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1、金属切削机床 机床的运动分析本讲稿第一页，共十六页 任何表面都可以看作是一条线（称为母线任何表面都可以看作是一条线（称为母线1 1）沿着另一条发生线）沿着另一条发生线（称为导线（称为导线2 2，或，或2 2、2 2）运动的轨迹。母线和导线统称为形成表面）运动的轨迹。母线和导线统称为形成表面的发生线。的发生线。组成工件轮廓的几种几何表面组成工件轮廓的几种几何表面 本讲稿第二页，共十六页 有些表面的两条发生线完全相同，只因母线相对于旋转轴线有些表面的两条发生线完全相同，只因母线相对于旋转轴线O-O的原始位置不同，也可以形成不同的表面。的原始位置不同，也可以形成不同的表面。母线原始位置不同所形成的不
2、同表面母线原始位置不同所形成的不同表面 2.发生线的形成方法 1）轨迹法 是利用刀具作一定规律的是利用刀具作一定规律的轨迹运动来对工件进行加工的轨迹运动来对工件进行加工的方法。方法。本讲稿第三页，共十六页 2)相切法 是利用刀具边旋转边作轨迹运动来是利用刀具边旋转边作轨迹运动来对工件进行加工的方法。对工件进行加工的方法。3)成形法 是利用成形刀具（如成形车刀、盘形齿轮铣刀等）对工件进行加是利用成形刀具（如成形车刀、盘形齿轮铣刀等）对工件进行加工的方法工的方法。4)展成法 是利用工件和刀具（如插齿刀、齿轮滚刀和花键滚刀）作展成切是利用工件和刀具（如插齿刀、齿轮滚刀和花键滚刀）作展成切削运动的加工
3、方法。削运动的加工方法。本讲稿第四页，共十六页二、工件表面的成形运动 1.成形运动的种类 1）简单成形运动 如果一个独立的成形运动是由单独的旋转运动或直线运动构成，则称此如果一个独立的成形运动是由单独的旋转运动或直线运动构成，则称此成形运动为简单成形运动，简称简单运动。成形运动为简单成形运动，简称简单运动。2)复合成形运动 如果一个独立的成形运动，是由两个或两个以上的旋转运动或如果一个独立的成形运动，是由两个或两个以上的旋转运动或（和）直线运动，按照某种确定的运动关系组合而成，则称此成形运（和）直线运动，按照某种确定的运动关系组合而成，则称此成形运动为复合成形运动，简称复合运动。动为复合成形运
4、动，简称复合运动。2.主运动和进给运动 1)主运动 是产生切削的运动，可由工件和刀具来实现。主运动可以是旋转运动，是产生切削的运动，可由工件和刀具来实现。主运动可以是旋转运动，也可以是直线往复运动。也可以是直线往复运动。本讲稿第五页，共十六页 2)进给运动 进给运动是维持切削得以继续的运动。进给运动可以是简单运动，进给运动是维持切削得以继续的运动。进给运动可以是简单运动，也可以是复合运动。也可以是复合运动。3.辅助运动 1)各种空行程运动 空行程运动是指进给前后刀具的快速运动。空行程运动是指进给前后刀具的快速运动。2)切入运动 刀具相对工件切入一定深度，以保证被加工表面获得一定加工尺寸。刀具相
5、对工件切入一定深度，以保证被加工表面获得一定加工尺寸。3)分度运动 加工若干个完全相同的均匀分布的表面时，为使表面成形运动得以周期地加工若干个完全相同的均匀分布的表面时，为使表面成形运动得以周期地继续进行的运动称为分度运动。继续进行的运动称为分度运动。4)操纵和控制运动 操纵和控制运动包括起动、停止、变速等。操纵和控制运动包括起动、停止、变速等。本讲稿第六页，共十六页 5)调位运动 加工开始前，把机床的有关部件移到要求的位置，以调整刀具与加工开始前，把机床的有关部件移到要求的位置，以调整刀具与工件之间的正确相对位置。工件之间的正确相对位置。第二节 机床的传动联系和传动原理图一、机床的传动联系
6、1)动力源 它是提供动力的装置。它是提供动力的装置。2)执行件 它们是执行运动的部件。它们是执行运动的部件。3)传动装置 它是传递动力和运动的装置。它是传递动力和运动的装置。动力源动力源传动装置传动装置执行件或执行件执行件或执行件传动装置传动装置执行件，构成传动执行件，构成传动联系。联系。本讲稿第七页，共十六页 二、机床的传动装置 1.机械传动 1)带传动 是靠带与带轮接触面之间的摩擦力来传递运动和动力的一种挠性摩擦传是靠带与带轮接触面之间的摩擦力来传递运动和动力的一种挠性摩擦传动。动。2)齿轮传动 该传动通过齿轮之间的啮合可以实现扭矩、转速的改变。该传动通过齿轮之间的啮合可以实现扭矩、转速的
7、改变。3)蜗轮蜗杆传动 该传动通过蜗轮蜗杆之间的啮合可以实现扭矩、转速和运动方向的改该传动通过蜗轮蜗杆之间的啮合可以实现扭矩、转速和运动方向的改变。变。4)齿轮齿条传动 该传动该传动可以可以实现转动实现转动与直与直动动之之间间的相互的相互转换转换。5)丝杠螺母传动 该传动可以将旋转运动转变为直线运动，其传动平稳，无噪声，但传动该传动可以将旋转运动转变为直线运动，其传动平稳，无噪声，但传动效率低。效率低。本讲稿第八页，共十六页2.液压传动 液压传动以液压油为介质，通过泵、阀、液压缸和液压马达等液压传动以液压油为介质，通过泵、阀、液压缸和液压马达等液压元件传递运动和动力。液压元件传递运动和动力。3
