金属切削机床-复习题1 投稿:赖儺儻

第1章 机床的基本知识1、说明下列机床型号的意义:X6132、 X5032、 C6132、 Z3040、 T6112、 Y3150、 CB3463—1、 C1312、 B2010A。答: X6132: 万能升降台铣床,最大工作台面宽 320mm;X5…

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第1章 机床的基本知识

1、说明下列机床型号的意义:

X6132、 X5032、 C6132、 Z3040、 T6112、 Y3150、 CB3463—1、 C1312、 B2010A。

答: X6132: 万能升降台铣床,最大工作台面宽 320mm;

X5032: 立式升降台铣床,最大工作台面宽 320mm;

C6132: 卧式车床,最大棒料直径 320mm;

Z3040: 摇臂钻床,最大钻孔直径 40mm;

T6112: 卧式镗床,最大镗孔直径 120 mm;

Y3150: 滚齿机,最大工件直径 500 mm;

CB3463—1: 半自动车床,最大工件直径 63 mm;

C1312: 单轴转塔自动车床,最大棒料直径 12 mm;

B2010A: 龙门刨床,改进型,最大刨削宽度 1000 mm。

2、通用机床的型号包含哪些内容?

答:通用机床的型号有基本部分和辅助部分组成。 其基本部分包括分类代号,类代号,通用特性、结构特性代号, 组代号,系代号,主参数或设计顺序号,主轴数或第二主参数,重大 改进顺序号等;辅助部分包括其他特性代号,企业代号等。 基本部分中的类别代号组别代号、系别代号、及主参数是通用 机床型号中必须包含的内容。

3、在使用和选用机床之前,了解机床的主要技术规格有什么意 义?

答:由于机床种类繁多,性能与使用的加工方法各异,在使用和 选用机床之前, 了解机床的主要技术规格可使我们选用的机床能很好 地满足机加工的要求,主要为①满足工艺的要求,如车、铣、刨、磨 的加工需要; ②尺寸要求的满足, 是否在机床的最大佳共尺寸范围内。 这样又可使我们选定的机床更经济、更合理。

4、何谓简单运动?何谓复合运动?其本质区别是什么?是举例 说明。

答:简单运动是可以独立的运动,包括旋转运动或直线运动。 复合运动是由两个或两个以上的旋转运动或直线运动按照确定 的运动关系组合而成的成形运动。 本质上说,简单运动是机床最基本的运动;复合运动是有两个或3 两个以上的简单运动叠加而成的运动, 组成复合运动的各简单运动之 间有着严格的运动关系。 举例说明如下:

车床主轴的旋转为简单运动。 车螺纹时,刀具相对工件的运动为复合运动。

5、 画简图表示用下列方法加工所需表面时, 需要那些成形运动? 其中哪些是简单运动?哪些是符合运动?

(1)用成型车刀车削外圆锥面。

(2)用尖头车刀纵、横向同时进给车外圆锥面。

(3)用钻头钻孔。

(4)用成形铣刀铣直齿圆柱齿轮。

答:

(1)用成型车刀车削外圆锥面

A 为成形车刀的横向进给运动;

B 为工件的旋转运动。

两简单成形运动。

(2)用尖头车刀纵、横向同时进给车外圆锥面

A 为车刀的进给运动;

B 为工件的旋转运动;

两个简单运动。

(3)用钻头钻孔

A 为钻头的纵向进给运动;

B 为钻头的旋转运动。

两个简单运动。

(4)用成形铣刀铣直齿圆柱齿轮

B 为盘铣刀的旋转运动;A 为工件的向右直线进给运动。

两简单成形运动+分度运动

6、根据图 1-10 所示的传动系统,做下列各题。

(1)列出传动路线表达式。

(2)分析主轴的转速级数。

(3)计算主轴的最高和最低转速。

答:对 a)传动系统Ⅰ:

(1)传动路线表达式为:

(2)主轴在高、低速时各有 3×3=9 种转速,共 18 种转速级数。

(3)主轴的最高和最低转速的计算:

n 主max=1430×90/150×36/22×42/26×178/200≈2000r/min

n 主 min=1430×90/150×17/42×22/45×178/200×27/63×17/58 ≈19r/min

对 b)传动系统Ⅱ:

(1)传动路线表达式为:

(2)主轴转速级数共有:3×(2+1)=9 种。

(3)主轴的最高和最低转速的计算:

n 主max=1440×100/325×40/58×37/61≈180r/min

n 主min=1440×100/325×26/72×37/61×37/61×17/81≈12r/min

7、何谓外联系传动链?何谓内联系传动链?其本质区别是什么?对这两种传动链有何不同要求?试举例说明。 答:联系动力源与机床执行件的是外联系传动链,它是使执行件 得到预定速度的运动,且传递一定的动力的传动链。 内联系传动链是联系复合运动中的多个分量的传动链, 它所联系 的各执行件的自身运动(旋转或直线运动)同属于一个独立的成型运 动。 从本质上看, 内联系传动链所联系的各执行件的自身运动 (旋转或直线运动)有着严格的运动比例关系;外联系传动链则没有 这种严格的相互间运动比例关系。

例如:车床的电动机的运动传递到主轴,是主轴旋转,电动机到 主轴间为外联系传动链。车螺纹时,从主轴到刀架为内联系传动链。

8、某立式钻床的主传动系统如图 1-11 所示,要求:

(1)列出传动路线表达式。

(2)列出传动链平衡式。

(3)计算主轴的最大和最小转速。

答:

(1)传动路线表达式为:

(2)传动链平衡式为:

n 主=1r×140/170×u1×34/48×u2

(3)主轴的最大和最小转速为:

n 主max=0.98×1440×140/170×34/48×34/48×65/30≈1100r/min

n 主min=0.98×1440×140/170×21/61×34/48×17/68≈71r/min

9、为什么纵车外圆时是外联系传动,而车削螺纹时是内联系传 动?当车床纵车外圆及车削螺纹时, 为什么前者的纵向进给传动链中 采用齿轮齿条机构,而后者采用丝杆螺母机构?

