第 2章 金属切削机床基础
2.1 概述
2.2 车床
2.3 铣床
2.4 磨床
2.5 齿轮加工机床
2.6 数控机床结 束
2.1 概述
2.1.1机床的类型和编号
1.机床的类型
1）按照机床的加工方式、使用的刀具和用途分为车床、
钻床、镗床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、磨床、铣床、
刨插床、拉床、特种加工机床、锯床和其它机床共 12类，如表 2-1所示。
2）按加工精度的不同分为相对精度等级和绝对精度等级两类。
大部分车床、磨床、齿轮加工机床有 3个相对精度等级，
在机床型号中用汉语拼音字母 P（普通精度，在型号中可省略）,M（精密级）,G（高精度级）表示。有些用于高精度精密加工的机床，要求加工精度等级很高，这些机床通常称为高精度精密机床，如坐标镗床、坐标磨床、螺纹磨床等。
下一页 返 回表 2-1 通用机床分类代号返 回类别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切断机床其他机床代号 C Z T M Y S X B L D G Q
读音 车 钻 镗 磨 牙 丝 铣 刨 拉 电 割 其
3）按工艺范围（通用性程度），分为通用机床、专门化机床和专用机床三类。
通用机床是可加工多种工件，完成多种工序的使用范围较广的机床，例如卧式车床、万能升降台铣床等。通用机床由于功能较多，结构比较复杂，生产率低，因此主要适用于单件、小批量生产。
专门化机床是用于加工形状相似而尺寸不同工件的特定工序的机床，例如曲轴车床、凸轮轴车床等。
专用机床是用以加工某些工件的特定工序的机床，例如机床主轴箱专用镗床等。它的生产率比较高，机床的自动化程度往往也比较高，所以专用机床通常用于成批及大量生产。
各种组合机床也属于专用机床。
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2.1 概述
4）按自动化程度分为手动机床、机动机床、半自动机床和自动机床。
5）按机床重量分为仪表机床、中小型机床（一般机床）、大型机床（ 10t）、重型机床（大于 30t）和超重型机床（大于
100t）。
6）自动控制类机床按其控制方式分为仿形机床、数控机床、
加工中心等，在机床型号中分别用汉语拼音字母 F,K,H表示。
7）按机床的结构布局型式可分为立式、卧式、龙门式等。
2．机床型号的编制方法
按 1985年国家机械工业部颁布的,金属切削机床型号编制方法,部颁标准（ JB1838﹣85 ）和 1994年国家标准局颁布的,金属切削机床型号编制方法,国家推荐标准（ GB/T15375﹣94 ），普通机床型号用下列方式表示，见 图 2-0：
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2.1 概述图 2-0 机床型号表示方法返 回
“0”为大写的汉语拼音字母；,◎,为阿拉伯数字有,（）,的代号或数字，当无内容时，则不表示。
若有内容，则不带括号。
1）机床的类别代号 表 2-1列出了我国机床的 12个类别。
类别代号按机床名称，以汉语拼音字首（大写）表示，并按名称读音。
2）机床的特性代号
（ 1） 通用特性代号 机床通用特性代号列入 表 2﹣2 。
通用特性代号用汉语拼音字首（大写）表示，列在类别代号之后。如 CK6140中，,K” 表示该车床具有程序控制特性。
（ 2） 结构特性代号 为了区别主参数相同而结构不同的机床，在型号中增加了结构特性代号。结构特性代号在不同的型号中可以有不同的含意。若某机床既具有通用特性，又具有结构特性，则结构特性代号应排在能用特性代号之后。
如 CA6140中,A” 是结构特性代号，表示 CA6140与 C6140车床主参数相同，但结构不同。
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2.1 概述表 2-1 通用机床分类代号返 回类别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切断机床其他机床代号 C Z T M Y S X B L D G Q
读音 车 钻 镗 磨 牙 丝 铣 刨 拉 电 割 其表 2-2 通用特性代号返 回
3）机床的组别与系别代号 每类机床可划分为 10个组，
每个组又可划分为 10个系。在同一类机床中，主要布局或使用范围基本相同的机床，即为同一组。在同一组机床中，其主参数相同、主要结构及布局型式相同的机床，即为同一系。
如 表 2-3所示为车床的
组别和系别代号。机床型号中，在类别代号和特性代号之后，第一位阿拉伯数字表示组别，第二位阿拉伯数字表示系别。机床类、组划分及其代号如表所列。
4）机床主参数代号 机床以什么尺寸作为主参数有统一的规定。主参数代表机床的规格，主参数代号代表主参数的折算值，排在组、系代号之后。 表 2-4列出了常用机床的主参数及其折算系数。
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2.1 概述表 2-3 车床的级别与系别代号返回表 2-4 机床主参数代号返回机床名称 主参数 主参数折 算系数 机床名称 主参数 主参数折 算系数卧式车床 床身上最大回转 直径 1/10 立式升降 台铣床 工作台面 宽度 1/10
摇臂钻床 最大钻孔直径 1/1 卧式升降 台铣床 工作台面 宽度 1/10
卧式坐标镗床 工作台面宽度 1/10 龙门刨床最大刨削宽度 1/100
外圆磨床 最大磨削直径 1/10 牛头刨床 最刨削长度 1/10
第二主参数（多轴机床的主轴数除外）一般不予表示，
它是指最大模数、最大跨区、最大工件长度等。在型号中表示的第二主参数，一般折算成两位数为宜。
5） 机床重大改进代号 当机床的性能及结构有重大改进时按其设计改进的次序，用字母 A,B,C 表示，写在机床型号的末尾。如 M1432A中,A” 表示第一次重大改进后的万能外圆磨床，最大磨削直径为 320mm。
6）其他特性代号 其他特性代号，置于辅助部分之首。
其中同一型号机床的变型代号，一般应放在其他特性代号之首位。
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2.1 概述
其他特性代号主要用以反映各类机床的特性。如对数控机床，可用它来反映不同控制系统。对于一般机床，可以反映同一型号机床的变型等。
其他特性代号可用汉语拼音字母表示，也可以用阿拉伯数字表示，还可用两者结合表示。
7）企业代号 企业代号包括生产厂及研究所单位代号，
置于辅助部分尾部，用,—,分开，若辅助部分仅有企业代号，则不可加,—,。
2.1.2机床运动
在切削加工中，为了得到具有一定几何形状、一定精度和表面质量的工件，就要使刀具和工件间按一定的规律完成一系列的运动。这些运动按其功用可分为表面成形运动和辅助运动两大类。
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2.1 概述
1．表面成形运动
直接参与切削过程，使之在工件上形成一定几何形状表面的刀具和工件间的相对运动称为表面成形运动。如 图 2﹣1
所示，为了在车床上车削圆柱面，工件的旋转运动 Ⅰ 和车刀的纵向直线移动 Ⅴ 是形成圆柱外表面的成形运动，表面成形运动是机床上最基本的运动。它对被加工表面的精度和粗糙度有着直接的影响。
根据切削过程中所起的作用不同，表面成形运动可分为主运动和进给运动。主运动是直接切除工件上的被切削层，
使之转变为切屑的主要相对运动，它是速度最高、消耗功率最多的运动。进给运动是不断地把被切削层投入切削，以逐渐切出整个工件表面的运动。
主运动和进给运动合成的运动称为合成切削运动。
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2.1 概述图 2-1 车削圆柱面过程中的运动返回
Ⅰ,Ⅴ — 成形运动
Ⅱ,Ⅲ — 快速趋近运动
Ⅳ — 切入运动
Ⅵ,Ⅶ — 快速退回运动
2．辅助运动
机床上除表面成形运动外的所有运动都是辅助运动，其功用是实现机床加工过程中所必需的各种辅助动作。辅助运动的种类很多，它包括：保证获得一定加工尺寸所需的切入运动，
为反复进行切削加工创造条件的快速引进和退回运动，
使刀具和工件具有正确相对位置的调位运动，如摇臂钻床上移动钻头对准被加工孔中心；多工位工作台和刀架周期换位以及逐一加工许多相同的局部表面时工件周期换位所需的分度运动，如在万能升降台铣床上作分度头加工齿轮时工件周期地转过一定角度等。此外，机床的起动、停止、变速、变向以及部件和工件的夹紧、松开等操纵控制运动，也都属于辅助运动。
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2.1 概述
2.2.1概述
车床类机床主要是用于进行车削加工。通常由工件旋转完成主运动，而由刀具沿平行或垂直于工件旋转轴线移动完成进给运动。与工件旋转轴线平行的进给运动称为纵向进给运动；垂直的称为横向进给运动。
在一般机器制造厂中，车床在金属切削机床中所占的比重最大，约占金属机床总台数的 20%～ 35%。由此可见，车床的应用是很广泛的。
1．车床的主要类型、工作方法及应用
车床的种类很多，按其用途和结构的不同，可分为下列几类：
1）卧式车床及落地车床。 2）立式车床。
3）转塔车床。
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2.2 车床
4）多刀半自动车床。
5）仿形车床及仿形半自动车床。
6）单轴自动车床。
7）多轴自动车床及多轴半自动车床。
8）车削加工中心。
此外，还有各种专门化车床，例如凸轮轴车床、曲轴车床、铲齿车床 。在大批量生产的工厂中还有各种专用车床。如 表 2-5所列为车床的主要类型、工作方法和应用范围。
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2.2 车床表 2-5 车床的主要类型、工作方法和应用范围下一页 返回上一页 返回表 2-5 车床的主要类型、工作方法和应用范围
2．卧式车床的分类、工艺范围
1）分类
卧式车床是一种品种较多的车床。根据对卧式车床功能要求的不同，这类车床可分卧式车床（普通车床）、马鞍车床、精整车床、无丝杠车床、卡盘车床、落地车床和球面车床等。
根据卧式车床结构的不同，可分成普通型、万能型和轻型，或分成基型和变型；根据被加工工件的加工精度要求不同，可分为普通级、精密级和高精密级；根据被加工工件的大小或卧式车床的自重，可分为小型、中型和重型等。
2）工艺范围
卧式车床的工艺范围很广，能进行多种表面的加工，如图 2-3所示，车削内外圆柱面、圆锥面、成形面、端面、各种螺纹、切槽、切断；也能进行钻孔、扩孔、铰孔和滚花等工作。如果再添加一些特殊附件，那么卧式车床的工艺范围还能进一步扩大。
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2.2 车床图 2-3 卧式车床的主要工艺范围返回
2.2.2 CA6140卧式车床简介
1,CA6140型卧式车床的主要技术参数
床身上最大工件回转直径 400m
中滑板上最大工件回转直径 210mm
工件最大长度（四种规格） 750； 1 000； 1 500； 2 000mm
主轴中心高度 205mm
主轴内孔直径 48mm
主轴前端锥孔的锥度 莫氏 6号
主轴转速 正转（ 24级） 10～ 1400r/min
反转（ 12级） 14～ 1580r/min
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2.2 车床
车削螺纹范围 普通螺纹螺距（ 44种标准螺距） 1～ 192mm
英制螺纹螺距（ 20种标准螺距） 2～ 24牙 /英寸
模数螺纹 （ 30种标准螺距） 0.25～ 48mm
径节螺纹 （ 37种标准螺距） 1～ 96牙 /英寸
进给量 纵向 64级
一般进给量 0.08～ 1.59mm/r
小给量 0.028～ 0.054mm/r
加大进给量 1.71～ 6.33mm/r
横向 64级
一般进给量 0.04～ 0.79mm/r
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2.2 车床
小给量 0.014～ 0.027mm/r
加大进给量 0.86～ 3.16mm/r
主电动机功率 /转速 7.5kW,1 450r/min
快速电动机功率 /转速 0.25Kw,2 800r/min
尾座顶尖套锥孔锥度 莫氏 5号
机床工件精度
圆度 0.002～ 0.005mm
精车端面平面度 0.005～ 0.01mm
表面粗糙度 Ra 3.2～ 0.8μ m
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2.2 车床
2,CA6140卧式车床的主要部件及其功用
CA6140卧式车床的外形如 图 2-4所示，其主要部件如下：
1）床身
床身固定在左、右床腿上。床身是车床的基本支承件，
在床身上安装着车床的各个主要部件并使它们在工作时保持准确的相对位置。
2）主轴箱
它固定在床身的左侧，功用是将电动机输出的回转运动传递给主轴，再通过装在主轴上夹具盘带动工件回转，实现主运动。主轴箱内有变速机构，通过变换箱外手柄的位置，
可以改变主轴的转速，以满足不同车削工作的需要。
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2.2 车床图 2-4 CA6140型车床的外型返回
1—主轴箱 2—刀架 3—尾座 4—床身 5,9—床腿 6—光杠
7—丝杠 8—溜板箱 10—进给箱 11—挂轮变速机构
3）进给箱
它固定在床身的左前侧，将主轴通过挂轮箱传递来的回转运动传给光杠或丝杠。进给箱内有变速机构，可实现光杠或丝杠的转速变换，以调节进给量或螺距。
4）溜板箱
它固定在床鞍的前侧，功用是将光杠或丝杠的回转运动变为床鞍或中滑板及刀具的进给运动。变换溜板箱外的手柄位置，可以控制刀具纵向或横向进给运动的方向和运动的启动或停止。
5）刀架
它装在床身的床鞍导轨上，床鞍可沿导轨纵向移动。刀架部分由几层滑板组成。其功用是装夹车刀并使车刀作纵向、
横向或斜向运动。
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2.2 车床
6) 尾座
它装在床身尾部的导轨上，并可沿此导轨纵向调整位置。
尾座的功用是用顶尖支承工件，还可安装钻头等孔加工刀具进孔加工。
7）挂轮箱
它装在主轴箱的左边。它是把主轴的旋转运动传给进给箱的传动部件，挂轮箱内有挂轮装置，配换不同齿数的挂轮
（齿轮），可改变进给量或车螺纹时的螺距（或导程）。
3.机床的传动
车床的传动过程可用传动框图来表示，见 图 2-5。
1）主运动 电动机的旋转运动，经带传到主轴箱，在箱内经过变向和变速机构再传到主轴，使主轴获得 24级正向和 12级反向转速。
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2.2 车床图 2-5 CA6140型卧式车床传动框图返回
2）进给运动 主轴经过主轴箱，再经过挂轮、进给箱把旋转运动传给光杠或丝杠，最后通过溜板箱变成滑板、刀架的直线移动，使车刀作纵向或横向进给运动及车削螺纹。
3）刀架的快速移动 刀架快速移动是刀具作机动、快速地退离或接近加工部位，以减轻工人劳动强度及缩短辅助时间。
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2.2 车床
4.机床的典型机构
1）溜板箱
