济南大学机械装备设计考试重点

第二章 钻铣镗床

举例说明何为内、外联系传动链？其本质区别是什么？（内链：展成运动传动链 外链：主运动传动链 本质区别：首末端执行件是否保持严格传动比） 铣床

工作台不升降铣床； 圆形工作台铣床滑座沿床身移动；主轴箱沿立柱导轨升降，以调整工件相对主轴的位置；主轴沿主轴箱内的套筒移动，保证切削深度。特点加工，装卸可同时完成， 需要几套夹具；加工表面单一；双铣头可用于粗铣、半精铣。

龙门铣床；. 特点：加工大型工件的平面或沟槽，如工作台平面及 其T形槽2）刚性好，生产率高，适用于批量生产

常用的铣床有哪几类？各适用于什么场合？①升降台铣床：用途广加工灵活②龙门铣床：大型工件的平面或沟槽③

工作台不升降铣床：高速切削加工比较重的和大尺寸的工件

钻床

一、立式钻床

运动：主运动：主轴旋转 进给运动：主轴随主轴套筒做轴向进给 辅助运动：进给箱或工作台沿立柱做上下调整，故可以加工不同高度的零件也可手动进给。 特点适用于加工中小零件，且单件小批量生产 二、 摇臂钻床

主运动：主轴旋转；进给运动：同立式钻床；辅助运动：摇臂旋转、垂直运动，主轴箱在摇臂上水平运动。 特点： 广泛应用于大中形零件加工。 镗床、镗铣床

加工尺寸较大、精度要求较高的孔， 特别是孔距和位置要求较高的孔系；铣削端面等，应用广泛 镗床的运动

主 运 动：镗杆的旋转运动、 平旋盘旋转 进给运动：镗杆的轴向进给运动主轴箱垂直运动工作台纵向、横向运动平旋盘径向刀架进给运动

辅助运动：后立柱纵向调位后支架垂直调位工作台转位运动 主轴箱、工作台在进给方向快速调位

坐标镗床 高精度 孔IT5 孔系定位精度0.002~0.01mm具有坐标测量装置

金刚镗床 高速精密镗床 IT5~6 Ra 0.63~0.08 微米 组 合 机 床

以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件组成的多轴、多刀、多工序、多面同时加工的专用机床。通用件和标准件占70～80％

1.减少加工时间和辅助时间，并尽可能使辅助时间和加工时间重合。 2.使每个工位安装多个工件同时进行多刀加工，以实现高度工序集中 什么是组合机床？组合机床有哪些通用部件？有哪些常用的专用部件？

答：组合机床是用已经系列化，标准化的通用部件和少量专用部件组成的多轴，多刀，多工序，多面或多工位同时加工的高效专用机床。通用部件：侧底座，立柱，动力箱，滑台等。专用部件：多轴箱夹具 组合机床的配置形式；

1. 单工位组合机床 可保证有较高的位置精度，适用于大、中型箱体类零件加工 2. 多工位组合机床

? 工序高度集中，装卸时间与加工时间重合，效率高。 ? 存在移位和转位定位误差，精度较低。

? 适合于大批、大量生产中小型零件

组合机床的工艺范围及特点 最适用场合：加工各种大中型箱体类零件

1适合大、中型箱体类零件加工2主要用于加工箱体等的平面和孔3生产率高4加工精度稳定 5设计、制造周期短、维修方便6自动化程度高7配置灵活，有利于产品更新 数 控 车 床

数控机床的特点

（1）加工精度高，质量稳定 数控系统每输出一个脉冲，机床移动部件的位移量称为脉冲当量 （2）能完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件加工

（3）自动化程度高，生产效率高，有利于制造技术向综合自动化方向发展 （4）对产品改型设计的适应性强

（5）有利于生产管理的现代化 用数控机床加工零件，能准确地计算零件的加工工时，并有效地简化了检验和工夹具、半成品的管理工作。

（6）监控功能强，具有故障诊断的能力 （7）减轻工人劳动强度、改善劳动条件 数控机床的应用范围

1)加工形状复杂，加工精度高，用普通机床无法加工，或虽然能加工但很难保证加工质量的零件。 2)用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件。

3)必须在一次安装中合并完成铣、镗、锪、铰或攻螺纹等多工序的零件。 4)适用于柔性生产线和计算机集成制造系统。 从普通车床（机床）演变到数控车床（机床）

? 传动结构简单，传动链缩短，传动间隙小 主运动、进给运动各自由电机单独驱动。 ? 运动关系由计算机来协调控制。如螺纹加工

? 采用高效传动件：精密滚珠丝杠、直线滚动导轨副、精密齿条、蜗母条、静压、磁浮导轨等。 ? 机械结构应具有较高的静态特性、动态刚度、阻尼精度、耐磨性以及抗热变形性能。 ? 在加工中心上还具备有刀库和自动交换刀具的机械手

