二机床传动系统与传动原

第一节 金属切削机床 第三章 机械加工工艺装备 二、机床传动系统和传动原理 二 教 学 内 容 （一） （二） 机床传动系统的组成 （三） （四） 二、机床传动系统和传动原理 机床的传动链 机床的传动原理图 机床的传动系统图 教学要求： 掌握机床传动系统和传动原理的基本概念。 教学 要 求 二、机床传动系统和传动原理 机床传动系统和传动原理的基本概念。 教 学 重 点 教学重点： 二、机床传动系统和传动原理 机床传动系统是由机床的所有传动链组成的运 动传递系统。 二、机床传动系统和传动原理 （一） 机床传动系统的组成 （ 1）执行件 机床运动的执行部件，其作用是装夹刀具和工件， 使之完成一定形式的运动并保证正确的轨迹。如主轴、 刀架、工作台等。 机 床 传 动 系 统 的 组 成 （ 2）运动源（动力源） 机床运动的来源，它向运动部分提供动力，如 交流电动机 、 伺服电动机 等。 可以每个运动有单独的运动源，也可以几个运 动共用一个运动源。 （一） 机床传动系统的组成 机 床 传 动 系 统 的 组 成 （ 3）传动装置 传递运动和动力的装置，通过它把执行件和运 动源或执行件与执行件之间联系起来，使执行件获 得一定速度和方向的运动，并使有关执行件之间保 持某种确定的相对运动关系。 传动装置还有完成变换运动的性质、方向、速 度的作用。 传动装置有 机械 、 液压 、 电气 、 气动 等多种形 式。 （一） 机床传动系统的组成 机 床 传 动 系 统 的 组 成 机械传动装置由机械传动件组成。它包括两类传 动机构。 （ 1）定比传动机构 传动比和传动方向固定不变的传动机构，如 带传 动、齿轮传动、链传动、蜗轮蜗杆传动、丝杠螺母传 动 等。 （ 2）换置机构 根据加工要求可变换传动比和传动方向的传动机 构，如 挂轮变速、滑移齿轮变速、塔轮变速、离合器 换向等 。 机械传动装置 （一） 机床传动系统的组成 机 床 传 动 系 统 的 组 成 液压传动 进给系统 电气传动 控制部分 气压传动 夹紧装置 （一） 机床传动系统的组成 机 床 传 动 系 统 的 组 成 机 床 传 动 系 统 的 组 成 （一） 机床传动系统的组成 运动源 传动装置 定比传 动机构 执行件 为运动提供动力 传递动力和运动 执行机床运动 机械 变速 电气 控制 液压 进给 气动 夹紧 换置 机构 可转换 传动比 机构 带 传 动 齿 轮 传 动 链 传 动 丝杠 螺母 传动 蜗轮 蜗杆 传动 挂 轮 变 速 滑 移 齿 轮 塔 轮 变 速 离 合 器 换 向 主轴 刀架 工作台 在机床的传动系统中，连接动力源和执行件或连 接执行件和执行件的一系列按顺序排列的传动元件， 称为 传动链 。 传动链两端的元件称为末端件，可以是动力源 或执行件。 机 床 的 传 动 链 （二） 机床的传动链 外联系传动链 按传动链的性质 不同可分为： 内联系传动链 传动链两个末端件之间要求有严格的传动比关系， 如 车削螺纹时，主轴与刀架间的传动链；滚切齿轮 时，工件与滚刀间的传动链。 内联系传动链中不能用 带传动 、 摩擦传动 和 链传 动 。 机 床 的 传 动 链 （二） 机床的传动链 传动链两个末端件之间不要求有严格的传动比关 系，如 车削外圆时，电机与主轴间的传动链。 外联系传动链 内联系传动链 为了便于研究机床的传动原理 , 用一些简明的符 号把动力源、执行件之间的传动联系表示出来的示意 图。 并不表达实际传动机构的种类和数量。 （三）机床的传动原理图 传动原理图常用符号 机 床 的 传 动 原 理 图 a)电机 b)主轴 c)车刀 d)滚刀 e)合成机构 f)换置机构 g)机械定比联系 h)电联系 i)脉冲发生器 j)数控系统 车螺纹的传动原理图 1）工件旋转（主运动） 传动路线： 电动机 1 2 uv 3 4 主轴（工件） 外联系传动链， 使用了 带传动及摩擦离合器。 