8、.电气传动 电气传动应用电能，通过电器装置传递运动和动力。电气传动应用电能，通过电器装置传递运动和动力。4.气压传动 气压传动以空气为介质，通过气动元件传递运动和动力。气压传动以空气为介质，通过气动元件传递运动和动力。三、机床的传动链 由一系列的传动元件使执行件和动力源，或使两个执行件之间由一系列的传动元件使执行件和动力源，或使两个执行件之间保持一定的传动联系。构成一个传动联系的一系列按一定规律排列保持一定的传动联系。构成一个传动联系的一系列按一定规律排列的传动件，称为传动链。的传动件，称为传动链。1、外联系传动链 外联系传动链联系动力源（如电动机）和机床执行件，使执行外联系传动链联系动力源（
9、如电动机）和机床执行件，使执行件得到预定速度的运动，并传递一定的动力。件得到预定速度的运动，并传递一定的动力。本讲稿第九页，共十六页2.内联系传动链 内联系传动链联系复合运动之内的各个运动分量，因而传动链所联系的内联系传动链联系复合运动之内的各个运动分量，因而传动链所联系的执行件之间的相对速度有严格的要求，用来保证运动的轨迹。执行件之间的相对速度有严格的要求，用来保证运动的轨迹。总之，每一个运动，无论是简单的还是复杂的，都必须有一条总之，每一个运动，无论是简单的还是复杂的，都必须有一条外联系传动链；只有复合运动才有内联系传动链，如果将一个复合外联系传动链；只有复合运动才有内联系传动链，如果将一
10、个复合运动分解为两个部分，这其中必有一条内联系传动链。运动分解为两个部分，这其中必有一条内联系传动链。四、传动原理图 为了便于研究机床的传动联系，常用一些简明的符号把传动原理为了便于研究机床的传动联系，常用一些简明的符号把传动原理和传动路线表示出来，这就是传动原理图。和传动路线表示出来，这就是传动原理图。传动传动原理原理图图常使用的一部常使用的一部分符号分符号如下。如下。本讲稿第十页，共十六页传动原理图常用的一些示意符号传动原理图常用的一些示意符号(a)(a)电动机电动机 (b)b)主轴主轴 (c)c)车刀车刀 (d)d)滚刀滚刀 (e)e)合成机构合成机构 (f)f)传动比可变换的换置机构传
11、动比可变换的换置机构 (g)g)传动比不变的机械联系传动比不变的机械联系 (h)h)电的联系电的联系 (i)i)脉冲发生器脉冲发生器 (j)j)快调换置机构快调换置机构数控系统数控系统 本讲稿第十一页，共十六页1.铣床用圆柱铣刀铣削平面时的传动原理图 本讲稿第十二页，共十六页 2.车床用螺纹车刀车削螺纹时的传动原理图 本讲稿第十三页，共十六页第三节 机床运动的调整 一、运动参数及其换置机构 每一个独立的运动都需要有五个参数来确定。这五个运动参数是：每一个独立的运动都需要有五个参数来确定。这五个运动参数是：运动的起点、方向、轨迹、路程和速度。运动的起点、方向、轨迹、路程和速度。机床运机床运动动的
12、的调调整，就是整，就是调调整每个运整每个运动动的五个参数。的五个参数。改变运动参数的机构为换置机构，在传动原理图中通常用符号改变运动参数的机构为换置机构，在传动原理图中通常用符号棱形框表示，其旁标以棱形框表示，其旁标以uv、uf等表示换置量。等表示换置量。二、机床运动的调整计算 机床运动的调整计算按每一传动链分别进行，其一般步骤如下：机床运动的调整计算按每一传动链分别进行，其一般步骤如下：1)根据对机床的运动分析，确定各传动链两端的末端件。根据对机床的运动分析，确定各传动链两端的末端件。2 2)根据根据传动链传动链两末端件的运两末端件的运动动关系，确定它关系，确定它们们的的计计算位移量算位移量
13、。3 3)根据根据计计算位移量以及相算位移量以及相应传动链应传动链中各个中各个传动环节传动环节的的传动传动比，列出运比，列出运动动平平衡方程式。衡方程式。4)4)根据运根据运动动平衡方程式，平衡方程式，导导出出该传动链该传动链的的换换置公式置公式。本讲稿第十四页，共十六页三、换置机构在传动链中的位置 换置机构在传动链中的位置对运动的调整计算影响很大。在传动换置机构在传动链中的位置对运动的调整计算影响很大。在传动链设计中，可以应用传动原理图来选择换置机构的数量和安排换置机链设计中，可以应用传动原理图来选择换置机构的数量和安排换置机构的位置。构的位置。卧式车床换置机构的三种不同的设计方案卧式车床换置机构的三种不同的设计方案 本讲稿第十五页，共十六页思考题1 何谓简单运动？何谓复合运动？其本质区别是什么？试举例说明。2 画简图表示用下列方法加工所需表面时，需要哪些成形运动？其中哪些是简单运动？哪些是复合运动？1)用成形车刀车削外圆锥面；2)用钻头钻孔；3)用成形铣刀铣直线成形面；4)用插齿刀插削直齿圆柱齿轮。3 举例说明何谓外联系传动链？何谓内联系传动链？其本质区别是什么？对这两种传动链有何不同的要求？本讲稿第十六页，共十六页