第一章機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析

第一章

機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析本章要點(diǎn)工件加工表面及形成方法；機(jī)床的運(yùn)動(dòng)；機(jī)床的傳動(dòng)聯(lián)系和傳動(dòng)原理圖；機(jī)床運(yùn)動(dòng)的調(diào)整；概述機(jī)床運(yùn)動(dòng)分析對(duì)象：機(jī)床上各種運(yùn)動(dòng)及其相互聯(lián)系。機(jī)床運(yùn)動(dòng)分析的基本方法：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)便方法分析、比較各種機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)；從掌握機(jī)床的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，達(dá)到合理的使用機(jī)床和正確地設(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1.1被加工工件的表面形狀1.2工件表面的形成方法1.3發(fā)生線的形成方法1.1被加工工件的表面形狀組成工件表面的表面元素1.2工件表面的形成方法任何表面都可以看作是：一條線（稱(chēng)為母線）沿著另一條直線（稱(chēng)為導(dǎo)線）運(yùn)動(dòng)的軌跡。注意1、母線和導(dǎo)線——發(fā)生線2、母線起始位置不同——形成不同的表面3、可逆表面不可逆表面母線和導(dǎo)線可以互換，而不改變形成表面的性質(zhì)母線和導(dǎo)線不可以互換1.3發(fā)生線的形成方法1.3.1切削刃的形狀與發(fā)生線的關(guān)系1.3.2形成發(fā)生線的方法及所需運(yùn)動(dòng)1.3.1切削刃的形狀與發(fā)生線的關(guān)系發(fā)生線是刀具的切削刃和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)得到的。切削刃是指刀刃與工件成形表面樣接觸部分的形狀一切削點(diǎn)一條切削線且與發(fā)生線的形狀相吻合一條切削線但與發(fā)生線形狀不相吻合1.3.2形成發(fā)生線的方法及所需運(yùn)動(dòng)成形法展成法軌跡法相切法成形法切削刃的形狀與所需的發(fā)生線完全重合

如：成形車(chē)刀、成形銑刀展成法形成發(fā)生線需要一個(gè)展成運(yùn)動(dòng)用插齒刀、齒輪滾刀和花鍵滾刀等刀具時(shí)，切削刃是一條與需要形成的發(fā)生線共軛的切削線。切削加工時(shí)，刀具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）切削刃各瞬時(shí)位置的包絡(luò)線，便是所需的發(fā)生線軌跡法利用刀具作一定規(guī)律的軌跡運(yùn)動(dòng)對(duì)工件進(jìn)行加工的方法。即需要一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)，相切法利用刀具邊旋轉(zhuǎn)邊作軌跡運(yùn)動(dòng)對(duì)工件進(jìn)行加工的方法。第二節(jié)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)2.1表面成形運(yùn)動(dòng)2.2輔助運(yùn)動(dòng)2.3主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)2.1表面成形運(yùn)動(dòng)2.1.1表面成形運(yùn)動(dòng):保證得到工件要求的表面運(yùn)動(dòng)。軌跡法工件旋轉(zhuǎn)B1產(chǎn)生母線刀具的縱向直線運(yùn)動(dòng)A2產(chǎn)生導(dǎo)線成形運(yùn)動(dòng)的種類(lèi)分析:1.車(chē)削外圓的成形運(yùn)動(dòng)等旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)最簡(jiǎn)單,也最容易得到簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng)2.螺紋車(chē)刀車(chē)削螺紋螺紋車(chē)刀是成形刀母線分析:導(dǎo)線螺旋線2.螺紋車(chē)刀車(chē)削螺紋:刀具形成螺旋線機(jī)床上最容易得到并保證精度的是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)刀具作直線運(yùn)動(dòng)工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)工件轉(zhuǎn)一周,刀具應(yīng)移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程分析:3.齒條加工齒輪產(chǎn)生漸開(kāi)線靠展成法需要一個(gè)復(fù)合展成運(yùn)動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)齒條直線運(yùn)動(dòng)工件轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒,齒條應(yīng)移動(dòng)一個(gè)周節(jié)(πm)分析:同理:車(chē)刀車(chē)削錐螺紋工件旋轉(zhuǎn)刀具直線運(yùn)動(dòng)形成斜線縱向直線運(yùn)動(dòng)橫向直線運(yùn)動(dòng)總結(jié)約定:B表示旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；A表示直線運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng):復(fù)合成形運(yùn)動(dòng):成形運(yùn)動(dòng)種類(lèi)導(dǎo)線和母線都由一種運(yùn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)如:加工外圓時(shí)工件旋轉(zhuǎn)形成母線；刀具直線移動(dòng)形成導(dǎo)線。導(dǎo)線或母線由幾種運(yùn)動(dòng)按一定運(yùn)動(dòng)關(guān)系共同形成如：B11A12表示運(yùn)動(dòng)1（下標(biāo)的第一個(gè)數(shù)字）由兩種運(yùn)動(dòng)共同完成（旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)）復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)形成的螺旋線這一個(gè)運(yùn)動(dòng)由工件旋轉(zhuǎn)B11和刀具直線運(yùn)動(dòng)A12共同完成。形成的錐度螺旋線這一個(gè)運(yùn)動(dòng)由工件旋轉(zhuǎn)B11和刀具縱向直線運(yùn)動(dòng)A12和刀具橫向直線運(yùn)動(dòng)A13共同完成。復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)形成的漸開(kāi)線這一個(gè)運(yùn)動(dòng)由工件旋轉(zhuǎn)B11和刀具直線運(yùn)動(dòng)A12共同完成。數(shù)控機(jī)床上多軸聯(lián)動(dòng)就是多種運(yùn)動(dòng)形成復(fù)合形成運(yùn)動(dòng)。零件表面成形所需要的成形運(yùn)動(dòng)例：1-1普通車(chē)刀車(chē)削外圓母線——圓，軌跡法形成——要1個(gè)成形運(yùn)動(dòng)B1導(dǎo)線——直線，軌跡法形成——要1個(gè)成形運(yùn)動(dòng)A1零件表面成形所需要的成形運(yùn)動(dòng)母線——曲線，成形法形成——不要成形運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線——圓，軌跡法形成——要1個(gè)成形運(yùn)動(dòng)B1母線——曲線，成形法形成——不要成形運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線——螺旋線，軌跡法形成