例 1：车削螺纹 机 床 的 传 动 原 理 图 （三）机床的传动原理图 车螺纹的传动原理图 2）刀具移动（进给运动） 传动路线： 主轴（ 1转） 4 5 ux 6 7 丝杠（刀架） （导程 P） 内联系传动链， 不允许 使用带传动及摩擦离合 器 例 1：车削螺纹 机 床 的 传 动 原 理 图 （三）机床的传动原理图 铣削平面的传动原理图 1）刀具旋转（主运动） 传动路线： 主电机 1 2 uv 3 4 主轴（铣刀） 外联系传动链 例 2：铣削平面 （三）机床的传动原理图 机 床 的 传 动 原 理 图 铣削平面的传动原理图 2）工件移动 （进给运动） 传动路线： 进给电机 5 6 ux 7 丝杠（工作台） 外联系传动链 例 2：铣削平面 （三）机床的传动原理图 机 床 的 传 动 原 理 图 机床传动系统图： 表示机床全部运动的传动关系 的示意图，用国家标准规定的符号表示各种传动元件， 并按照运动传递的顺序，画在能反映机床外形和各主 要部件相互位置的展开图中。 只表示传动关系，而不表示各零件的实际尺寸和 位置。 下面以 CA6140普通卧式车床传动系统图为例进 行分析。 （四）机床的传动系统图 机 床 的 传 动 系 统 图 130 用规定符号表示传动件； 按运动传递顺序，以展开图形式，表示所有运动 和传动关系； 标明齿数、蜗杆头数、带轮直径、丝杠螺距和头 数、电机功率和转速、传动轴序号等。 CA6140普通卧式车床传动系统图 用规定符号表示传动件； 按运动传递顺序，以展开图形式，表示所 有运动和传动关系； 标明齿轮齿数、蜗杆头数、带轮直径、丝 杠螺距和头数、电机功率和转速、传动轴 序号等。 CA6140普通卧式车床传动系统图 CA6140 车床传 动 系统 主运动传 动链 进给运动 传动链 纵向进给传动链 横向进给传动链 螺纹进给传动链 刀架快速移动传动链 CA 61 40 普 通 卧 式 车 床 传 动 系 统 图 1.主运动传动链 主轴V I 50 63 M 58 26 V 50 51 80 20 IV 50 50 80 20 III 50 30 53 22 41 39 II 30 34 V I I 34 50 右M 43 51 38 56 左M I 230 130 电动机 2 1 1 （ 1）传动路线 （ 2）主轴转速级数 正转时 2 3 ( 1 + 2 2-1 )= 24 级 反转时 1 3 ( 1 + 2 2-1 )= 12 级 主轴V I 50 63 M 58 26 V 50 51 80 20 IV 50 50 80 20 III 50 30 53 22 41 39 II 30 34 V I I 34 50 右M 43 51 38 56 左M I 230 130 电动机 2 1 1 （ 3）主轴的转速 运动平衡式为： n主 n电 d/D（ 1-)u12u23u36 主轴V I 50 63 M 58 26 V 50 51 80 20 IV 50 50 80 20 III 50 30 53 22 41 39 II 30 34 V I I 34 50 右M 43 51 38 56 左M I 230 130 电动机 2 1 1 主轴最高转速： nmax 1450 130/230（ 1-0.02)56/38 39/41 63/50 1400 r/min 主轴V I 50 63 M 58 26 V 50 51 80 20 IV 50 50 80 20 III 50 30 53 22 41 39 II 30 34 V I I 34 50 右M 43 51 38 56 左M I 230 130 电动机 2 1 1 主轴最低转速： nmin 1450 130/230（ 1-0.02)51/43 22/58 20/80 20/80 26/58 10 r/min 主轴V I 50 63 M 58 26 V 50 51 80 20 IV 50 50 80 20 III 50 30 53 22 41 39 II 30 34 V I I 34 50 右M 43 51 38 56 左M I 230 130 电动机 2 1 1 2.进给运动传动链 （ 1）螺纹进 给传动链 主轴转（ 1 r） 刀具移 动（ P mm） 运动平衡式 1主轴 uP丝 P 螺纹 种类 螺距参数 螺距 /mm 导程 /mm 米制 螺距 T /mm T P=kT 模数 制 模数 m/mm Tm=m Pm=kTm=km 英制 每英寸牙数 a/（牙 in-1） Ta=25.4/a Pa=kTa=25.4k/a 径节 制 径节 DP/（牙 in-1） TDP=25.4/DP PDP=kTDP=25.4k/DP 螺距参数及其螺距、导程换算关系 注： k为螺纹线数或头数。 （ 1）螺纹进给传动链 u基 1 = 26/28 = 6.5/7 u基 2 = 28/28 = 7/7 u基 3 = 32/8 = 8/7 u基 4 = 36/28 = 9/7 u基 5 = 19/14 = 9.5/7 u基 6 = 20/14 = 10/7 u基 7 = 23/21 = 11/7 u基 8 = 24/14 = 12/7 u基 为 轴之间变速机 构的可变传动比，共 8种： 基本变速组 u倍 为 轴之间变 速机构的可变传动比，共 4种： 2 1 28 35 45 18 3 倍u 1283535284 倍u 8 1 48 15 45 18 1 倍u 4 1 48 15 35 28 2 倍u 28 35 48 15 35 28 45 18 增倍变速组 1）车削公制螺纹 （ 米制螺纹 ） P =kT=1 58/58 33/33 63/100 100/75 25/36 u基 25/36 36/25 u倍 12 = 7u基 u倍 T= 7u基 u倍 /k 可得 8 4=32种导程， 20种标准螺纹， 24种大螺距螺纹 2）车削模数螺纹 （ 米制蜗杆 ） Pm=km =1 58/58 33/33 64/100 100/97 25/36 u基 25/36 36/25 u倍 12 = 7/4 u基 u倍 m = 7u基 u倍 /（ 4k) 3）车削英制螺纹 Pa=kTa= 25.4k/a=1 58/58 33/33 63/100 100/75 1/u基 36/25 u倍 12 = 4/7 25.4 u倍 / u基 a= 7ku基 / （ 4u倍 ） 4）车削径节螺纹 （ 英制蜗杆 ） PDP=kTDP=25.4 k/ DP=1 58/58 33/33 64/100 100/97 1/u基 36/25 u倍 12 = /7 25.4 u倍 / u基 mm DP = 7ku基 / u倍 5）车削非标准螺距及精密螺纹 离合器 M3、 M4、 M5全部啮合 , 螺纹导程靠调整挂轮 传动比 u挂 来实现 P =k T非 =1 58/58 33/33 u挂 12 u挂 = a/b c /d = P/12= nT非 /12 （ 2）纵横向进给传动链 刀架（横向进给） X X V I I 18 59 48 48 X X V M 48 30 30 40 M 48 40 X X I 29 4 MM 56 32 32 36 光杠X I X 56 28 X V I I 英制螺纹路线 米制螺纹路线 主轴V I 9 9 76 刀架（纵向进给）齿条 ZX X I I I 80 28 X X I I M 48 30 30 40 M 48 40 X X I 29 4 MM 56 32 32 36 光杠X I X 56 28 X V I I 英制螺纹路线 米制螺纹路线 主轴V I 12 8 8 76 公制螺纹 正常螺距 32种 纵向进给量 英制螺纹 正常螺距 8种 较大进给量 公制螺纹 扩大螺距 8 种 细进给量 英制螺纹 扩大螺距 16种 大进给量 f纵 =1 58/58 33/33 63/100 100/75 25/36 u基 25/36 36/25 u倍 28/56 36/32 32/56 4/29 40/30 30/48 28/80 2.5 12 =0.71 u基 u倍 mm/r 1）纵向进给传动链 CA 61 40 普 通 卧 式 车 床 传 动 系 统 图 f横 =1 58/58 33/33 63/100 100/75 25/36 u基 25/36 36/25 u倍 28/56 36/32 32/56 4/29 40/30 30/48 59/18 5 mm/r 横向进给量 f横 / f纵 1/2 2）横向进给传动链 CA 61 40 普 通 卧 式 车 床 传 动 系 统 图 2600 13/29 3）刀架的快速移动 CA 61 40 普 通 卧 式 车 床 传 动 系 统 图 CA6140米制螺纹表 - - - - - 1.75 3.5 7 1 2 4 8 - 2.25 4.5 9 - - - - 1.25 2.5 5 10 - - 5.5 11 1.5 3 6 12 75.628261 基u 81481545181 倍u 4 1481535282 倍u 1283535284 倍u 7728282 基u 7928364 基u 75.914195 基u 71014206 基u 71121337 基u 71221368 基u 7828323 基u u基 u倍 导程 L 21283545183 倍u P182 -3.23.6 思考题与习题 思 考 题 与 习 题 二、机床传动系统和传动原理