金属切削机床习题集 投稿:侯憉憊

《金属切削机床》习题集 专业 班级 姓名 学号工程技术学院 第一章 绪论本章重点内容主要有:1.金属切削机床的概念:用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的一种机器。 它是制造机器的机器,故又称为“工作母机”或“工具机”,简称为“机床”。 2.分类:…

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《金属切削机床》习题集

专业 班级 姓名 学号

工程技术学院

第一章 绪论

本章重点内容主要有:

1.金属切削机床的概念:用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的一种机器。 它是制造机器的机器,故又称为“工作母机”或“工具机”,简称为“机床”。 2.分类:按照工件加工工艺范围分(工艺范围依次减小):

1)通用机床 ;2)专门化机床 3)专用机床

3.金属切削机床的编号

表1-1 普通机床类别代号

表1-2 通用特性代号

练习题:

1.金属切削机床是利用刀具对____对进行____加工的一种加工设备。 2.机床的主参数代表机床____大小,用折算表示。 3.按工艺范围的大小分

A.通用机床(普通机床、摇臂钻床)

通用机床可以加工不同尺寸和形状的工件多种加工面,又称为万能机床。其结构一般比较复杂,适用于单件或者中小批量零件生产的类型。 B.专门化机床(凸轮轴机床、曲轴车床、螺旋桨铣床)

专门化机床阶于通用机床和专用机床之间,加工工艺范围较窄。用于形状相似,尺寸不同的工件的特定表面,按特定的工序进行加工。只能用工某一类零件(或少数几类)零件的某一道(或少数几道)特定工序加工。

C.专用机床(专用镗床)

加工工艺范围最窄,结构简单,只能用工某一种零件的某一道特定工序设计制造的适用于大批量生产。

4.专门化机床和专用机床的区别是专门化机床加工形状相似而尺寸不同工件的特定工序的加工,专用机床用于特定工件的某工序加工的机床。 5.解释下列机床型号的含义。

Z3040×16:最大钻削直径40毫米乘最大跨距1600mm的摇臂钻床

MM7132A:工作台最大宽度320mm的第一次改造的精密平面磨床 M1432A:最大磨削直径为320毫米的第一次改进的万能外圆磨床。 MBG1463:最大磨削直径为630毫米的半自动高精度万能外圆磨床。 Y3150E:最大工件直径为500毫米的第五次改进的滚齿机。 THM5650:最大工作台面宽度为500毫米的精密立式加工中心。 CM6163:床身上最大回转直径为630毫米的精密卧式车床。 CK6140:最大车削直径为400毫米的落地卧式数控车床。

第二章 机床的运动分析

主要内容:

1.掌握金属切削机床的分析方法:

表面——运动——传动——机构——调整。 表面(零件):

零件是由若干表面组成:即平面、回转体表面、螺纹面、圆锥面、渐开线等表面),但这些表面一步一步加工(即工序)获得。

运动:为了获得所需要零件表面,需要工件和刀具一定规律的相对运动。表面是由两条发生线组成的,每条发生线由四种方法(轨迹法、成形法、相切法、展成法)之一加工获得。即刀具和工件按照四种方法之一完成的成形运动。 传动(工件表面成形有几种运动,即有几条传动链,注意传动链重合情况。复合运动由两个简单运动或两个以上简单运动组成;)

简单运动传动联系是外联系传动链;一个简单运动对应一条外联传动链 复合运动传动联系是内联系传动链。有两条传动链,一个内联系和一个外联系 机构(实现):机构具体完成相对运动,其中机构分为定比传动和置换器官两大类。(为简明表述机床传动原理和传动路线,采用传动原理图)

调整(5个参数,速度调整为重要参数):即通过置换器官记性调速,满足不同加工对象的需要。

2.四种加工方法,重点理解每个加工方法加工工件,刀具和工件所需要的运动, 3.机床运动主要包括表面成形运动和辅助运动;工件表面成形运动按照切削加工贡献大小又分为主运动和进给运动。 4.掌握外联系传动链和内联系传动链的概念。 5.能够画出普通车床的传动原理图,并写出传动链。

6.机床运动的调整,能够写出运动平衡式,并导出置换平衡式。

练习题:

1.试述工件表面形成的基本原理?两条发生线一一母线和导线,在什么情况下才可以互换?

2.机床的运动包括哪两类?表面成形运动分成哪两类?

机床运动包括:表面成形运动、辅助运动(为表面成形运动提供环境)。 表面成形运动分为:

a主运动:直接去除毛坯上的切削层,使之变成切削,在整个切削加工过程中贡献最大,转速最高,运动最快,消耗功率最大,主运动必有

b进给运动:使被切削层不断投入切削,以逐渐加工出整个工件的表面,即使切削得以继续的运动。可以没有,可以有一个,可以有多个

3.车削、钻削、刨削、铣削、磨削外圆时,主运动、进给运动分别是什么? 1)主运动:

车床:主轴带动工件的旋转;

钻床、镗床、铣床、磨床:主轴带动刀具或砂轮的旋转; 牛头刨床和插床:滑枕带动刨刀的直线往复运动; 2)进给运动:

车床:刀架带动车刀的连续纵向运动;

钻床、镗床、铣床、磨床:刀具或砂轮相对工件的运动; 牛头刨床:工作台带动工件的间歇移动。

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?哪些是复合运动? (1)用尖头车刀车削外圆柱圆。 (2)用成形车刀削外圆柱面。

(3)用螺纹车刀车削圆柱面螺纹。 (4)用螺纹车刀车削锥面螺纹。 答:(1)

母线:圆1,轨迹法,1个简单运动B1 圆柱面

导线:直线2,轨迹法,1个简答运动A1

(2)

母线:圆1,轨迹法,1个简单运动B1 圆柱面

导线:直线2,成形法,不需要运动

(3)

母线:螺纹轴向剖面形状

1,成形法, 螺纹面 不需要运动

导线:螺纹线2,轨迹法,需要运

动一个复合运动。分为两个 简单运动工件旋转B11和刀架直线移动A12

(4)

母线:螺纹轴向剖面形状1,成形法, 螺纹面 不需要运动

导线:螺纹线2,轨迹法,需要运

动一个复合运动。分为三个

简单运动工件旋转B11和 刀架纵向移动A12和刀架横向移动A13

6.机床传动的基本组成部分是哪些?各部分的作用是什么?

