機(jī)床運(yùn)動(dòng)分析

第二章機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析研究金屬切削機(jī)床上的各種運(yùn)動(dòng)及其相互聯(lián)系：首先，根據(jù)加工表面和刀具類型分析表面生成方法及所需的運(yùn)動(dòng)其次，分析實(shí)現(xiàn)這些運(yùn)動(dòng)，所需具備的傳動(dòng)聯(lián)系、實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)和機(jī)床運(yùn)動(dòng)的調(diào)整方法因此，機(jī)床運(yùn)動(dòng)分析過(guò)程為：“表面-運(yùn)動(dòng)-傳動(dòng)-機(jī)構(gòu)-調(diào)整”運(yùn)動(dòng)分析的目的：利用非常簡(jiǎn)便的方法來(lái)分析、比較各種機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)，以掌握機(jī)床的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，合理使用和正確設(shè)計(jì)機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)。第一節(jié)工件加工表面及其形成方法被加工工件的表面形狀加工機(jī)械零件=形成零件上各個(gè)表面零件表面組成——平面、圓柱面、圓錐面及各種成形面

被加工工件的表面形狀任何表面都可以看作是一條線（母線）沿著另一條線（導(dǎo)線）的運(yùn)動(dòng)軌跡。母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱為發(fā)生線有些表面兩條發(fā)生線完全相同，只因母線的原始位置不同，也可形成不同的表面（圓柱、圓錐、雙曲面）某些表面的兩條發(fā)生線可以互換，稱為可逆表面機(jī)床上加工零件時(shí)，所需形狀的表面是通過(guò)刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，用刀具的刀刃切削出來(lái)的實(shí)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(duì)運(yùn)動(dòng)，形成所需的母線和導(dǎo)線。發(fā)生線的形成方法切削刃的形狀與發(fā)生線的關(guān)系發(fā)生線是由刀具的切削刃和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)得到切削刃的形狀可劃分為三種形成發(fā)生線的方法及所需運(yùn)動(dòng)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(jī)床上形成發(fā)生線的方法與所需運(yùn)動(dòng)也不同，概括起來(lái)有以下四種：軌跡法成形法相切法范成法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(shí)刀具不需任何運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)關(guān)系作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，切削刃與被加工表面相切(點(diǎn)接觸)發(fā)生線——切削刃瞬時(shí)位置包絡(luò)線運(yùn)動(dòng)——一個(gè)展成運(yùn)動(dòng)軌跡法用尖頭車刀、刨刀等刀具加工時(shí)切削刃與被加工表面為點(diǎn)接觸（實(shí)際是短弧線）切削刃沿發(fā)生線作軌跡運(yùn)動(dòng)——獲得所需發(fā)生線運(yùn)動(dòng)——一個(gè)軌跡運(yùn)動(dòng)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(diǎn),當(dāng)該切削點(diǎn)繞著刀具軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刀具軸線按一定規(guī)律作軌跡運(yùn)動(dòng)發(fā)生線——切削點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的包絡(luò)線運(yùn)動(dòng)——刀具旋轉(zhuǎn)刀具與工件之間的相對(duì)移動(dòng)第二節(jié)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)表面成形運(yùn)動(dòng)為了獲得所需的表面形狀，必須使刀具和工件按上一節(jié)四種方法之一完成一定的運(yùn)動(dòng)，稱為表面成形運(yùn)動(dòng)是保證工件要求的表面形狀的運(yùn)動(dòng)成形運(yùn)動(dòng)種類按組成情況不同可分為:簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng)復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng)如果一個(gè)獨(dú)立的成形運(yùn)動(dòng)，是由單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的，——簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)例如，用尖頭車刀車削圓柱面用符號(hào)A表示直線運(yùn)動(dòng)，用符號(hào)B表示旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)如果一個(gè)獨(dú)立的成形運(yùn)動(dòng)，是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或（和）直線運(yùn)動(dòng)，按照某種確定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系組合而成，——復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)稱復(fù)合運(yùn)動(dòng)。例如，車床車削螺紋角標(biāo)號(hào)的第一位數(shù)表示第一個(gè)運(yùn)動(dòng)后一位數(shù)表示第一個(gè)運(yùn)動(dòng)的第1、2部分零件表面成形所需要的成形運(yùn)動(dòng)母線和導(dǎo)線是形成零件表面的兩條發(fā)生線，因此形成表面所需要的成形運(yùn)動(dòng)，就是形成其母線和導(dǎo)線所需要的成形運(yùn)動(dòng)的總和輔助運(yùn)動(dòng)各種空行程運(yùn)動(dòng)切入運(yùn)動(dòng)分度運(yùn)動(dòng)操縱及控制運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)由機(jī)床或人力提供的主要運(yùn)動(dòng)，它促使刀具和工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而使刀具前面接近工件，直接切除工件上的切削層，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榍行?，從而形成工件新表面。主運(yùn)動(dòng)可能是簡(jiǎn)單的成形運(yùn)動(dòng)，也可能是復(fù)合的成形運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由機(jī)床或人力提供的運(yùn)動(dòng)，它使刀具與工件之間產(chǎn)生附加的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加上主運(yùn)動(dòng)，可依次地或連續(xù)不斷地切除切屑，并得出具有所需幾何特性的已加工表面。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是步進(jìn)的，也可以是連續(xù)進(jìn)行的。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可能是簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)，也可能是復(fù)合運(yùn)動(dòng)第三節(jié)機(jī)床的傳動(dòng)聯(lián)系和傳動(dòng)原理圖機(jī)床或運(yùn)動(dòng)的三個(gè)基本部分執(zhí)行件動(dòng)力源傳動(dòng)裝置傳動(dòng)裝置把執(zhí)行件和動(dòng)力源或把有關(guān)的執(zhí)行件聯(lián)接在一起，構(gòu)成傳動(dòng)聯(lián)系執(zhí)行件——執(zhí)行機(jī)床運(yùn)動(dòng)的部件如主軸、刀架、工作臺(tái)等執(zhí)行件任務(wù)：1.裝夾刀具和工件，直接帶動(dòng)它們完成一定形式的運(yùn)動(dòng)2.保證其運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性——旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的正圓度和直線運(yùn)動(dòng)的直線度動(dòng)力源