图 2-6为 CA6140型车床溜板箱外形和操纵手柄。图中 1为滑板纵向移动手轮； 4为纵、横向机动进给与快速移动操纵机构的操纵手柄及快速移动按钮； 5为主轴正、反转启动手柄，
它控制主轴箱内的摩擦离合器和制动器，使主轴正、反转或停车。 2为手动液压泵手柄，拉压手柄，可将润滑油泵至床身、
滑板导轨和溜板箱内的各润滑点。 3为开合螺母操纵手柄，顺时针扳动这个手柄，使溜板箱内一对开合螺母与丝杠啮合
（见 图 2-7），就可车削螺纹。为避免丝杠、光杠同时接通而造成机床损坏，两者的操纵机构之间有互锁装置。
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2.2 车床图 2-6 溜板箱外形及操纵手柄返回
1—纵向移动手轮 2—手动液压手柄 3—开合螺母操纵手柄
4—纵、横向进给和快移手柄 5—主轴正、反转启动手柄图 2-7 溜板箱操纵机构返回
2）滑板刀架
它由床鞍 1、中滑板 2、转盘 3、小滑板 4和方刀架 5组成。
参见 图 2﹣9 。
（ 1）床鞍 床鞍 1通过本身的导轨槽安装在床身的导轨上，在床鞍的前、后侧各装有两块压板 13,利用螺钉经平镶条 12调整床鞍与导轨间的配合松紧程度和磨损后产生的间隙。
拧紧可调压板 11的调节螺钉可将床鞍锁紧在床身导轨上，以防车削大端面时，刀架纵向移动，影响加工精度。
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2.2 车床图 2-9 滑板刀架返回
1—床鞍 2—中滑板 3—转盘 4—小滑板
5—方刀架 6—可调螺母 7—楔块
8—固定螺母 9—调节螺钉 10,14,16—螺钉
11—可调压板 12—平镶条 13—压板 15—镶条
（ 2）中滑板 中滑板 2装在床鞍顶面的燕尾导轨上。此燕尾导轨与床鞍,V型导轨槽保持严格的垂直度，以保证横车的精度。中滑板 2由横向进给丝杠螺母副传动，沿燕尾导轨作横向移动。燕尾导轨的松紧程度由螺钉 14和 16来改变带斜度镶条 15的位置进行调整。横向进给丝杠采用可调整间隙的双螺母结构。螺母 6和 8中间用楔块 7隔开,8为固定螺母，当丝杠螺母间间隙过大时，先将螺母 6的紧固螺钉 10松开，然后拧动螺钉 9将楔块 7向上拉使螺母向右移动，从而消除了丝杠螺母间的间隙。调整好后，重新拧紧螺钉 10，使螺母固定在中滑板上。
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2.2 车床
（ 3）转盘 转盘 3安装在中滑板的顶面上，用它下面的圆形凸台与中滑板中间的止口配合，以定中心，用安装在环形 T型槽中的两个螺栓紧固。转盘的燕尾导轨上安装着小滑板
4。因此，小滑板 4及其上的方刀架可以转 ± 90° 的角度，以车削大锥度。
（ 4）方刀架 方刀架 5的结构如 图 2﹣10 所示。它安装在小滑板上，以小滑板的圆柱凸台定中心。方刀架有四个工件位置，当需要刀架转位时，先逆时针方向转动手柄 22，使刀架体 5松开，同时通过花键套筒 19,21和单向斜齿离合器使凸轮 28转动。凸轮 28转动时其斜面 α 将定位销 31在定位孔中拔出。
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2.2 车床图 2-10 方刀架返回
4—小滑板 5—方刀架体 17—刀架上盖 18—垫片
19—内花键套筒 20,25,30—弹簧 21—花键套筒
22—手柄 23—骑缝销 24—调节螺钉 26—定位钢珠
27,32—定位套 8—凸轮 29—轴 31—定位销 33—固定销
继续转动手柄 22，凸轮缺口 b面与方刀架体上的固定销 32
相碰，通过固定销 32推动刀架转位，定位钢珠从定位孔中滑出，当刀架转到所需位置时，钢珠进入另一定位孔，进行粗定位。然后反转手柄，凸轮 27依靠弹簧 20压向斜齿离合器所产生的摩擦力，也跟随反向转动，它的斜面退离定位销 31，
使定位销 31在弹簧 30作用下进入新的定位孔中作精确定位，
刀架体不能再转动。手柄继续顺时针转动，在凸轮转到其缺口侧面 c与固定销 33相碰不能再转时，花键套筒与凸轮端面之间的单斜齿离合器便开始打滑，因此不影响手柄继续转动，
直到将刀架体夹紧。
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2.2 车床
2.2.3 工件装夹与车床附件
工件的装夹速度和精度，直接影响生产率和加工质量。
工件的形状、尺寸大小和加工质量不同，采用的装夹方法也不相同。装夹时常用的车床附件有以下几种：
1.三爪自定心卡盘
图 2﹣11 为三爪自定心卡盘的结构。它是通过连接盘（也称法兰盘）安装在车床主轴上的。使用时将扳手方头插入小圆锥齿轮 2的方孔 1中转动，小圆锥齿轮 2就带动大圆锥齿轮 3
转动，大圆锥齿轮 3背面的平面螺纹与三个卡爪 4背面的螺纹相啮合。当平面螺纹转动时，就带动三个卡爪作同步径向移动。
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2.2 车床图 2-11 三爪自定心卡盘返 回
三爪自定心卡盘的卡爪有正爪和反爪之分，也有一副卡爪可正反通用。反爪用来装夹较大直径的工件。安装卡爪时要注意每个卡爪要与卡盘上的槽相对应。
三爪自定心卡盘能自定心，校正和安装工件简单迅速，
也可用工件端面较大的孔装夹。但夹紧力小，不能装夹不规则形状和大型工件。
2.四爪单动卡盘
四爪单动卡盘的外形如 图 2﹣12 所示。它有四个各不相关的卡爪 1,2,3,4，每个爪的后面有一半内螺纹与丝杠 5啮合，
当扳手方头插入丝杠方孔转动丝杠时，与它啮合的卡爪就单独移动，以适应工件形状需要。卡盘也是通过连接盘安装在车床主轴上的。四爪单动卡盘可装成正爪和反爪两种。四爪单动卡盘夹紧力较大，但校正工件比较麻烦。适用于单件或小批生产中安装较重或形状不规则的工件。
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2.2 车床图 2-12 四爪单动卡盘返 回
3.顶尖及鸡心夹头
车削轴类零件时，采用两顶尖和鸡心夹头来安装工件，
如 图 2﹣13 所示。
安装工件时，由装在主轴和尾座锥孔的两顶尖顶入工件两端已钻好的中心孔内予以支承和定位。安装在主轴上的拨盘，通过夹在工件上的鸡心夹头 3可带动工件旋转进行车削工件。顶尖可分为死顶尖和活顶尖两种。
图 2﹣14 为死顶尖。车削时，死顶尖和工件中心孔之间由滑动摩擦而产生高温，高速车削时钢料顶尖往往被退火、磨损或烧坏。因此，目前常采用镶硬质合金的顶尖,支承细小工件时可用反顶尖。
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2.2 车床图 2-13 用两顶尖及鸡心夹头安装工件返 回
1—顶尖 2—拨盘 3—鸡心夹头
4—尾顶尖 5—尾座套筒 6—尾座图 2-14 死顶尖返 回
a）顶尖 b）硬质合金顶尖 c）反顶尖
4.中心架与跟刀架
当车削特别长的轴类工件（ L/D＞ 10）时，要使用辅助支承 —— 中心架或跟刀架，以防止工件的弯曲变形。另外较长轴类工件在端面、钻孔或车孔时，也要以中心架作为支承。
中心架和跟刀架的结构及使用情况如 图 2-16所示。使用这两种附件时，在工件的支承部件都必须预先车出光滑的定位用圆柱面。
中心架用压板固定在床身导轨上，三个径向布置的支承柱可以单独调节，支承柱支承在工件已车好的光滑柱面上，
调节支承柱时应使工件轴线与回转轴线重合，且使支承柱与工件接触松紧适当。
跟刀架固定在车床鞍上，并跟车刀一起移动。跟刀架一般只有两个支承柱。另一个支承柱由车刀来代替。跟刀架的支承柱在工件上的支承部位，一般是车刀刚车出的部位。因此每次走刀前必须重新调节支承柱，并保持松紧适当的接触。
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2.2 车床图 2-16 中心架与跟刀架返回
1—固定螺母 2—调节螺钉 3—支承爪 4—支承辊
5—刀具对工件的作用力 6—硬质合金支承块 7—床鞍
5.花盘
花盘及其使用如 图 2﹣17 所示，花盘的工作平面上布置有若干条径向排列的直槽，以便用螺栓、压板等将工件压紧在花盘平面上。根据工件的结构特征和加工部位的需要，有时还使用弯板（有两个互相垂直平面的角铁），工件装夹在弯板上，弯板固定在花盘上安装工件时，应根据工件上事先划好的基准线（内、外圆或十字线）进行找正，然后用螺栓、
压板等压紧工件。若工件质量不均衡，必须在花盘上加装平衡铁予以平衡，以防振动和保证安全。花盘主要用于单件、
小批产生中形状比较特殊的零件安装。
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2.2 车床图 2-17 用花盘装夹工件返回
1,7—工件 2,6—平衡块 3—螺栓 4—压板 5—花盘 8—弯板
2.3.1铣床的种类及用途
铣床的种类很多，通用铣床的基本类型有以下几种。
1.升降台式铣床
这种铣床的工作台安装在垂直升降台上，使工作台可在相互垂直的三个方向上调整位置或完成进给运动，升降台结构刚性较差，工作台上不能安装过重的工件，故该类铣床只适宜于加工中小型工件。这是应用较广的一类铣床。
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2.3 铣床
2.工作台不升降式铣床
这种铣床的工作台只能在固定的台座上作纵、横向移动
（矩形工作台）或绕垂直轴线转动（圆形工作台），垂直方向的调整和进给运动由机床主轴箱完成。它的刚性和抗振性比升降台式铣床好，适宜用较大的切削用量加工。
3.龙门铣床
龙门铣床是由床身两侧有立柱和横梁组成的门式框架而得名。工作台在床身水平导轨上作纵向进给运动，在立柱和横梁上都装有立铣头，每个立铣头都是独立的部件，由各自的电动机驱动主轴作主运动。横梁可沿立柱上的导轨作垂直位置调整，横梁上的立铣头可沿横梁上水平的导轨作位置调整，有些龙门铣床上的立铣头主轴可以作倾斜调节，以便铣斜面。各铣刀的切深运动，均由立铣头主轴移动来实现。
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2.3 铣床
龙门铣床的刚性和精度都很好，可用几把铣刀同时铣削，
所以生产率和加工精度都较高。适宜于加工大中型或重型工件。
4.仿形铣床
仿形铣床是以一定方式控制铣刀按照模型或样板形状作进给运动，铣出工件的成形面。在工模具制造中常用的小型立体仿形铣床的构造与立式铣床相似，一般在立铣头的一侧设有一个仿形头，仿形触头端部与指形立铣刀头部形状相同，
并与工件装在同一工作台上的模型接触，利用电气或液压等方式控制铣刀按照模型的形状进给作仿形铣削。大的立体型仿形铣床的仿形触头铣刀一般水平布置。
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2.3 铣床
2.3.2典型铣床
1.主要部件及其功用
图 2-25所示为 X6132型卧式升降台铣床的外形，其主要部件如下：
1）床身。用来安装和连接铣床其他部件。床身正面有垂直导轨，可引导升降台上、下移动；床身顶部有燕尾形水平导轨，用以安装横梁并按需要引导横梁水平移动；床身内部装有主轴和主轴变速机构。
2）主轴。是一根空心轴，前端有锥度为 7∶24 的圆锥孔，
用以插入铣刀杆。电动机输出的回转运动和动力，经主轴变速机构驱动主轴连同铣刀一起回转，实现主运动。
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2.3 铣床图 2-25 X6132型卧式升降台铣床返 回
1－床身 2－主轴 3－横梁 4－挂架 5－工作台
6－转台 7－横向溜板 8－升降台 9－底座
3）横梁。可沿床身顶面燕尾形导轨移动，按需要调节其伸出长度，其上可安装挂架。
4）挂架。用以支承铣刀杆的另一端，增强铣刀杆的刚性。
5）工作台。用以安装需用的铣床夹具和工件。工作台可沿转台上的导轨纵向移动，带动台面上的工件实现纵向进给运动。
6）转台。可在横向溜板上转动，以便工作台在水平面内斜置一个角度（ ﹣45 ° ～ ﹢ 45° )，实现斜向进给。
7）横向溜板。位于升降台上水平导轨上，可带动工作台横向移动，实现横向进给。
8）升降台。可沿床身导轨上、下移动，用来调整工作台在垂直方向的位置。升降台内部装有进给电动机和进给变速机构。
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2.3 铣床
2.卧式铣床的运动
X6132型卧式铣床的运动如 图 2-26所示。
1）主运动
主轴（铣刀）的回转运动。主电动机的回转运动，经主轴变速机构传递到主轴，使主轴回转，主轴转速共 18级（转速范围 30～ 1500r/min）。
2）进给运动
工件的纵向、横向和垂直方向的移动。进给电动机的回转运动，经进给变速机构，分别传递给三个进给方向的进给丝杠，获得工作台的纵向运动、横向溜板的横向运动和升降台的垂直方向运动。进给速度各 18级，纵向进给量范围 12～
960mm/min，横向为 12～ 960 mm/min，垂直方向为 4～ 320
mm/min，并可以实现快速移动。
该机床工作台最大纵向行程为 700mm，横向溜板最大横向行程为 255mm，升降台最大升降行程为 320mm。
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2.3 铣床图 2-26 卧式铣床运动示意图返 回
2.3.3铣床附件
在铣床上配以相应的附件可扩大它的加工范围，提高工作效率。铣床常用的附件有：立铣头、平口钳、回转工作台、
分度头等。
1.立铣头
立铣头（ 图 2﹣27 ）安装于卧式铣床主轴端，由铣床主轴以传动比 i=1驱动立铣头主轴回转，使卧式铣床起立式铣床的功用，从而扩大了卧式铣床的工艺范围。立铣头的铣刀轴能在垂直平面内左、右偏转 90° 。
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2.3 铣床图 2﹣27 立铣头示意图返 回
2.平口虎钳
机床用平口虎钳有非回转式和回转式两种，两者结构基本相同，但回转式平口虎钳底座设有转盘，可绕其轴线在
360° 范围内任意扳转，平口虎钳外形如 图 2-28所示。
机床用平口虎钳的固定钳口本身精度及其相对于底座底面的位置精度均较高。底座下面带有两个定位键，用以在铣床工作台 T形槽定位和连接，以保持固定钳口与工作台纵向进给方向垂直或平行。当加工工件精度要求较高时，安装平口虎钳要用百分表对固定钳口进行校正。
机床用平口虎钳适用于以平面定位和夹紧的中小型工件。
按钳口宽度不同，常用的机床用平口虎钳有 100,125,136，
160,200,250mm等 6种规格。
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2.3 铣床图 2-28 机床用平口虎钳返 回
a)非回转式（固定式） b)回转式
3.自定心虎钳
自定心虎钳（也称轴用虎钳）如 图 2﹣29 所示，用于夹持轴类零件，这种虎钳一般是用具有左右旋螺纹的丝杠分别带动两个摆动钳口作同步相对摆动。圆柱形工件由 V形块定位，
可使被夹持工件定位准确。
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2.3 铣床图 2﹣29 自定心虎钳返 回
1﹣ 手轮
2﹣ 左右旋丝杠
3﹣ 销轴
4﹣ 摆动钳口
5﹣ 轴向限位器
6﹣ V形块
7﹣ 钳身
4.回转工作台
回转工作台又称圆转台，分手动进给和机动进给两种。以手动进给式（ 图 2﹣30 ）应用较多。按工作台直径不同，回转工作台有 200,250,320,400,500mm等规格。直径大于 250mm
