第三章 第二节机床运动形式

Click to edit Master title style,(1) Click to edit Master text styles,1) Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,2024/9/29,第二节,机床的运动分析,机床的运动分析,（研究机床上的各种运动及其相互联系）过程,根据在机床上加工的各种表面和使用的刀具类型，分析得到这些,表面的方法和所需的运动，,再分析为实现这些运动，机床必须具备,的传动联系，,实现这些传动的机构，以及机床运动的调整方法,该次序总结为：“,表面,运动,传动,机构,调整,”。,2024/9/29,2,1.,被加工工件的表面形状,在切削加工过程中，装在机床上的刀具和工件按一定的规律作相对运动，通过刀具的刀刃对工件毛坯的切削作用，把毛坯上多余的金属切掉，,从而得到所要求的表面形状,。,常用的表面：,由平面、圆柱面、圆锥面、球面、圆环面、螺旋面、和成形表面,等几种表面元素组成的。,一、工件加工表面及其形成方法,2024/9/29,3,组成工件轮廓的几种几何表面,2024/9/29,4,2. 工件表面的形成方法,任何规则表面都可以看作是,一条线（称为母线）沿着另一条线（称为导线）运动的轨迹。,母线,和,导线,统称为,形成表面的,发生线,。,可逆表面,形成表面的两条发生线,母线和导线可以互换，而不改变形成表面的性质,。,不可逆表面,如果母线和导线不可以互换。,注意：有些表面的两条发生线完全相同，只因母线的相对位置不同，也可形成不同的表面，如圆柱面、圆锥面和双曲面。,2024/9/29,5,母线位置不同形成不同表面,11-,与轴线平行；,22-,与轴线不平行，不相交；,33-,与轴不平行，相交。,2024/9/29,6,3. 形成发生线的方法及所需运动,形成发生线的方法可归纳为四种：,（,l,）,成形法,(,仿型法,),利用,成形刀具,对工件进行加工的方法。,刀刃为,切削线,1,，它的形状和长短与需要形成的发生线,2,完全重合，刀具无须任何运动就可以得到所需的发生线形状。,形成发生线,2,不需运动,。,2024/9/29,7,成形法,(,仿型法,),2024/9/29,8,（,2,）展成法,利用工件和刀具作,展成切削运动,进行加工的方法。,刀刃为,切削线,1,，它的形状和长短与需要形成的发生线,2,的形状不吻合，切削线,1,与发生线,2,彼此作无滑动的纯滚动，,发生线,2,就是切削线,1,在切削过程中连续位置的包络线。,曲线,3,是切削刃上某点,A,的运动轨迹。,在形成发生线,2,的过程中，或者仅由切削刃,1,沿着由它生成的发生线,2,滚动；或者切削刃,1,和发生线,2,（工件）共同完成复合的纯滚动，这种运动称为,展成运动,。,形成发生线需要一个成形运动（,展成运动,）,。,2024/9/29,9,展成法,2024/9/29,10,（,3,）轨迹法,利用刀具作一定规律的,轨迹运动,对工件进行加工的方法。,刀刃,为切削点,1,，它按一定轨迹运动，形成所需的发生线,2,。,形成发生线需要一个,成形运动,。,2024/9/29,11,轨迹法,2024/9/29,12,（,4,）相切法,利用,刀具边旋转边作轨迹运动,对工件进行加工的方法。,刀刃为旋转刀具（铣刀或砂轮）上的切削点,1,，刀具作旋转运动的同时，其中心按一定规律运动，,切削点,1,的运动轨迹,（如图中的曲线,3,）与工件相切，形成了发生线,2,。,由于刀具上有多个切削点，,发生线,2,是刀具上所有的切削点在切削过程中共同形成的,。,形成发生线需要二个成形运动：,刀具的旋转运动和刀具中心按一定规律运动。,2024/9/29,13,相切法,2024/9/29,14,二、机床的运动,表面成形运动,为了要获得所需的工件表面形状，使刀具和工件按上述形成发生线的方法之一完成的,运动,。此外，还有多种辅助运动,。,便于研究机床的传动联系,2024/9/29,15,1. 表面成形运动,表面成形运动（简称成形运动）,是保证得到工件要求的表面形状的运动。,例,1,：车削外圆柱面，工件的旋转运动,B,1,产生母线（圆），刀具的纵向直线运动,A,2,产生导线（直线）。