倾斜床身易于排屑，便于操作和安装机械手，实现上、下料自动化

机床上的特殊点

数控车床的机床原点——机床零位（卡盘定位端面与轴线的交点）在机床上由机床生产厂家设置的一个固定不变的基准点，在机床说明书上有说明

工件原点：指工件坐标系的原点（以工件上某一固定点为原点和设定的坐标系）由编程人员在工件上根据编程方便性自行设定的编制加工程序的原点。 机械原点（机械零点、机床参考点）：指机床退离一个固定不变的极限点，通常设置在坐标轴的正向最大行程处

加工中心

加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，具有数控镗、铣、钻床的综合功能。

特点：1加工工件复杂，工艺流程很长时，能排除工艺流程中的人为干扰因素，具有较高的生产效率和质量稳定性。2工序高度集中，加工精度一致性好。3具有自动换刀装置，工件在一次装夹后能完成有精度要求的铣、钻、镗、扩、铰、攻丝等复合加工，生产率高。4刀具容量越大，加工范围越广，加工的柔性化程序越高。 5固定循环和宏程序，节约编程时间。、

结构特点 1 具备刀库，能自动送到取刀位置 利用机械手自动装卸刀具 2具有主轴准停机构、刀杆自动夹紧、松开机构和主轴锥孔的切屑自动清除功能。3具有自动排屑、自动润滑和自动报警功能

刀库形式；砖塔式。链式，盘式

☆与普通数控机床相比，加工中心增加了哪些功能？答：（刀库和换刀机械手）

☆车削中心的C轴控制有什么作用？答：车削主运动和分度作用（定向准停和旋向进给

制造技术装备的功能需求分析

制造技术装备包括； 工具机（机床）工装（夹具、量具等）辅具（物料搬运、堆放设备等） 机床的标准化指的是什么？①装备系列化②部件通用化，模块化③零件标准化

对设计的总体要求 技术先进 经济效益好

对设计的基本要求；1满足运动要求2满足静力学要求：足够的强度、静刚度、功率扭矩输出3满足动力学要求：4高速时避免共振5注意热力学的影响：6满足精度要求：静态精度概念(几何精度)、动态精度（传动精度、运动精度、定位精度、重复定位精度）、精度保持性 7满足生产率要求：与批量有关8满足标准化要求：品种系列化，部件通用化、模块化，零件标准化，良好的开放性、柔性、可重组性 第二章

主传动系统设计

设计主传动系统的基本要求 ? 机床主传动系统，用来实现机床的主运动，应有一定的转速范围，以便于选择不同材料和尺寸的刀具，

加工不同材料、尺寸和要求的工件。

? 主传动系统还要进行开停、变速、换向、制动等。

? 普通通用机床一般采用三相异步电动机，经分级变速箱实现主轴所需的各级转速。 ? 数控机床主要通过控制电机实现不同转速。 主运动电机功率的确定 ? N=N切+N空+N附

? N切—消耗于切削的功率，又称为有效功率；

? N空—空载功率（空载时传动件摩擦，搅油，克服空气阻力等消耗的功率） ? N附—附加功率

? 加上载荷以后，所增加的传动件摩擦功率。由于切削时齿轮，轴承的正压力增加，从而比空载时的摩擦功率损耗增大，切削功率越大，附加功率越大

拟定转速图的原则有哪些？答：①传动副前多后少②传动路线前密后疏③降速比前慢后快

转速图与结构网、结构式的关系

? 一个转速图 对应一个 结构网或结构式 ? 一个结构网或结构式可以画出若干个转速图 主传动系统的布局

? 集中传动式：主传动的全部变速机构和主轴组件集中装在同一箱体内。（例CA6140） ? 分离传动式：变速机构和主轴组件分别装在变速箱和主轴箱内，中间采用带或链传动。 （例CM6132） 变速机构

? 交换齿轮变速(挂轮) 变速简单、结构紧凑。主要用于自动、半自动机床、专用机床、组合机床 ? 滑移齿轮变速 变速范围大，变速级数多，变速方便 变速箱结构复杂，不能在运转中变速 ? 离合器变速（摩擦片式、牙嵌式、齿轮式）

可在运转中变速，结合平稳，冲击小 摩擦片式离合器尽可能安置在较高转速传动轴上，外 片与大齿轮安装在一起，以避免超速

第三章 主轴组件

主轴组件的组成及功用。答：组成：主轴，轴承和安装在主轴上的传动件

对主轴组件的基本要求

一、 旋转精度

? 指装配后，在无载荷，低速转动的条件下，主轴安装工件或刀具部位的径向、轴向跳动。 ? 工作转速时，由于润滑油膜的产生和不平衡的扰动，旋转精度发生变化。 ? 影响因素：