动力源、传动装置、执行件;

传动装置的功能①将运动源的动力和运动传递给执行件(刀具和工件);②协调执行件之间的传动关系。

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,对发生线的产生性质没有本质影响。 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)有着严格的传动比关系;外联系传动链则没有这种严格的传动比关系。

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.画出普通车床出传动原理图,并写出车螺纹时传动链和普通车削传动链?

(解析:传动原理图:主要表示与表面成形有直接关系的运动及其传动联系。用一些简单的符号来表示

运动源与执行件,执行件与执行件之间传动联系。 重点掌握符号:电动机、主轴、车刀置换器官、传动比不变的机械联系)

8答:普通车床传动原理图如右图 车螺纹传动链为:

外联系:电动机—1—2—uv—3—4—主轴(工件) 内联系:主轴—4—5—uf—6—7—刀架 普通车削车圆柱面和端面传动链为: 外联系:电动机—1—2—uv—3—4—主轴

外联系:电动机—1—2—uv—3—4—5—uf—6—7—刀架

9.左图为普通铣床铣削平面,刀具和工件需要哪些运动,需要哪些加工方法?哪些是简单运动?哪些是复合运动?需要几条外传动链,几条内联系传动链? 答:

母线:纵向直线,相切法,两个简单运动铣刀旋

平面 转B1和工件纵向移动A2

导线:横向直线,成形法,不需要运动 普通铣削平面传动链

外联系:电动机—1—2—uv—3—4—刀具

外联系:电动机—5—6—uf—6—7—工作台(工件)

10.下图车圆锥螺纹传动原理图,请写出传动链,并指出其为外联系还是内联系传动链?(结合第5题)

外联系(圆导线):电动机—1—2—uv—3—4—主轴(工件)

内联系(螺纹线):主轴—5—6—ux—6—7—刀架 内联系(圆锥母线):刀架—7—8—uy—9—刀架

11.换置器官iv在传动链中的位置不同,哪种方案最好,说明理由? 答:第三种方案最好

前两种其中一个置换器官改变一个参数时,另一个置换器官参数也需要改变。 比如,第一种方案,车削不同导程的螺纹时候需要改变置换器官if运动参数,此时主轴的旋转速度改变,需要进一步调整iv,否则影响加工效率和表面精度;第二种方

案同上。第三种方案iv控制主轴转速,if控制刀架进给量(螺纹导程);相互独立,调整方便。

12.什么是调整?机床调整参数主要包括哪五个?

答:机床的加工对象(工件)经常改变,需要机床改变不同参数以适应不同形状尺寸的加工对象。调整参数运动起点、运动方向、运动轨迹、运动路程、运动速度。

13.机床运动调整计算时的一般步骤?(了解) 1)根据机床的运动分析,确定传动链两端件; 2)传动链两端件的运动关系; 3)列出运动平衡式

4)根据平衡式,导出传动链的置换公式,由此确定主轴箱和进给箱中变速齿轮和交换齿轮传动比。

14.读图、计算题

(1)计算下图齿轮传动比和转速 答:i=Z1/Z2=20/40=1/2

n2=n1×Z1/Z2=50×0.5=25r/min

(2)按下列传动系统图

①写出手柄为主运动时的传动路线表达式?

②计算当手柄50转时,主轴的转数和溜板的位移量各为多少? ③计算主轴一转时,溜板位移量? 答:

①手柄—30/20—Ⅰ—20/25—Ⅱ—30/35—Ⅲ—1/40—主轴 ②.运动平衡式:

n手柄×30/20×20/25×30/35×1/40=n主轴 n主轴=9/7转

f溜板=50×L=50×6mm=300mm ③.溜板位移6mm

(3)按下列传动系统图 ①写出传动路线表达式 ②写出运动平衡式 答:①

传动路线表达式

电机—126/256—Ⅰ——主轴

②运动平衡式:

n电机×126/256×UⅠ—Ⅱ=n主轴

(4)按下列传动系统图 ①轴A的转速

②轴A转一转时轴B的转数

③轴B转一转时螺母C移动的距离 解:①轴A的转速:

 5 232020

nA=1440××××=81.8(r/min)

22232080

②轴A转一转时,轴B转过的转数:

 5 3530251

nB=1440×××××=1.7(r/min)

2230504084

81.8

则轴B在轴A转过一转时转过转数N==48(r)

1.7

③轴B转过一转时,螺母C移动的距离为:

 5 353021

LC=1440×××××10×=4.77(mm)

2230502084

答:轴A的转速81.8r/min;

轴A转1转时,轴B转过的转数48 r; 轴B转1转时,螺母C移动的距离4.77mm。

(5)某立式钻床的主传动系统如图所示要求: ①列出传动路线表达式; ②列出传动链运动的平衡式; ③计算主轴的最大转速。 解:②平衡方程式

34140

1440××UⅡ—Ⅲ××UⅣ—Ⅴ=n主

48170

③主轴的最大转速

140343455

nmax=1440××××=962.5r/min

170484834

①传动路线表达式:

