用普通螺纹标准导程值。
1）首末件 首件为带动工件转动的主轴，末件为带动刀具移动的刀架。 2）计算位移 主轴转一转，刀架移动所加工螺纹的一个导程。 即： 主轴 --- 刀架 1r mm
4）运动平衡式 主轴转一转，刀架移动mm,则根据传动路线表达式得出： 上式称为CA6140型卧式车床加工米制螺纹的换置公式。可见，适当地选择和的值，就可得到被加工螺纹的各种导程值。
5）扩大导程路线，加工普通螺纹 由加工普通螺纹的换置公式可知，在CA6140型卧式车床上用正常路线加工普通螺纹的最大导程是12mm。当需要车削导程大于12mm的螺纹时，可将Ⅸ轴上的滑移齿轮z58向右滑移，使之与Ⅷ轴上的齿轮z26啮合。这是一条扩大导程的传动路线，主轴Ⅵ轴与刀架之间的传动路线表达式为：
相比正常导程传动路线主轴Ⅵ与Ⅸ轴间1︰1的传动比，扩大导程路线主轴至Ⅸ轴间的传动比为：相比正常导程传动路线主轴Ⅵ与Ⅸ轴间1︰1的传动比，扩大导程路线主轴至Ⅸ轴间的传动比为： 可见，加工螺纹时，将正常导程路线改为扩大导程传动路线，则加工出来的螺纹导程将扩大4倍或16倍。需要说明的是，用扩大导程路线加工螺纹时，其扩大路线主轴Ⅵ至Ⅸ轴间所经过的Ⅴ－Ⅳ－Ⅲ这段路线是主运动传动路线的一部分。也就是说，主轴是经过Ⅲ－Ⅳ－Ⅴ传动的，所以加工扩大导程螺纹时，主轴只能低速转动。
3．机动进给传动链 CA6140型卧式车床作机动进给，主要是用来加工圆柱面和端面，为了减少螺纹传动链丝杠及开合螺母磨损，保证螺纹传动链的精度，机动进给传动链不用丝杠及开合螺母传动。其运动从主轴Ⅵ至进给箱ⅩⅦ轴的传动路线与车削螺纹时的传动路线相同。轴ⅩⅦ上的滑移齿轮z28处于左位，使Μ5脱开，从而切断进给箱与丝杠的联系。运动由齿轮副28/56传到ⅩⅨ轴(光杠),又由(36/32)×(32/56)经由超越离合器Μ6、安全离合器Μ7带动ⅩⅩ轴(蜗杆轴)，再经溜板箱中的传动机构，分别传至齿轮齿条机构和横向进给丝杠（ⅩⅩⅦ轴），使刀架作纵向或横向机动进给运动。
溜板箱内的双向齿式离合器M8及M9分别用于纵、横向机动进给运动的接通、断开及控制进给方向。CA6140型卧式车床可以通过四种不同的传动路线来实现机动进给运动，从而获得纵向和横向进给量各64种。
读装配示意图 卸荷式带轮结构： • V带轮—套筒—轴承— 支座—箱体 • V带轮—套筒—花键—轴Ⅰ
读装配示意图 摩擦片离合器工作原理： • 轴Ⅰ—内摩擦片-外摩擦片-齿轮 • 拨叉—滑套—元宝销—销轴-调整螺母-摩擦片
操纵机构的结构 操纵机构工作原理： • 手柄—曲柄—摇杆—伞齿轮—齿条-拨叉 • 齿条左右移-摇杆顺时针转-钢带放松
2.2.4 车刀 1．车刀的结构类型 • 按用途不同分类 车刀可分为外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、切断车刀、螺纹车刀等； • 按切削部分的材料不同分类 车刀可分为高速钢车刀、硬质合金车刀、陶瓷车刀等； • 按切削刃的复杂程度不同分类 车刀可分为普通车刀和成形车刀。
按结构形式不同分类 车刀可分为整体式车刀、焊接车刀、机夹重磨车刀和机夹可转位车刀等
2．普通车刀的使用类型 按用途不同，车刀可分为90°偏刀、45°弯头车刀、75°外圆车刀、螺纹车刀、内孔镗刀、成形车刀、车槽及切断刀等，如图所示。 1－45°弯头车刀 2、6－90°外圆车刀 3－外螺纹车刀 4－75°外圆车刀 5－成形车刀 7－车槽、切断刀 8－内槽车刀 9－内螺纹车刀 10－盲孔镗刀 11－通孔镗刀
2.3 磨床与砂轮 2.3.1 磨床的工艺范围及其组成 磨床是用磨料磨具(砂轮、砂带、油石、研磨剂)为工具进行切削加工的机床。它主要用于各种零件特别是淬硬零件的精加工。磨床可加工各种表面，如内外圆柱面和圆锥面、平面、齿轮齿面、螺旋面以及各种成型面，还可以刃磨刀具和进行切断等，工艺范围十分广泛。
磨床的种类很多，按用途和采用的工艺方法不同，大致可分为以下几类：磨床的种类很多，按用途和采用的工艺方法不同，大致可分为以下几类： • 外圆磨床：主要用于磨削回转表面，包括万能外圆磨床、外圆磨床及无心外圆磨床等。 • 内圆磨床：主要用于磨削内回转表面，包括内圆磨床、无心内圆磨床及行星内圆磨床等。 • 平面磨床：用于磨削各种平面，包括卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床及立轴圆台平面磨床等。