? 制造精度、装配、调整（主要件）、轴承精度

? 主轴转速、支承设计和性能、润滑剂、主轴组件平衡

二、静刚度

在静态外载荷作用下，使主轴前端产生单位位移，在位移方向测量处所需施加的力。 即：K=F/? (N/?m)它取决于主轴尺寸、滚动轴承的型号、配置及轴承跨距等，目前尚无统一标准 主轴组件的静刚度（刚度）反映组件抵抗静态外载荷的能力 三、抗振性

? 主轴的抗振性指主轴组件抵抗振动的能力。

? 振动的影响：表面质量、刀具耐用度、轴承的寿命、噪声等。 ? 决定因素：主轴组件的静刚度、质量分布和阻尼。 ? 应避免共振。 四、温升和热变形

? 主轴组件因工作时相对摩擦而发热，产生温升，从而使主轴组件的形状和位置发生变化，即产生热变

形。

? 温升的影响

1主轴偏离正确位置（主轴箱热变形，前后轴承变形不同）；2滑动轴承承载能力下降（润滑油粘度下降）； 3滚动轴承预定间隙变化。

? 规定许可值 高精度机床： ?t=< 8 ~ 10 ℃ 精密和数控机床?t=<15~20 ℃普通机床 ?t=<30~40 ℃ 。 五、耐磨性：

? 指长期保持主轴组件原始能力的特性，即精度保持性。

? 耐磨性取决于：滚动轴承、安装刀、夹具及工件的部位的硬度，如锥孔、 ? 定心轴颈，故上述部位应淬至HRC60，深约1mm。 六、主轴结构

? 整体：阶梯状，车床、铣床、数控机床为中空。 ? D/d=<70% d—平均轴径，D—孔径。 ? 为提高刚度，直径尽量大，前端悬伸尽量短 七、材料及热处理

主轴选材主要依据耐磨性及热处理变形。 ● 普通机床主轴：材料45#或60#优质中碳钢；热处理：220~250HB；定心锥面、定心轴面、锥孔： HRC50~55； ● 精密机床： 材料：40Gr或低碳合金钢20Gr等；热处理：上述部位（渗碳）淬火 HRC≥60。 高精度主轴： HRC69~72

第二节

轴承

说明滚动轴承、动压滑动轴承和静压滑动轴承的速度适应性。 ：滚动轴承：高速；动压滑动轴承：高速，转速范围小, 静压滑动轴承：低转速，转速范围变化加大及经常开停的主轴

滚动轴承 1摩擦系数较小，生热少，可适用于高速2立式主轴用滚动轴承可以采用脂润滑，避免漏油。 3刚性不稳定4承载能力较小

滑动轴承 1承载能力较大2用于加工表面质量要求较高的机床，如外圆和平面磨床，高精度车床等，水平主轴采用滑动轴承。 1、双列圆柱滚子轴承

? 结构：内圈有1:12锥度，移动内圈调隙。

? 特点：径向刚度及承载能力大，旋转精度高，但不能承受轴向载荷。 ? 适用：载荷大，刚度要求高，中等转速的主轴。 2、双向推力角接触球轴承

? 结构：接触角大，钢球直径小且数量多，承载能力和精度较高，通过修磨隔套调隙。

? 特点：承受双向载荷（轴向）常与圆柱滚子轴承配套使用。 外环直径为负公差，不承受径向载荷。 ? 适用：高速、较高精密机床主轴。 3、 角接触球轴承

? 结构：接触角为15°、25°两种，调隙—内外圈相对轴向移动。 ? 特点：承受轴向、径向力。 ? 适用：高速主轴、数控机床。 角接触球轴承

配置：背对背、面对面、串联、三联组合可承受双向轴向载荷。背对背配置：支反力矩抵抗轴的弯曲变形，支反力臂长，支反力矩大，故常采用此配置。 4、圆锥滚子轴承

? 结构：调隙——修磨隔套 滚子端面与内圈挡边，滑动摩擦。

? 特点：1能承受径向、双向轴向载荷。2滚子中间是空腔的轴承（Gamet轴承），润滑油可冷却滚子，

且能吸振。

? 适用：承载能力和刚度高，但转速较低的 主轴。 5、 深沟球轴承

? 结构：不能调隙。

? 特点：只承受径向力。

? 适用：精度和刚度要求不太高的地方。 三、滚动轴承预紧

? 预紧—使轴承滚道与滚动体之间有一定的过盈量。 ? 目的：提高轴承的寿命、精度和刚度。

? 原因：预紧前（有间隙）载荷集中于加载方向的几个滚子上，在滚道与滚动体的接触点上，会产生很

大的接触应力。接触应力大造成发热大、磨损大、寿命短。接触变形大造成内圈径向跳动，精度低。

预紧原则：高速主轴—轻预载；中、低速主轴—中预载；分度主轴—重预载。 配置方式 特 点 适 用 场 合 前端定位 前端结构复杂，温升高；但主轴受用于对轴向精度、刚度热向后伸长，不影响轴向精度，对要求较高的精密机床提高刚度有利。 或数控机床。

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