1727

5568

341403455

电机(1440r/min)—Ⅰ— 主轴

481704834

2135

6150

注:传动系统图分析方法:找两端,连中间。即首先找出此传动链的两端的末端件,然后在找他们之间的传动联系。写出传动路线表达式,列出运动平衡式,计算出执行件的转速数值

(6)按下列车床传动系统图,此车床上加工导程为3mm的左旋螺纹(考研难题) ①列出运动平衡式

②计算挂轮a、b、c、d的齿数(齿数小于120)

第三章

重点内容:

1.了解车床加工的工艺范围。

2.掌握车床加工工件所需要的成形运动。即主运动:工件旋转;

进给运动,刀架移动

3.利用传动系统图分析方法,分析车床的主运动传动链和进给运动传动链(米制螺纹传动链和普通车削圆柱面传动链)

4.传动系统图中的八个离合器的功能和作用

5.米制螺纹和英制螺纹、模制螺纹、径节螺纹三种螺纹的导程关系

6.挂轮齿数的计算

7.重点掌握以下车床主要结构:卸荷带轮,双向多片摩擦离合器,变速操作机构、开合螺母,超越离合器,安全离合器,纵向、横向进给操作机构。

练习题:

1.CA6140车床的工艺范围?主要组成部分?

答:使用车刀加工:车削内外圆柱面、圆锥面、回转体成形面、环形槽、端面; 使用螺纹刀具(丝锥和板牙):攻螺纹、(直纹滚花刀)滚花;

使用孔加工刀具:钻孔、扩孔、铰孔。

主要组成部分:三箱(主轴箱、进给箱、溜板箱)两架(刀架、尾架)一床身

2.CA6140车床正转主轴多少级数、反转多少级数,为什么主轴反转最大转速高于正转最大转速?

答:主轴正转级数为24级(高速6级,低速18级),反转级数12级;主轴正转时用于切削,反转时用于退刀,节省工件加工的辅助时间。举例:车削螺纹,完成一次切削后事车刀沿着螺纹线原路退回,而不断开主轴和刀架间的传动链,以免下一次切削时产生“乱牙”现象。

3.CA6140能够车削几种螺纹,这几种螺纹导程有什么联系?

CA6140能够加工四种螺纹,分别为:车削米(公)制螺纹、英制螺纹、模数螺纹(蜗杆螺纹)、径节螺纹(英美蜗杆)。导程关系如下:(表中K指的是线数) 车床

4.车削米制右旋螺纹的传动路线和运动平衡式?

解:米制螺纹做为标准螺纹其导程满足分段的等差数列(见课本P27表3-1) 即行内列与列之间是等差数列——通过基本组完成

行与行之间等比数列——通过增倍组完成。

运动平衡式两端件:主轴——刀架(丝杠),运动关系,主轴一转,刀架纵向移动标准导程。

分析:图中框中结构从主轴到丝杠传动路线分别经过:

① 主轴箱内主轴Ⅵ—58/58—Ⅸ是标准螺纹加工路线或另一部分为主轴Ⅵ—Ⅴ

—Ⅳ—Ⅲ—Ⅷ—44/58—Ⅸ扩大螺纹加工路线;

② 主轴箱内Ⅸ—Ⅹ33/33(右旋螺纹加工)或者Ⅸ—ⅩⅠ—Ⅹ33/25、25/33(左

旋螺纹加工)螺纹变换机构;

③ 挂轮组Ⅹ—ⅩⅡ—ⅩⅢ有三种,一是加工螺栓(公制、英制)螺纹选用

63-100-75,二是加工蜗杆(模数制、径节)螺纹64-100-97,三是a/b、c/d用于加工精密螺纹

④ 通过进给箱内离合器M3(注意与移换机构Z25齿轮配合,此时Z25处在最右

端)进入基本组,ⅩⅢ—ⅩⅣ—ⅩⅤ—ⅩⅥ,基本组八个传动比分别为:i基=sj/7,sj=6.5,7,8,9,9.5,10,11,12除了6.5和9.5满足等差数列。

⑤ 进入进给箱内增倍组ⅩⅥ—ⅩⅦ—ⅩⅧ,增倍组共四个传动比分别为:1/8,

1/4,1/2,1,每组倍数关系。

⑥ 车削螺纹依靠丝杠导程满足螺纹导程M5合。普通车削为壁面丝杠磨损选用光

杆车削。

4答:传动路线

主轴Ⅵ—58/58—Ⅸ—33/33—Ⅹ—63/100—ⅩⅡ—100/75—ⅩⅢ—25/36—ⅩⅣ—基本组

—ⅩⅤ—25/36、36/25—ⅩⅥ—增倍组—ⅩⅧ—丝杠—刀架

运动平衡式:(式中为丝杠导程12)

583363100252536S1ii倍12 (主轴)基583310075363625

5.车削英制螺纹、模制螺纹、径节螺纹与车削米制螺纹有何不同?