的均为机动进给式（ 图 2﹣31 ）。机动式回转工作台的结构与手动式基本相同，主要差别在于其传动轴 3可通过万向联轴器与铣床传动装置连接，实现机动回转进给，离合器手柄 2可改变圆工作台 1的回转方向和停止圆工作台的机动进给。
回转工作台主要用于中小型工件的分度和回转曲面的加工，
如铣削工件上的圆弧形周、圆弧形槽、多边形工件和有分度要求的槽或孔等。
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2.3 铣床图 2-30 手动回转工作台返 回图 2-31机动回转工作台返 回
1－圆工作台 2－离合器手柄 3－传动轴 4－挡铁
5－底座 6－螺母 7－偏心环 8－手轮轴 9－手轮
5.万能分度头
万能分度头是铣床的重要精密附件，用于多边形工件、
花键、齿式离合器、齿轮等的圆周分度和螺旋槽的加工。常用的万能分度头按夹持工件的最大直径分为 FW200,FW250和
FW320三种，其中以 FW250型万能分度头应用最为普遍。
万能分度头外形如 图 2﹣32 所示。位于分度头前端的主轴
4上有螺纹，可安装卡盘，主轴标准锥孔插入顶尖 3，用以装夹工件。转动手柄 1，可通过分度头内部的传动机构，带动主轴转动。手柄在分度盘 2孔圈上转过的圈数与孔数，应根据工件所需的等分度要求，通过计算确定。
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2.3 铣床图 2-32 万能分度头返 回
a）外形 b）分度盘放大图
1-手柄 2-分度盘 3-顶尖 4-主轴 5-回转体
6-基座 7-侧轴 8-分度叉
万能分度头的主轴可随回转体 5一起回转一定角度，以满足将工件倾斜一定角度并进行分度的需要。 图 2﹣33 所示为铣削花键轴时工件的安装情况，工件夹持在分度头主轴前端的三爪自定心卡盘和尾架顶尖之间，工件中部下方用千斤顶支承以增加刚度。 图 2﹣34 所示为铣削锥齿轮时工件的安装情况，分度头主轴需仰起一个角度 δ f,即锥齿轮的齿根圆锥角。
将万能分度头的侧轴 7（又称挂轮轴）与铣床工作台丝杠之间挂一组齿轮，使工作台丝杠按一定传动比带动分度头主轴回转，可实现螺旋槽的加工。
6.万能铣头（ 图 2﹣35 ）
万能铣头与立铣头的区别是增加了一个可转动的壳体 1，它与铣头壳体 2的轴线互成 90° 的角度，因此，铣头主轴可实现空间转动，从而实现各种方向的加工。
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2.3 铣床图 2-33 铣削花键轴时工件的安装返回
1－尾架 2－千斤顶 3－分度头图 2-34 铣削锥齿轮时工件的安装返 回图 2-35 万能铣头返回
2.4 磨床
2.4.1 磨床的主要类型及应用范围
用磨料磨具（砂轮、砂带、油石和研磨料等）为工具进行切削加工的机床，称为磨床。用油石或磨料作磨具进行磨削加工的机床，称为研磨机床或超精磨削机床。也可统称为磨床。
磨床主要用于零件的精加工，尤其是淬硬钢件和高硬度特殊材料零件的精加工。目前也有少数用于粗加工的高效磨床。磨削加工是现代机械制造技术主攻方向之一。
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1.外圆磨床
外圆磨床主要用来磨削外圆柱面和圆锥面，也能磨削端面（台阶部分）和成形外表面等。基本的磨削方法有两种：
纵磨法和横磨法。纵磨削磨削效率低，但能获得较小的表面粗糙度；而横磨削又称切入磨法，磨削时，工件作圆周进给运动，工作台不作纵向进给运动，横向进给运动为连续进给。
横磨削磨削效率高，但磨削力大，磨削温度高，必须供给充足的冷却液。
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2.4 磨床
2,内圆磨床
内圆磨床主要用于磨削工件的内孔，也能磨削端面。机床的主参数为最大磨孔直径。内圆磨削可以分普通内圆磨削、
无心内圆磨削和砂轮作行星运动的磨床。
与外圆磨削相比，内圆磨削所用的砂轮和砂轮轴的直径都较小，为了获得所要求的砂轮线速度，就必须提高砂轮主轴的转速，故容易发生振动，影响工件的表面质量。此外，
由于内圆磨削时砂轮与工件的接触面积大，发热量集中，冷却条件差以及工件热变形大，特别是砂轮主轴刚性差，易弯曲变形，所以内圆磨削不如外圆磨削的加工精度高。在实际生产中，常采用减少横向进给量，增加光磨次数等措施来提高内孔的加工质量。
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2.4 磨床
3.无心外圆磨床
无心外圆磨床是一种生产率很高的精加工方法。
无心磨床所磨削的工件，尺寸精度和几何精度都较高，
且有很高的生产率。如果配备自动上下料机构，很容易实现单机自动化，适用于大批量生产。
4.平面磨床
平面磨床主要用于磨削各种工件上的平面。常用的平面磨床按其砂轮轴线的位置和工作台的结构特点，可分为卧轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床、立轴矩台平面磨床、立轴圆台平面磨床等几种类型。
周边磨削时，砂轮与工件的接触面积小，磨削力小，排屑及冷却条件好，工件受热变形小，且砂轮磨损均匀，所以加工精度较高。但砂轮主轴承刚性较差，只能采用较小的磨削用量，生产率较低，故常用于精密和磨削较薄的工件。
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2.4 磨床
2.4.2 典型磨床
1,M1432B型万能外圆磨床
该磨床属于普通精度的万能外圆磨床,其工艺范围较宽,除了能磨削外圆柱面和外圆锥面外,还可磨削内孔和台阶面等。
1）机床的组成和功用
（ 1）床身 用以支承磨床其他部件。
（ 2）头架 头架主轴可与卡盘连接或安装顶尖，用以装夹工件。头架主轴由头架上的电动机经带传动、头架内的变速机构带动回转，实现工件的圆周进给，共有 25~224r/min的 6级转速。头架可绕垂直轴线逆时针回转 0~90° 。
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2.4 磨床
（ 3）砂轮架 砂轮架用以支承砂轮主轴，可沿床身横向导轨移动，实现砂轮的径向（横向）进给。砂轮的径向进给量可以通过手轮 3手动调节。安装于主轴的砂轮由一独立电动机通过带传动使其回转，转速为 1670r/min。砂轮架可绕垂直轴线回转－ 30° ~＋ 30° 。
（ 4）工作台 工作台由上、下两层组成，上层可绕下层中心轴线在水平面内顺（逆）时针回转 3° （ 6° ），以便磨削小锥角的长锥体工件。工作台上层用以安装头架和尾座，
工作台下层连同上层一起沿床身纵向导轨移动，实现工件的纵向进给。纵向进给可通过手轮 11手动调节。工作台的纵向运动由床身内的液压传动装置驱动。
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2.4 磨床
（ 5）尾座 套筒内安装尾顶尖，用以支承工件另一端。
后端装有弹簧，利用可调节的弹簧力顶紧工件，也可在长工件受磨削热影响而伸长或弯曲变形的情况下便于工件装卸。
装卸工件时，可采用手动或液动方式使尾座套筒缩回。
（ 6）内圆磨头 其上装有内圆磨具 5，用来磨削内圆。
它由专门的电动机经平带带动其主轴高速回转（ 10 000r/min
以上）实现内圆磨削的主运动。不用时，将内圆磨头翻转到砂轮架上方，磨内圆时翻下。
2）机床的运动和传动
为了完成各种加工，机床必须具备以下运动：
（ 1）主运动磨外圆时为砂轮的回转运动；磨内圆时为内圆磨具的砂轮的回转运动。
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2.4 磨床
（ 2）进给运动
①工件的圆周进给运动即头架主轴的回转运动；
②工作台的纵向进给运动采用液压传动，以保证运动的平稳性及实现无级调速和自动往复运动。也可手动调整工作台位置；
③砂轮架的横向进给运动 每当工作台一个纵向往复运动终了，由机械传动机构使砂轮架横向移动一个位移量（控制磨削深度），为步进运动。
此外，机床还有两个辅助运动：砂轮架横向快速进退和尾座套筒缩回，以便装卸工件。这两个运动都采用液压传动。
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2.4 磨床
2,M7120A型平面磨床
如 图 2-41所示为 M7120A型平面磨床，是一种常用的卧轴矩台平面磨床。它由床身 9、立柱 5、工作台 7、磨头 1和砂轮修整器 4等主要部件组成。
矩形工作台安装在床身的水平纵向导轨上，由液压传动系统实现纵向直线往复移动，利用撞块 6自动控制换向。此外，
工作台也可用纵向手轮 10通过机械传动系统手动操纵往复移动或进行调整工作。工作台上装有电磁吸盘，用于固定、装夹工件或夹具。
装有砂轮主轴的磨头可沿床鞍 2上的水平燕尾导轨移动，
磨削时的横向步进进给和调整时的横向连续移动，由液压传动系统实现，也可用横向手轮 3手动操纵。
磨头的高低位置调整或垂直进给运动，由升降手轮 8操纵，
通过床鞍沿立柱的垂直导轨移动来实现。
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2.4 磨床图 2-41 M7120A型平面磨床返回
1－磨头 2－床鞍 3－横向手轮 4－修整器 5－立柱
6－撞块 7－工作台 8－升降手轮 9－床身 10－纵向手轮
2.5.1 齿轮加工机床的工作原理
齿轮的加工可分为齿坯加工和齿面加工两个阶段，齿轮的齿坯加工通常经车削（齿轮精度较高时须经磨削）完成。
而齿面加工是在齿轮加工机床上进行的，齿轮加工的加工方法有成形法和展成法两类。
1．成形法
成形法是利用成形刀具对工件进行加工的方法。齿面的成形加工方法有铣齿、成形插齿、拉齿、成形磨齿等，最常用的方法是铣齿。成形法制造的齿轮由于刀具存在原理性的齿形误差所以加工精度较低，只能用于低速传动。
2．展成法
展成法又称滚切法，是利用工件和刀具作展成切削运动进行加工的方法。
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2.5 齿轮加工机床
2.5.2齿轮加工机床的类型及应用
齿轮齿形通常为渐开线，齿长形状则不相同。圆柱齿轮有直齿、斜齿和人字齿，圆锥齿轮则有直齿和曲线齿。齿轮加工机床分为：
1）圆柱齿轮加工机床 根据所用刀具和加工方法的不同，
主要有滚齿机、插齿机、铣齿机等。精加工机床中包括剃齿机、珩齿机及各种圆柱齿轮磨齿机等。此外，还包括齿轮倒角机、齿轮噪声检查机等。
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2.5 齿轮加工机床
2）锥齿轮加工机床 除加工直齿锥齿轮的刨齿机、铣齿机和加工弧锥齿轮铣齿机外，还有加工齿长方向为摆线或渐开线和外摆线或标准渐开线的铣齿机以及精加工机床。此外，
锥齿轮加工机床包括加工锥齿轮所需的倒角机、淬火机、滚动检查机等设备。
1,Y3150E型滚齿机
Y3150E型滚齿机适用于加工直齿和斜齿圆柱齿轮，并可用于手动径向进给加工蜗轮，也可以加工花键轴。主要由床身、立柱、刀架溜板、刀杆、滚刀架、支架、后立柱、工件心轴、工作台等部件组成。
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2.5 齿轮加工机床
其中刀架溜板可沿立柱上的导轨作垂直方向的进给和快速移动；刀架连滚刀一起，可绕自己的水平轴线偏转以调整滚刀的安装角；工件安装在工作台的心轴上，随同工作台一起回转；后立柱和工作台装在同一溜板上，可沿床身水平导轨移动，以调整工件的径向位置或作径向进给。后立柱上的支架可沿导轨上下移动，借助轴套或顶尖，支承心轴的上端，
以增加心轴的刚度。
2.插齿机
展成法插齿需在专用的齿轮加工机床即插齿机上进行。
如 图 2-45所示为插齿机的简图。
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2.5 齿轮加工机床图 2-45 插齿机外形图返回
1—刀具主轴 2—插齿刀 3—立柱 4—工件
5—工作台 6—床身
2.6.1 数控机床的定义、特点及应用
随着科学技术和社会生产的不断进步与发展，机械制造业所面临的加工对象是精度高、形状复杂、批量小、改型频繁，尤其是在航空、航天、造船、机床和军事等领域，用普通机床、专用生产线、“刚性”自动化设备和仿形机床已不能满足要求。为此，一种新型的机床 — 数字程序控制机床
（简称数控机床）便应运而生。
1.数控机床的定义
数字控制（ Numerical control）技术，简称为数控
（ NC）技术，是指用数字指令来控制机器的动作。采用数控技术的控制系统称为数控系统。采用通用计算机硬件结构，
用控制软件来实现数控功能的数控系统，称为计算机数控
（ CNC）系统。装备了数控系统的机床，称为数控机床。
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2.6 数控机床
2.数控机床的特点及应用
1）数控机床加工的特点：
（ 1）具有较大的柔性
当加工对象改变时，只要重新编制加工程序，便可以很快地从加工一种零件转变为加工另一种零件，生产准备周期大为缩短。
（ 2）加工精度高
数控机床的进给传动为数字式伺服传动，它能保证运动参数，如位移和速度的准确性。
（ 3）适于加工形状复杂的零件
数控机床能同时控制多个坐标轴联动，可以加工其他机床很难加工甚至不可能加工的复杂曲面。
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2.6 数控机床
（ 4）机床的使用与维护技术要求高
数控机床是计算机技术、自动控制技术、精密测量技术、
精密机械制造技术等多学科、高新技术的综合产物，这就对机床的操作和维护提出了较高的要求。此外，机床价格高，
一次性投资大，为保证数控加工的综合技术经济效益，同样要求机床的使用者和维修人员应具有较高的专业素质。
2）数控机床的应用
数控机床最适合（ 图 2-47）在单件，小批量生产条件下加工下列零件：
（ 1）普通机床难以加工，或虽能加工，但需要复杂、昂贵的工艺装备。
（ 2）价格昂贵，不允许报废的关键零件。
（ 3）结构复杂、精度要求高的零件。
（ 4）生产周期要求短的急需零件。
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2.6 数控机床图 2-47 数控机床适用范围返回
2.6.2 数控机床组成和分类
1,数控机床的组成
数控机床主要由数控装置、伺服系统、机床本体和辅助部分组成，如 图 2-48所示。
1）数控装置
图 2-48中，数控装置由虚线框内包含的部分组成。该装置是机床实现自动加工的控制核心。它具有零件程序的读入、存储、输入信息的处理和计算，以及加工过程的实时控制。
2）伺服系统
伺服系统是数控装置与机床本体之间的电传动联系环节。
它由伺服电动机（如步进电机、直流伺服电动机和交流伺服电动机）驱动装置以及部分机床具有的位置检测装置等组成。
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2.6 数控机床图 2-48 数控机床的组成返回
3）机床本体
机床本体也称机床主机或机床机械部分，包括主运动部件、进给运动部件和床身立柱等支承部件。
4）辅助装置
辅助装置是保证数控机床的功能得以充分发挥的配套部件，有电器、液压、气压等器件及系统冷却、润滑、排屑、
防护、照明、输送等装置，由于它们对发挥数控机床功能起重要作用，因此受到重视，发展迅速。
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2.6 数控机床
2.数控机床的分类