——要1個(gè)成形運(yùn)動(dòng)。是一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)由B11和A12兩個(gè)部分且二者必須保持嚴(yán)格運(yùn)動(dòng)關(guān)系。

——要1個(gè)成形運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)由B12和B11兩個(gè)部分且二者必須保持嚴(yán)格運(yùn)動(dòng)關(guān)系。導(dǎo)線——直線，相切法形成

——需要兩個(gè)獨(dú)立的成形運(yùn)動(dòng)，即滾刀旋轉(zhuǎn)和滾刀沿工件軸向移動(dòng)母線——漸開(kāi)線，展成法形成2.1.2輔助運(yùn)動(dòng)種類(lèi)各種空行程運(yùn)動(dòng)進(jìn)給前后的快速運(yùn)動(dòng)和種調(diào)位運(yùn)動(dòng)切入運(yùn)動(dòng)用于保證被加工表面獲得所需要的尺寸分度運(yùn)動(dòng)當(dāng)加工若干完全相同的均勻分布的表面時(shí)，為使表面成形運(yùn)動(dòng)得以周期地連續(xù)進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為分度運(yùn)動(dòng)操縱及控制運(yùn)動(dòng)起動(dòng)、停止、變速、換向、部件與工件的夾緊和松開(kāi)、轉(zhuǎn)達(dá)位以及自動(dòng)換刀、自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)補(bǔ)償?shù)瓤刂七\(yùn)動(dòng)2.1.3主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)成形運(yùn)動(dòng)按其在切削加工中所起的作用可分為：主運(yùn)動(dòng)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，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行迹瑥亩纬尚碌谋砻??？梢允呛?jiǎn)單的成形運(yùn)動(dòng)也可以是復(fù)合運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)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，并得出所需的幾何特征的已加工表面?？梢允呛?jiǎn)單的成形運(yùn)動(dòng)也可以是復(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3.1機(jī)床的傳動(dòng)聯(lián)系3.2機(jī)床的傳動(dòng)鏈3.3傳動(dòng)原理圖3.1機(jī)床的傳動(dòng)聯(lián)系3個(gè)部分執(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。作用是裝夾刀具和工件，直接帶動(dòng)它們完成一定的成形運(yùn)動(dòng)且確保運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性。

