毕业论文 车床论文.doc

前言随着科技的发展数字化机械设备不断占领市场尤其是金属切削中的数控机床已经成为时代的先驱引领潮流但有着悠久历史的普通成床特别是它不甘落后继续想着明昂首阔步的精神是值得我们去改造的本篇论文的指导思想包括车床的历史发展及卧式车床的相关知识车床主轴的加工工艺及检验装配使用后对机床的保养及维护对废置主轴重新修理再利用相对于数控车床普通车床对于手工操作要求更高一些主要体现个人的技术水平而且有些零件的加工工序还需要它来加工的还有就是它的加工价格比较便宜所以它不会很快消失那么增加它的使用寿命进而提高它的业绩希望它跟好的走向明天第章概论车床的历史及发展车床的历史公元前二千多年出现的树木车床是机床最早的雏形工作时脚踏绳索下端的套圈利用树枝的弹性是工件有绳索带动旋转手拿贝壳或石片等作为刀具沿板条移动工具的切削工作中世纪的弹性杆棒车床运用的仍是这一原理十五世纪由于制造钟表和武器的需要出现了钟表匠用的螺纹车床和齿轮加工车床以及水力驱动的炮筒鏜床年左右意大利让人奥纳多达芬奇曾绘制过车床鏜床纹加工机床和内圆磨床的构想草图其中已有曲柄飞轮顶尖和轴承等新机构中国明朝出版的天工开物中也载有磨床的结构用脚踏的方法是铁盘旋转加上沙子和水剖切玉石年英国人莫兹利创造成的车床由丝杆转动刀架能实现机动进给和车削螺纹这是机床结构的一次重大变革莫兹利也因此被称为英国机床工业之父随着电动机的发明机床开始先采用电动机集中驱动后有广泛使用单独电动机驱动二十世纪初为了加工精度更高的工件夹具和螺纹加工工具相继创造出坐标鏜床和螺纹磨床同时为了适应汽车和轴承等工业大量生产的需要有研制成能自动更换刀具以进行多工序加工的加工中心从此随着电子技术和计算机的发展和应用使机床在驱动方式控制系统功能等方面都发生显著变革车床的诞生及发展车床的诞生记在发明车床的故事中最引人注目的是一名叫莫兹利得英国人因为他于年发明了划时代的刀架车床这种车床带有精密的导螺杆和可互换的齿轮莫兹利生于年岁的时候他是发明家布拉默的得力助手直到岁才离开布拉默因为布拉默粗暴地拒绝了莫兹利提出的把工资增加到每周先以上的请求就在莫兹利离开布拉默的那一年他制造成了第一台螺纹车床年以后莫兹利在他自己的车间制造出了一台更加完善的车床世纪由于高速工具钢的发明和电动机的应用车床不断完善终于达到高速度和高精度的现在水平车床的发展史车床的发展大致可以分为四个阶段雏形期基本架构期独立动力期与数值控制期下面针对其发展的过程加于介绍车床的诞生不是发明出来的而是逐渐演进而成早在四千年前就有人利用简单的拉弓原理完成钻孔的工作这是由记录最早的工具机这段期间可称为雏形期世纪开始的工业革命象征着以工匠主导的农业社会结束取而代之的强调大量生产的工业社会由于各种金属制品被大量使用为了满足金属零件的加工车床成了关键性的设备到了世纪才有完全以铁制零件组合完成的车床再加上诸如螺杆等传动机构的导入一部具有基本功能的车床总算开发出来为其基本结构架瓦特发明了蒸汽机是的机床可籍由蒸汽机产生的动力来启动车床运转世纪初拥有了独立动力源的动力车床终于被开发也将车床带到新的领域世纪中计算机被发明不久计算机即被用在工具机上为数车床型号的组成通用车床的型号由基本部分和辅助部分组成中间用隔开读作之前者需统一管理后者纳入型号与否由企业自定型号从左到右构成如下分类代码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系号其他特性代号企业代号车床的类代号车床的通用特性代号表车床简介型普通车床是我国设计制造的新型好产品它具有良好的性能结构先进操作方便外观整洁等特点所代表的意义类别代号车床类结构特性代号组别代号卧式系别代号主参数最大回转直径图卧式车床主轴箱展开图一主运动传动主运动是车床速度最高消耗功率最大的运动主运动传动链的两个末端件是主动机与主轴它的功用是把动力源的运动及动力传给主轴是主轴带动工件旋转实现主运动并把满足卧式车床主轴变速的换向的要求主轴转速技术和转速由传动系统图和传动路线表达式看出主轴正传时可得种高转速和种低转速轴之间的条传动路线的传动比为式中和基本相同所以实际上只有种不同的传动比因此运动经由低速传动路线时主轴实际上只能得到级转速加上由高速路线传动获得的级转速主轴总共可获得级转速同理主轴反转时有级转速进给运动进给运动史维持切削持续下去的运动进给运动传动链是实现刀具纵向或横向移动的传动链在切削圆柱面和端面时进给传动链是外联系传动链进给量以工件每转刀架的移动量计算卧式车床在车削螺纹时进给传动链是内联系传动链主轴每转刀架当作传动链的两个末端卧式车床主轴的作用主轴的结构特点主轴是机器中醉常见的一种零件它是旋转类零件主要由内外圆柱面内外圆锥面螺纹花键和横向孔等组成卧式车床的主轴属于阶梯空心轴其结构如图图主轴的作用主轴是机床的执行件它主要起支撑传动件和传动转矩的作用在工作时由它带动工件直接参加表面成形运动同时主轴还保证工件对机床其他部件有正确的相对位置因此主轴部件的工作性能对加工质量和机床的生产率有重要影响此外主轴的传动方式是皮带传动和齿轮传动结合的各种车床主轴部件的结果虽有差别单他们的基本用途是一致的在结构和要求方面也是相同的在工作性能上都要求与本机床使用性能相适应的旋转精度刚度抗振性温性和耐磨性等车床的类型不同主轴工作条件不同只是解决问题的重点不同而已第章卧式车床主轴的加工精度及误差加工精度与加工误差加工精度是指零件加工后的实际几何参数尺寸形状和位置与理想几何参数的符合程度实际加工不可能做得与理想零件完全一致总会有大小不同的偏差零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度称为加工误差原始误差由机床夹具刀具和工件组成的机械加工工艺系统简称工艺系统会有各种各样的误差产生这些