数控机床的种类很多，通常可按如下方式分类。
1）按加工方式分类
（ 1）金属切削类数控机床 如数控车床、数控铣床、数控镗床、数控磨床和加工中心等。
（ 2）金属成形类数控机床 如数控折弯机、数控弯管机、
数控压力机等。
（ 3）特种加工数控机床 如数控电火花线切割机床、数控电火花成形机床、数控激光加工机床等。
（ 4）其他类型数控机床 如数控火焰切割机床、数控三坐标测量机等。
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2.6 数控机床
2）按伺服系统的控制方式分类
（ 1）开环控制数控机床
在开环控制中，数控装置将零件程序处理后，输出指令脉冲信号，驱动步进电机，控制机床工作台移动，进行加工。
机床没有检测反馈装置，所以加工精度不高，其精度主要取决于伺服系统的性能。但这种机床不存在系统稳定性问题，
调试方便，维修简单。
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2.6 数控机床
（ 2）半闭环控制数控机床
在半闭环控制中，对工作台的实际位置不进行检查测量，
而是通过与伺服电机（直流或交流伺服电机）有联系的速度传感器和位置检测器测出伺服电机的转角，推算出工作台的实际位移量，用此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。
由于工作台没有完全包括在控制回路内，因而称之为半闭环控制。这种控制方式介于开环控制与闭环控制之间，精度没有闭环控制高，调试却比闭环控制方便。中等精度以上的数控机床多采用半闭环控制方式。
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2.6 数控机床
（ 3）闭环控制数控机床
在闭环控制中，伺服电机采用直流伺服电机或交流伺服电机，通过速度传感器和位置检测器时刻检测工作台的移动位置并与指令值进行比较，用比较的差值进行控制，直至差值消除为止。这类机床的优点是精度高、速度快，但控制系统成本高，
调试与维修比较复杂，系统的稳定性较难控制。闭环控制主要用于高精度和超高精度机床。
3）按功能水平分类
（ 1）低档经济型数控机床
该类数控机床常用单板机或单片机控制，开环步进电机驱动。脉冲当量为 0.01～ 0.005mm，快进速度为 4～ 10m/min，用数码管或简单的 CRT显示，主 CPU一般为 8位或 16位。
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2.6 数控机床
（ 2）中档数控机床
该类数控机床采用半闭环直流或交流伺服系统，脉冲当量为 0.005～ 0.001mm，快进速度 15～ 24m/min，有齐全的 CRT
显示，可以显示字符和图形，人机对话，自诊断等，主 CPU一般为 16位或 32位。
3）高档数控机床
该类数控机床采用闭环的直流或交流伺服系统，脉冲当量为 0.001～ 0.0001mm，快进速度 15～ 100m/min，有三维图形显示功能，主 CPU一般为 32位或 64位。
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2.6 数控机床
2.6.3 数控车床
数控车床品种繁多，结构各异，但在许多方面仍有共同之处。这里以 CK6450B型数控车床为例作简单介绍。
1.数控车床的用途与组成
CK6450B型数控车床配有 FANUC-OTC系统，为两坐标、连续控制 CNC车床。该车床能车削直线，斜线，圆弧，米制、英制螺纹，圆柱螺纹，锥螺纹及多头螺纹。因有刀尖半径补偿等多种功能，故适合于形状复杂、精度高的盘形零件和轴类零件。
机床的主要部件有：床身、主轴箱、转塔刀架、纵向滑板（ Z轴）、横向滑板（ X轴）、尾座及电气控制系统。
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2.6 数控机床
2.车床的主要技术参数
盘类零件最大车削直径 500mm
轴类零件最大车削直径 260mm
最大车削长度 1000mm
刀架纵向行程 660mm
刀架横向行程 275mm
主轴锥孔锥度 莫氏 6＃
主轴孔径 55mm
主轴转速范围（无级） 排档 Ⅰ 0 ～ 579r/min
排档 Ⅱ 0 ～ 1600r/min
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2.6 数控机床
刀具数 6把
进给速度 0.01～ 500mm/r
1～ 2000mm/min
快移速度 纵向（ Z轴） 8m/min
横向（ X轴） 4m/min
锥孔锥度 莫氏 5#
主电动机 连续 5.5KW
30min 7.5KW
伺服电动机 额定功率 1.4KW
额定转速 1500r/min
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2.6 数控机床
3.数控车床的传动系统
传动系统如图 2-50所示，主传动系统由交流变频调速电动机驱动，具有无级调速和恒线速度切削性能，电动机的运动经两级宝塔带轮直接传至主轴。
纵向 Z轴进给是由伺服电动机直接带动滚珠丝杠，实现纵向滑板的进给。横向 X轴进给是由伺服电动机驱动，通过同步齿形带传给滚珠丝杠，实现横向滑板的进给。
刀盘转位是由电动机驱动，经齿轮副、蜗杆副实现的。
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2.6 数控机床图 2-50 CK6450B型数控车床传动系统返回
2.6.4 数控铣床
数控铣床又称 CNC铣床，数控铣是一种加工功能很强的数控机床，目前迅速发展起来的加工中心、柔性加工单元等都是在数控铣床、数控镗床的基础上发展起来的，两者都离不开铣削方式。
1.数控铣床的基本工作原理
在数控铣床上，把被加工零件的工艺过程（如加工顺序，
加工类别）、工艺参数（如主轴转速，进给速度、刀具尺寸）
以及刀具与工件的相对位移，用数控语言编写成加工程序单，
然后将程序输入到数控装置，数控装置便根据数控指令控制机床的各种操作和刀具与工件的相对位移，当零件加工程序结束时，机床会自动停止，加工出合格的零件，其工作原理如 图 2-51所示。
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2.6 数控机床图 2-51 数控铣床基本工作原理图返回
2.数控铣床的主要规格
数控铣床有很多种类和规格，但基本原理和编程操作方法大同小异，下面以 XK5052型数控铣床为例，介绍数控铣床的特点和主要规格。
1）机床的用途和特点
XK5052型数控铣床适用于多品种小批量生产的零件，对各种复杂曲线的凸轮、样板、弧形槽等零件的加工效能尤其显著。由于 XK5052型数控铣床是三坐标数控机床，驱动部件是高性能、高可靠性的交流伺服电动机，输出转矩大，且系统具备手动回机械零点功能，机床的定位精度和重复定位精度高，能确保零件的加工精度，同时 XK5052型数控铣床所配系统具备刀具半径补偿和长度补偿的功能，降低了编程复杂性，提高了加工效率。
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2.6 数控机床
系统主要操作均在键盘和按钮面板上进行，面板上的 9in
（ 1in=25.4mm） CRT可实时提供各种系统信息：编程、操作、参数和图像。
2）机床的主要规格和精度
（ 1）工作台
工作台面积（宽 3 长） 250mm3 1120mm
工作台纵向行程 680mm
工作台横向行程 550mm
升降台垂直行程 400mm
T形槽数及宽度 33 15.87mm或 33 14mm
T形槽间距 65mm
工作台允许最大承重 250kg
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2.6 数控机床
（ 2）主轴
主轴孔锥度 ISO 30#(7:24)
主轴套筒行程 130mm
主轴套筒直径 85.725mm
主轴转速范围
有级 65～ 4750r/min
无级 60～ 3500r/min
主轴中心至床身导轨面的距离 360mm
主轴端面至工作台面高度 30～ 430mm
（ 3）进给速度
铣削进给速度范围 0～ 0.35m/min
快速移动速度 2.5m/min
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2.6 数控机床
（ 4）外形尺寸 1405mm3 1712mm3 2296mm
（ 5）机床净重 1500kg
（ 6）精度
分辩率 0.001mm
定位精度 ± 0.013mm/300mm
重复定位精度 ± 0.005mm
3) 机床结构概述
XK5052型数控铣床分为六个主要部分，即床身部分；铣头部分；工作台部分；横向进给部分；升降如部分；冷却、
润滑部分。
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2.6 数控机床
3.数控旋转工作台
随着工业技术的不断发展，在一些高技术领域中,X,Y、
Z三维运动的加工中心已不适应军事、航天等制造业的需求，
为了扩大工业范围，提高生产效率，加工中心除了沿 X,Y,Z
方向运动外，还需要绕 X,Y,Z轴旋转作圆周进给运动，这样四轴、五轴、六轴等联动的加工中心、数控机床就应运而生。
通常数控机床的圆周进给运动由旋转工作台来实现。如 图 2-
54所示的四轴联动加工中心的旋转工作台可以用来进行各种圆弧加工或与 X,Y,Z配合实现多轴联动，进行复杂曲面的加工，还可以通过编程实现精确的自动分度。这对箱体零件的加工带来了便利，同时旋转工作台也成为加工中心不可缺少的部件。
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2.6 数控机床图 2-54 四轴联动数控铣床的旋转工作台返回
数控旋转工作台的外形和普通铣床使用的圆转台十分相似，但其内部结构却具备了数控进给驱动伺服机构的特点。
数控旋转工作台同数控机床一样，开机时同样必须回零点。它在作任意角度的转位和分度时，是由光栅进行读数，
因此能够达到较精确的分度精度。
4.机床使用注意事项
（ 1）使用前必须了解机床和数控系统的性能及操作使用方法，熟悉机床的传动原理和结构。机床在出厂前均已经过严格的调试，使用前一般不必再进行调整。
（ 2）按照机床的润滑规定，定期注油润滑。
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2.6 数控机床
（ 3）为了避免工作台面的局部磨损，建议尽可能经常变换工作台面上工件装夹位置，以使台面磨损均匀。
（ 4）当升降台处于锁紧状态时，不允许摇动升降台手柄使其上下移动，以免损坏部件。
（ 5）为安全起见，在拆、装和维修机床前必须切断电源。
2.6.5 加工中心
1.加工中心机床概述
加工中心是一种备有刀库并自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床。
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2.6 数控机床
自从 1958年世界上第一台加工中心在美国由卡尼 2 特雷克公司制造出来以后，加工中心就成为一种典型的数控机床。而加工中心与普通数控机床的区别主要在于一台加工中心能完成几台普通数机床或者一台普通数控机床需经多次装夹和换刀才能完成的工作。
加工中心一般分立式中心和卧式加工中心及万能加工中心三种。立式加工中心的主轴轴线（ Z轴）垂直于工作台面，卧式加工中心的主轴轴线（ Z轴）平行于工作台面，一般配备容量较大的链式刀库。
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2.6 数控机床
2.加工中心机床分类
1）按加工中心机床的功用分
（ 1）镗铣加工中心机床 镗铣加工中心机床（包括立式和卧式）主要用于镗削、铣削、钻孔、扩孔、铰孔及螺纹加工等工序，特别适合箱体类及形状复杂、工序集中的零件加工。
（ 2）钻削加工中心机床 主要用于钻孔，也可以进行小面积的端铣。
（ 3）车削加工中心机床 除用于加工轴类零件外，还集中了铣（如铣扁、铣六角等）、钻（钻横向孔）等工序。
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2.6 数控机床
（ 4）复合加工中心机床 这种机床的主轴头可绕 45°
轴自动回转，主轴可转至水平位置，也可转至垂直位置，配合转位工作台，可以进行箱体类四个侧面及顶面上的孔及平面加工，故也称“五面加工复合加工中心机床”。
2）按加工中心机床的布局方式分
（ 1）立式加工机床 点位、直线控制的立式加工中心机床用于加工复杂扁平型零件；多轴联动轮廓控制的立式加工中心机床用于加工带成形面的复杂扁平型零件。
（ 2）卧式加工中心机床 点位、直线控制的卧式加工中心机床用于加工非成形面复杂箱体件；多轴联动轮廓控制的卧式加工中心机床用于加工带成形面的复杂箱体件。
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2.6 数控机床
（ 3）龙门式加工中心机床 点位、直线控制的龙门式加工中心机床适合于加工非成形面大型件；多轴联动轮廓控制的龙门式加工中心机床适合加工带成形面大型件。
（ 4）可更换主轴方式的加工中心机床 多属于点位直线控制系统，用于加工复杂箱体件。
(5）五面体加工中心机床 某些加工中心具有立式和卧式加工中心的功能，工件一次装夹后能完成除安装面以外的所有侧面和顶面等五个面的加工，又可作卧式加工中心，另一种是主轴方向保持不变，而工作台可以带着工件作旋转运动来完成对工件的五个表面的加工。
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2.6 数控机床
3.加工中心机床的结构特点
1）自动换刀系统
加工中心的换刀装置（ ATC）的用途是按照加工需要，自动地更换装在主轴上的刀具。自动换刀装置是一套独立、完整的部件。
加工中心刀库和换刀装置与机床主轴动作互相配合。自动进行选刀和换刀工作。刀库的容量由机床的工艺性能而定。
刀库的形式很多结构各不相同。加工中心最常用的刀库有鼓轮式刀库和链式刀库两种。
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2.6 数控机床
2）自动装卸刀具的机械手
在加工中心机床上刀具的自动更换，多借助于机械手来进行。换刀机械手有多种不同结构型式,图 2-55所示为常用的机械手，其中 图 2-55a～ c为双臂回转机械手，能同时抓取和装卸位于刀库和主轴上的刀具，动作简单、换刀时间少；
图 2-55d不能同时抓取位于刀库和主轴上的刀具，但换刀时间及将刀具放回刀库的时间与机加工时间重叠，因此换刀时间也很短。
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2.6 数控机床图 2-55 常用的机械手返回
3）主轴准停机构、刀杆自动夹紧松开和刀柄切屑自动清除装置
这是加工中心机床主轴部件中三个主要组成部分，使加工中心机床能够顺利地实现自动换刀所需具备的机构保证。
刀杆夹紧机构时采用弹簧夹紧、液压放松，可保证工作中突然停电时刀杆不会自动脱落。而当机械手把刀具从主轴中拨出或将待装的刀具插入主轴锥孔时，压缩空气能自动将主轴锥孔或刀具锥部表面吹净，以免夹有切屑或脏物。主轴准停机构是保证固定在主轴前端面上的端面键在自动换刀时，能停止在对准刀柄上的端面键槽处。
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2.6 数控机床