答:因纵车外圆时,主轴的旋转运动和刀架的进给运动可以相互 独立,不需保持严格的比例关系,因此主轴到刀架可以是外联系传动 链;而车削螺纹时,主轴与刀架的运动间必须保持严格的比例关系, 必须是内联系传动链。当车削外圆或车削螺纹时,前者采用齿轮齿条 机构就能满足成形运动的要求,而且不用丝杠可减少丝杠的磨损,延 长机床的使用寿命;而后者——车削螺纹时,必须使主轴与刀架的运 动保持严格的比例关系,否则,螺纹的螺距将不能保持准确而不变, 为此,只有采用丝杆螺母机构来实现这种严格的内联系传动链。

第2章 车床

1、试分析 CA6140 型卧式车床的传动系统:

1)这台车床的传动系统有几条传动链?指出各传动链的首端件 和末端件。

2)分析车削模数螺纹和径节螺纹的传动路线,并列出其运动平 衡式。

3)为什么车削螺纹时用丝杠承担纵向进给,而车削其他表面时 用光杠传动纵向和横向进给?能否用一根丝杠承担纵向进给又承担 车削其他表面的进给运动。

答: 1)CA6140 型卧式车床的传动系统的各传动链与其首端件和末端 件分别为: 主运动传动链,首端件为主电动机,末端件为主轴;车削螺纹运 动传动链,首端件为主轴,末端件为刀架;纵向和横向进给运动传动 链,首端件为主轴,末端件为刀架;快速运动传动链,首端件为快速 电动机,末端件为刀架。

2)车削模数螺纹的传动路线及运动平衡式如下:

Phm=1(主轴)×58/58×33/33×64/100×100/97×25/36×u 基×25/36×36/25×u 倍×12

车削径节螺纹的传动路线及运动平衡式如下:

PhDP=1(主轴)×58/58×33/33×64/100×100/97×1/ u 基×36/25×u 倍×12

3)车削螺纹时,必须严格控制主轴转角与刀具纵向进给量之间 的关系,而丝杠螺母传动具有间隙小,能时刻保证严格的传动比的特 点,所以要用丝杠承担纵向进给的传动件。车削其他表面时,不必严 格控制主轴转角与刀

具纵向进给量之间的关系, 为减少丝杠磨损和便 于操纵,另外,丝杠是无法传递横向进给运动的,因此要用光杠传动 纵向和横向进给。 不能用一根丝杠承担纵向进给又承担车削其他表面的进给运动。 这样,可以防止丝杠磨损过快,使用寿命降低,并使机床的操纵更容 易。

2、在 CA6140 型卧式车床的主运动、车削螺纹运动、纵向和横向进给运动和快速运动等传动链中, 哪条传动链的两端件之间具有严格的传动比?哪条传动链是内联系传动链?

答:在 CA6140 型卧式车床的主运动、车削螺纹运动、纵向和横 向进给运动和快速运动等传动链中, 车削螺纹运动的传动链的两端件 之间具有严格的传动比。车削螺纹运动的传动链是内联系传动链。

3、判断下列结论是否正确,并说明理由。

1)车削米制螺纹转换为车削英制螺纹,用同一组(螺纹)交换 齿轮,但要转换传动路线。

2)车削模数螺纹转换为车削径节螺纹,用同一组(模数)交换 齿轮,但要转换传动路线。

3)车削米制螺纹转换为车削径节螺纹,用英制传动路线,但要 改变交换齿轮。

4)车削英制螺纹转换为车削径节螺纹,用英制传动路线,但要 改变交换齿轮。

答: 1)车削米制螺纹转换为车削英制螺纹,用同一组(螺纹)交换 齿轮,但要转换传动路线。 正确。两者都属“螺纹”加工,交换齿轮不变;但传动路线要由 “米制”转换为“英制” 。

2)车削模数螺纹转换为车削径节螺纹,用同一组(模数)交换 齿轮,但要转换传动路线。正确。两者都属“蜗杆”加工,交换齿轮不变;但传动路线要由 “米制”转换为“英制” 。

3)车削米制螺纹转换为车削径节螺纹,用英制传动路线,但要 改变交换齿轮。 正确。交换齿轮要由“螺纹”加工变为“蜗杆”加工;传动路线 也要由“米制”转换为“英制” 。

4)车削英制螺纹转换为车削径节螺纹,用英制传动路线,但要 改变交换齿轮。 正确。英制螺纹与径节螺纹同属“英制” ,用英制传动路线;但 车削英制螺纹要用“螺纹”加工交换齿轮,车削径节螺纹要用“蜗杆” 加工交换齿轮。

4、在 CA6140 型卧式车床上车削下列螺纹:

1)米制螺纹 P=3mm k=2。

2)模数螺纹 m=3mm k=2。

试列出其传动路线表达式, 并说明车削这些螺纹时可采用的主轴 转速范围及其理由。

答:

1)米制螺纹 P=3mm k=2。

Ph=1(主轴)58/58×33/33×63/100×100/75×25/36×u 基

传动路线表达式:

2)模数螺纹 m=3mm k=2。 主轴转速范围为 10~500r/min 内的正转时 12 及转速, 因为车削 m=3mm k=2 的模数螺纹(米制蜗杆),属于扩大螺距,要走主轴的低 速传动路线,根据 Pnm=KPm=kπm=18.1415mm,需在扩大螺纹导程段 内用Ⅳ轴至Ⅲ轴 1∶1 的 50/50 齿轮副就可以了,如此,主轴转速为 12 级。这条路线配以适当的 u 基与 u 倍可以加工 64mm 内的模数螺纹, 可以适合 Phm=18.14mm 时的加工需求。

5、欲在 CA6140 型卧式车床上车削 Rh=10mm 的米制螺纹,试指出 能够加工这一螺纹的传动路线有哪几条? 答: 加工 Ph=10mm 米制螺纹的传动路线仅有右螺纹与左螺纹这两条, 差别在于从Ⅸ—Ⅹ的右、左螺纹区分段不同。其它路线段都相同,且 只有唯一的一条。

6、若将 CA6140 型卧式车床的纵向传动丝杠(Ph丝=12mm)换成英 制丝杠(α牙/in) ,试分析车削米制螺纹和英制螺纹的传动路线,交 换齿轮应怎样调整,并列出能够加工的标准米制、英制螺纹种类。