运动,B,1,和,A,2,就是两个表面成形运动，下标,1,、,2,表示表面成形运动次序。,2024/9/29,16,车削外圆柱表面时的成形运动,2024/9/29,17,例,2,：龙门刨床刨削工件，工作台带着工件作往复直线运动，刀架带刀具作间歇的直线运动。这两个直线运动产生发生线（,皆直线,），因而都是成形运动。,2024/9/29,18,(1),成形运动的种类,简单成形运动,旋转运动（,B,表示）和直线运动（,A,表示）这两种最简单，也最容易得到,。表现形式：,主轴的旋转、刀架或工作台的直线运动,。,复合成形运动,可以分解成几个部分，每个部分是一个旋转或直线运动，与简单运动相象,。但这些部分之间保持着严格的相对运动关系，是相互依存，而不是独立的。所以,复合成形运动是一个运动，而不是两个或两个以上的简单运动,。,2024/9/29,19,例,1,：车螺纹。,螺纹车刀是成形刀具，因此形成螺旋面只需,1,个运动即车刀在不动的工件作空间螺旋运动。该螺旋运动分解成等速的旋转运动和等速的直线运动。图,b,中以,B,11,和,A,12,代表,。,下标第一位数表示第一个运动,（此例只有一个运动），,后一位数表示第一个运动中的第,1,、第,2,两部分。,为得到一定导程的螺旋线，,B,11,和,A,12,须严格保持相对运动关系，即工件每转一周，刀具的移动量应为一个导程,。,加工螺纹时的运动,2024/9/29,20,例,2,：用齿条刀加工齿轮。,产生渐开线靠,展成法,，需要一个复合的展成运动。该复合运动可分解为工件的旋转,B,11,和刀具的直线运动,A,12,，,B,11,和,A,12,是一个运动（展成运动,3,）的二个部分，必须保持严格的运动关系,，即工件每转过一个齿（,B,11,），,齿条刀应移动一个周节,m,（,m,为模数）。,2024/9/29,21,(2) 零件表面成形所需的成形运动,母线和导线是形成零件表面的两条发生线，因此形成表面所需要的成形运动,就是形成其母线及导线所需要的成形运动的总和,。,例：用普通车刀车削外圆,母线,圆，轨迹法，需要一个成形运动,B,1,；（,主运动）,导线,直线，轨迹法，需要一个成形运动,A,2,；（,进给运动）,共需,2,个简单的成形运动（,B,1,和,A,2,）。,2024/9/29,22,例：用成形车刀车削成形回转表面,母线,曲线，成形法，不需要成形运动；,导线,圆，轨迹法，需一个成形运动,B,；（,主运动）（进给运动是刀具的径向进给）,故成形运动总数为,l,个（,B,），,是一个简单运动。,2024/9/29,23,例：用螺纹车刀车削螺纹,母线成形法，不需要成形运动；,导线螺旋线，轨迹法，需要1个复合成形运动，分解为,工件旋转,B,11,和刀具直线移动,A,12,，,它们之间保持严格的相对运动关系,。（工件旋转,B,11,是主运动，刀具直线移动,A,12,是进给运动）,故成形运动总数为1个，是一个复合运动。,2024/9/29,24,例：用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮齿面,母线渐开线，,展成法,，需一个复合成形运动，分解为,滚刀旋转,B,11,和工件旋转,B,12,，,它们之间保持严格的相对运动关系,：滚刀每转1/,K（K,滚刀头数）转（,B,11,），,工件转过1/,Z（Z,齿轮齿数）转即一个齿（,B,12,）；,导线直线，相切法，需2个独立的成形运动，即,滚刀旋转运动和滚刀沿工件轴向移动,A,2,。,其中滚刀的旋转运动与展成运动的一部分,B,11,重合；,（滚刀旋转,B,11,是主运动，工件旋转,B,12,和滚刀沿工件轴向移动,A,2,都是进给运动）,故成形运动的总数只有2个：,一个是复合成形运动（,B,11,和,B,12,），,另一个是简单成形运动,A,2,。,2.,机床的传动装置,几个基本概念,传 动 链,外联系传动链,内联系传动链,定比传动机构,换置机构,其传动比和传动方向固定不变，如定比齿轮副、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等,可根据加工要求变换传动比和传动方向、如滑移齿轮变速机构、挂轮变换机构、离合器换向机构等。