2.1 概述
2.2 车床
2.3 铣床
2.4 磨床
2.5 齿轮加工机床
2.6 数控机床结 束
2.1 概述
2.1.1机床的类型和编号
1.机床的类型
1）按照机床的加工方式、使用的刀具和用途分为车床、
钻床、镗床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、磨床、铣床、
刨插床、拉床、特种加工机床、锯床和其它机床共 12类，如表 2-1所示。
2）按加工精度的不同分为相对精度等级和绝对精度等级两类。
大部分车床、磨床、齿轮加工机床有 3个相对精度等级，
在机床型号中用汉语拼音字母 P（普通精度，在型号中可省略）,M（精密级）,G（高精度级）表示。有些用于高精度精密加工的机床，要求加工精度等级很高，这些机床通常称为高精度精密机床，如坐标镗床、坐标磨床、螺纹磨床等。
下一页 返 回表 2-1 通用机床分类代号返 回类别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切断机床其他机床代号 C Z T M Y S X B L D G Q
读音 车 钻 镗 磨 牙 丝 铣 刨 拉 电 割 其
3）按工艺范围（通用性程度），分为通用机床、专门化机床和专用机床三类。
通用机床是可加工多种工件，完成多种工序的使用范围较广的机床，例如卧式车床、万能升降台铣床等。通用机床由于功能较多，结构比较复杂，生产率低，因此主要适用于单件、小批量生产。
专门化机床是用于加工形状相似而尺寸不同工件的特定工序的机床，例如曲轴车床、凸轮轴车床等。
专用机床是用以加工某些工件的特定工序的机床，例如机床主轴箱专用镗床等。它的生产率比较高，机床的自动化程度往往也比较高，所以专用机床通常用于成批及大量生产。
各种组合机床也属于专用机床。
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2.1 概述
4）按自动化程度分为手动机床、机动机床、半自动机床和自动机床。
5）按机床重量分为仪表机床、中小型机床（一般机床）、大型机床（ 10t）、重型机床（大于 30t）和超重型机床（大于
100t）。
6）自动控制类机床按其控制方式分为仿形机床、数控机床、
加工中心等，在机床型号中分别用汉语拼音字母 F,K,H表示。
7）按机床的结构布局型式可分为立式、卧式、龙门式等。
2．机床型号的编制方法
按 1985年国家机械工业部颁布的,金属切削机床型号编制方法,部颁标准（ JB1838﹣85 ）和 1994年国家标准局颁布的,金属切削机床型号编制方法,国家推荐标准（ GB/T15375﹣94 ），普通机床型号用下列方式表示，见 图 2-0：
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2.1 概述图 2-0 机床型号表示方法返 回
“0”为大写的汉语拼音字母；,◎,为阿拉伯数字有,（）,的代号或数字，当无内容时，则不表示。
若有内容，则不带括号。
1）机床的类别代号 表 2-1列出了我国机床的 12个类别。
类别代号按机床名称，以汉语拼音字首（大写）表示，并按名称读音。
2）机床的特性代号
（ 1） 通用特性代号 机床通用特性代号列入 表 2﹣2 。
通用特性代号用汉语拼音字首（大写）表示，列在类别代号之后。如 CK6140中，,K” 表示该车床具有程序控制特性。
（ 2） 结构特性代号 为了区别主参数相同而结构不同的机床，在型号中增加了结构特性代号。结构特性代号在不同的型号中可以有不同的含意。若某机床既具有通用特性，又具有结构特性，则结构特性代号应排在能用特性代号之后。
如 CA6140中,A” 是结构特性代号，表示 CA6140与 C6140车床主参数相同，但结构不同。
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2.1 概述表 2-1 通用机床分类代号返 回类别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切断机床其他机床代号 C Z T M Y S X B L D G Q
读音 车 钻 镗 磨 牙 丝 铣 刨 拉 电 割 其表 2-2 通用特性代号返 回
3）机床的组别与系别代号 每类机床可划分为 10个组，
每个组又可划分为 10个系。在同一类机床中，主要布局或使用范围基本相同的机床，即为同一组。在同一组机床中，其主参数相同、主要结构及布局型式相同的机床，即为同一系。
如 表 2-3所示为车床的
组别和系别代号。机床型号中，在类别代号和特性代号之后，第一位阿拉伯数字表示组别，第二位阿拉伯数字表示系别。机床类、组划分及其代号如表所列。
4）机床主参数代号 机床以什么尺寸作为主参数有统一的规定。主参数代表机床的规格，主参数代号代表主参数的折算值，排在组、系代号之后。 表 2-4列出了常用机床的主参数及其折算系数。
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2.1 概述表 2-3 车床的级别与系别代号返回表 2-4 机床主参数代号返回机床名称 主参数 主参数折 算系数 机床名称 主参数 主参数折 算系数卧式车床 床身上最大回转 直径 1/10 立式升降 台铣床 工作台面 宽度 1/10
摇臂钻床 最大钻孔直径 1/1 卧式升降 台铣床 工作台面 宽度 1/10
卧式坐标镗床 工作台面宽度 1/10 龙门刨床最大刨削宽度 1/100
外圆磨床 最大磨削直径 1/10 牛头刨床 最刨削长度 1/10
第二主参数（多轴机床的主轴数除外）一般不予表示，
它是指最大模数、最大跨区、最大工件长度等。在型号中表示的第二主参数，一般折算成两位数为宜。
5） 机床重大改进代号 当机床的性能及结构有重大改进时按其设计改进的次序，用字母 A,B,C 表示，写在机床型号的末尾。如 M1432A中,A” 表示第一次重大改进后的万能外圆磨床，最大磨削直径为 320mm。
6）其他特性代号 其他特性代号，置于辅助部分之首。
其中同一型号机床的变型代号，一般应放在其他特性代号之首位。
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2.1 概述
其他特性代号主要用以反映各类机床的特性。如对数控机床，可用它来反映不同控制系统。对于一般机床，可以反映同一型号机床的变型等。
其他特性代号可用汉语拼音字母表示，也可以用阿拉伯数字表示，还可用两者结合表示。
7）企业代号 企业代号包括生产厂及研究所单位代号，
置于辅助部分尾部，用,—,分开，若辅助部分仅有企业代号，则不可加,—,。
2.1.2机床运动
在切削加工中，为了得到具有一定几何形状、一定精度和表面质量的工件，就要使刀具和工件间按一定的规律完成一系列的运动。这些运动按其功用可分为表面成形运动和辅助运动两大类。
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2.1 概述
1．表面成形运动
直接参与切削过程，使之在工件上形成一定几何形状表面的刀具和工件间的相对运动称为表面成形运动。如 图 2﹣1
所示，为了在车床上车削圆柱面，工件的旋转运动 Ⅰ 和车刀的纵向直线移动 Ⅴ 是形成圆柱外表面的成形运动，表面成形运动是机床上最基本的运动。它对被加工表面的精度和粗糙度有着直接的影响。
根据切削过程中所起的作用不同，表面成形运动可分为主运动和进给运动。主运动是直接切除工件上的被切削层，
使之转变为切屑的主要相对运动，它是速度最高、消耗功率最多的运动。进给运动是不断地把被切削层投入切削，以逐渐切出整个工件表面的运动。
主运动和进给运动合成的运动称为合成切削运动。
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2.1 概述图 2-1 车削圆柱面过程中的运动返回
Ⅰ,Ⅴ — 成形运动
Ⅱ,Ⅲ — 快速趋近运动
Ⅳ — 切入运动
Ⅵ,Ⅶ — 快速退回运动
2．辅助运动
机床上除表面成形运动外的所有运动都是辅助运动，其功用是实现机床加工过程中所必需的各种辅助动作。辅助运动的种类很多，它包括：保证获得一定加工尺寸所需的切入运动，
为反复进行切削加工创造条件的快速引进和退回运动，
使刀具和工件具有正确相对位置的调位运动，如摇臂钻床上移动钻头对准被加工孔中心；多工位工作台和刀架周期换位以及逐一加工许多相同的局部表面时工件周期换位所需的分度运动，如在万能升降台铣床上作分度头加工齿轮时工件周期地转过一定角度等。此外，机床的起动、停止、变速、变向以及部件和工件的夹紧、松开等操纵控制运动，也都属于辅助运动。
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2.1 概述
2.2.1概述
车床类机床主要是用于进行车削加工。通常由工件旋转完成主运动，而由刀具沿平行或垂直于工件旋转轴线移动完成进给运动。与工件旋转轴线平行的进给运动称为纵向进给运动；垂直的称为横向进给运动。
在一般机器制造厂中，车床在金属切削机床中所占的比重最大，约占金属机床总台数的 20%～ 35%。由此可见，车床的应用是很广泛的。
1．车床的主要类型、工作方法及应用
车床的种类很多，按其用途和结构的不同，可分为下列几类：
1）卧式车床及落地车床。 2）立式车床。
3）转塔车床。
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2.2 车床
4）多刀半自动车床。
5）仿形车床及仿形半自动车床。
6）单轴自动车床。
7）多轴自动车床及多轴半自动车床。
8）车削加工中心。
此外，还有各种专门化车床，例如凸轮轴车床、曲轴车床、铲齿车床 。在大批量生产的工厂中还有各种专用车床。如 表 2-5所列为车床的主要类型、工作方法和应用范围。
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2.2 车床表 2-5 车床的主要类型、工作方法和应用范围下一页 返回上一页 返回表 2-5 车床的主要类型、工作方法和应用范围
2．卧式车床的分类、工艺范围
1）分类
卧式车床是一种品种较多的车床。根据对卧式车床功能要求的不同，这类车床可分卧式车床（普通车床）、马鞍车床、精整车床、无丝杠车床、卡盘车床、落地车床和球面车床等。
根据卧式车床结构的不同，可分成普通型、万能型和轻型，或分成基型和变型；根据被加工工件的加工精度要求不同，可分为普通级、精密级和高精密级；根据被加工工件的大小或卧式车床的自重，可分为小型、中型和重型等。
2）工艺范围
卧式车床的工艺范围很广，能进行多种表面的加工，如图 2-3所示，车削内外圆柱面、圆锥面、成形面、端面、各种螺纹、切槽、切断；也能进行钻孔、扩孔、铰孔和滚花等工作。如果再添加一些特殊附件，那么卧式车床的工艺范围还能进一步扩大。
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2.2 车床图 2-3 卧式车床的主要工艺范围返回
2.2.2 CA6140卧式车床简介
1,CA6140型卧式车床的主要技术参数
床身上最大工件回转直径 400m
中滑板上最大工件回转直径 210mm
工件最大长度（四种规格） 750； 1 000； 1 500； 2 000mm
主轴中心高度 205mm
主轴内孔直径 48mm
主轴前端锥孔的锥度 莫氏 6号
主轴转速 正转（ 24级） 10～ 1400r/min
反转（ 12级） 14～ 1580r/min
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2.2 车床
车削螺纹范围 普通螺纹螺距（ 44种标准螺距） 1～ 192mm
英制螺纹螺距（ 20种标准螺距） 2～ 24牙 /英寸
模数螺纹 （ 30种标准螺距） 0.25～ 48mm
径节螺纹 （ 37种标准螺距） 1～ 96牙 /英寸
进给量 纵向 64级
一般进给量 0.08～ 1.59mm/r
小给量 0.028～ 0.054mm/r
加大进给量 1.71～ 6.33mm/r
横向 64级
一般进给量 0.04～ 0.79mm/r
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2.2 车床
小给量 0.014～ 0.027mm/r
加大进给量 0.86～ 3.16mm/r
主电动机功率 /转速 7.5kW,1 450r/min
快速电动机功率 /转速 0.25Kw,2 800r/min
尾座顶尖套锥孔锥度 莫氏 5号
机床工件精度
圆度 0.002～ 0.005mm
精车端面平面度 0.005～ 0.01mm
表面粗糙度 Ra 3.2～ 0.8μ m
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2.2 车床
2,CA6140卧式车床的主要部件及其功用
CA6140卧式车床的外形如 图 2-4所示，其主要部件如下：
1）床身
床身固定在左、右床腿上。床身是车床的基本支承件，
在床身上安装着车床的各个主要部件并使它们在工作时保持准确的相对位置。
2）主轴箱
它固定在床身的左侧，功用是将电动机输出的回转运动传递给主轴，再通过装在主轴上夹具盘带动工件回转，实现主运动。主轴箱内有变速机构，通过变换箱外手柄的位置，
可以改变主轴的转速，以满足不同车削工作的需要。
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2.2 车床图 2-4 CA6140型车床的外型返回
1—主轴箱 2—刀架 3—尾座 4—床身 5,9—床腿 6—光杠
7—丝杠 8—溜板箱 10—进给箱 11—挂轮变速机构
3）进给箱
它固定在床身的左前侧，将主轴通过挂轮箱传递来的回转运动传给光杠或丝杠。进给箱内有变速机构，可实现光杠或丝杠的转速变换，以调节进给量或螺距。
4）溜板箱
它固定在床鞍的前侧，功用是将光杠或丝杠的回转运动变为床鞍或中滑板及刀具的进给运动。变换溜板箱外的手柄位置，可以控制刀具纵向或横向进给运动的方向和运动的启动或停止。
5）刀架
它装在床身的床鞍导轨上，床鞍可沿导轨纵向移动。刀架部分由几层滑板组成。其功用是装夹车刀并使车刀作纵向、
横向或斜向运动。
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2.2 车床
6) 尾座
它装在床身尾部的导轨上，并可沿此导轨纵向调整位置。
尾座的功用是用顶尖支承工件，还可安装钻头等孔加工刀具进孔加工。
7）挂轮箱
它装在主轴箱的左边。它是把主轴的旋转运动传给进给箱的传动部件，挂轮箱内有挂轮装置，配换不同齿数的挂轮
（齿轮），可改变进给量或车螺纹时的螺距（或导程）。
3.机床的传动
车床的传动过程可用传动框图来表示，见 图 2-5。
1）主运动 电动机的旋转运动，经带传到主轴箱，在箱内经过变向和变速机构再传到主轴，使主轴获得 24级正向和 12级反向转速。
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2.2 车床图 2-5 CA6140型卧式车床传动框图返回
2）进给运动 主轴经过主轴箱，再经过挂轮、进给箱把旋转运动传给光杠或丝杠，最后通过溜板箱变成滑板、刀架的直线移动，使车刀作纵向或横向进给运动及车削螺纹。
3）刀架的快速移动 刀架快速移动是刀具作机动、快速地退离或接近加工部位，以减轻工人劳动强度及缩短辅助时间。
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2.2 车床
4.机床的典型机构
1）溜板箱
图 2-6为 CA6140型车床溜板箱外形和操纵手柄。图中 1为滑板纵向移动手轮； 4为纵、横向机动进给与快速移动操纵机构的操纵手柄及快速移动按钮； 5为主轴正、反转启动手柄，