答: 此时的车削米至螺纹和英制螺纹的传动路线要对 a、b、c、d 交 换齿轮作调整,使 12/(a 牙/in)=12Pha 丝(mm)=a/b×c/d。 米制螺纹和英制螺纹此时经过 a、b、c、d 交换齿轮的配挂,还 是和 Ph 丝=12mm 时的种类一样多。对螺纹尺寸范围的种类则有正常螺 距、扩大螺距 1×2 种,左、右螺纹 1×2 种,u 基段 1×8 种,u 倍段 1 ×4 种。这样,米制和英制螺纹各有 2×2×8×4=128 种不同的螺纹。

7、已知工件螺纹导程 Ph=21mm,试调整 CA6140 型卧式车床的车 削螺纹运动链(设交换齿轮齿数为 20、25、30、35、40、45、50、 55、60、65、70、75、80、85、90、100、127)。

答: 因工件螺纹导程 Ph=21mm,属于扩大螺距范围,所以传动路线要 用主轴低速,进给传动路线走扩大螺纹段。 调整交换齿轮 a、b、c、d 时,应使用螺纹段的 a、b、c、d,即 3、100、100、75 齿轮,根据题中给出的交换齿轮,可以使

8、为什么 CA6140 型卧式车床主轴转速在 450~1450r/min 条件下,并采用扩大螺距机构,刀具获得微小进给量,而主轴转速为 10~ 125r/min 条件下,使用扩大螺距机构,刀具却获得大进给量?

答: CA6140 车床主轴高速转速时,转速为 450~1450r/min,此时不 是扩大螺纹导程的状态; 只有在主轴为低速状态 (10~125r/min) 时,才可利用从轴Ⅲ到轴Ⅳ、再到轴Ⅴ段的传动路线段,得到扩大螺纹导 程 4 倍或 16 倍的进给传动路线。所以,只有在主轴转速为 10~ 125r/min 条件下,才能使用扩大螺距机构,刀具却获得大进给量。

9、试分析 CA6140 型卧式车床的主轴组件在主轴箱内怎样定位。 其径向和轴向间隙怎样调整。

答: CA6140 型卧式车床的主轴在主轴箱内是靠 5 个轴承定位的。轴 的前端有 3 个轴承,其中,有 2 个向心球轴承,1 个推力向心滚柱轴承,中间一个推力向心轴承,后端一个向心推力滚柱轴承。其径向间 隙可通过旋转轴前端轴承左边的调整环,推动抵套向右微移,使主轴 最前轴承的内圈沿锥度向右微移,以减小主轴前端的径向间隙。主轴 的轴向间隙可通过旋转主轴后端的调整环,推抵套向右,使后端的推力轴承内圈带着主轴右移,减小后端轴承内、外圈之间的间隙,从而减小了主轴的轴向间隙,调定后需锁紧固定螺钉。

10、为什么卧式车床主轴箱的运动输入轴(Ⅰ轴)常采用卸荷式带轮结构?对照传动系统图说明转矩是如何传递到轴Ⅰ的。

答: 卸荷式带轮结构是为了避免 V 带的拉力使Ⅰ轴产生弯曲变形。 因 V 带对Ⅰ轴的是指向电机轴的单向拉力,它会使Ⅰ轴产生弯曲。 传动系统图中,转矩传递到轴Ⅰ的原理为:V 形带轮的旋转传递 的转矩,通过与轴Ⅰ花键相连的套,而花键套又与 V 形带轮固定,而 将转矩传递到Ⅰ轴;V 形带轮受到的单向拉力则通过支撑花键套的深 沟球轴承传递给固定在主轴箱体上法兰盘,再传递到箱体上。实际上 是使 V 形带轮受到的单向拉力,随着花键套在法兰内的转动,将拉力 由支撑花键套的深沟球轴承的内圈传到滚珠, 滚珠再将拉力扩散到轴 成外圈,然后传到箱体。

11、在 CA6140 型卧式车床主传动链中,如图 2-3 所示,能否用 双向牙嵌式离合器或双向齿轮式离合器代替双向多片式离合器以实 现主轴的开停及换向?在进给传动链中, 能否用单项多片离合器或电 磁离合器代替齿轮式离合器 M3、M4、M5?为什么?

答:不能!!在主传动链中,M1 双向多片摩擦式离合器还承担着 防止过载的作用,在载荷过大,超过了此离合器的摩擦力允许值后, M1 能发生打滑,切断主电动机传到主轴的转矩传动,而牙嵌式离合器 或齿轮式离合器在过载时不能滑移,无法起到过载保护作用。 M3、M4、M5 需按定比传动工作,摩擦片打滑时将影响此定比传动 的正常进行。

12、在 CA6140 型卧式车床的进给传动系统中,主轴箱和溜板箱 中各有一套换向机构, 它们的作用有何不同?能否用主轴相中的换向 机构来变换纵、横向机动进给的方向?为什么?

答: 主轴箱中的换向机构由 M1 控制,其作用是实现主轴的正、反转控 制;而溜板箱中的换向机构由 M6、M7 控制,以实现对光杠到刀架的纵、 横向机动进给方向的控制。 由于它们各自的作用不同, 所以不能用主轴箱中的换向机构来变 换纵、横向机动进给的方向。 主轴箱中起换向作用的离合器 M1 控制着主轴的正、反转,主轴的 正转用于切削,而反转用于退刀。如果用来代替 M6、M7 以改变刀架机 动进给的方向,虽然进给方向是变了,但那时主轴的转动方向也同时 发生了改变,切削变成了退刀,退刀却变成了切削了,此时,切削过 程将无法正常进行了。

13、在车床溜板箱中,开合螺母操纵机构与机动纵向和横向进给 操纵机构之间为什么需要互锁?试分析互锁机构的工作原理。

答: 开合螺母机构与机动纵向和横向进给操纵机构都作用于大溜板箱,使之移动。如果两机构同时作用时,机床的传动链将遭到破坏。 而螺母机构与横向机动进给机构虽分别作用于大溜板箱及中溜板箱,同时接通时不会损坏传动链, 但同时接通时破坏了螺纹加工时的纵向进给与横向机动进给间的关系。所以,开合螺母操纵机构与机动纵向和横向进给操纵机构之间需要互锁。

