第2章 機床的運動分析

1、機械制造裝備設(shè)計 1第二章 機床的運動分析 研究機床所應(yīng)具有的各種運動及其相互關(guān)系 目的用科學(xué)簡便的方法，根據(jù)機床的運動規(guī)律來分析、比較各類機床的傳動系統(tǒng)，以便合理使用機床和設(shè)計機床。機械制造裝備設(shè)計 2本章主要內(nèi)容 表面形狀及其形成方法 機床的運動 傳動聯(lián)系及傳動原理圖 傳動系統(tǒng)與運動調(diào)整和計算機械制造裝備設(shè)計 3第一節(jié) 工件的表面形狀及其形成方法機械制造裝備設(shè)計 4一、工件表面形狀機械制造裝備設(shè)計 5機床工作原理 通過刀具和工件之間的相對運動切除毛坯上多余金屬形成一定形狀、尺寸和質(zhì)量的表面以獲得所需的機械零件機械制造裝備設(shè)計 6加工機械零件 = 形成零件上各個表面零件表面組成 平面、圓柱面

2、、圓錐面 及各種成形面、線性表面機械制造裝備設(shè)計 7二、工件表面的形成方法 線性表面母線沿導(dǎo)線運動而成機械制造裝備設(shè)計 8機械制造裝備設(shè)計 9 機床上加工零件時，所需形狀的表面是通過刀具和工件的相對運動，用刀具的刀刃切削出來的實質(zhì)借助于一定形狀的切削刃、切削刃與被加工表面之間按一定規(guī)律的相對運動，形成所需的母線和導(dǎo)線。 母線和導(dǎo)線發(fā)生線機械制造裝備設(shè)計 10三、發(fā)生線的形成方法 切削刃形狀切削刃與工件成形表面相接觸部分的形狀 為一切削點 為一切削線與發(fā)生線形狀吻合 為一切削線與發(fā)生線形狀不吻合機械制造裝備設(shè)計 11機械制造裝備設(shè)計 12 由于加工方法和使用的刀具結(jié)構(gòu)及其切削刃形狀不同，機床上形

3、成發(fā)生線的方法與所需運動也不同，概括起來有以下四種： 軌跡法 成形法 相切法 范成法機械制造裝備設(shè)計 131. 軌跡法 用尖頭車刀、刨刀等刀具加工時 切削刃與被加工表面為點接觸(實際是短弧線) 切削刃沿發(fā)生線作軌跡運動獲得所需發(fā)生線機械制造裝備設(shè)計 142. 成形法 采用成形刀具加工 切削刃與所需形成的發(fā)生線完全吻合 加工時刀具不需任何運動機械制造裝備設(shè)計 15 3. 相切法 刀具銑刀、砂輪等旋轉(zhuǎn)加工刀具 垂直于刀具旋轉(zhuǎn)軸線的截面內(nèi)，切削刃也可看作是點, 當(dāng)該切削點繞著刀具軸 線作旋轉(zhuǎn)運動，刀具軸線沿著發(fā)生線的等距線作軌跡運動 發(fā)生線切削點運動軌跡的包絡(luò)線 運動刀具旋轉(zhuǎn)，刀具與工件之間的相對移

4、動機械制造裝備設(shè)計 16 4. 展成法 (范 成 法) 刀具插齒刀、齒輪滾刀和花鍵滾刀 切削刃與需要形成的發(fā)生線共軛的切削線 刀具與工件按確定的運動 關(guān)系作相對運動，切削刃 與被加工表面相切(點接觸) 發(fā)生線切削刃瞬時位置 包絡(luò)線機械制造裝備設(shè)計 17第二節(jié) 機 床 的 運 動機械制造裝備設(shè)計 18 運動 直線運動A 旋轉(zhuǎn)運動B 機床加工零件獲得所需表面形成一定形狀的母線和導(dǎo)線機械制造裝備設(shè)計 19機械制造裝備設(shè)計 20 形成母線和導(dǎo)線需要刀具和工件作相對運動 形成發(fā)生線，亦即形成被加工零件表面的運動，稱為表面成形運動，簡稱成形成形運動運動 。機械制造裝備設(shè)計 21成形運動數(shù)目 形成某種形狀表