它控制主轴箱内的摩擦离合器和制动器，使主轴正、反转或停车。 2为手动液压泵手柄，拉压手柄，可将润滑油泵至床身、
滑板导轨和溜板箱内的各润滑点。 3为开合螺母操纵手柄，顺时针扳动这个手柄，使溜板箱内一对开合螺母与丝杠啮合
（见 图 2-7），就可车削螺纹。为避免丝杠、光杠同时接通而造成机床损坏，两者的操纵机构之间有互锁装置。
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2.2 车床图 2-6 溜板箱外形及操纵手柄返回
1—纵向移动手轮 2—手动液压手柄 3—开合螺母操纵手柄
4—纵、横向进给和快移手柄 5—主轴正、反转启动手柄图 2-7 溜板箱操纵机构返回
2）滑板刀架
它由床鞍 1、中滑板 2、转盘 3、小滑板 4和方刀架 5组成。
参见 图 2﹣9 。
（ 1）床鞍 床鞍 1通过本身的导轨槽安装在床身的导轨上，在床鞍的前、后侧各装有两块压板 13,利用螺钉经平镶条 12调整床鞍与导轨间的配合松紧程度和磨损后产生的间隙。
拧紧可调压板 11的调节螺钉可将床鞍锁紧在床身导轨上，以防车削大端面时，刀架纵向移动，影响加工精度。
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2.2 车床图 2-9 滑板刀架返回
1—床鞍 2—中滑板 3—转盘 4—小滑板
5—方刀架 6—可调螺母 7—楔块
8—固定螺母 9—调节螺钉 10,14,16—螺钉
11—可调压板 12—平镶条 13—压板 15—镶条
（ 2）中滑板 中滑板 2装在床鞍顶面的燕尾导轨上。此燕尾导轨与床鞍,V型导轨槽保持严格的垂直度，以保证横车的精度。中滑板 2由横向进给丝杠螺母副传动，沿燕尾导轨作横向移动。燕尾导轨的松紧程度由螺钉 14和 16来改变带斜度镶条 15的位置进行调整。横向进给丝杠采用可调整间隙的双螺母结构。螺母 6和 8中间用楔块 7隔开,8为固定螺母，当丝杠螺母间间隙过大时，先将螺母 6的紧固螺钉 10松开，然后拧动螺钉 9将楔块 7向上拉使螺母向右移动，从而消除了丝杠螺母间的间隙。调整好后，重新拧紧螺钉 10，使螺母固定在中滑板上。
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2.2 车床
（ 3）转盘 转盘 3安装在中滑板的顶面上，用它下面的圆形凸台与中滑板中间的止口配合，以定中心，用安装在环形 T型槽中的两个螺栓紧固。转盘的燕尾导轨上安装着小滑板
4。因此，小滑板 4及其上的方刀架可以转 ± 90° 的角度，以车削大锥度。
（ 4）方刀架 方刀架 5的结构如 图 2﹣10 所示。它安装在小滑板上，以小滑板的圆柱凸台定中心。方刀架有四个工件位置，当需要刀架转位时，先逆时针方向转动手柄 22，使刀架体 5松开，同时通过花键套筒 19,21和单向斜齿离合器使凸轮 28转动。凸轮 28转动时其斜面 α 将定位销 31在定位孔中拔出。
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2.2 车床图 2-10 方刀架返回
4—小滑板 5—方刀架体 17—刀架上盖 18—垫片
19—内花键套筒 20,25,30—弹簧 21—花键套筒
22—手柄 23—骑缝销 24—调节螺钉 26—定位钢珠
27,32—定位套 8—凸轮 29—轴 31—定位销 33—固定销
继续转动手柄 22，凸轮缺口 b面与方刀架体上的固定销 32
相碰，通过固定销 32推动刀架转位，定位钢珠从定位孔中滑出，当刀架转到所需位置时，钢珠进入另一定位孔，进行粗定位。然后反转手柄，凸轮 27依靠弹簧 20压向斜齿离合器所产生的摩擦力，也跟随反向转动，它的斜面退离定位销 31，
使定位销 31在弹簧 30作用下进入新的定位孔中作精确定位，
刀架体不能再转动。手柄继续顺时针转动，在凸轮转到其缺口侧面 c与固定销 33相碰不能再转时，花键套筒与凸轮端面之间的单斜齿离合器便开始打滑，因此不影响手柄继续转动，
直到将刀架体夹紧。
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2.2 车床
2.2.3 工件装夹与车床附件
工件的装夹速度和精度，直接影响生产率和加工质量。
工件的形状、尺寸大小和加工质量不同，采用的装夹方法也不相同。装夹时常用的车床附件有以下几种：
1.三爪自定心卡盘
图 2﹣11 为三爪自定心卡盘的结构。它是通过连接盘（也称法兰盘）安装在车床主轴上的。使用时将扳手方头插入小圆锥齿轮 2的方孔 1中转动，小圆锥齿轮 2就带动大圆锥齿轮 3
转动，大圆锥齿轮 3背面的平面螺纹与三个卡爪 4背面的螺纹相啮合。当平面螺纹转动时，就带动三个卡爪作同步径向移动。
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2.2 车床图 2-11 三爪自定心卡盘返 回
三爪自定心卡盘的卡爪有正爪和反爪之分，也有一副卡爪可正反通用。反爪用来装夹较大直径的工件。安装卡爪时要注意每个卡爪要与卡盘上的槽相对应。
三爪自定心卡盘能自定心，校正和安装工件简单迅速，
也可用工件端面较大的孔装夹。但夹紧力小，不能装夹不规则形状和大型工件。
2.四爪单动卡盘
四爪单动卡盘的外形如 图 2﹣12 所示。它有四个各不相关的卡爪 1,2,3,4，每个爪的后面有一半内螺纹与丝杠 5啮合，
当扳手方头插入丝杠方孔转动丝杠时，与它啮合的卡爪就单独移动，以适应工件形状需要。卡盘也是通过连接盘安装在车床主轴上的。四爪单动卡盘可装成正爪和反爪两种。四爪单动卡盘夹紧力较大，但校正工件比较麻烦。适用于单件或小批生产中安装较重或形状不规则的工件。
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2.2 车床图 2-12 四爪单动卡盘返 回
3.顶尖及鸡心夹头
车削轴类零件时，采用两顶尖和鸡心夹头来安装工件，
如 图 2﹣13 所示。
安装工件时，由装在主轴和尾座锥孔的两顶尖顶入工件两端已钻好的中心孔内予以支承和定位。安装在主轴上的拨盘，通过夹在工件上的鸡心夹头 3可带动工件旋转进行车削工件。顶尖可分为死顶尖和活顶尖两种。
图 2﹣14 为死顶尖。车削时，死顶尖和工件中心孔之间由滑动摩擦而产生高温，高速车削时钢料顶尖往往被退火、磨损或烧坏。因此，目前常采用镶硬质合金的顶尖,支承细小工件时可用反顶尖。
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2.2 车床图 2-13 用两顶尖及鸡心夹头安装工件返 回
1—顶尖 2—拨盘 3—鸡心夹头
4—尾顶尖 5—尾座套筒 6—尾座图 2-14 死顶尖返 回
a）顶尖 b）硬质合金顶尖 c）反顶尖
4.中心架与跟刀架
当车削特别长的轴类工件（ L/D＞ 10）时，要使用辅助支承 —— 中心架或跟刀架，以防止工件的弯曲变形。另外较长轴类工件在端面、钻孔或车孔时，也要以中心架作为支承。
中心架和跟刀架的结构及使用情况如 图 2-16所示。使用这两种附件时，在工件的支承部件都必须预先车出光滑的定位用圆柱面。
中心架用压板固定在床身导轨上，三个径向布置的支承柱可以单独调节，支承柱支承在工件已车好的光滑柱面上，
调节支承柱时应使工件轴线与回转轴线重合，且使支承柱与工件接触松紧适当。
跟刀架固定在车床鞍上，并跟车刀一起移动。跟刀架一般只有两个支承柱。另一个支承柱由车刀来代替。跟刀架的支承柱在工件上的支承部位，一般是车刀刚车出的部位。因此每次走刀前必须重新调节支承柱，并保持松紧适当的接触。
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2.2 车床图 2-16 中心架与跟刀架返回
1—固定螺母 2—调节螺钉 3—支承爪 4—支承辊
5—刀具对工件的作用力 6—硬质合金支承块 7—床鞍
5.花盘
花盘及其使用如 图 2﹣17 所示，花盘的工作平面上布置有若干条径向排列的直槽，以便用螺栓、压板等将工件压紧在花盘平面上。根据工件的结构特征和加工部位的需要，有时还使用弯板（有两个互相垂直平面的角铁），工件装夹在弯板上，弯板固定在花盘上安装工件时，应根据工件上事先划好的基准线（内、外圆或十字线）进行找正，然后用螺栓、
压板等压紧工件。若工件质量不均衡，必须在花盘上加装平衡铁予以平衡，以防振动和保证安全。花盘主要用于单件、
小批产生中形状比较特殊的零件安装。
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2.2 车床图 2-17 用花盘装夹工件返回
1,7—工件 2,6—平衡块 3—螺栓 4—压板 5—花盘 8—弯板
2.3.1铣床的种类及用途
铣床的种类很多，通用铣床的基本类型有以下几种。
1.升降台式铣床
这种铣床的工作台安装在垂直升降台上，使工作台可在相互垂直的三个方向上调整位置或完成进给运动，升降台结构刚性较差，工作台上不能安装过重的工件，故该类铣床只适宜于加工中小型工件。这是应用较广的一类铣床。
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2.3 铣床
2.工作台不升降式铣床
这种铣床的工作台只能在固定的台座上作纵、横向移动
（矩形工作台）或绕垂直轴线转动（圆形工作台），垂直方向的调整和进给运动由机床主轴箱完成。它的刚性和抗振性比升降台式铣床好，适宜用较大的切削用量加工。
3.龙门铣床
龙门铣床是由床身两侧有立柱和横梁组成的门式框架而得名。工作台在床身水平导轨上作纵向进给运动，在立柱和横梁上都装有立铣头，每个立铣头都是独立的部件，由各自的电动机驱动主轴作主运动。横梁可沿立柱上的导轨作垂直位置调整，横梁上的立铣头可沿横梁上水平的导轨作位置调整，有些龙门铣床上的立铣头主轴可以作倾斜调节，以便铣斜面。各铣刀的切深运动，均由立铣头主轴移动来实现。
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2.3 铣床
龙门铣床的刚性和精度都很好，可用几把铣刀同时铣削，
所以生产率和加工精度都较高。适宜于加工大中型或重型工件。
4.仿形铣床
仿形铣床是以一定方式控制铣刀按照模型或样板形状作进给运动，铣出工件的成形面。在工模具制造中常用的小型立体仿形铣床的构造与立式铣床相似，一般在立铣头的一侧设有一个仿形头，仿形触头端部与指形立铣刀头部形状相同，
并与工件装在同一工作台上的模型接触，利用电气或液压等方式控制铣刀按照模型的形状进给作仿形铣削。大的立体型仿形铣床的仿形触头铣刀一般水平布置。
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2.3 铣床
2.3.2典型铣床
1.主要部件及其功用
图 2-25所示为 X6132型卧式升降台铣床的外形，其主要部件如下：
1）床身。用来安装和连接铣床其他部件。床身正面有垂直导轨，可引导升降台上、下移动；床身顶部有燕尾形水平导轨，用以安装横梁并按需要引导横梁水平移动；床身内部装有主轴和主轴变速机构。
2）主轴。是一根空心轴，前端有锥度为 7∶24 的圆锥孔，
用以插入铣刀杆。电动机输出的回转运动和动力，经主轴变速机构驱动主轴连同铣刀一起回转，实现主运动。
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2.3 铣床图 2-25 X6132型卧式升降台铣床返 回
1－床身 2－主轴 3－横梁 4－挂架 5－工作台
6－转台 7－横向溜板 8－升降台 9－底座
3）横梁。可沿床身顶面燕尾形导轨移动，按需要调节其伸出长度，其上可安装挂架。
4）挂架。用以支承铣刀杆的另一端，增强铣刀杆的刚性。
5）工作台。用以安装需用的铣床夹具和工件。工作台可沿转台上的导轨纵向移动，带动台面上的工件实现纵向进给运动。
6）转台。可在横向溜板上转动，以便工作台在水平面内斜置一个角度（ ﹣45 ° ～ ﹢ 45° )，实现斜向进给。
7）横向溜板。位于升降台上水平导轨上，可带动工作台横向移动，实现横向进给。
8）升降台。可沿床身导轨上、下移动，用来调整工作台在垂直方向的位置。升降台内部装有进给电动机和进给变速机构。
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2.3 铣床
2.卧式铣床的运动
X6132型卧式铣床的运动如 图 2-26所示。
1）主运动
主轴（铣刀）的回转运动。主电动机的回转运动，经主轴变速机构传递到主轴，使主轴回转，主轴转速共 18级（转速范围 30～ 1500r/min）。
2）进给运动
工件的纵向、横向和垂直方向的移动。进给电动机的回转运动，经进给变速机构，分别传递给三个进给方向的进给丝杠，获得工作台的纵向运动、横向溜板的横向运动和升降台的垂直方向运动。进给速度各 18级，纵向进给量范围 12～
960mm/min，横向为 12～ 960 mm/min，垂直方向为 4～ 320
mm/min，并可以实现快速移动。
该机床工作台最大纵向行程为 700mm，横向溜板最大横向行程为 255mm，升降台最大升降行程为 320mm。
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2.3 铣床图 2-26 卧式铣床运动示意图返 回
2.3.3铣床附件
在铣床上配以相应的附件可扩大它的加工范围，提高工作效率。铣床常用的附件有：立铣头、平口钳、回转工作台、
分度头等。
1.立铣头
立铣头（ 图 2﹣27 ）安装于卧式铣床主轴端，由铣床主轴以传动比 i=1驱动立铣头主轴回转，使卧式铣床起立式铣床的功用，从而扩大了卧式铣床的工艺范围。立铣头的铣刀轴能在垂直平面内左、右偏转 90° 。
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2.3 铣床图 2﹣27 立铣头示意图返 回
2.平口虎钳
机床用平口虎钳有非回转式和回转式两种，两者结构基本相同，但回转式平口虎钳底座设有转盘，可绕其轴线在
360° 范围内任意扳转，平口虎钳外形如 图 2-28所示。
机床用平口虎钳的固定钳口本身精度及其相对于底座底面的位置精度均较高。底座下面带有两个定位键，用以在铣床工作台 T形槽定位和连接，以保持固定钳口与工作台纵向进给方向垂直或平行。当加工工件精度要求较高时，安装平口虎钳要用百分表对固定钳口进行校正。
机床用平口虎钳适用于以平面定位和夹紧的中小型工件。
按钳口宽度不同，常用的机床用平口虎钳有 100,125,136，
160,200,250mm等 6种规格。
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2.3 铣床图 2-28 机床用平口虎钳返 回
a)非回转式（固定式） b)回转式
3.自定心虎钳
自定心虎钳（也称轴用虎钳）如 图 2﹣29 所示，用于夹持轴类零件，这种虎钳一般是用具有左右旋螺纹的丝杠分别带动两个摆动钳口作同步相对摆动。圆柱形工件由 V形块定位，
可使被夹持工件定位准确。
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2.3 铣床图 2﹣29 自定心虎钳返 回
1﹣ 手轮
2﹣ 左右旋丝杠
3﹣ 销轴
4﹣ 摆动钳口
5﹣ 轴向限位器
6﹣ V形块
7﹣ 钳身
4.回转工作台
回转工作台又称圆转台，分手动进给和机动进给两种。以手动进给式（ 图 2﹣30 ）应用较多。按工作台直径不同，回转工作台有 200,250,320,400,500mm等规格。直径大于 250mm