,使运动源和执行件以及两个有关的执行件保持运动联系的一系列顺序排列的传动件，称为传动链。,联系运动源和执行件的传动链，称为外联系传动链,联系两个执行件间的传动链，称为内联系传动链,2024/9/29,26,三、机床的传动联系和传动原理图,1.,机床的传动联系,为实现加工过程中所需的各种运动，机床必须具备以下,3,个基本部分：,执行件,执行机床运动的部件，,如主轴、刀架、工作台等，,其任务是带动工件或刀具完成一定形式的运动（旋转或直线运动）和保持准确的运动轨迹。,2024/9/29,27,（,2,）动力源,提供运动和动力的装置，是执行件的运动来源。,通常为电动机,。,（,3,）传动装置,传递运动和动力的装置，把动力源的运动和动力传给执行件。,如齿轮、链轮、胶带轮、丝杆、螺母等。,传动装置通常还需完成变速、换向、改变运动形式等任务，使执行件获得所需要的运动速度、运动方向和运动形式,。,如,“,齿轮,-,齿条,”,、,“,丝杆,-,螺母,”,、,“,蜗杆,-,蜗轮,传动装置把,执行件和动力源,或者把有关的执行件之间联接起来，,构成传动联系,。,2024/9/29,28,1.,机床的传动链,为了在机床上得到所需的运动，必须通过,一系列的传动件把运动源和执行件或执行件和执行件联系起来,，称为传动联系，该系列串联着的传动件，称为传动,链。,传动链,构成一个传动联系的一系列传动件。,按传动链的功用分为：,主运动传动链和进给运动传动链等。,按传动联系的性质分为：,外联系传动链和内联系传动链。,2024/9/29,29,(1) 外联系传动链：,运动源,执行件,联系动源和机床执行件，使执行件得到运动，并能改变运动的速度和方向，,但不要求动源和执行件之间有严格的传动比关系。,例如：车螺纹时，从,电机到车床主轴的传动链就是外联系传动键，,它只决定车螺纹速度的快慢，而不影响螺纹表面的成形,。,2024/9/29,30,外联系传动链,2024/9/29,31,(2),内联系传动链：,执行件,执行件,联系复合运动之内的各个分解部分，,传动链所联系的执行件相互之间的相对速度（及相对位移量）有严格的要求，用来保证运动的轨迹,。,例如：车螺纹时，为保证所需螺纹的导程大小，,主轴（工件）转一周时，车刀必须沿工件轴向移动一个导程,。,联系主轴刀架之间的螺纹传动链，就是一条传动比有严格要求的内联系传动键,。,2024/9/29,32,内联系传动链,车床上车单头螺纹时的内联系。,内联系传动链,由,3,对齿轮串联而成，其作用是将两执行件，即主轴与刀架联系起来,，保证主轴转一周，刀架移动一个被加工导程，从而将两个单元运动，即主轴旋转,n1,和刀架纵向移动,n2,，组成复合运动（,n1 n2,）。,2024/9/29,33,再如：,用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮时，,滚刀转,1/,K,转时（,K,是滚刀头数），工件就必须转,1/,Z,转（,Z,为齿轮齿数）,。联系滚刀,旋转,B,11,和工件旋转,B,12,的传动链,必须保证严格的运动关系。所以也是内联系传动链,。,由此可见：,内联系传动链中，各传动副的传动比必须准确不变,，,不应有摩擦传动或是瞬时传动比变化的传动件（如链传动,）。,2024/9/29,34,3.,传动原理图,传动链包括多种传动机构如：,带传动、定比齿轮副、丝杠螺母、蜗轮蜗杆、滑移齿轮变速机构、离合器变速机构、交换齿轮或挂轮架以及,各种电的、液压的、机械的无级变速机构,等。,传动链中通常包括,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,定比齿轮副、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等,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,挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器换向机构等。,2024/9/29,36,传动原理图,为便于研究机床的传动联系，用一些,简明的符号把传动原理和传动路线,表示出来,。