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同的方式或扩大或缩小反映为工件的加工误差工艺系统的原始误差主要有工艺系统的几何误差定位误差工艺系统的受力变形引起的加工误差工艺系统的受热变形引起的加工误差工件内应力重新分布引起的变形以及原理误差调整误差测量误差等研究机械加工精度的方法研究机械加工精度的方法分析计算法和统计分析法工艺系统集合误差机床的几何误差加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床完成的因此工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度机床制造误差对工件加工精度影响较大的有主轴回转误差导轨误差和传动链误差机床的磨损将使机床工作精度下降主轴回转误差机床主轴是装夹工件或刀具的基准并将运动和动力传给工件或刀具主轴回转误差将直接影响被加工工件的精度主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量它可分解为径向圆跳动轴向窜动和角度摆动三种基本形式产生主轴径向回转误差的主要原因有主轴几段轴颈的同轴度误差轴承本身的各种误差轴承之间的同轴度误差主轴绕度等但它们对主轴径向回转精度的影响大小随加工方式的不同而不同产生轴向窜动的主要原因是主轴轴肩端面和轴承承载端面对主轴回转轴线有垂直度误差不同的加工方法主轴回转误差所引起的的加工误差也不同在车床上加工外圆和内孔时主轴径向回转误差可以引起工件的圆度和圆柱度误差但对加工工件端面则无直接影响主轴轴向回转误差对加工外圆和内孔的影响不大但对所加工端面的垂直度及平面度则有较大的影响在车螺纹时主轴向回转误差可使被加工螺纹的导程产生周期性误差适当提高主轴及箱体的制造精度选用高精度的轴承提高主轴部件的装配精度对高速主轴部件进行平衡对滚动轴承进行预紧等均可提高机床主轴的回转精度导轨误差导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准也是机床运动的基准车床导轨的精度要求主要有以下三个方面在水平面内的直线度在垂直面内的直线度前后导轨的平行度扭曲除了导轨本身的制造误差外导轨的不均匀磨损和安装质量也使造成导轨误差的重要因素导轨磨损是机床精度下降的主要原因之一传动链误差传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差一般用传动链末端元件的转角误差来衡量刀具的几何误差任何刀具在切削过程中都不可避免地要产生磨损并由此引起工件尺寸和形状地改变正确地选用刀具材料和选用新型耐磨地刀具材料合理地选用刀具几何参数和切削用量正确地刃磨刀具正确地采用冷却液等均可有效地减少刀具地尺寸磨损必要时还可采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿定位误差基准不重合误差在零件图上用来确定某一表面尺寸位置所依据的基准称为设计基准在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸位置所依据的基准称为工序基准一般情况下工序基准应与设计基准重合在机床上对工件进行加工时须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准或测量基准如果所选用的定位基准或测量基准与设计基准不重合就会产生基准不重合误差基准不重合误差等于定位基准相对于设计基准在工序尺寸方向上的最大变动量定位副制造不准确误差工件在夹具中的正确位置是由夹具上的定位元件来确定的夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确它们得实际尺寸或位置都允许在分别规定得公差范围内变动同时工件上的定位基准面也会有制造误差工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件最大位置变动量称为定位副制造不准确误差工艺系统受力变形引起的误差工件刚度工艺系统中如果工件刚度相对于机床刀具夹具来说比较低在切削力的作用下工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大其最大变形量可按材料力学有关公式估算刀具刚度外圆车刀在加工表面法线方向上的刚度很大其变形可以忽略不计镗直径较小的内孔刀杆刚度很差刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响刀杆变形也可以按材料力学有关公式估算机床部件刚度机床部件由许多零件组成机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度变形与载荷不成线性关系加载曲线和卸载曲线不重合卸载曲线滞后于加载曲线两曲线线间所包容的面积就是载加载和卸载循环中所损耗的能量它消耗于摩擦力所作的功和接触变形功第一次卸载后变形恢复不到第一次加载的起点这说明有残余变形存在经多次加载卸载后加载曲线起点才和卸载曲线终点重合残余变形才逐渐减小到零机床部件的实际刚度远比我们按实体估算的要小工艺系统受热变形引起的误差工艺系统热变形对加工精度的影响比较大特别是在精密加工和大件加工中由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的机床刀具和工件受到各种热源的作用温度会逐渐升高同时它们也通过各种传热方式向周围的物质和空间散发热量当单位时间传入的热量与其散出的热量相等时工艺系统就达到了热平衡状态结论提高加工精度的途径减小原始误差转移原始误差均分原始误差均化原始误差误差补偿