的均为机动进给式（ 图 2﹣31 ）。机动式回转工作台的结构与手动式基本相同，主要差别在于其传动轴 3可通过万向联轴器与铣床传动装置连接，实现机动回转进给，离合器手柄 2可改变圆工作台 1的回转方向和停止圆工作台的机动进给。
回转工作台主要用于中小型工件的分度和回转曲面的加工，
如铣削工件上的圆弧形周、圆弧形槽、多边形工件和有分度要求的槽或孔等。
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2.3 铣床图 2-30 手动回转工作台返 回图 2-31机动回转工作台返 回
1－圆工作台 2－离合器手柄 3－传动轴 4－挡铁
5－底座 6－螺母 7－偏心环 8－手轮轴 9－手轮
5.万能分度头
万能分度头是铣床的重要精密附件，用于多边形工件、
花键、齿式离合器、齿轮等的圆周分度和螺旋槽的加工。常用的万能分度头按夹持工件的最大直径分为 FW200,FW250和
FW320三种，其中以 FW250型万能分度头应用最为普遍。
万能分度头外形如 图 2﹣32 所示。位于分度头前端的主轴
4上有螺纹，可安装卡盘，主轴标准锥孔插入顶尖 3，用以装夹工件。转动手柄 1，可通过分度头内部的传动机构，带动主轴转动。手柄在分度盘 2孔圈上转过的圈数与孔数，应根据工件所需的等分度要求，通过计算确定。
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2.3 铣床图 2-32 万能分度头返 回
a）外形 b）分度盘放大图
1-手柄 2-分度盘 3-顶尖 4-主轴 5-回转体
6-基座 7-侧轴 8-分度叉
万能分度头的主轴可随回转体 5一起回转一定角度，以满足将工件倾斜一定角度并进行分度的需要。 图 2﹣33 所示为铣削花键轴时工件的安装情况，工件夹持在分度头主轴前端的三爪自定心卡盘和尾架顶尖之间，工件中部下方用千斤顶支承以增加刚度。 图 2﹣34 所示为铣削锥齿轮时工件的安装情况，分度头主轴需仰起一个角度 δ f,即锥齿轮的齿根圆锥角。
将万能分度头的侧轴 7（又称挂轮轴）与铣床工作台丝杠之间挂一组齿轮，使工作台丝杠按一定传动比带动分度头主轴回转，可实现螺旋槽的加工。
6.万能铣头（ 图 2﹣35 ）
万能铣头与立铣头的区别是增加了一个可转动的壳体 1，它与铣头壳体 2的轴线互成 90° 的角度，因此，铣头主轴可实现空间转动，从而实现各种方向的加工。
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2.3 铣床图 2-33 铣削花键轴时工件的安装返回
1－尾架 2－千斤顶 3－分度头图 2-34 铣削锥齿轮时工件的安装返 回图 2-35 万能铣头返回
2.4 磨床
2.4.1 磨床的主要类型及应用范围
用磨料磨具（砂轮、砂带、油石和研磨料等）为工具进行切削加工的机床，称为磨床。用油石或磨料作磨具进行磨削加工的机床，称为研磨机床或超精磨削机床。也可统称为磨床。
磨床主要用于零件的精加工，尤其是淬硬钢件和高硬度特殊材料零件的精加工。目前也有少数用于粗加工的高效磨床。磨削加工是现代机械制造技术主攻方向之一。
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1.外圆磨床
外圆磨床主要用来磨削外圆柱面和圆锥面，也能磨削端面（台阶部分）和成形外表面等。基本的磨削方法有两种：
纵磨法和横磨法。纵磨削磨削效率低，但能获得较小的表面粗糙度；而横磨削又称切入磨法，磨削时，工件作圆周进给运动，工作台不作纵向进给运动，横向进给运动为连续进给。
横磨削磨削效率高，但磨削力大，磨削温度高，必须供给充足的冷却液。
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2.4 磨床
2,内圆磨床
内圆磨床主要用于磨削工件的内孔，也能磨削端面。机床的主参数为最大磨孔直径。内圆磨削可以分普通内圆磨削、
无心内圆磨削和砂轮作行星运动的磨床。
与外圆磨削相比，内圆磨削所用的砂轮和砂轮轴的直径都较小，为了获得所要求的砂轮线速度，就必须提高砂轮主轴的转速，故容易发生振动，影响工件的表面质量。此外，
由于内圆磨削时砂轮与工件的接触面积大，发热量集中，冷却条件差以及工件热变形大，特别是砂轮主轴刚性差，易弯曲变形，所以内圆磨削不如外圆磨削的加工精度高。在实际生产中，常采用减少横向进给量，增加光磨次数等措施来提高内孔的加工质量。
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2.4 磨床
3.无心外圆磨床
无心外圆磨床是一种生产率很高的精加工方法。
无心磨床所磨削的工件，尺寸精度和几何精度都较高，
且有很高的生产率。如果配备自动上下料机构，很容易实现单机自动化，适用于大批量生产。
4.平面磨床
平面磨床主要用于磨削各种工件上的平面。常用的平面磨床按其砂轮轴线的位置和工作台的结构特点，可分为卧轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床、立轴矩台平面磨床、立轴圆台平面磨床等几种类型。
周边磨削时，砂轮与工件的接触面积小，磨削力小，排屑及冷却条件好，工件受热变形小，且砂轮磨损均匀，所以加工精度较高。但砂轮主轴承刚性较差，只能采用较小的磨削用量，生产率较低，故常用于精密和磨削较薄的工件。
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2.4 磨床
2.4.2 典型磨床
1,M1432B型万能外圆磨床
该磨床属于普通精度的万能外圆磨床,其工艺范围较宽,除了能磨削外圆柱面和外圆锥面外,还可磨削内孔和台阶面等。
1）机床的组成和功用
（ 1）床身 用以支承磨床其他部件。
（ 2）头架 头架主轴可与卡盘连接或安装顶尖，用以装夹工件。头架主轴由头架上的电动机经带传动、头架内的变速机构带动回转，实现工件的圆周进给，共有 25~224r/min的 6级转速。头架可绕垂直轴线逆时针回转 0~90° 。
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2.4 磨床
（ 3）砂轮架 砂轮架用以支承砂轮主轴，可沿床身横向导轨移动，实现砂轮的径向（横向）进给。砂轮的径向进给量可以通过手轮 3手动调节。安装于主轴的砂轮由一独立电动机通过带传动使其回转，转速为 1670r/min。砂轮架可绕垂直轴线回转－ 30° ~＋ 30° 。
（ 4）工作台 工作台由上、下两层组成，上层可绕下层中心轴线在水平面内顺（逆）时针回转 3° （ 6° ），以便磨削小锥角的长锥体工件。工作台上层用以安装头架和尾座，
工作台下层连同上层一起沿床身纵向导轨移动，实现工件的纵向进给。纵向进给可通过手轮 11手动调节。工作台的纵向运动由床身内的液压传动装置驱动。
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2.4 磨床
（ 5）尾座 套筒内安装尾顶尖，用以支承工件另一端。
后端装有弹簧，利用可调节的弹簧力顶紧工件，也可在长工件受磨削热影响而伸长或弯曲变形的情况下便于工件装卸。
装卸工件时，可采用手动或液动方式使尾座套筒缩回。
（ 6）内圆磨头 其上装有内圆磨具 5，用来磨削内圆。
它由专门的电动机经平带带动其主轴高速回转（ 10 000r/min
以上）实现内圆磨削的主运动。不用时，将内圆磨头翻转到砂轮架上方，磨内圆时翻下。
2）机床的运动和传动
为了完成各种加工，机床必须具备以下运动：
（ 1）主运动磨外圆时为砂轮的回转运动；磨内圆时为内圆磨具的砂轮的回转运动。
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2.4 磨床
（ 2）进给运动
①工件的圆周进给运动即头架主轴的回转运动；
②工作台的纵向进给运动采用液压传动，以保证运动的平稳性及实现无级调速和自动往复运动。也可手动调整工作台位置；
③砂轮架的横向进给运动 每当工作台一个纵向往复运动终了，由机械传动机构使砂轮架横向移动一个位移量（控制磨削深度），为步进运动。
此外，机床还有两个辅助运动：砂轮架横向快速进退和尾座套筒缩回，以便装卸工件。这两个运动都采用液压传动。
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2.4 磨床
2,M7120A型平面磨床
如 图 2-41所示为 M7120A型平面磨床，是一种常用的卧轴矩台平面磨床。它由床身 9、立柱 5、工作台 7、磨头 1和砂轮修整器 4等主要部件组成。
矩形工作台安装在床身的水平纵向导轨上，由液压传动系统实现纵向直线往复移动，利用撞块 6自动控制换向。此外，
工作台也可用纵向手轮 10通过机械传动系统手动操纵往复移动或进行调整工作。工作台上装有电磁吸盘，用于固定、装夹工件或夹具。
装有砂轮主轴的磨头可沿床鞍 2上的水平燕尾导轨移动，
磨削时的横向步进进给和调整时的横向连续移动，由液压传动系统实现，也可用横向手轮 3手动操纵。
磨头的高低位置调整或垂直进给运动，由升降手轮 8操纵，
通过床鞍沿立柱的垂直导轨移动来实现。
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2.4 磨床图 2-41 M7120A型平面磨床返回
1－磨头 2－床鞍 3－横向手轮 4－修整器 5－立柱
6－撞块 7－工作台 8－升降手轮 9－床身 10－纵向手轮
2.5.1 齿轮加工机床的工作原理
齿轮的加工可分为齿坯加工和齿面加工两个阶段，齿轮的齿坯加工通常经车削（齿轮精度较高时须经磨削）完成。
而齿面加工是在齿轮加工机床上进行的，齿轮加工的加工方法有成形法和展成法两类。
1．成形法
成形法是利用成形刀具对工件进行加工的方法。齿面的成形加工方法有铣齿、成形插齿、拉齿、成形磨齿等，最常用的方法是铣齿。成形法制造的齿轮由于刀具存在原理性的齿形误差所以加工精度较低，只能用于低速传动。
2．展成法
展成法又称滚切法，是利用工件和刀具作展成切削运动进行加工的方法。
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2.5 齿轮加工机床
2.5.2齿轮加工机床的类型及应用
齿轮齿形通常为渐开线，齿长形状则不相同。圆柱齿轮有直齿、斜齿和人字齿，圆锥齿轮则有直齿和曲线齿。齿轮加工机床分为：
1）圆柱齿轮加工机床 根据所用刀具和加工方法的不同，
主要有滚齿机、插齿机、铣齿机等。精加工机床中包括剃齿机、珩齿机及各种圆柱齿轮磨齿机等。此外，还包括齿轮倒角机、齿轮噪声检查机等。
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2.5 齿轮加工机床
2）锥齿轮加工机床 除加工直齿锥齿轮的刨齿机、铣齿机和加工弧锥齿轮铣齿机外，还有加工齿长方向为摆线或渐开线和外摆线或标准渐开线的铣齿机以及精加工机床。此外，
锥齿轮加工机床包括加工锥齿轮所需的倒角机、淬火机、滚动检查机等设备。
1,Y3150E型滚齿机
Y3150E型滚齿机适用于加工直齿和斜齿圆柱齿轮，并可用于手动径向进给加工蜗轮，也可以加工花键轴。主要由床身、立柱、刀架溜板、刀杆、滚刀架、支架、后立柱、工件心轴、工作台等部件组成。
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2.5 齿轮加工机床
其中刀架溜板可沿立柱上的导轨作垂直方向的进给和快速移动；刀架连滚刀一起，可绕自己的水平轴线偏转以调整滚刀的安装角；工件安装在工作台的心轴上，随同工作台一起回转；后立柱和工作台装在同一溜板上，可沿床身水平导轨移动，以调整工件的径向位置或作径向进给。后立柱上的支架可沿导轨上下移动，借助轴套或顶尖，支承心轴的上端，
以增加心轴的刚度。
2.插齿机
展成法插齿需在专用的齿轮加工机床即插齿机上进行。
如 图 2-45所示为插齿机的简图。
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2.5 齿轮加工机床图 2-45 插齿机外形图返回
1—刀具主轴 2—插齿刀 3—立柱 4—工件
5—工作台 6—床身
2.6.1 数控机床的定义、特点及应用
随着科学技术和社会生产的不断进步与发展，机械制造业所面临的加工对象是精度高、形状复杂、批量小、改型频繁，尤其是在航空、航天、造船、机床和军事等领域，用普通机床、专用生产线、“刚性”自动化设备和仿形机床已不能满足要求。为此，一种新型的机床 — 数字程序控制机床
（简称数控机床）便应运而生。
1.数控机床的定义
数字控制（ Numerical control）技术，简称为数控
（ NC）技术，是指用数字指令来控制机器的动作。采用数控技术的控制系统称为数控系统。采用通用计算机硬件结构，
用控制软件来实现数控功能的数控系统，称为计算机数控
（ CNC）系统。装备了数控系统的机床，称为数控机床。
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2.6 数控机床
2.数控机床的特点及应用
1）数控机床加工的特点：
（ 1）具有较大的柔性
当加工对象改变时，只要重新编制加工程序，便可以很快地从加工一种零件转变为加工另一种零件，生产准备周期大为缩短。
（ 2）加工精度高
数控机床的进给传动为数字式伺服传动，它能保证运动参数，如位移和速度的准确性。
（ 3）适于加工形状复杂的零件
数控机床能同时控制多个坐标轴联动，可以加工其他机床很难加工甚至不可能加工的复杂曲面。
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2.6 数控机床
（ 4）机床的使用与维护技术要求高
数控机床是计算机技术、自动控制技术、精密测量技术、
精密机械制造技术等多学科、高新技术的综合产物，这就对机床的操作和维护提出了较高的要求。此外，机床价格高，
一次性投资大，为保证数控加工的综合技术经济效益，同样要求机床的使用者和维修人员应具有较高的专业素质。
2）数控机床的应用
数控机床最适合（ 图 2-47）在单件，小批量生产条件下加工下列零件：
（ 1）普通机床难以加工，或虽能加工，但需要复杂、昂贵的工艺装备。
（ 2）价格昂贵，不允许报废的关键零件。
（ 3）结构复杂、精度要求高的零件。
（ 4）生产周期要求短的急需零件。
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2.6 数控机床图 2-47 数控机床适用范围返回
2.6.2 数控机床组成和分类
1,数控机床的组成
数控机床主要由数控装置、伺服系统、机床本体和辅助部分组成，如 图 2-48所示。
1）数控装置
图 2-48中，数控装置由虚线框内包含的部分组成。该装置是机床实现自动加工的控制核心。它具有零件程序的读入、存储、输入信息的处理和计算，以及加工过程的实时控制。
2）伺服系统
伺服系统是数控装置与机床本体之间的电传动联系环节。
它由伺服电动机（如步进电机、直流伺服电动机和交流伺服电动机）驱动装置以及部分机床具有的位置检测装置等组成。
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2.6 数控机床图 2-48 数控机床的组成返回
3）机床本体
机床本体也称机床主机或机床机械部分，包括主运动部件、进给运动部件和床身立柱等支承部件。
4）辅助装置
辅助装置是保证数控机床的功能得以充分发挥的配套部件，有电器、液压、气压等器件及系统冷却、润滑、排屑、
防护、照明、输送等装置，由于它们对发挥数控机床功能起重要作用，因此受到重视，发展迅速。
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2.6 数控机床
2.数控机床的分类
数控机床的种类很多，通常可按如下方式分类。