,传动原理图常使用的一部分符号,（其中表示执行件的符号还没有统一的规定，一般采用较直观的图形表示）。,2024/9/29,37,传动原理图常用示意符号：,a),电动机,b),主轴,c),车刀,d),滚刀,e),合成机构,f),传动比可变换的换置器官,g),传动比不变的机械联系,h),电的联系,i),脉冲发生器,j),快调换置器官数控系统,2024/9/29,38,例：车床仅用于车削圆柱面或端面，不车螺纹,有二个外联系传动链：,电动机,A,1,2,u,v,3,4,主轴；,电动机,B,5,6,u,f,7,8,丝杠,。,进给采用液压传动（局部），如某些多刀半自动车床。,车圆柱面时的传动原理图,2024/9/29,39,主轴的旋转和刀具的移动是,两个互相独立的简单运动,。运动比例的变化不影响表面的性质，只影响生产率或表面粗糙度。,两个简单运动,各自的外联系传动链,(,与动源相联系,),：,电动机,1,2,u,v,3,4,主轴；,电动机,l,2,u,v,3,5,u,f,6,7,丝杠。,其中,1,2,u,v,3,是公共段,。,2024/9/29,40,2024/9/29,41,卧式车床车螺纹,外联系传动链,与动源相联系，即传动链,1,2,u,v,3,4,。,内联系传动链,形成螺旋表面需要一个运动即刀具与工件间相对的螺旋运动。此复合运动分解为主轴的旋转,B,11,和车刀的纵向移动,A,12,。,联系两个运动的传动键,4,5,u,f,6,7,是内联系传动链（保证主轴每转一转，刀具均匀移动一个导程,）。,1,）传动原理图,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,传动原理图和传动系统图,2,）传动系统图（,传动元件的关系）,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,普通车床传动系统图,将各种可能的传动路线全部列出来，就得出主运动传动链的,传动路线表达式(传动结构式),。,转速图,滚齿机,（一）滚齿原理,模拟一对螺旋齿轮啮合过程,（二）滚齿机运动分析,主运动,滚刀旋转运动；,展成,(,啮合,),运动,齿坯与滚刀按一定速比转动；,进给运动,滚刀沿齿坯轴向运动。,加工直齿圆柱齿轮时的运动分析,内传动链为：,滚刀,45,u,x,67,齿坯,u,x,为啮合运动传动比。,（,3,）进给运动,A,2,齿坯,78,u,f,910,刀架,升降，,u,f,为进给运动传动比。,（,2,）展成运动,滚刀旋转运动,B,11,1/K,转,(1,齿,),齿坯旋转运动,B,12,1/ z,转,(1,齿,),（,1,）主运动,B,11,电机,12,u,v,34,滚刀,u,v,为主运动传动比。,（,4,）滚刀的安装,滚刀螺旋升角为,0,，,加工直齿时，滚刀轴线,与齿坯端面倾斜,角，,称为安装角。, =,0,右旋滚刀如图左旋相反,2.,加工斜齿圆柱齿轮时的运动分析,（,1,）主运动,B,11,电机,12,u,v,34,滚刀,（,2,）展成运动,滚刀旋转运动,B,11,1/K,转,(1,齿,),齿坯旋转运动,B,12,1/ z,转,(1,齿,),内传动链为：,滚刀,45,u,x,67,齿坯,（,3,）进给运动,A,21,齿坯,B,12,78,u,f,910,A,21,刀架,齿坯附加转动,B,22,(,产生螺旋线的内传动链,),A2111,u,y,127,B22,u,y,按被切齿轮的螺旋角调整,实际上必须用,合成机构,把展成运动要求工件转,动,B,12,和差动链要求工件,附加转动,B,22,迭加起来，,然后再传给工作台。,滚齿机是根据滚切斜齿轮,的传动原理设计的。当滚,切直齿轮时，将差动链断,开，并把合成机构固定成,一个整体。,4,）差动传动链,刀架,12,13,u,y,1415,67,u,x,89,齿坯,2024/9/29,50,作 业,按通用性程度，机床可分为哪几类？它们的适用范围是什么？,解释机床型号,CA6140,、,MG1432A,。,分析用螺纹车刀车削螺纹时机床所需要的运动。,什么是内联系传动链和外联系传动链？,分析并画出,滚切,直齿、斜齿圆柱齿轮的传动原理图。,