是為執(zhí)行件提供運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的裝置，如交流異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。

傳動(dòng)裝置

是傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的裝置，通過(guò)它把執(zhí)行件和運(yùn)動(dòng)源或一個(gè)執(zhí)行件與另一個(gè)執(zhí)行件聯(lián)系起來(lái)，使執(zhí)行件獲得一定速度和方向的運(yùn)動(dòng)，并使有關(guān)執(zhí)行件之間保持某種確定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。機(jī)床傳動(dòng)裝置形式：機(jī)械、液壓、電氣、氣壓等機(jī)床的傳動(dòng)聯(lián)系和傳動(dòng)鏈傳動(dòng)聯(lián)系——為得到所需運(yùn)動(dòng)，需通過(guò)一系列的傳動(dòng)件把執(zhí)行件和運(yùn)動(dòng)源，或者把執(zhí)行件和執(zhí)行件之間聯(lián)系起來(lái)傳動(dòng)鏈——構(gòu)成一個(gè)傳動(dòng)聯(lián)系的一系列順序排列的傳動(dòng)件傳動(dòng)鏈中的兩類傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)——傳動(dòng)比和傳動(dòng)方向固定不變的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如定比齒輪副、蝸桿蝸輪副、絲杠螺母副等換置機(jī)構(gòu)——根據(jù)加工要求可以變換傳動(dòng)比和傳動(dòng)方向的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如掛輪變速機(jī)構(gòu)、滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)、離合器換向機(jī)構(gòu)、變速箱等簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)

簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)——單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)——只需有一條傳動(dòng)鏈將運(yùn)動(dòng)源與相應(yīng)執(zhí)行件聯(lián)系起來(lái)，便可獲得所需運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性，則靠主軸軸承與刀架、工作臺(tái)等的導(dǎo)軌保證。

外聯(lián)系傳動(dòng)鏈聯(lián)系運(yùn)動(dòng)源和執(zhí)行件，使執(zhí)行件獲得一定速度和方向運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈。機(jī)床上有幾個(gè)簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)，就需要有幾條外聯(lián)系傳動(dòng)鏈可以有各自獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)源，也可以幾條傳動(dòng)鏈共用一個(gè)運(yùn)動(dòng)源。傳動(dòng)比的變化只影響生產(chǎn)率和表面粗糙度，不影響發(fā)生線的性質(zhì)。因此，不要求動(dòng)力源與執(zhí)行件之間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比關(guān)系。復(fù)合運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)

復(fù)合運(yùn)動(dòng)——由保持嚴(yán)格運(yùn)動(dòng)關(guān)系的幾個(gè)單元運(yùn)動(dòng)（旋轉(zhuǎn)的和直線的）組成——必須有傳動(dòng)鏈將實(shí)現(xiàn)這些單元運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行件聯(lián)起來(lái)，使其保持確定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系；此外，為使執(zhí)行件獲得運(yùn)動(dòng)，還需有一條外聯(lián)系傳動(dòng)鏈。內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈——聯(lián)系復(fù)合運(yùn)動(dòng)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)單元運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈機(jī)床工作時(shí)，內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈所聯(lián)系的兩個(gè)執(zhí)行件，將按照規(guī)定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系作相對(duì)運(yùn)動(dòng)

由于內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈本身不能提供運(yùn)動(dòng)，為使執(zhí)行件得到運(yùn)動(dòng)，還需有外聯(lián)系傳動(dòng)鏈將運(yùn)動(dòng)源的運(yùn)動(dòng)傳到內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈上來(lái)。內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈的要求有嚴(yán)格的傳動(dòng)比要求，內(nèi)部必須保持嚴(yán)格運(yùn)動(dòng)關(guān)系；否則不能保證被加工表面的性質(zhì)。決定著復(fù)合運(yùn)動(dòng)的軌跡（即發(fā)生線的形狀）傳動(dòng)比是否準(zhǔn)確以及由其確定的兩單元運(yùn)動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向是否正確，會(huì)直接影響被加工表面的形狀不能有傳動(dòng)比不確定或瞬時(shí)傳動(dòng)比變化的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等。調(diào)整內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈的換置機(jī)構(gòu)時(shí)，其傳動(dòng)比也必須有足夠精度。外聯(lián)系傳動(dòng)鏈外聯(lián)系傳動(dòng)鏈聯(lián)系的是整個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)與外部運(yùn)動(dòng)源只決定成形運(yùn)動(dòng)的速度和方向?qū)庸け砻娴男螤顩](méi)有直接影響傳動(dòng)原理圖用一些簡(jiǎn)單的符號(hào)表示運(yùn)動(dòng)源與執(zhí)行件及執(zhí)行件與執(zhí)行件之間的聯(lián)系——傳動(dòng)原理圖常見(jiàn)符號(hào)臥式車床傳動(dòng)原理圖：可車螺紋時(shí)僅用于車削圓柱面時(shí)的傳動(dòng)原理圖數(shù)控車床