動(dòng)力源為執(zhí)行件提供運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的裝置，如交流電機(jī)、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)。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)行件和動(dòng)力源或另一執(zhí)行件聯(lián)接起來(lái)，使執(zhí)行件獲得一定的速度和方向的運(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。種類(lèi)及本書(shū)的機(jī)械裝置3.2機(jī)床的傳動(dòng)鏈3.2.1傳動(dòng)鏈的概念

通過(guò)若干傳動(dòng)裝置，將有運(yùn)動(dòng)關(guān)系的兩端件連接起來(lái)，使之保持一定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，就稱(chēng)為機(jī)床的傳動(dòng)鏈。

如：動(dòng)力源（電機(jī)）－執(zhí)行件（主軸）,

執(zhí)行件（主軸）－執(zhí)行件（刀架）

一個(gè)運(yùn)動(dòng)就有一條傳動(dòng)鏈3.2.2傳動(dòng)鏈的分類(lèi)根據(jù)傳動(dòng)鏈的性質(zhì)分：外聯(lián)系傳動(dòng)鏈內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈其任務(wù)只是把運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳到執(zhí)行件上，其傳動(dòng)比大小只影響加工速度和表面粗糙度。

用來(lái)連接有嚴(yán)格運(yùn)動(dòng)關(guān)系的兩端件，以獲得準(zhǔn)確的加工表面形狀及較高的加工精度。形成發(fā)生線時(shí)復(fù)合運(yùn)動(dòng)如：車(chē)削螺紋運(yùn)動(dòng)；滾齒時(shí)展成運(yùn)動(dòng)如：車(chē)外圓刀具運(yùn)動(dòng)；滾齒時(shí)滾刀垂直運(yùn)動(dòng)3.3傳動(dòng)原理圖3.3.1傳動(dòng)裝置本書(shū)講的傳動(dòng)裝置指得是：機(jī)械裝置定比機(jī)構(gòu)置換機(jī)構(gòu)固定傳動(dòng)比的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)變換傳動(dòng)比的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如：定比齒輪副、絲杠螺母副、蝸輪蝸桿如：變速箱、數(shù)控系統(tǒng)3.3傳動(dòng)原理圖3.3.2傳動(dòng)原理圖便于研究機(jī)床的傳動(dòng)聯(lián)系,常用一些簡(jiǎn)明的符號(hào)把傳動(dòng)原理和傳動(dòng)路線表示出來(lái)，這就是傳動(dòng)原理圖。3.3.3傳動(dòng)原理圖畫(huà)法和所表示的內(nèi)容1.臥式車(chē)床傳動(dòng)原理圖可以車(chē)螺紋的車(chē)床可以車(chē)端面和外圓的車(chē)床3.3.3傳動(dòng)原理圖畫(huà)法和所表示的內(nèi)容2數(shù)控床的傳動(dòng)原理圖注：圖中沒(méi)主軸旋轉(zhuǎn)部分3.3.4傳動(dòng)鏈中置換機(jī)構(gòu)的位置主軸旋轉(zhuǎn)刀具縱向和橫向移動(dòng)車(chē)螺紋——工件轉(zhuǎn)一周，刀具進(jìn)給一個(gè)導(dǎo)程第四節(jié)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)的調(diào)整4.1運(yùn)動(dòng)參數(shù)及其換置機(jī)構(gòu)4.2機(jī)床運(yùn)動(dòng)的調(diào)整4.3機(jī)床運(yùn)動(dòng)的調(diào)整舉例4.1運(yùn)動(dòng)參數(shù)及其換置機(jī)構(gòu)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)有5個(gè)參數(shù)運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向運(yùn)動(dòng)的軌跡運(yùn)動(dòng)的路程運(yùn)動(dòng)的速度機(jī)床的運(yùn)動(dòng)的調(diào)整：調(diào)整這5個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)換置機(jī)構(gòu)4.2機(jī)床運(yùn)動(dòng)的調(diào)整一個(gè)運(yùn)動(dòng)就有一條傳動(dòng)鏈步驟：一、抓兩頭二、連中間三、找規(guī)律明確兩端件什么，以及它們的運(yùn)動(dòng)關(guān)系工件——刀具1rPmm根據(jù)傳動(dòng)鏈寫(xiě)出傳動(dòng)路線表達(dá)式得到此傳動(dòng)鏈的規(guī)律4.3機(jī)床運(yùn)動(dòng)的調(diào)整舉例補(bǔ)充：傳動(dòng)系統(tǒng)圖（3）必要數(shù)據(jù)說(shuō)明：齒輪齒數(shù)、軸號(hào)等1、一個(gè)運(yùn)動(dòng)就有一條傳動(dòng)鏈，所有傳動(dòng)鏈的集合稱(chēng)為傳動(dòng)系統(tǒng)。2、認(rèn)識(shí)和分析傳動(dòng)鏈需借助于機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖3、機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖

用規(guī)定機(jī)動(dòng)示意圖符號(hào)，表示傳動(dòng)元件，按運(yùn)動(dòng)傳遞順序依次排列，以展開(kāi)圖的形式畫(huà)在機(jī)床的外形輪廓內(nèi)。（1）系統(tǒng)圖上所有符號(hào)都是國(guó)標(biāo)；見(jiàn)附錄2（2）齒輪和軸連接方式不同，分為三種：固定連接；空套連接；滑移連接補(bǔ)充：傳動(dòng)系統(tǒng)圖機(jī)床運(yùn)動(dòng)的調(diào)整舉例以車(chē)床主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為例：第一步：抓兩頭電機(jī)——主軸1450Nr/minr/min第二步：連中間電機(jī)1450r/minIM1(左）（正轉(zhuǎn)）M1(右）（反轉(zhuǎn)）

IIIIIIVVM2(右移）VI（主軸）M2(左移）×車(chē)床主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)第二步：連中間傳動(dòng)路線表達(dá)式電機(jī)1450r/minIM1(左）（正轉(zhuǎn)）M1(右）（反轉(zhuǎn)）

IIIIIIVVM2(右移）VI（主軸）M2(左移）×5051第三步：認(rèn)識(shí)規(guī)律（1）通過(guò)離合器M1（雙向多片摩擦離合器）實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。同理計(jì)算出反轉(zhuǎn)級(jí)數(shù)：Zn反＝3×（3＋1）

＝12（2）主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)

正轉(zhuǎn)：理論上計(jì)算出2×3×（2×2＋1）＝30實(shí)際上：Ⅲ－Ⅳ軸傳動(dòng)比U1＝50/50×51/50≈1U2＝20/80×50/51≈1/4U3＝20/80×20/80＝1/16U2＝50/50×20/80＝1/4所以實(shí)際傳動(dòng)比只有三種即實(shí)際轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Zn＝2×3×（3＋1）＝24級(jí)電機(jī)1450r/minIM1(左）（正轉(zhuǎn)）M1(右）（反轉(zhuǎn)）

IIIIIIVVM2(右移）VI（主軸）M2(左移）×5051第三步：認(rèn)識(shí)規(guī)律（3）正反轉(zhuǎn)速關(guān)系Ⅱ－Ⅳ軸運(yùn)動(dòng)關(guān)系完全一致，但Ⅰ－Ⅱ軸傳動(dòng)比不同，U正1＝51/43U正2＝56/38U反2＝56/38所以U反＞U正即CA6140型臥式車(chē)反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速高于正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。思考題：為什么會(huì)這樣設(shè)計(jì)？（反轉(zhuǎn)時(shí)一般作為退刀等輔助運(yùn)動(dòng)，減少輔助時(shí)間）電機(jī)1450r/minIM1(左）（正轉(zhuǎn)）M1(右）（反轉(zhuǎn)）

IIIIIIVVM2(右移）VI（主軸）M2(左移）×5051第三步：認(rèn)識(shí)規(guī)律（4）計(jì)算出主軸最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速（5）主軸轉(zhuǎn)速范圍Rnn主min=1450×130/230×51/43×22/58×20/80×20/80×26/58=10r/minn主max=1450×130/230×56/38×39/41×63/50=1400r/min計(jì)算出主軸轉(zhuǎn)速通式n主＝1450×130/230×（1-ε）×UⅠ-Ⅱ×UⅡ