解:3题表中可以得到四种螺纹导程不同关系,由此消掉特殊因子即可加工出其他三种螺纹

英制螺纹:每英寸螺纹的含有牙数,导程Pa=25.4/a(1英寸=25.4mm)与米制螺

纹加工比较,两个不同点,分别为1/a(a做为分母满足分段的等成数列)和25.4。 调整一:通过M3离合器控制轴XⅤ驱动轴ⅩⅣ,基本组传动比变为:1/i基本组即i=7/sj,sj做为分母满足分段等差数列满足1/a的要求

调整二:25.4通过移换机构ⅩⅣ—36/25—ⅩⅥ,平衡式为:

583363100136S1i倍12 (主轴)583310075i基25

其中:63/100×100/75×36/25×12=25.4

同理:模制螺纹,导程Pm=πm特殊因子为π,通过挂轮64-100-75消掉,其他

路线与米制螺纹相同;

同理:径节螺纹,每英寸分度圆上含有的螺纹牙数导程PDP=25.4π/DP特殊因子

25.4、1/DP和π,1/DP和25.4同英制螺纹消除,路线与英制螺纹一致,π同模数螺纹通过挂轮消除

6. CA6140车床主轴箱内扩大螺纹导程机构,可以将刀架的位移量扩大多少倍? 解:传动路线:

主轴Ⅵ—58/26—Ⅴ—80/20或50/51—Ⅳ—80/20或50/50—Ⅲ—44/44—Ⅷ—26/58—Ⅸ—Ⅹ—同米制螺纹—丝杠

其中置换器官为Ⅴ—80/20或50/51—Ⅳ—80/20或50/50—Ⅲ,四个传动比为:16,4,4,1

其中只有传动比16(80/20×80/20)和4(50/50×80/20)启动扩大作用,50/51×80/20≈4,传动比不严格,满足不了主轴没转一转,刀架进给一个标准螺纹导程,另外与传动比4路线重合,故舍弃。

答:将刀架的位移量扩大4倍和16倍。

7.能否用车大导程螺纹路线加工大导程精密非标螺纹?

答:不能,因为加工较大精密螺纹在CA6140车床上只要采用的措施、就是缩短传动链、而车大导程螺纹传动路线长,传动件的累积误差大,所以不能用车大导程螺纹传动链车削较精密的非标螺纹

解析:加工精密螺纹加工路线为:

主轴Ⅵ—58/58—Ⅹ—挂轮(a/b×c/d)—ⅩⅢ—M3合—ⅩⅤ—M4合—ⅩⅧ—M5合—丝杠

加工路线传动链短,参与的齿轮传动少,齿轮传动积累误差少,加工的精度高。

8.挂轮计算,如图利用下图的传动系统,加工L=4mm螺纹试选择挂轮a.b.c.d的齿轮(挂轮齿数应为5的倍数).

答:由图可知。

3625ac1×××××6=4 2440bd

35ac2×××= 28bd3

ac48×=× b5d9

ac2040×=× b25d45

得:a=20,b=45,c=40,d=25;

9.结合4题图和下图说明CA6140中M1—M8离合器的功能和作用?

M1:双向多片摩擦离合器,离合器共三个位置;功能控制主轴正转(左啮合)、

反转(右啮合)与主轴停(处在中间位置)。

M2:齿式离合器,左右两个部分,左部分与主轴花键配合,右部分主轴轴承

配合(即向定位、周向不定位),左右两部分通过内齿轮控制啮合和断

开;功能控制主轴高(离合器断开)与中低速切换(啮合)。

M3:加工螺纹的不同类型,即米制螺纹与英制螺纹移换机构,但注意与移换

机构中齿轮

Z25配合关系。M3断开时,Z25移动最右端,加工米制螺纹和模数螺纹,

即轴ⅩⅣ驱动轴ⅩⅤ;反之,M3啮合时,Z25移动到最左端,加工英

制螺纹和径节螺纹,即轴ⅩⅤ反过来驱动轴ⅩⅣ。

M4:非标准、精密螺纹与标准螺纹切换。M4啮合把轴ⅩⅤ和轴ⅩⅧ合成一根

轴,缩短传动链,降低齿轮传动链的传动误差。

M5:丝杠与光杠移换机构。加工螺纹,M5合丝杠带动溜板箱刀架进给,保证

螺纹的标准

导程。普通车削M5开,驱动光杆带动刀架进给,避免四个磨损。

M6:牙嵌齿式离合器,控制纵向滑板纵向进给(正向、反向、停止)。

当离合器上啮合时,ⅩⅩⅢ—40/48—ⅩⅩⅣ—ⅩⅩⅤ—齿轮和齿条控

制正向进给

当离合器下啮合时,ⅩⅩⅢ—40/30—ⅩⅩⅧ—30/48—ⅩⅩⅣ—ⅩⅩⅤ

—反向进给

当离合器中间时,机动进给停止,此时通过左侧手柄手动操作,

手柄ⅩⅩⅥ—17/80—ⅩⅩⅤ—齿轮和齿条控制进给

M7:牙嵌齿式离合器,控制横向滑板横向进给(正向、反向、停止)同M6

M8:安全离合器和超越离合器,安全离合器提供过载保护,即当机床过载或

出现故障时能自动断开运动而保护机

床不受损坏;超越离合器避免两个电

机同时驱动一根轴而发生运动干涉,

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轴产生弯曲变形提高了传动平稳性。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,影响主轴箱传动精度。

原理:带轮与花键套筒用螺钉连接成一体,支承在法兰内的两个深沟球轴承上,而法兰则固定在主轴箱体上。这样,带轮可通过花键套带动轴I旋转,而带的拉力则经法兰直接传至箱体(卸下了径向载荷)。

11.按图简述双向多片摩擦离合器的结构、控

制原理、作用?

答:结构:离合器装在Ⅰ轴上,由左、右两部

分组成,其结构是相同的,左离合器传动主轴

正转,而正转用于切削,传递的扭距较大,所

以片数多。

原理:依靠内、外摩擦片摩擦力驱动原理。

轴Ⅰ动力通过花键带动内摩擦片2,内摩擦片

2通过压块8提供压力,与外摩擦片3摩擦传

动,外摩擦片3依靠四个凸缘安装空套齿轮1

开口槽内,带动空套齿轮Z56和Z51转动。

(注意: Z56和Z51与轴Ⅰ是轴承配合。)压块8的控制:依靠元宝销6控制拉杆7,拉杆7安装在空心轴1内部,拉杆7末端通过销5与压块8连接。利用元宝销左中右三个位置控制压块8。

作用:1)连接两根轴之间的运动,并靠摩擦传递动力。

2)充当过载保护装置,当机床超载时,摩擦片打滑,避免损坏机床。

12. 按图简述制动器的制动原理、作用?