舉例——車圓錐螺紋第四節(jié)機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)的調(diào)整和計(jì)算機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工過(guò)程中全部成形運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)的各傳動(dòng)鏈，組成一臺(tái)機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)。為便于了解和分析機(jī)床運(yùn)動(dòng)的傳遞、聯(lián)系情況，常采用傳動(dòng)系統(tǒng)圖。傳動(dòng)系統(tǒng)圖表示實(shí)現(xiàn)機(jī)床全部運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)示意圖每條傳動(dòng)鏈中的具體傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用簡(jiǎn)單的規(guī)定符號(hào)表示，并標(biāo)明齒輪蝸輪的齒數(shù)、蝸桿頭數(shù)、絲杠導(dǎo)程、帶輪直徑、電機(jī)功率和轉(zhuǎn)速等。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)按運(yùn)動(dòng)傳遞或聯(lián)系順序依次排列，以展開(kāi)圖形式畫在能反映主要部件相互位置的機(jī)床外形輪廓中。該圖只表示傳動(dòng)關(guān)系，不代表各傳動(dòng)元件的實(shí)際尺寸和空間位置。傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)鏈類型根據(jù)執(zhí)行件所完成的運(yùn)動(dòng)的作用不同，傳動(dòng)系統(tǒng)中各傳動(dòng)鏈可以分為：主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈(縱向、橫向、斜向、螺紋進(jìn)給)范成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈分度運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈等機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的分析

根據(jù)被加工表面的形狀、采用的加工方法及刀具結(jié)構(gòu)形式，了解表面的成形方法和所需成形運(yùn)動(dòng)根據(jù)機(jī)床布局及其工作方法，了解機(jī)床需要哪些輔助運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行件和運(yùn)動(dòng)源；分析實(shí)現(xiàn)各運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)原理，即確定機(jī)床需有哪些傳動(dòng)鏈及其傳動(dòng)聯(lián)系情況；然后根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)圖逐一分析各傳動(dòng)鏈

傳動(dòng)系統(tǒng)分析的一般方法找到傳動(dòng)鏈所聯(lián)系的兩個(gè)端件(運(yùn)動(dòng)源——執(zhí)行件,或執(zhí)行件——執(zhí)行件).按照運(yùn)動(dòng)傳遞或聯(lián)系順序,從一個(gè)端件向另一端件,依次分析各傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)傳遞關(guān)系,以查明該傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線以及變速、換向、接通和斷開(kāi)的工作原理。舉例:X62W所需的成形運(yùn)動(dòng)和實(shí)現(xiàn)成形運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)原理。含有四條傳動(dòng)鏈：主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈：聯(lián)系運(yùn)動(dòng)源和主軸，使主軸獲得旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)三條是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)源和工作臺(tái)，使工作臺(tái)獲得三個(gè)方向直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈三條進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈共用一個(gè)運(yùn)動(dòng)源和一套變速機(jī)構(gòu)，大部分傳動(dòng)路線是重合的，只是在后面部分才分開(kāi)，成為三個(gè)傳動(dòng)分支，把進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分傳給:工作臺(tái)——實(shí)現(xiàn)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)支承工作臺(tái)的床鞍——實(shí)現(xiàn)橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)支承床鞍的升降臺(tái)——實(shí)現(xiàn)垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)快速空行程傳動(dòng)鏈快速空行程傳動(dòng)鏈，用于傳動(dòng)工作臺(tái)快速移動(dòng)，以便快速調(diào)整工件與刀具的相對(duì)位置，以及進(jìn)給前后使工件快速趨近和退回。主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈16/3918/47電動(dòng)-26/54-19/36-28/37-22/3339/26-19/71-主軸82/38轉(zhuǎn)速：Z=332=18級(jí)進(jìn)給傳動(dòng)鏈

18/3618/40電動(dòng)機(jī)-26/44-24/64-27/27-21/37-36/1824/34-M2-40/40--M3-28/35-18/33-13/45-18/40-40/4033/37-18/16-18/18-M7-縱向進(jìn)給37/33-M6-橫向進(jìn)給-M5-22/33-22/44-垂直進(jìn)給進(jìn)給速度=332=18級(jí)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)計(jì)算機(jī)床的運(yùn)動(dòng)計(jì)算通常有兩種情況：根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)圖提供的有關(guān)數(shù)據(jù)——確定某些執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)速度或位移量；根據(jù)執(zhí)行件所需的運(yùn)動(dòng)速度、位移量，或有關(guān)執(zhí)行件之間所需保持的運(yùn)動(dòng)關(guān)系——確定相應(yīng)傳動(dòng)鏈