1）按加工方式分类
（ 1）金属切削类数控机床 如数控车床、数控铣床、数控镗床、数控磨床和加工中心等。
（ 2）金属成形类数控机床 如数控折弯机、数控弯管机、
数控压力机等。
（ 3）特种加工数控机床 如数控电火花线切割机床、数控电火花成形机床、数控激光加工机床等。
（ 4）其他类型数控机床 如数控火焰切割机床、数控三坐标测量机等。
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2.6 数控机床
2）按伺服系统的控制方式分类
（ 1）开环控制数控机床
在开环控制中，数控装置将零件程序处理后，输出指令脉冲信号，驱动步进电机，控制机床工作台移动，进行加工。
机床没有检测反馈装置，所以加工精度不高，其精度主要取决于伺服系统的性能。但这种机床不存在系统稳定性问题，
调试方便，维修简单。
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2.6 数控机床
（ 2）半闭环控制数控机床
在半闭环控制中，对工作台的实际位置不进行检查测量，
而是通过与伺服电机（直流或交流伺服电机）有联系的速度传感器和位置检测器测出伺服电机的转角，推算出工作台的实际位移量，用此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。
由于工作台没有完全包括在控制回路内，因而称之为半闭环控制。这种控制方式介于开环控制与闭环控制之间，精度没有闭环控制高，调试却比闭环控制方便。中等精度以上的数控机床多采用半闭环控制方式。
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2.6 数控机床
（ 3）闭环控制数控机床
在闭环控制中，伺服电机采用直流伺服电机或交流伺服电机，通过速度传感器和位置检测器时刻检测工作台的移动位置并与指令值进行比较，用比较的差值进行控制，直至差值消除为止。这类机床的优点是精度高、速度快，但控制系统成本高，
调试与维修比较复杂，系统的稳定性较难控制。闭环控制主要用于高精度和超高精度机床。
3）按功能水平分类
（ 1）低档经济型数控机床
该类数控机床常用单板机或单片机控制，开环步进电机驱动。脉冲当量为 0.01～ 0.005mm，快进速度为 4～ 10m/min，用数码管或简单的 CRT显示，主 CPU一般为 8位或 16位。
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2.6 数控机床
（ 2）中档数控机床
该类数控机床采用半闭环直流或交流伺服系统，脉冲当量为 0.005～ 0.001mm，快进速度 15～ 24m/min，有齐全的 CRT
显示，可以显示字符和图形，人机对话，自诊断等，主 CPU一般为 16位或 32位。
3）高档数控机床
该类数控机床采用闭环的直流或交流伺服系统，脉冲当量为 0.001～ 0.0001mm，快进速度 15～ 100m/min，有三维图形显示功能，主 CPU一般为 32位或 64位。
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2.6 数控机床
2.6.3 数控车床
数控车床品种繁多，结构各异，但在许多方面仍有共同之处。这里以 CK6450B型数控车床为例作简单介绍。
1.数控车床的用途与组成
CK6450B型数控车床配有 FANUC-OTC系统，为两坐标、连续控制 CNC车床。该车床能车削直线，斜线，圆弧，米制、英制螺纹，圆柱螺纹，锥螺纹及多头螺纹。因有刀尖半径补偿等多种功能，故适合于形状复杂、精度高的盘形零件和轴类零件。
机床的主要部件有：床身、主轴箱、转塔刀架、纵向滑板（ Z轴）、横向滑板（ X轴）、尾座及电气控制系统。
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2.6 数控机床
2.车床的主要技术参数
盘类零件最大车削直径 500mm
轴类零件最大车削直径 260mm
最大车削长度 1000mm
刀架纵向行程 660mm
刀架横向行程 275mm
主轴锥孔锥度 莫氏 6＃
主轴孔径 55mm
主轴转速范围（无级） 排档 Ⅰ 0 ～ 579r/min
排档 Ⅱ 0 ～ 1600r/min
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2.6 数控机床
刀具数 6把
进给速度 0.01～ 500mm/r
1～ 2000mm/min
快移速度 纵向（ Z轴） 8m/min
横向（ X轴） 4m/min
锥孔锥度 莫氏 5#
主电动机 连续 5.5KW
30min 7.5KW
伺服电动机 额定功率 1.4KW
额定转速 1500r/min
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2.6 数控机床
3.数控车床的传动系统
传动系统如图 2-50所示，主传动系统由交流变频调速电动机驱动，具有无级调速和恒线速度切削性能，电动机的运动经两级宝塔带轮直接传至主轴。
纵向 Z轴进给是由伺服电动机直接带动滚珠丝杠，实现纵向滑板的进给。横向 X轴进给是由伺服电动机驱动，通过同步齿形带传给滚珠丝杠，实现横向滑板的进给。
刀盘转位是由电动机驱动，经齿轮副、蜗杆副实现的。
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2.6 数控机床图 2-50 CK6450B型数控车床传动系统返回
2.6.4 数控铣床
数控铣床又称 CNC铣床，数控铣是一种加工功能很强的数控机床，目前迅速发展起来的加工中心、柔性加工单元等都是在数控铣床、数控镗床的基础上发展起来的，两者都离不开铣削方式。
1.数控铣床的基本工作原理
在数控铣床上，把被加工零件的工艺过程（如加工顺序，
加工类别）、工艺参数（如主轴转速，进给速度、刀具尺寸）
以及刀具与工件的相对位移，用数控语言编写成加工程序单，
然后将程序输入到数控装置，数控装置便根据数控指令控制机床的各种操作和刀具与工件的相对位移，当零件加工程序结束时，机床会自动停止，加工出合格的零件，其工作原理如 图 2-51所示。
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2.6 数控机床图 2-51 数控铣床基本工作原理图返回
2.数控铣床的主要规格
数控铣床有很多种类和规格，但基本原理和编程操作方法大同小异，下面以 XK5052型数控铣床为例，介绍数控铣床的特点和主要规格。
1）机床的用途和特点
XK5052型数控铣床适用于多品种小批量生产的零件，对各种复杂曲线的凸轮、样板、弧形槽等零件的加工效能尤其显著。由于 XK5052型数控铣床是三坐标数控机床，驱动部件是高性能、高可靠性的交流伺服电动机，输出转矩大，且系统具备手动回机械零点功能，机床的定位精度和重复定位精度高，能确保零件的加工精度，同时 XK5052型数控铣床所配系统具备刀具半径补偿和长度补偿的功能，降低了编程复杂性，提高了加工效率。
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2.6 数控机床
系统主要操作均在键盘和按钮面板上进行，面板上的 9in
（ 1in=25.4mm） CRT可实时提供各种系统信息：编程、操作、参数和图像。
2）机床的主要规格和精度
（ 1）工作台
工作台面积（宽 3 长） 250mm3 1120mm
工作台纵向行程 680mm
工作台横向行程 550mm
升降台垂直行程 400mm
T形槽数及宽度 33 15.87mm或 33 14mm
T形槽间距 65mm
工作台允许最大承重 250kg
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2.6 数控机床
（ 2）主轴
主轴孔锥度 ISO 30#(7:24)
主轴套筒行程 130mm
主轴套筒直径 85.725mm
主轴转速范围
有级 65～ 4750r/min
无级 60～ 3500r/min
主轴中心至床身导轨面的距离 360mm
主轴端面至工作台面高度 30～ 430mm
（ 3）进给速度
铣削进给速度范围 0～ 0.35m/min
快速移动速度 2.5m/min
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2.6 数控机床
（ 4）外形尺寸 1405mm3 1712mm3 2296mm
（ 5）机床净重 1500kg
（ 6）精度
分辩率 0.001mm
定位精度 ± 0.013mm/300mm
重复定位精度 ± 0.005mm
3) 机床结构概述
XK5052型数控铣床分为六个主要部分，即床身部分；铣头部分；工作台部分；横向进给部分；升降如部分；冷却、
润滑部分。
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2.6 数控机床
3.数控旋转工作台
随着工业技术的不断发展，在一些高技术领域中,X,Y、
Z三维运动的加工中心已不适应军事、航天等制造业的需求，
为了扩大工业范围，提高生产效率，加工中心除了沿 X,Y,Z
方向运动外，还需要绕 X,Y,Z轴旋转作圆周进给运动，这样四轴、五轴、六轴等联动的加工中心、数控机床就应运而生。
通常数控机床的圆周进给运动由旋转工作台来实现。如 图 2-
54所示的四轴联动加工中心的旋转工作台可以用来进行各种圆弧加工或与 X,Y,Z配合实现多轴联动，进行复杂曲面的加工，还可以通过编程实现精确的自动分度。这对箱体零件的加工带来了便利，同时旋转工作台也成为加工中心不可缺少的部件。
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2.6 数控机床图 2-54 四轴联动数控铣床的旋转工作台返回
数控旋转工作台的外形和普通铣床使用的圆转台十分相似，但其内部结构却具备了数控进给驱动伺服机构的特点。
数控旋转工作台同数控机床一样，开机时同样必须回零点。它在作任意角度的转位和分度时，是由光栅进行读数，
因此能够达到较精确的分度精度。
4.机床使用注意事项
（ 1）使用前必须了解机床和数控系统的性能及操作使用方法，熟悉机床的传动原理和结构。机床在出厂前均已经过严格的调试，使用前一般不必再进行调整。
（ 2）按照机床的润滑规定，定期注油润滑。
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2.6 数控机床
（ 3）为了避免工作台面的局部磨损，建议尽可能经常变换工作台面上工件装夹位置，以使台面磨损均匀。
（ 4）当升降台处于锁紧状态时，不允许摇动升降台手柄使其上下移动，以免损坏部件。
（ 5）为安全起见，在拆、装和维修机床前必须切断电源。
2.6.5 加工中心
1.加工中心机床概述
加工中心是一种备有刀库并自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床。
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2.6 数控机床
自从 1958年世界上第一台加工中心在美国由卡尼 2 特雷克公司制造出来以后，加工中心就成为一种典型的数控机床。而加工中心与普通数控机床的区别主要在于一台加工中心能完成几台普通数机床或者一台普通数控机床需经多次装夹和换刀才能完成的工作。
加工中心一般分立式中心和卧式加工中心及万能加工中心三种。立式加工中心的主轴轴线（ Z轴）垂直于工作台面，卧式加工中心的主轴轴线（ Z轴）平行于工作台面，一般配备容量较大的链式刀库。
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2.6 数控机床
2.加工中心机床分类
1）按加工中心机床的功用分
（ 1）镗铣加工中心机床 镗铣加工中心机床（包括立式和卧式）主要用于镗削、铣削、钻孔、扩孔、铰孔及螺纹加工等工序，特别适合箱体类及形状复杂、工序集中的零件加工。
（ 2）钻削加工中心机床 主要用于钻孔，也可以进行小面积的端铣。
（ 3）车削加工中心机床 除用于加工轴类零件外，还集中了铣（如铣扁、铣六角等）、钻（钻横向孔）等工序。
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2.6 数控机床
（ 4）复合加工中心机床 这种机床的主轴头可绕 45°
轴自动回转，主轴可转至水平位置，也可转至垂直位置，配合转位工作台，可以进行箱体类四个侧面及顶面上的孔及平面加工，故也称“五面加工复合加工中心机床”。
2）按加工中心机床的布局方式分
（ 1）立式加工机床 点位、直线控制的立式加工中心机床用于加工复杂扁平型零件；多轴联动轮廓控制的立式加工中心机床用于加工带成形面的复杂扁平型零件。
（ 2）卧式加工中心机床 点位、直线控制的卧式加工中心机床用于加工非成形面复杂箱体件；多轴联动轮廓控制的卧式加工中心机床用于加工带成形面的复杂箱体件。
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2.6 数控机床
（ 3）龙门式加工中心机床 点位、直线控制的龙门式加工中心机床适合于加工非成形面大型件；多轴联动轮廓控制的龙门式加工中心机床适合加工带成形面大型件。
（ 4）可更换主轴方式的加工中心机床 多属于点位直线控制系统，用于加工复杂箱体件。
(5）五面体加工中心机床 某些加工中心具有立式和卧式加工中心的功能，工件一次装夹后能完成除安装面以外的所有侧面和顶面等五个面的加工，又可作卧式加工中心，另一种是主轴方向保持不变，而工作台可以带着工件作旋转运动来完成对工件的五个表面的加工。
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2.6 数控机床
3.加工中心机床的结构特点
1）自动换刀系统
加工中心的换刀装置（ ATC）的用途是按照加工需要，自动地更换装在主轴上的刀具。自动换刀装置是一套独立、完整的部件。
加工中心刀库和换刀装置与机床主轴动作互相配合。自动进行选刀和换刀工作。刀库的容量由机床的工艺性能而定。
刀库的形式很多结构各不相同。加工中心最常用的刀库有鼓轮式刀库和链式刀库两种。
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2.6 数控机床
2）自动装卸刀具的机械手
在加工中心机床上刀具的自动更换，多借助于机械手来进行。换刀机械手有多种不同结构型式,图 2-55所示为常用的机械手，其中 图 2-55a～ c为双臂回转机械手，能同时抓取和装卸位于刀库和主轴上的刀具，动作简单、换刀时间少；
图 2-55d不能同时抓取位于刀库和主轴上的刀具，但换刀时间及将刀具放回刀库的时间与机加工时间重叠，因此换刀时间也很短。
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2.6 数控机床图 2-55 常用的机械手返回
3）主轴准停机构、刀杆自动夹紧松开和刀柄切屑自动清除装置
这是加工中心机床主轴部件中三个主要组成部分，使加工中心机床能够顺利地实现自动换刀所需具备的机构保证。
刀杆夹紧机构时采用弹簧夹紧、液压放松，可保证工作中突然停电时刀杆不会自动脱落。而当机械手把刀具从主轴中拨出或将待装的刀具插入主轴锥孔时，压缩空气能自动将主轴锥孔或刀具锥部表面吹净，以免夹有切屑或脏物。主轴准停机构是保证固定在主轴前端面上的端面键在自动换刀时，能停止在对准刀柄上的端面键槽处。
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2.6 数控机床