互锁机构的工作原理为:当控制开和螺母的手柄轴 5(教材图 2-10)转到合上螺母的位置时,销 3 落到了控制 M7 的操作轴的孔中, 使得该轴不能转动,M7 不能接通。同时,手柄轴 5 的凸肩抵住了控制 M6 接通的轴的转动,因而锁住了机动纵、横向进给的接通。而当机动 进给接通时,控制 M6 的轴的销钉孔移开,销钉落到了开合螺母控制手柄轴 5 的 V 形槽中,使手柄轴 5 不能转动。另外,控制 M7 的轴接通横向进给时,它的转

动使其上面的长槽移开,抵住了手柄轴 5 的平台,使手柄轴 5 不能转动,开和螺母机构不能合上。

14、已知溜板箱传动件完好无损,开动 CA6140 型卧式车床,如图 2-3 所示,当主轴正转时,光杠已转动,通过操纵进给机构使 M6或 M7 结合,刀架却没有进给运动,试分析原因。

答: 最可能的原因是吃刀太大, 切削使的过大负荷使 M8 安全超越离合 器发生了安全保护作用;另外,也可能是 M8 安全超越离合器故障,而 不能正常工作所致。以上两种情况都可发现,安全离合器连接光杠传 来运动的一端在转动,而连接蜗杆轴ⅩⅫ的一端却不转。如果前述情 况发生在载荷较小或空载时, 问题应该是 M8 安全超越离合器故障所造 成的。

15、分析 CA6140 型卧式车床出现下列箱的原因,并指出解决办法:

1)车削过程中产生闷车现象。

2)搬动主轴开、停和换向操纵手柄十分费力,甚至不能稳定地停留在终点位置上。

3)将操纵手柄扳至停车位置时,主轴不能迅速停止。

答: 1)车削过程中产生闷车现象 可能是 M1、M8 在过载时都没起作用造成的。对 M1,可是压紧摩擦 片的压力减小,以增加 M1 的敏感程度;对 M8,可适当减小弹簧的复原 力。但因 M8 的安全作用仅限于进给力的切断,若 M8 已经能正常工作, 热故障仍无法排除,则只有更换 M1 了。应该注意的是:M1 控制着主运 动,它对于切削过程中的过载控制起着主要的作用。

2)搬动主轴开、停和换向操纵手柄十分费力,甚至不能稳定地 停留在终点位置上这种故障是由于主轴制动带15崩得过紧, 限制了杠杆14的转动, 从而造成了齿条轴 17 移动困难, 最终造成操纵手柄扳动困难的原因。 解决的方法是:适当调节螺钉 15,以放松对制动带的拉力。

3)将操纵手柄扳至停车位置时,主轴不能迅速停止 制动带 15 太松,可调节螺钉 12,拉紧制动带 15。也可能是制动 带 15 磨损严重,必须更换了。

第3章 铣床

1、为什么卧式车床的主运动和进给运动只用一台电动机,而X6132A 型万能升降台铣床则采用 2 台电动机分别驱动?

答: 由于卧式车床在切削螺纹及蜗杆等工件时, 其主运动和进给运动之间必须采用内联系传动链, 所以必须采用一台电动机同时作为主运动与进给运动的动力源。 但是 X6132A 型万能升降台铣床的主运动和进给运动之间采用的是外联系传动链,故可采用 2 台电动机分别驱动。

2、 说明 X6132A 型万能升降台铣床是如何用一台电动机即能实现 工作台 3 个相互垂直方向的进给运动,又能实现快速调整移动的。

答: X6132A 型万能升降台铣床工作台, 3 个相互垂直方向的进给运动 是采用电磁离合器分别进行控制的, 而快速调整移动及正常进给运动 的转速差别是利用是否采用曲回减速机构来分别实现的。因此, X6132A 型万能升降台铣床仅用一台电动机即可实现工作台 3 个相互 垂直方向的进给运动,又能实现快速调整移动。

3、在万能升降台铣床上加工图 3-1 所示工件,发现加工后的工 件的垂直度和平行度超差,试分析造成超差的原因。

答: 大多数情况下, 图 3-1 所示的工件产生垂直度和平行度超差的原 因如下: 作为加工基准的工件的底面 A 面未放平。 机床导轨在使用中发生了磨损变形。 机床导轨位置发生了变化,使进给方向不再相互垂直。

4、试就图 3-2 说明孔盘变速工作原理,并将此种变速方法与CA6140 型车床的六级变速机构作一下比较。 答: 孔盘变速机构的工作原理可参见图 3-2。图中,1 为拨叉;2 为 两个阶梯齿条轴;3 为齿轮;4 为孔盘。

拨叉 1 固定在上齿条轴 2 上,上、下两个阶梯齿条轴与轴心固定 的齿轮 3 啮合。 两齿条轴的右端是具有不同直径 D 和 d 的圆柱组成的 阶梯轴,直径为 D 的台肩能穿过孔盘上的大孔,直径为 d 的台肩能穿 过孔盘上的小孔。变速时,先将孔盘右移,使其退离齿条轴;然后根 据变速要求使孔盘转过一定角度。再使孔盘左移复位,根据孔盘上对应齿条处为大孔、小孔或无孔状态,使滑移齿轮获得左、中、右三种 状态,如图 3-2 中的 a、b、c 所示。从而使得滑移齿轮轴得到三种不 同的传动比。

在 CA6140 型车床的六级变速机构中,采用了链条、盘形凸轮、 杠杆、拨叉等装置,其机械结构较为复杂。而采用孔盘机构的 X6132A 型万能升降台铣床的主传动链则较为简单,而且有 18 级速度。

5、 为什么 X6132A 型万能卧式升降台铣床要设置顺铣机构?顺铣 机构的主要作用是什么?