答: 结构:主要由制动轮16和制动钢带15(内

侧固定一层夹铁砂帆布)组成,安装在轴IV上。

控制原理:制动轮通过花键安装在IV轴上,外

面还有制动钢带,制动钢带一端固定在箱体上

(通过螺钉13),另一端固定在制动杠杆14

上,当操纵齿条轴22作轴向移动时,操纵轴上

的曲线部分使杠杆带动制动带拉紧或松开。

作用:在摩擦离合器脱开时刻制动主轴

调整:制动钢带的拉紧程度可由装在箱体端的调节螺钉13调整。

13. 按图简述变速操纵机构是如何实现变速?

答:动作原理:

手柄—链传动—轴4—凸轮3—曲线槽

—杠杆5—拨叉6—齿轮A—轴Ⅱ(槽

型凸轮两段不同直径的圆弧,两段不同

直径圆弧通过杠杆5控制二联滑移齿

轮A左右两个位置。即小半径时最左

端,大半径时最右端)

手柄—链传动—轴4 —曲柄2—拨叉

1—齿轮B—轴Ⅲ

(槽型每个直径的圆弧分别有三个控

制点,比如大直径圆弧控制轴Ⅱ齿轮最右端,大半径圆弧三控制点1、2、3控制曲柄2带动轴Ⅲ三联滑移齿轮处在左、中、右三位置)

14. 按图简述开合螺母原理,作用?

答:作用,接通或断开从丝杠传来的运

动。车螺纹时,开合螺母扣合于丝杠上,

丝杠通过开合螺母带动溜板箱移动。

原理:转动手柄6—轴7—槽盘28 (偏

心圆弧槽)—圆柱销27—上下半螺母

26、25—燕尾形导轨上下移动—开合

螺母与丝杆啮合。

圆弧槽d接近盘中心部分的倾斜角较

小,使开合螺母闭合后能自锁。

15. 按图简述互锁机构原理,作用?

作用:纵向进给,横向进给,车螺纹三种运动中只能接通一种运动给刀架。 原理:轴2角度转动控制横向进给运动,

轴1左右移动控制纵向进给运动

中间轴3角转动控制开合螺母张开闭合。

图一(车螺纹)开合螺母闭合,中间

轴3转过一个角度通过凸台卡在轴2槽中,

轴2不能转动,阻止纵向接通(如图二);

轴1上弹簧销8将球头销9顶入轴3支撑

套中,轴1不能移动,阻止横向接通。

图三(纵向进给接通)轴1左右移动

移动,但轴1上弹簧销8将球头销9顶入

支撑套4和中间轴3槽中,中间轴3

不能

转动,限制开合螺母手柄转动

图四(横向进给接通)轴2转动,轴2槽转位,中间轴3无槽可插。限制开合螺母手柄转动。

16. 按图简述超越离合器原理,作用?

答:作用,避免两个电机同时驱动一个轴,由于

速度不同产生运动干涉破坏机件,超越离合器的

速度取决与两个电机中最大速度。

原理:主轴箱电机→空套齿轮,

快速电机→星轮;

①机动进给时,主轴箱电机驱动;三个滚柱在弹

簧弹力作用和摩擦力作用(空套齿轮只能逆时针

转动)下,楔紧在空套轴承和星轮之间,空套齿

轮利用滚动体带动星轮转动。

②快速进给时,快速电机驱动,星轮的转速高于

空套齿轮转速,此时摩擦力使滚子经顶销压缩弹

簧,向楔形槽的宽端移动,脱开空套轴承向星轮的传动联系。

17. 按图简述安全离合器原理,作用?

功用:提供过载保护,即当机床过

载或出现故障时能自动断开运动而

保护机床不受损坏。

原理:安全离合器左、右部分通过

螺旋形端面齿。倾斜的接触面在传

递力矩时产生轴向力。这个力依靠

弹簧9平衡。

调整:通过调整螺母带动拉杆,弹

簧座8,控制弹簧的弹力。

补充(考研)))00:

18.简述卧式车床的主要组成部件和各部件的功用?

主轴变速箱:主轴上安装卡盘,夹持工件,完成主运动及其变速。

进给变速箱,提供米制、英制、模数、径节四种螺纹基本系列,与进给量系列。 溜板箱:接通丝杠车削各种螺纹,接通光杠,实现纵、横向进给运动及辅助运动。 三杠:丝杠、光杠、操纵杠。

床身(导轨):保证各部件相互位置精度与相互运动精度。

尾座:支承长轴的辅助支承,安装孔加工刀具(钻头,扩孔钻„„)

19.简述安装机床地脚螺栓组件的用途和紧固地脚螺栓的注意事项。

1)用途:①垫铁:调安装水平基准,并承受机床自重与工作载荷。

②地脚螺栓:固定机床,防止倾覆。

2)注意事项:①涂防锈油脂,按顺序拧紧。

②用定扭矩搬手旋紧螺母,逐步拧紧,防止用力过猛,将地脚螺钉拉出。

20.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。

21.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。

22.见车床传动系统图,在CA6140上加工螺距为32mm 的米制螺纹时,请指出一条米制螺纹加工的传动路线,给出主轴转速和基本变速组、倍增变速组的传动比值。

32u=基28   32 解:(1)L标准==8mm,查表2-3得 28354u倍=3528

(2)M2主轴低速,n主=40~125r/min

IX轴Z58(扩大位置)