5、面時所需機床提供的成形運動的形式和數(shù)目，決定于采用的加工方法和刀具結(jié)構(gòu)。 形成母線和導(dǎo)線所需運動數(shù)之和，即為成形運動的數(shù)目。機械制造裝備設(shè)計 22成形運動種類按組成情況不同可分為: 簡單成形運動 復(fù)合成形運動機械制造裝備設(shè)計 23簡單成形運動 如果一個獨立的成形運動，是由單獨的旋轉(zhuǎn)運動或直線運動構(gòu)成的，簡單成形運動，簡稱簡單運動。 例如，用尖頭車刀車削圓柱面機械制造裝備設(shè)計 24復(fù)合成形運動 如果一個獨立的成形運動，是由兩個或兩個以上的旋轉(zhuǎn)運動或（和）直線運動，按照某種確定的運動關(guān)系組合而成，復(fù)合成形運動，簡稱復(fù)合運動。 例 如 ， 車床車削螺紋 機械制造裝備設(shè)計 25成形運動的另一種分類法

6、主運動 進給運動機械制造裝備設(shè)計 26主運動 機床上形成切削速度并消耗大部分動力的運動。 速度高，消耗的功率大。 任何一種機床，必定有、且通常只有一個主運動。機械制造裝備設(shè)計 27進給運動 機床上維持切削加工過程連續(xù)不斷進行的運動。 速度較低，消耗的功率較小。 一臺機床的進給運動可能有一個或幾個，也可能沒有。 機械制造裝備設(shè)計 28成形運動的作用表面成形運動是機床上最基本的運動，其軌跡、數(shù)目、行程和方向等，在很大程度上決定著機床的傳動和結(jié)構(gòu)形式。用不同工藝方法加工不同形狀的表面，所需的表面成形運動是不同的，從而產(chǎn)生了各種不同類型的機床。 機械制造裝備設(shè)計 29 即使是用同一種工藝方法和刀具結(jié)構(gòu)

7、加工相同表面，由于具體加工條件不同，表面成形運動在刀具和工件之間的分配也往往不同。 例如，車削圓柱面，根據(jù)工件形狀、尺寸和坯料形式等具體條件不同，表面成形運動可以: 工件旋轉(zhuǎn)并直線移動 刀具旋轉(zhuǎn)和工件直線移動 刀具旋轉(zhuǎn)并直線移動機械制造裝備設(shè)計 30機械制造裝備設(shè)計 31 表面成形運動在刀具和工件之間的分配情況不同，機床結(jié)構(gòu)也不一樣決定了機床結(jié)構(gòu)型式的多樣化。機械制造裝備設(shè)計 32輔助運動 機床在加工過程中除完成成形運動外，還需完成其它一系列運動，這些與表面成形過程沒有直接關(guān)系的運動，統(tǒng)稱為輔輔 助助 運運 動動 。 輔助運動的作用是實現(xiàn)機床加工過程中所必需的各種輔助動作，為表面成形創(chuàng)造條件。

8、機械制造裝備設(shè)計 33輔助運動的種類 切入運動 刀具相對工件切入一定深度，以保證工件達到要求的尺寸 。 分度運動 多工位工作臺、刀架等的周期轉(zhuǎn)位或移位，以便依次加工工件的各個表面，或依次使用不同刀具對工件進行順序加工 機械制造裝備設(shè)計 34 調(diào)位運動 加工開始前機床有關(guān)部件的移位，以調(diào)整刀具和工件之間的正確相對位置 其它各種空行程運動 如切削前后刀具或工件的快速趨近和退回運動，開車、停車、變速、變向等控制運動，裝卸、夾緊、松開工件的運動等。機械制造裝備設(shè)計 35第三節(jié) 機床的傳動聯(lián)系和傳動原理圖機械制造裝備設(shè)計 36一、機床的三個基本組成部分 運動源 傳動裝置 執(zhí)行件機械制造裝備設(shè)計 37 執(zhí)