答:在利用卧式铣床进行铣削时,如果采用顺铣方式,则进给方向与切削力 F 的水平分力 FX 方向相同。当工作台向右移动时,则丝杆 螺纹的左侧为工作表面, 与螺母螺纹的右侧相接触。(可参见教材 P49 中的图 3-9A)当采用顺铣法加工时,切削力水平分力 FX 的方向向右, 与进给力的相同,但切削力较大时,丝杠螺纹的左侧面便于螺母的右 侧面脱开,使工作台向右窜动。由于铣床采用的是多刃刀具,铣削力 不断变化,从而使工作台在丝杠与螺母的间隙范围内来回窜动,影响 加工质量。为解决顺铣时工作台轴向窜动的问题,X6132A 型铣床设 置了顺铣机构。 顺铣机构的主要作用是消除顺铣时丝杠与螺母之间的间隙, 防止 顺铣时工作台轴向窜动的现象,以提高加工质量,减少机床的振动及 丝杠的磨损。

6、在 X6132A 型万能升降台铣床上,利用 FW250 型分度头加工 z=19、mn=2mm、β=20°的齿轮,试确定配换交换齿轮的齿数。

答:

7、在 X6132A 型万能升降台铣床上,利用 FW250 型分度头加工z=45 的直齿轮,试确定分度手柄每次应转过的整转数与转过的孔数。

答:

第4章 磨床

1、 从转动和结构特点方面简要说明 M1432A 型外圆磨床为保证加工质量(尺寸精度、形状精度和表面粗糙度)而采取了哪些措施?

答: 为保证加工质量,M1432A 型外圆磨床从传动和结构特点方面采 取了如下措施:

1.砂轮架部分

1)砂轮架主轴轴承采用旋转精度、 刚度及抗振性高的多油契动压 滑动轴承, 并严格要求砂轮架主轴轴承及主轴本身的制造精度。 例如, 主轴轴径的圆度及圆锥度允许为 0.002~0.003mm,前、后轴径和前 端锥面(装砂轮处)之间的跳动公差为 0.003mm;轴径和轴瓦之间的 间隙经精确调整,应保证间隙为 0.01~0.02mm,此外,为了提高主 轴部件的抗振性,砂轮主轴的直径也较大。

2)采用 v带直接传动砂轮主轴,使转动平稳。

3)易引起振动的主要件,如砂轮、砂轮压紧盘和带轮等,都经严 格的静平衡,电动机还经动平衡,并安装在隔振垫上。

2.头架和尾座部分

1)为了使转动平稳,头架的全部传动均采用带传动。

2)头架的主轴轴承选择精密的 D 级滚动轴承,并通过精确地修 磨各垫圈厚度,得到适合的预紧力。另外,用拨盘带动工件旋转时, 头架主轴及顶尖固定不动(常称“固定顶尖” )。这些,都有助于提高工件的旋转精度及主轴部件的刚度。

3)头架主轴上的传动件带轮采用卸荷结构,减少了主轴的弯曲 变形。

4)尾座顶尖用弹簧力顶紧工件,因此,当工件热膨胀时,可由 弹簧伸缩来补偿,不会引起工件的弯曲变形。

3.横进给部分

1)采用滚动导轨及高刚度的进给机构(如很粗的丝杠),以提高 砂轮架的横向进给精度。

2)用液压闸缸来专门消除丝杠与螺母的间隙,以提高横向进给 精度。

3)快进终点由刚度定位件——刚度定位螺钉来准确定位。

4.其它

1)提高主要导向及支撑件床身导轨的加工精度,如 M1432A 的 床身导轨, 在水平面内的直度公差为 0.01/1000mm, 而一般卧式车床, 此项公差为 0.018/1000mm。导轨面由专门的低压油润滑,以减少磨 损及控制工作台的浮起量,以保证工作精度。

2)工作台用液压传动,运动平稳,并能无级调速,以便选用合 适的纵向进给量。

2、在 M1432A 型外圆磨床上磨削外圆时,问:

1)若用两顶尖支撑工件进行磨削,为什么工件头架的主轴不转动?另外,工件是怎样获得旋转(圆周进给)运动的?

2)若工件头架和尾座的锥孔中心在垂直平面内不等高,磨削的工件将产生什么误差,如何解决?若二者在水平面内不同轴,磨削的工件又将产生什么误差,如何解决?

3)采用定程磨削一批零件后发现工件直径尺寸大了 0.07mm,应如何进行补偿调整?说明其调整步骤。

答: 1) 若用两顶尖支撑工件进行磨削就是将工件支撑在前后顶尖上 的磨削。此时,需拧动螺杆 1 顶紧摩擦环 2(见教材 P70 的图 4-12), 使头架主轴 10 和顶尖固定不能转动。工件则由与带轮 7 相连接的拨

盘 8 上的拨杆通过架头带动旋转,实现圆周进给运动。由于磨削时顶 尖固定不转,所以可避免因顶尖的旋转误差而影响磨削精度。

2)若工件头架和尾座的锥孔中心在垂直平面内不等高,磨削的 工件将产生形状误差, 使圆柱状的工件变为圆锥状。 出现这种问题时, 应调整工件头架在水平面内的高度, 使工件头架和尾座的锥孔中心在 垂直平面内等

高。 若二者在水平面内不同轴, 磨削的工件也将同样产生工件的形状 误差,使圆柱状的工件变为圆锥状。出现这种问题时,应调整工件头 架在水平面内的位置,使工件头架和尾座的锥孔中心在水平面内同 轴。

3) 采用定程磨削一批零件后, 若发现工件直径尺寸大了 0.07mm, 应进行砂轮架的行程终点位置的调整。具体调整步骤为:(对照教材 P72 的图 4-14)拔出旋钮 13。使它与手轮 11 上的销钉 12 脱开后顺时针转动,经齿轮副 48/50 带动齿轮 Z12 旋转,Z12 与刻度盘 9 上的内 齿轮 Z110 相啮合,于是便使刻度盘 9 连同档销 10 一起逆时针转动 7 个刻度。调整妥当后,将旋钮 13 推入,手轮 11 上的销钉 12 插入它 后端面上的销孔中,使刻度盘 9 和手轮 11 连成一个整体。

3、在 M1432A 型外圆磨床上磨削工件,装夹方法有哪几种?