(3)运动平衡方程式

5880504426336310025322536283548=l主轴12mm26205044583310075362836253528—————————————————————

             4

23.见车床传动系统图,在CA6140上加工螺距为28mm 的米制螺纹时,请指出一条米制螺纹加工的传动路线。并给出主轴转速、基本变速组和倍增变速组的传动比值。

28u=基28   28 解:(1)L标准==7mm,查表2-3得 28354u倍=3528

(2)M2低速,n主=40~125r/min

IX轴Z58(扩大螺距)

(3)运动平衡方程式 

47=l主轴

—————————————————————5880504426336310025282536283512mm26205044583310075362836253528

             4

24.CA6140型车床的安全离合器在正常车削时出现打滑现象,试分析原因并说明解决办法。

正常车削时M正常<[M额定],(F轴向力<F弹簧力)弹簧力推半离合器10与4啮F轴向力>F弹簧力F

弹簧力”过小,呈现安全离合器“打滑”,此时应调大弹簧力即可。

25.CA6140型车床纵向进给丝杠有轴向窜动现象,试分析它会给车削工作带来什么不良影响?分析产生窜动的原因并指出解决的办法?

1)①车螺纹时产生螺距误差。

②螺纹表面粗糙度恶化。

2)①止推球轴承(5、7)间隙过大。措施:调整螺母8。

②止推球轴承损坏或“松圈、紧圈”装错位置,措施:更换轴承或重装。

25.CA6140车床主轴箱内扩大螺纹导程机构,可以将刀架的位移量扩大多少倍? 26.CA6140进给箱内基本组和增倍变速组的传动比多少?

27.CA6140车径节螺纹和车公制螺纹时刀架的传动路线有什么不同?为什么? 28.如果用光杠或丝杠既作车螺纹又作车外圆的传动机构,有什么问题?

题25—28答案在上面找

29.CA6140车床主轴箱中有两个换向机构其功用是什么?能否取消其中一个? 答“两个换向机构为:M1双向多片摩擦离合器,作用1:起停;作用2:主轴正反转。第二个机构是加工左右旋螺纹换向机构

第四章 齿轮加工机床

重点内容:

1.了解两种齿轮齿形加工方法特点,仿形法和展成法;

2.掌握滚齿机加工圆柱直齿轮和圆柱斜齿轮所需要的成形运动。 3.掌握YC3180滚齿机的传动原理图,并理解传动链。 4.掌握滚刀安装角概念,其误差与哪些因素有关 5.了解滚齿机和插齿机的加工工艺范围。

练习题:

1.按形成齿形的原理,切削齿轮的方法可分为哪两大类?各自特点? 答:仿形法和展成法

①仿形法:用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削轮齿。 仿形法需要成形运动:(常用刀具:盘形铣刀和指状铣刀) 渐开线表面

导线:直线,相切法,刀具转动和刀具相对工件竖直运动 特点:加工成本低,加工方法简单,通用机床即可加工;

加工精度低,对于一定模数和压力角的一套齿轮,采用一组刀具(8把或

15把)无法保证对这一套齿轮所有齿数的齿轮高精度加工;

加工效率低,加工完一个齿形退回,工件分度,在加工下一个齿。

应用范围:1)单件小批生产精度较低的齿轮

2)大型齿轮(因所用刀具和机床结构较简单)

②展成法: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传动比的啮合运动切削削齿廓。 展成法需要成形运动:(常用刀具:滚刀和插齿刀)

渐开线表面

导线:直线,相切法,刀具转动和刀具相对工件竖直运动 特点: 加工精度高,加工效率高,同一把刀具即可加工一定模数和压力角的任意齿数的一套齿轮。

应用范围:应用广范,适用于大批量生产多种齿轮。

2.分析滚齿机加工直齿圆柱齿轮,需要哪些运动?这些运动各自有何用途? 答:①主运动:滚刀的转动,起切削作用。

②展成运动:工件转动,形成渐开线齿廓。K头滚刀一转,工件转K/Z转 ③垂直进给运动:滚刀刀架溜板垂直进给,mm/r工件,形成齿宽。 3、比较滚切斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮的各个异同点?

答:滚切斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比,端面齿廊都是渐进线;但齿长方向不是直线,而是螺旋线。因此,加工斜齿圆柱齿轮也需要两个运动;一个是产生渐开线的展成运动;另一个是产生螺旋线的运动。前者与加工直齿齿轮时相同,后者则有所不同,加工直齿圆柱齿轮时,进给运动是一个直线运动,是一个简单运动。加工斜齿圆柱齿轮时,进给运动是螺旋运动,是一个复合运动。加工直齿轮时,需要三条传动链;加工斜齿轮时,需要四条传动链。

4.根据YC3180滚齿机的传动原理图,写出其加工圆柱直齿轮和圆柱斜齿轮的传动链,并指出各条传动链性质,说明作用? 答:加工直齿轮传动链为①②③ 加工斜齿轮传动链为①②③④

①主运动B11(外联系) 电机—1—2—uv—3—4—滚刀 滚刀的转动,为切削提供动力。

②展成运动(内联系)

滚刀—4—5—u合成—6—7—uX—8—9—工作台 保证:K头滚刀旋转1转,工件旋转K/z转

③滚刀轴向进给 (外联系) 工作台—9—10—uf—11—12—刀架

切出齿轮整个齿宽。工件的转速和刀架移动速度之间的相对关系只影响加工表面的粗糙度,所以滚齿机的进给以工件每转时滚刀架的轴向移动计量

④差动传动链(内联系)

