文档介绍：第2章金属切削机床简介
金属切削机床基本知识
机床的基本传动形式
普通车床传动系统分析
万能外圆磨床传动系统分析
卧式镗床结构与传动系统分析
金属切削机床基本知识
机床的发展历史与人类社会的进步密切相关,机床是由使用工具演变而来。人类近6000年的文明史,在各种工具的发展和应用上,经历了从手用工具到现代机床的演变过程。
1. 石器时代(远古时期)
人类最早发明和使用的工具是经过加工的特殊的石块(石刀、石斧),用来延伸或加强人的双手或牙齿的功能。这个时期我国开始应用弓钻——在石斧、陶器上钻孔。
2. 青铜时代(大约公元前3000年开始)
这个时期开始应用金属工具。我国商代(公元前16~11世纪)应用青铜钻头——在卜骨上钻孔。
3. 铁器时代(公元前770~476年)
这个时期开始使用铸铁,车削工具开始使用——当时加工对象主要是木料。古埃及国王墓碑上就出现有最古老的车床图案。
4. 中古时期(封建社会)
我国西汉(公元前206年~公元23年)使用杆钻和管钻——在“金缕玉衣”上的四千多块玉片上钻了18000多个孔(直径Ф1~2 mm)。我国古代还发明了舞钻(利用飞轮的惯性)。这个时期出现了原始的钻床和木工车床,如:弓弦车床、足踏车床等(人力作为动力源)。
5. 近代
17世纪中叶,用畜力代替人力作为机床动力。1668年加工天文仪器上的大铜环——利用()镶片铣刀铣削——装上磨石可进行磨削。
18世纪,工场手工业向资本主义机器大工业过渡时期,欧美国家在英国产业革命后进入资本主义社会。这一时期发明了刀架——代替了手持刀具,标志着切削加工中一次质的飞跃。马克思曾指出:“真正的工具一从人手转到一个机构,机器便代替简单的工具出现了”。随后各种类型的机床陆续创制出来(18世纪末已用蒸汽机为动力源)。各类机床出现的大致年代如下:
1751年出现刨床——为了加工水泵泵体。
1770年出现卧式镗床——加工蒸汽机汽缸(φ650mm精度1mm)。
1818~1855年出现铣床及万能铣床、仿形车床。
19世纪末出现近代磨床——加工硬度、精度较高的工件;专用机床及半自动、自动机床——生产军火、自行车、缝纫机;大型机床——生产大型发电机、汽轮机、轧钢机等。当时的传动方式多为:天轴——皮带——塔轮传动,传动效率很低。
20世纪初叶出现坐标镗床等高精度机床——加工精度要求更高的工件。天轴、皮带、塔轮传动发展到单独电机、齿轮变速箱传动。
20世纪40年代自动生产线开始出现——主要用于汽车轴承工业(美国)。
20世纪50年代(1952年)美国研制出世界第一台“NC机床”——三坐标数控铣床(使用电子管元件)。这又是一次切削加工技术的质的飞跃,机床工业的一次革命,后来又经过三年的改进与自动程序编制的研究。于1955年进入实用阶段,投产了一百台类似的产品。这些数控铣床在复杂的曲面零件加工中,发挥了很大作用。
1958年美国研制出第一台加工中心(自动换刀多工位加工数控机床)。
1970年美国研制出DNC(群控系统)——直接数字控制。
从这以后,随着微电子技术、计算机技术、信息技术以及激光技术的快速发展,促进机床工业不断向前突飞猛进,机床产品不断推陈出新。当今,数控机床的发展呈现如下发展趋势:
(1)高精度化目前数控加工中心的定位精度可达到±;加工中心的加工精度可达到±㎜,甚至更高。
(2)高速度化提高生产率是机床技术发展追求的基本目标之一,而实现这个目标最主要、最直接的方法就是提高切削速度和减少辅助时间。
提高主轴转速是提高切削速度最直接、最有效的方法。随着刀具、电机、轴承、数控系统等关键技术的突破及机床本身基础技术的进步,近十几年来,主轴转速已经翻了几番。目前加工中心的主轴转速最高可达50000r/min,甚至100000r/min。另外,进一步提高进给速度,缩短换刀时间和工作台交换时间,也是高速度化的有效措施。
(3)高柔性化“柔性”是指机床适应加工对象变化的能力(灵活性、通用性)。传统的自动化设备和生产线,由于是机械或刚性连接和控制的,当被加工对象变换时,调整很困难,甚至是不可能的,有时只得全部更换更新。数控机床的出现,开创了柔性自动化加工的新纪元。对加工对象的变换有很强的适应能力,非常适合单件小批量的生产。对零件的变换只需更换ROM中的控制程序,而机床及硬件不需调整。
为了进一步提高柔性化程度和规模生产能力,在数控机床软硬件的基础上,增加不同容量的刀库和自动换刀机械手,增加第二主轴,增加交换工作台装置,或配以工业机器人和自动运输小车