答: 在 M1432A 型外圆磨床上磨削工件时,其装夹方式可根据头架主 轴的工作形式分为如下三种。(参见教材 P70 图 4-12)

1)工件支撑在前后顶尖上磨削时,需拧动螺杆 1 顶紧摩擦环 2, 使头架主轴 10 和顶尖固定不能转动。工件则由与带轮 7 相连接的拨 盘 8 上的拨杆通过架头带动旋转,实现圆周进给运动。由于磨削时顶 尖固定不转,所以可避免因顶尖的旋转误差而影响磨削精度。

2)用三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘夹持工件磨削时,应拧松 螺杆 1,使主轴可自由转动。卡盘装在法兰盘 12 上,而法兰盘 12 以 其锥柄安装在主轴锥孔内,并用通过主轴孔的拉杆拉紧。旋转运动由 拨盘 8 上的螺钉传给法兰盘 12,同时主轴也随着一起转动。

3)自磨主轴顶尖时,也应将主轴放松,同时用连接板 6 将拨盘 8 与主轴相连,使拨盘 8 直接带动主轴和顶尖旋转,依靠机床自身修 磨顶尖,以提高工件的定位精度。

4、试分析卧轴矩台平面磨床与立轴圆台平面磨床在磨削方法、加工质量以及生产率等方面有何不同?它们的适用范围如何?

答:

卧轴矩台平面磨床的工艺范围较广, 除了用砂轮周边磨削水平面外,还可用砂轮的端面磨削沟槽和台阶等的垂直侧平面。 与矩台平面磨床相比,圆台平面磨床的生产率稍高些,这是由于圆台平面磨床是连续进给,而矩台平面磨床有换向时间损失。但是圆台平面磨床只适于磨削小零件和大直径的环形零件端面, 不能磨削窄长零件,而矩台平面磨床可方便地磨削各类零件,包括直径小于矩台 宽度的环形零件。 卧轴矩台平面磨床与立轴圆台平面磨床都是目前最常见的平面磨床。

第5章 齿轮加工机床

1.分析比较展成法与成形法加工圆柱齿轮各有何特点?

答: 成形法加工圆柱齿轮时所采用的刀具为成形刀具, 其切削刃的形 状与被切削齿轮齿槽的截面形状相同。 常用的为在铣床上用盘形或指 形齿轮铣刀铣削齿轮。此类成形刀具有单齿廓和多齿廓两种。 单齿廓成形刀具时最常用的一种。用单齿廓成形刀具加工齿轮 时,每次只加工一个齿槽,之后再用分度盘进行分度,并一次加工下 一个齿槽,直至全部轮齿加工完毕。 这种加工方法的优点是机床简单而通用, 常采用万能卧式铣床或 立式铣床;缺点是加工精度低。由于同一模数的齿轮在齿数不同时, 其齿形曲线也不同, 这就需要备有所有模数相同而齿数不同的成形刀 具,很不经济。为此,通常采用一把铣刀加工几种规定的相近齿数齿 轮的方法,以减少所需刀具的种类,由于铣刀的齿形是按该范围内最 小齿数齿轮的齿形制造的,生产其它齿数的齿轮时必有形状上的偏 差; 而且一般分度头的分度的精度不高, 造成齿轮轮齿分布的不均匀。 另外,分度所占用的时间也较多。这些原因造成了成形法齿轮加工中 加工精度低,加工的速度、效率低的缺点。又由于此法所需的设备简 单通用,所以此法通常使用于单件小批量生产及修配行业。 在大批量生产齿轮时, 可采取利用多齿廓成形刀具的齿轮拉刀和 齿轮推刀及相应机床的加工方法。 用多齿廓成形刀具加工齿轮可以得到较高的加工精度和生产率, 但要求刀具有较高的制造精度且结构复 杂,而且每套刀具只能加工一种模数和齿数的齿轮,所用机床又必须 是特殊结构的,因而成本较高,仅使用于大量生产中。 展成法加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的, 即是把齿轮啮合 副中的一个作为刀具,另一个作为工件,并强制刀具和工件间作严格 的啮合运动而切削出齿廓的。展成法加工齿轮时,使用的刀具有滚刀、插刀等,根据展成法加 工齿轮的原理,其使用刀具的形状只与齿轮的模数有关,而与齿轮的 齿数无关,一把刀具可用于模数相同而齿数不同的所有齿轮的加工, 因而具有刀具的通用性强,所需刀具的数量少的优点。 另外,用展成法加工齿轮时,加工过程是连续进行的,加工的速 度较高,齿轮的精度也较高,适用于大批量生产多种齿轮。展成法中 的滚齿法是目前广泛使用的齿轮加工方法, 但展成法中的插齿

法更适 合于多联齿轮、内齿圈等的加工。 展成法所使用的机械是专门用于加工齿轮的机床, 无法用于加工 其它机械零件。故只适合于专门化的大批量齿轮生产中。

2.在滚齿机上加工直齿和斜齿圆柱齿轮、 大质数直齿圆柱齿轮及 用切向法加工蜗杆时,分别需要调整哪几条传动链?画出传动原理 图,并说明各传动链的两端件及计算位移是什么?

答: 在滚齿机上加工直齿圆柱齿轮时,分别需要调整三条传动链。它们是:主运动传动链,展成运动传动链和垂直进给运动传动链。 主运动传动链的两端件是主电动机与滚刀主轴; 计算位移是主电 动机与滚刀主轴转速。 展成运动传动链的两端件是滚刀主轴与工作台主轴; 计算位移是 滚刀主轴转速与工作台主轴转速。