刀架—12—13—uy—14—15—u合成—6 —7 —ux—8—9—工作台

斜齿轮的齿长方向是螺旋线,产生螺旋线需要需要刀架的上下移动和工件的附加旋转运动之间构成一个复合运动,即需一条内联系传动链,即刀架直线移动(A21)距离为螺旋线的一个导程T时,工件的附加转动(B22)正好一转。

归纳:工件与滚刀螺旋方向相同时,滚刀垂直进给一个工件螺旋导程T,工件应附加地多转一圈,工件与滚刀螺旋方向相反时,滚刀垂直进给一个工件螺旋导程T,工件附加地少转一圈。

5.什么是滚刀的安装角?在滚切斜齿圆柱齿轮中,滚刀安装角与什么因素有关? 答:①滚刀刀齿是沿螺旋线分布的,加工直齿圆柱齿轮时,为了使滚刀齿方向和被切齿轮的齿槽方向一致,滚刀轴线与被切齿轮端面之间应倾斜一个角度,称为滚刀的安装角

②滚刀的安装角和滚刀的螺旋线方向及螺旋升角有关还和被加工齿轮的螺旋线方向及螺旋角有关。

6.作图题,画图表示刀具的安装角与齿轮螺旋角、刀具螺纹升角关系,采用左旋滚刀和右旋滚刀加工直齿轮?采用右旋滚刀加工右旋斜齿轮和左旋斜齿轮?采用左旋滚刀加工右旋斜齿轮和左旋斜齿轮?

答:δ为滚刀安装角;ψ为滚刀螺纹升角;β为齿轮螺旋角 ①左旋滚刀和右旋滚刀加工直齿轮,画出滚刀安装角

②采用右旋滚刀加工右旋斜齿轮和左旋斜齿轮,画出滚刀安装角

③采用左旋滚刀加工右旋斜齿轮和左旋斜齿轮,画出滚刀安装角

注意:画刀具安装角问题,主要抓住斜齿轮的螺旋角和刀具(蜗杆)的螺纹生角。 其次,注意齿轮在滚刀的前方,还是齿轮在滚刀的后方,决定齿轮的螺旋线正面投影的斜线方向。

a.加工斜齿轮,滚齿加工相当于一对交错轴的螺旋传动,两齿轮相啮合时轮齿的齿向必须保持一致;则安装角 δ=β±ω

螺旋线方向相同时取“—” ; 螺旋线方向相反时取“+”; b. 加工直齿时,β=0,则δ=ω 7.滚齿机和插齿机加工齿轮有何不同点?

答:①工艺范围:滚齿机:用于直齿与斜齿圆柱齿轮、蜗轮、链轮、花键轴、同步齿形带轮加工。 插齿机:用于内齿轮、小间距的多联齿轮等的加工。 ②滚齿是利用切削刃的旋转实现运动,属于铣削的范围。而插齿则是利用切削刃的往复直线运动实现主运动,属于刨削的范围。 ③生产率、加工齿轮表面精度:

滚刀为多刃刀具,每次切削进刀量较小,切削为连续过程,所以切削过程冲击力较小,平稳,易得较高的齿轮表面精度;

插齿刀为单刃刀具,切削为断续过程,切削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,切削的速度也较低,

补充(考研):

8.滚齿机合成机构的功用?传动比?

①功用:把展成运动要求工作台转动B12(K头滚刀没转一转,工件B12转过K/Z转)和差动链要求工作台附加转动B22(刀架进给一个导程T,工件附加一转)迭加起来,然后再传给工作台。

②结构:依靠M1和M2离合器进行控制,其中M2离合器把行星轮架B与输出齿轮Z3轴固定连接在一起。M1离合器把附加运动传递给行星轮架B,行星轮架B与输出齿轮Z3轴光轴连接(轴向定位,周向不定位)。

③传动比:滚切直齿圆柱齿轮时,脱开离合器M1,即断开差动运动动力源;接上离合器M2,滚刀和工件之间只有展成运动。使齿轮Z3轴和行星轮架B成为一个整体,行星轮架不工作,相当于联轴器。输入齿轮Z1轴和输出齿轮Z3轴成为一根轴,故传动比为:

i13=n3/n1=z1/z2×z2/z3=z1/z3=1(z1=z2=z3=25)

滚切斜齿圆柱齿轮时,接上离合器M1,连接差动运动动力源;断开离合器M2,行星轮架B与输出齿轮Z3轴光轴连接,各自转动。此时,行星轮架B工作。 输入齿轮z1和输出齿轮z3方向见B图,

n3-nB/n1-nB= z1/z2×z2/z3=z1/z3= -1(方向相反)

n3=2nB-n1

在展成运动链中,nB=0,输入与输出的传动比: i合成= n3/n1= -1

在差动运动链中,n1=0,输入与输出的传动比: i合成= n3/nB= 2 9.参考以下三种方案,分析比较滚齿机内联系传动链置换器官不同位置对机床的影响?

三种方案的展成链和差动链的置换式如下图:

1)展成链目的加工渐开线,方案一和方案三,展成链中交换齿轮ix的计算简单,并且在设计机床中常数Cx为24,易分解,能够得到齿轮准确的挂轮。方案二中分母包含sinβ,β为被加工齿轮的螺旋角,数值为无理数,挂轮的选取只为一个近似值,加工出的齿轮渐开线轮廓有误差。

2)差动链目的加工出螺旋角,方案一和方案二都包含被加工齿轮齿数,在加工一对相啮合的斜齿轮时,需要根据每个齿轮的齿数重新选配挂轮,才能保证两个齿轮的螺旋角近似相等,因而啮合状态变坏。方案三中置换公式不包含齿数,即差动交换齿轮的传动比iy与z无关,这样加工一对相啮合的斜齿轮时,不必因齿数不同而重新选配挂轮,就能保证相啮合的螺旋角角度是一样的;至于不同的旋向,可通过差动交换齿轮用惰轮解决,从而保证啮合质量。 综上所述,方案三最佳。

10.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6 题中的图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。

第五章 磨 床

重点内容:

1.了解磨床加工的加工特点,工艺范围。

2.重点掌握磨床加工工件采用纵磨削法和切入磨削法所需要的成形运动。 3.了解万能万圆磨床的结构、传动系统图。

4.重点掌握平面磨床的分类、命名、加工工件所需的成形运动。 5.内圆磨床加工工件所需要的成形运动。 练习题

1. 说明磨床的功用和工艺范围?

