機床概論與設(shè)計課件：機床的運動分析 -

機床的運動分析

金屬切削加工的實質(zhì)—刀具和工件之間必須按一定規(guī)律作相對運動。認識和分析機床的基本方法：表面—運動—傳動—機構(gòu)—調(diào)整第一節(jié)表面成形方法和成形運動一、工件表面的成形方法

1、工件形狀及表面的成形方法1—平面2—圓柱面3—圓錐面4—螺旋面（成形面）5—回轉(zhuǎn)體成形面6—直線成形面

形成原理：任何表面都可以看做是一條線（母線）沿另一條線（導(dǎo)線）運動的軌跡。母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱為發(fā)生線。

有些表面的兩條發(fā)生線完全相同，因母線的原始位置不同，也可形成不同的表面。

根據(jù)母線和導(dǎo)線是否可以互換，分為可逆表面或不可逆表面。母線和導(dǎo)線的運動軌跡形成了工件表面，因此分析工件加工表面的形成方法關(guān)鍵在于分析發(fā)生線的形成方法。2、發(fā)生線的形成方法

1）.軌跡法（切削刃的形狀為一切削點）。

2）.相切法（切削刃的形狀為一切削點）。

3）.成形法（切削刃的形狀是一條切削線）。

4）.展成法（切削刃的形狀是一條切削線，但它與需要形成的發(fā)生線形狀不吻合，是一條共軛線）。二、工件表面的成形運動

在機床上，為了獲得所需的工件表面形狀，必須使刀具和工件保證必要的相對運動，若這些運動是用來形成零件表面的，則稱為表面成形運動。

1、表面成形運動可分為簡單運動和復(fù)合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，則稱此成形運動為簡單成形運動，簡稱簡單運動。

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，則稱此成形運動為復(fù)合成形運動，簡稱復(fù)合運動。

2、主運動和進給運動

成形運動按其在切削加工中所起的作用，又可以分為主運動和進給運動。

1）.主運動主運動是產(chǎn)生切削的運動，可由工件和刀具來實現(xiàn)。主運動可以是旋轉(zhuǎn)運動，也可以是直線往復(fù)運動。是切削的最基本的運動，切削中起主要作用。速度高，消耗的功率大。

2）.進給運動進給運動是維持切削得以繼續(xù)的運動，使金屬層不斷進入切削。速度低，消耗的功率小。

3、輔助運動

1）.各種空行程運動空行程運動是指進給前后刀具的快速運動（刀具快速接近或離開工件的運動）。

2）.切入運動刀具相對工件切入一定深度，以保證被加工表面獲得一定加工尺寸。

3）.分度運動加工若干個完全相同的均勻分布的表面時，為使表面成形運動得以周期地繼續(xù)進行的運動稱為分度運動。

4).操縱和控制運動操縱和控制運動包括起動、停止、變速、部件與工件的夾緊、松開、轉(zhuǎn)位以及自動換刀、自動測量、自動補償?shù)?。第二?jié)機床的傳動聯(lián)系和傳動原理圖一、機床的傳動聯(lián)系

為了實現(xiàn)機床加工過程所需的各種運動，機床必須具有動力源、執(zhí)行件和傳動裝置三個基本部分。

1.動力源提供動力的裝置。是機床運動的主要來源。

2.執(zhí)行件是執(zhí)行運動的部件，如主軸、刀架以及工作臺等。其任務(wù)是帶工件或刀具完成旋轉(zhuǎn)或直線運動，并保持準確的運動軌跡。

3.傳動裝置是傳遞動力和運動的裝置。通過它把動力源的動力傳遞給執(zhí)行件或把一個執(zhí)行件的運動傳遞給另一個執(zhí)行件。傳動聯(lián)系：動力源—傳動裝置—執(zhí)行件或執(zhí)行件—傳動裝置—執(zhí)行件二、機床的傳動裝置機床的傳動裝置按傳動介質(zhì)的不同可分為機械傳動、液壓傳動、電器傳動和氣壓傳動等形式。

1.機械傳動傳動形式工作可靠、維修方便、變速范圍大，應(yīng)用最廣泛。帶傳動、齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動、齒輪齒條傳動、絲杠螺母傳動等。

2.液壓傳動以液壓油為介質(zhì)，通過液壓泵、液壓缸、液壓馬達及液壓元件傳遞運動和動力?？蓪崿F(xiàn)無極變速、傳動平穩(wěn)，容易實現(xiàn)自動化。

3.電氣傳動應(yīng)用電能，通過電器裝置傳遞動力和運動?？蓪崿F(xiàn)無極變速、系統(tǒng)較復(fù)雜，成本高，用于大型和重型機床上

4.氣壓傳動以空氣為介質(zhì)，通過氣動元件元件傳遞運動和動力。動作迅速，容易實現(xiàn)自動化。運動平穩(wěn)性差，驅(qū)動力小。用于機床的輔助運動和小型機床的進給運動。特性