垂直进给运动传动链的两端件是工件与滚刀; 计算位移是工件转 速与滚刀轴沿工件轴向的进给量。 在滚齿机上加工直齿圆柱齿轮时的传动原理图如图 5-1。

在滚齿机上加工斜齿圆柱齿轮时,分别需要调整四条传动链。它 们是:主运动传动链,展成运动传动链,垂直进给运动传动链和附加 运动传动链。 主运动传动链的两端件是主电动机与滚刀主轴; 计算位移是主电动机与滚刀主轴转速。 展成运动传动链的两端件是滚刀主轴与工作台主轴; 计算位移是 滚刀主轴转速与工作台主轴转速。 垂直进给运动传动链的两端件是工件与滚刀; 计算位移是工件转 速与滚刀架沿工件轴向的进给量。 附加运动传动链的两端件是滚刀架沿工件轴向的进给量与工作 台主轴的附加转动量。 在滚齿机上加工斜齿圆柱齿轮时的传动原理图如图 5-2。 在滚齿机上加工大质数直齿圆柱齿轮时, 分别需要调整四条传动 链。它们是:主运动传动链,展成运动传动链,垂直进给运动传动链 和附加运动传动链。这四条传动链的两端件同上述的加工斜齿圆柱齿轮时的传动路 线的情况。 在滚齿机上加工大质数直齿圆柱齿轮时的传动原理图也与前述 的在滚齿机上加工斜齿圆柱齿轮时的传动原理图相同,见如图 5-2。 在滚齿机上用切向法加工蜗杆时, 有径向切入法与切向切入法两 种方法,其分别需要调整的传动链,传动原理图,各传动链的两端件

及计算位移分述如下:

(1)在滚齿机上用径向切入法加工蜗杆时,分别需要调整三条传 动链。它们是:主运动传动链,展成运动传动链,径向进给运动传动 链。 主运动传动链的两端件是主电动机与滚刀主轴; 计算位移是主电 动机与滚刀主轴转速。 展成运动传动链的两端件是滚刀主轴与工作台主轴; 计算位移是 滚刀主轴转速与工作台主轴转速。 径向进给运动传动链的两端件是工件与滚刀; 计算位移是工作台 主轴转速与滚刀架沿工件径向的进给量。用径向切入法加工蜗杆时的机床传动原理图如图 5-3。。

(2)在滚齿机上用切向切入法加工蜗杆时,分别需要调整四条 传动链。它们是:主运动传动链,展成运动传动链,切向进给运动传 动链和附加运动传动链。 主运动传动链的两端件是主电动机与滚刀主轴; 计算位移是主电 动机与滚刀主轴转速。

展成运动传动链的两端件是滚刀主轴与工作台主轴; 计算位移是

滚刀主轴转速与工作台主轴转速。

切向进给运动传动链的两端件是工件与滚刀; 计算位移是工作台 主轴转速与滚刀架沿工件切向的进给量。

附加运动传动链的两端件是滚刀架沿工件切向的进给量与工作 台主轴的附加转动量。 用切向切入法加工蜗杆时的机床传动原理图如图 5-4。

3.在滚齿机上滚切斜齿圆柱齿轮时, 附加运动和垂直进给运动传动链的两端件都是工作台和刀架, 这两条传动链是否可以合并为一条传动链,为什么?

答: 不能合并为一条传动链。 虽然附加运动和垂直进给运动传动链的两端件都是工作台和刀 架,但两条传动链中具有合成机构,合成机构的两个输入端分别刀架 的旋转运动与刀架的垂直运动,这是刀架的两种完全不同的运动,其 计算位移不同。

图 5-5 是在滚齿机上滚切斜齿圆柱齿轮时的机床传动原理图。 从 图中可清楚地看出, 刀架的旋转运动机构与刀架的垂直运动机构是滚 齿机上的两个完全不同的机构。尽管它们控制的都是刀架,但它们带 给刀架的是两种完全不同的运动。

4.在滚齿机上滚切斜齿圆柱齿轮时所产生的螺旋角误差与哪些 因素有关?如何保证一对相互啮合的斜齿圆柱齿轮的螺旋角相等?

答: 在滚齿机上滚切斜齿圆柱齿轮时所产生的螺旋角误差与滚刀刀 架扳转角度与方向、附加运动传动链的齿轮选择、展成运动传动链的 齿轮的选择等因素有关。 滚刀刀架扳转角度与方向可参见第 5 题的图示。

为保证一对相互啮合的斜齿圆柱齿轮的螺旋角相等, 应采用成对 滚切加工的方法。 滚切一对外啮合齿轮时, 滚切完其中的一个齿轮后, 只需重新调整滚刀安装角度、主运动传动链,并在附加运动传动链中增加或减少一个介轮,再滚切另一与只啮合的齿轮。

5.在滚齿机上加工直齿和斜齿圆柱齿轮时, 如何确定滚刀刀架扳 转角度与方向?如扳转角度有误差或方向有误, 将会产生什么后果?

答:在滚齿机上加工直齿和斜齿圆柱齿轮时,应根据滚刀及工件 的旋向确定滚刀刀架扳转角度与方向。具体可参考下图。 图中,δ为滚刀安装角;ψ为滚刀螺纹升角;β为齿轮螺旋角。 加工直齿圆柱齿轮时,滚刀的安装角示意图如图 5-5 及 5-6。

用右旋滚刀加工斜齿圆柱齿轮时,滚刀的安装角示意图如图

5-7

用左旋滚刀加工斜齿圆柱齿轮时,滚刀的安装角示意图如图 5-9如扳转角度有误差或方向有误, 将会造成加工后的齿轮齿廓的严重变形。

6.滚齿机上加工斜齿圆柱齿轮时, 工件的展成运动和附加运动的方向如何确定?以 Y3150E 型滚齿机为例,说明在使用中如何检查这两种运动方向是否正确?

答:滚齿机上加工斜齿圆柱齿轮时,工件的展成运动和附加运动 的方向可按下面的相应各图确定。图中,工件上的实线箭头为展成运 动的方向;虚线箭头为附加运动的方向;滚刀上的箭头表示滚刀的旋 转方向。

(1)滚切直齿圆柱齿轮时:

右 图 5-11 用右旋滚刀加工直齿圆柱齿轮

左 图 5-12 用左旋滚刀加工直齿圆柱齿轮

(2)滚切右斜的斜齿圆柱齿轮时:

右 右 β 图 5-13 用右旋滚刀加工右斜的斜齿圆柱齿轮

右 左 β 图 5-14 用左旋滚刀加工右斜的斜齿圆柱齿轮

(3)滚切左斜的斜齿圆柱齿轮时:

β 右 左 图 5-15 用右旋滚刀加工左斜的斜齿圆柱齿轮

左 β 左 图 5-16 用左旋滚刀加工左斜的斜齿圆柱齿轮

Y3150E 型滚齿机上滚切齿轮前,应按以上的图 5-11~5-16 检查 机床各运动的方向是否正确,如发现运动方向相反时,只需在相应的 传动链交换齿轮中装上或去掉一个惰轮即可。

7.在滚齿机上加工一对斜齿圆柱齿轮时,当一个齿轮加工完成后,再加工另一个齿轮前应当进行哪些交换齿轮计算和机床调整工作?