答:用磨料或磨具作为工具对工件表面进行切削加工的机床,统称为磨床。它们是因精加工和硬表面加工的需要而发展起来的。磨床可用于磨削内、外圆柱面和圆锥面、平面、螺旋面、齿面以及各种成形表面等,还可刃磨刀具,应用范围非常广泛。

2.万能外圆磨床的磨削方法有哪两种?机床有哪些运动?两种方法有何不同? 答:1)纵向磨削法(纵磨法)和切入磨削法(横磨法)

2)a.纵向磨削法:工作台作纵向往复运动进行磨削的方法。表面成形方法采用相切——轨迹法 圆(母线),相切法 ,

①砂轮的旋转运动:n砂—主运动 ②工件的旋转运动f周:

直线(导线),轨迹法, ③工件的纵向进给运动f纵

b.切入磨削法:用宽的砂轮进行横向切入磨削的方法。表面成形运动成形——相切法

直线(导线):成形法,不需要运动 母线(圆):相切法 ①砂轮旋转n砂 ②工件旋转f周

3)不同点在于砂轮的横向进给方式 ①纵向磨削时:f横:周期性间歇切入进给 ②切入磨削时:f横:连续切入进给 3.说出万能磨床与外圆磨床的区别。 答:万能磨床与外圆磨床的差别在于:第一,砂轮架能按逆时针方向转角度,故比外圆磨床的砂轮架多一层转盘。第二,工件头架也能按逆时针方向转角度,故也要多一层转盘。第三,多一个内圆磨头。它平时抬起,磨内圆时放下。

解析:图a和图b是外圆磨床加工外圆柱面和外圆锥面。图c万能外圆磨床砂轮架多一层转盘。图d,万磨工件头架也多一层转盘。图e万磨多一个内圆磨头。

4.万能外圆磨床能磨削哪些表面?磨削圆锥面有哪几种方法? 答:1)可以磨削内外圆柱面或圆锥面,磨削阶梯轴的轴肩和端平面。

2)磨削圆锥面方法

①上工作台倾斜(±10°),磨削小锥度细长轴。 ②砂轮架倾斜(±30°),宽砂轮靠磨短圆锥。

③工件头架倾斜(0°— 90°),磨削内圆锥或自磨顶尖。 5.M1432A型外圆磨床的主运动和进给运动有哪些?并说明作用? 主运动:主砂轮旋转和内圆磨削小砂轮旋转,起磨削作用。

进给运动:①工件头架主轴的圆周进给运动,采用相切法加工,使工件旋转运

②工作台纵向往复进给运动,磨削等直径圆柱表面。

③砂轮架横向进运动,去除加工工件表面余量,以获得零件所需尺寸。

6.平面磨床的种类?加工特点?

答:4类(根据砂轮工作面和工作台形状各分2类)

①砂轮的端面磨削(主轴立式配置)和轮缘(圆周,主轴卧式配置)磨削; ②工作台形状为矩台和圆台

1)卧轴矩台平面磨削 —— 用于长形平面加工

2)立轴矩台平面磨削 —— 常用于齿轮面、推力垫圈、汽缸盖平面磨削。 3) 立轴圆台平面磨削 —— 适于大件加工 4) 卧轴圆台平面磨削 —— 用于小件加工

四种机床加工特点:砂轮端面磨削和轮缘磨削,端面磨削的砂轮较大,能同时磨出工件的全宽,磨削面积大,所以,生产效率高。但端面磨削时,由于砂轮和工件表面的接触面积大,发热量大,冷却和排屑差,即加工精度和表面粗糙度较差。 距台式平面磨床与圆台式平面磨床。圆台平面磨床由于采用端面磨削,且为连续磨削,没有工作台的换向时间损失,故生产效率较高。但圆台式只适合磨削小零件和大直径的环形零件端面。不能磨削长零件。而矩台平面磨床可以磨削各种零件,工艺范围较宽。

补充(考研):

7.以M1432A型磨床为例,说明为保证加工质量(尺寸精度,几何形状精度和表面粗糙度),万能外圆磨床在传动与结构方面采取了哪些措施? 答:传动方面:

1)砂轮旋转主运动 ,通常由电动机通过三角带直接带动砂轮主轴旋转; 2)工件圆周进给运动 ,通常由单速或多速异步电动机经塔轮变速机构传动; 3)工件纵向进给运动 ,通常采用液压传动,以保证运动的平稳性,并便于实现无级调速和往复运动循环的自动化。

8.答M1432A万能外圆磨床提高横向进给精度的措施是: 1设置闸缸 ○

2采用滚动导轨,设有缓冲装置,以减少定位时的冲击和防止振动 ○

3采用定程磨削和微量调整。 ○

《金属切削机床》习题集 专业 班级 姓名 学号工程技术学院 第一章 绪论本章重点内容主要有:1.金属切削机床的概念:用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的一种机器。 它是制造机器的机器,故又称为“工作母机”或“工具机”,简称为“机床”。 2.分类:…

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