三、機床的傳動鏈

機床上為了得到所需要的運動，把執(zhí)行件和動力源或者把執(zhí)行件和執(zhí)行件連接起來構(gòu)成一個傳動聯(lián)系的一系列傳動件，稱為傳動鏈。根據(jù)傳動鏈的性質(zhì)，傳動鏈可以分為兩類。

1.外聯(lián)系傳動鏈為機床的執(zhí)行件提供動力和轉(zhuǎn)速，并能改變執(zhí)行件運動速度的大小和方向。動力源—執(zhí)行件（設(shè)計時保證速度和功率）。它僅僅把運動和動力自動源傳送到執(zhí)行件上去的傳動鏈，兩端件之間沒有嚴格傳動比要求。（實現(xiàn)簡單表面成形運動的傳動鏈）。

2.內(nèi)聯(lián)系傳動鏈

是聯(lián)系復(fù)合運動各個分解部分之間的傳動鏈，要求所聯(lián)系的執(zhí)行件之間有嚴格的傳動比關(guān)系（相對速度和相對位移量）。執(zhí)行件—執(zhí)行件（設(shè)計時保證傳動精度）。兩端件之間有嚴格傳動比要求。（實現(xiàn)復(fù)合表面成形運動的傳動鏈）。

組、主參數(shù)四、傳動原理圖

為了研究機床的傳動聯(lián)系，常用簡明符號表示傳動原理和傳動路線的示意圖。(a)電動機(b)主軸(c)車刀(d)滾刀(e)合成機構(gòu)(f)傳動比可變換的換置機構(gòu)(g)傳動比不變的機械聯(lián)系(h)電的聯(lián)系(i)脈沖發(fā)生器(j)快調(diào)換置機構(gòu)——數(shù)控系統(tǒng)舉例：以臥式車床為例說明傳動原理圖的畫法銑床用圓柱銑刀銑削平面時的傳動原理圖

數(shù)控車床車削成形曲面時的進給運動傳動原理圖

第三節(jié)機床運動的調(diào)整一、運動參數(shù)及其換置機構(gòu)

運動參數(shù)：運動的起點、方向、軌跡、路程和速度。換置機構(gòu)：改變運動參數(shù)的機構(gòu)。二、機床運動的調(diào)整計算

機床的運動計算通常有兩種情況：一種是根據(jù)傳動系統(tǒng)圖提供的有關(guān)數(shù)據(jù)，確定某些執(zhí)行件的運動速度或位移量；另一種是根據(jù)執(zhí)行件所需的運動速度、位移量，或有關(guān)執(zhí)行件之間所需保持的運動關(guān)系，確定相應(yīng)傳動鏈中換置機構(gòu)的傳動比，以便進行必要的調(diào)整。

分析機床傳動鏈步驟如下：

1.根據(jù)對機床的運動分析，確定各傳動鏈兩端的末端件。

2.根據(jù)傳動鏈兩末端件的運動關(guān)系，確定它們的計算位移量（分析兩端件的運動關(guān)系）。

3.分析傳動路線，列傳動路線表達式。（以傳動比的形式表示出從首端件至末端件的所有傳動件）。

4.列運動平衡方程式。（計算所有傳動件的傳動比）。如首端件為電機，則主軸轉(zhuǎn)速為如兩末端件為主軸與刀架，則主軸轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，刀架移動為

5.根據(jù)運動平衡方程式，導(dǎo)出該傳動鏈的換置公式。

以此就可確定進給箱中變速齒輪的傳動比或掛輪架的配換齒輪。三、換置機構(gòu)在傳動鏈中的位置

在圖a中，欲改變螺紋導(dǎo)程，必須調(diào)整內(nèi)聯(lián)系傳動鏈換置機構(gòu)的傳動比但是，這同時也改變了主軸的轉(zhuǎn)速。即改變一個運動參數(shù)時，另一個運動參數(shù)也隨之改變。在圖b中，欲改變主軸轉(zhuǎn)速，必須調(diào)整外聯(lián)系傳動鏈的換置機構(gòu)的傳動比。但這同時也改變了被切螺紋的導(dǎo)程,即同時改變了另一個運動參數(shù)。在圖a、圖b中，要想只改變一個運動參數(shù)，就必須同時調(diào)整兩個換置機構(gòu)的傳動比和，這樣是很不方便的。在圖c中，和分別控制主軸轉(zhuǎn)速和螺紋的導(dǎo)程，二者各不相關(guān)。

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【思考