答: 在滚齿机上加工一对斜齿圆柱齿轮时,当一个齿轮加工完成后, 加工另一个齿轮前应当进行展成运动传动链中交换齿轮的重新计 算与变换,在附加运动传动链中增加或减少一个惰轮,并对滚刀刀架 扳转角度的调整。 滚刀调整后的刀架扳转角度与方向可参见第 5 题的图示。 展成运动传动链中交换齿轮的选择可按下列公式进行:

 

8.在其他条件不变,而只改变下列某一条件的情况下,滚齿机的哪些传动链的换向机构应变向:

1)由滚切右旋改为滚切左旋。

2)由逆铣滚齿改为顺铣滚齿(改变轴向进给方向)。

3)由使用右旋滚刀改为左旋滚刀。

4)由加工直齿齿轮改为加工斜齿齿轮。

答: (1)由滚切右旋改为滚切左时,可在滚齿机附加运动传动链中 加入或减少一个介轮,使附加运动传动链换向。 (2)由逆铣滚齿改为顺铣滚齿(改变轴向进给方向)时,滚齿 机展成运动传动链的交换齿轮中应增加或减少一个惰轮。(3)由使用右旋滚刀改为左旋滚刀时,滚齿机展成运动传动链 中的交换齿轮中应增加一个惰轮,以改变展成运动的方向;附加运动 传动链中也应加入或减少一个介轮, 使附加运动传动链方向维持为原 附加运动的方向。同时,还必须按第 5 题中的图 5-5~图 5-10 重新 调整滚刀的安装角。 (4)由加工直齿齿轮改为加工斜齿齿轮时,应计算并安装调整 好附加运动的交换齿轮,以实现工作台的附加转动量。

9.在 Y3150E 滚齿机上加工直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮,在初次滚切完毕后,是否可以采用快速电动机驱动刀架返回,再滚切第二次?对齿形会有何影响?在加工齿数大于 100 的质数直齿圆柱齿轮时,可否同样采用上述方法?为什么?

答: 在 Y3150E 滚齿机上加工一般的直齿圆柱齿轮时,在初次滚切完 毕后,可以采用快速电动机驱动刀架返回,再滚切第二次。 在 Y3150E 滚齿机上加工斜齿圆柱齿轮时,在初次滚切完毕后, 不能采用快速电动机驱动刀架返回,再滚切第二次。 这是因为在加工直齿圆柱齿轮时, 不需附加运动传动链提供的工 作台旋转运动的附加转动;而在加工斜齿圆柱齿轮时,加工过程中必 须考虑附加运动传动链提供的工作台旋转附加转动。 而在快速电动机 驱动刀架返回的过程中, 附加运动传动链所提供的工作台旋转附加转 动将无法复原,这将造成齿轮齿廓形状的偏差,使轮齿变薄。 在 Y3150E 滚齿机上加工齿数大于 100 的质数直齿圆柱齿轮时, 在初次滚切完毕后,不能采用快速电动机驱动刀架返回,再滚切第二 次。 这是因为在加工齿数大于 100 的质数直齿圆柱齿轮, 必须依靠附 加运动传动链提供的工作台旋转运动的附加转动, 而基于类似于加工 斜齿圆柱齿轮时的同样情况,不能采用快速电动机驱动刀架返回,再 滚切第二次。

10.在 Y3150E 滚齿机上,采用单头右旋滚刀,滚刀螺纹升角ψ=2º19', 滚刀直径为 55mm, 切削速度υ=22m/mm, 轴向进给量取ƒ=1mm/r,加工斜齿圆柱齿轮, 螺旋方向右旋, 螺旋角β=12º19'9” , 模数 mn=2mm,齿数 Z=58,8 级精度。要求:

1)画图表示滚刀安装角δ、刀架扳动方向,滚刀和工件的运动方向。

2)列出加工时各传动链的运动平衡式,确定其交换齿轮齿数。

答:

11.对比滚齿机和插齿机的加工方法,说明它们各自的特点及主要应用范围。

答: 虽然滚齿机和插齿机的加工方法同属于展成法, 但这两种齿轮加 工方法也各有其特点和应用范围。 滚齿机的加工方法等接近于一对相互啮合的齿轮在转动时的情 况,依靠滚齿刀的旋转来切削工件。由于滚齿刀为多刃刀具,每次切 削的进刀量较小,切削过程又是一个连续不断的过程,所以切削过程 中产生的冲击力较小,切削过程较平稳,容易得到较高的齿轮表面精 度及较低的表面粗糙度;同时,由于其切削的频率很高,所以滚齿法 的切削速度也很高。但由于滚刀轴结构上的限制,只适合于单联齿轮 的加工,无法适应多联齿轮和内齿轮的加工。尽管如此,由于滚齿机 高质高效的优点,它是目前最常用的加工齿轮的专用设备。 用插齿机加工齿轮时,由于插齿刀在构造上属于单刃刀具,切削 过成为断续的过程,切削时的大部分时间为空行程,插齿刀在每次切削完成后还必须以让刀的方式返回原位置,所以切削的频率较低,每 次切削量较大,切削出的齿轮的表面精度较低、表面粗糙度较高,切 削的速度也较低。但插齿机可适应于多联齿轮和内齿轮的加工。

12.在插齿机上加工直齿圆柱齿轮,主要有哪些运动组成?其中那些运动不参与工件表面的形成过程?

答: 在插齿机上加工直齿圆柱齿轮,主要运动有主运动、展成运动、圆周进给运动、径向切入运动及让刀运动等。其中让刀运动不参与工件表面的形成过程。

第1章 机床的基本知识1、说明下列机床型号的意义:X6132、 X5032、 C6132、 Z3040、 T6112、 Y3150、 CB3463—1、 C1312、 B2010A。答: X6132: 万能升降台铣床,最大工作台面宽 320mm;X5…

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