9、行件 執(zhí)行機床運動的部件 如主軸、刀架、工作臺等 執(zhí)行件任務(wù) ： 1.裝夾刀具和工件，直接帶動它們完成一定形式的運動 2.保證其運動軌跡的準(zhǔn)確性旋轉(zhuǎn)運動的正圓度和直線運動的直線度機械制造裝備設(shè)計 38 運動源：提供運動和動力，如交流電動機、直流電動機、步進電機等。 傳動裝置：傳遞運動和動力，它把執(zhí)行件和運動源或一個執(zhí)行件與另一個執(zhí)行件聯(lián)系起來，使執(zhí)行件獲得一定速度和方向的運動，并使有關(guān)執(zhí)行件之間保持某種確定的運動關(guān)系。 機床傳動裝置形式：機械、液壓、電氣、氣壓等機械制造裝備設(shè)計 39二、機床的傳動聯(lián)系和傳動鏈 傳動聯(lián)系為得到所需運動，需通過一系列的傳動件把執(zhí)行件和運動源，或者把執(zhí)行件和執(zhí)行件之

10、間聯(lián)系起來 傳動鏈構(gòu)成一個傳動聯(lián)系的一系列順序排列的傳動件機械制造裝備設(shè)計 40簡單運動的實現(xiàn) 簡單運動單獨的旋轉(zhuǎn)運動或直線運動只需有一條傳動鏈 將運動源與相應(yīng)執(zhí)行件聯(lián)系起來，便可獲得所需運動。 運動軌跡的準(zhǔn)確性，則靠主軸軸承與刀架、工作臺等的導(dǎo)軌保證。 機械制造裝備設(shè)計 41外 聯(lián) 系 傳 動 鏈 聯(lián)系運動源和執(zhí)行件，使執(zhí)行件獲得一定速度和方向運動的傳動鏈。 機床上有幾個簡單運動，就需要有幾條外聯(lián)系傳動鏈 可以有各自獨立的運動源，也可以幾條傳動鏈共用一個運動源。 機械制造裝備設(shè)計 42復(fù) 合 運 動 的 實 現(xiàn) 復(fù)合運動由保持嚴格運動關(guān)系的幾個單元運動(旋轉(zhuǎn)的和直線的)組成必須有傳動鏈將實現(xiàn)

11、這些單元運動的執(zhí)行件聯(lián)起來，使其保持確定的運動關(guān)系 ； 此外，為使執(zhí)行件獲得運動，還需有一條外聯(lián)系傳動鏈。機械制造裝備設(shè)計 43內(nèi) 聯(lián) 系 傳 動 鏈 聯(lián)系復(fù)合運動內(nèi)部兩個單元運動的傳動鏈 機床工作時，內(nèi)聯(lián)系傳動鏈所聯(lián)系的兩個執(zhí)行件，將按照規(guī)定的運動關(guān)系作相對 運 動 由于內(nèi)聯(lián)系傳動鏈本身不能提供運動，為使執(zhí)行件得到運動，還需有外聯(lián)系傳動鏈將運動源的運動傳到內(nèi)聯(lián)系傳動鏈上來。機械制造裝備設(shè)計 44內(nèi)聯(lián)系傳動鏈的要求 內(nèi)部必須保持嚴格運動關(guān)系 決定著復(fù)合運動的軌跡(即發(fā)生線的形狀) 傳動比是否準(zhǔn)確以及由其確定的兩單元運動的相對運動方向是否正確，會直接影響被加工表面的形狀精度 不能有傳動比不確定或瞬時傳動比變化的傳動機構(gòu)，如帶傳動、鏈傳動等。機械制造裝備設(shè)計 45 外聯(lián)系傳動鏈聯(lián)系的是整個復(fù)合運動與外部運動源 只決定成形運動的速度和方向 對加工表面的形狀沒有直接影響 調(diào)整內(nèi)聯(lián)系傳動鏈的換置機構(gòu)時，其傳動比也必須有足夠精度。機械制造裝備設(shè)計 46三、傳動原理圖 用一些簡單的符號表示運動源與執(zhí)行件及執(zhí)行件與執(zhí)行件之間的聯(lián)系傳動原理圖 常見符號機械制造裝備設(shè)計 47 舉例車圓錐螺紋機械制造裝備設(shè)計 48數(shù)控車床機械制造裝備設(shè)計 49第四節(jié) 機床運動的調(diào)整