机床的运动分析

机 床
机
械
加
工
中
组成工件的表面多
常
数是简单的几何表面：
见
平面、直线成形面、圆
的
柱面、圆锥面、球面、
各
圆环面、螺旋面。还有
种
少数较复杂几何表面：
表
渐开线表面、自由曲面
面
等。
2
2.1 表面成形方法和成形运动—表面的成形方法
金
任何几何表面都可以看作是一条线（称为母线1）沿着另一条发生线 属
（称为导线2）运动的轨迹。母线和导线统称为形成表面的发生线。
合。因此，形成
工件表面所需的
刀具与工件之间
的相对运动也是
形成母线和导线
所需相对运动的
组合。
试对图示各 种切削加工中表 面的形成进行分 析。
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2.1 表面成形方法和成形运动—表面的成形运动
2.1.2 表面的成形运动
金 属
在工件表面的加工中，形成发生线的所需的运动称为表面成形运动，
切 削
简称成形运动。
复杂运动
独立运动
复合运动
8
2.1 表面成形方法和成形运动—表面的成形运动
金 属 切
简单运动——对于机床来说，将旋转运动和直线运动视为简单运动， 削 因为在机床上实现简单运动的机构简单，易设计和制造，易保证精度。 机
床
复杂运动——旋转运动和直线运动以外的都视为复杂运动。
复合运动——由两个或两个以上运动按照某种确定的运动关系组合而 成的运动。组成复合运动的运动是非独立运动，称为复合运动的组成部 分或复合运动的分解运动。在机床上，将复杂运动按复合运动处理，即 将复杂运动分解为几个简单运动的组合。
辅助运动——辅助运动包括如下：
空行程运动——是指进给前后刀具的快速运动。
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。
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 形运动得以周期地继续进行的运动称为分度运动。
操纵和控制运动——包括起动、停止、变速等。
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 整刀具与工件之间的正确相对位置。
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金
属
切
四、传动原理图
削
机
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床
原理和传动路线表示出来，这就是传动原理图。传动原理图常使
用的一部分符号如下。
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金 属 切 削 机 床
传动原理图常用的一些示意符号
(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机构 (g) 传动比不变的机械联系
4
2.1 表面成形方法和成形运动—表面的成形方法
金
在表面切削加工中，发生线是由刀具的切削刃与工件间的相对运动得 属
到的。刀具的切削刃的形状、采取的切削加工方法不同，形成发生线的 方法与所需的机床运动也不同。形成发生线归纳为四种方法
切 削 机
床
轨迹法

成形法
轨迹法——此时，从对形成表面影响看，刀具切削刃视为一个切削点， 发生线2是切削点1作轨迹运动3而形成的。需要一个独立的运动。
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，机床上每一个运动，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，如果将一个复合运 动分解为两个部分，这其中必有一条内联系传动链。
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？
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第二章 机床的运动分析
金 属 切 削 机 床
第二章 机床的运动分析
2.1 表面成形方法和成形运动 2.2 机床的传动联系和传动原理图 2.3 机床运动的调整
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2.1 表面成形方法和成形运动—表面的成形方法
2.1 表面成形方法和成形运动
金 属
2.1.1 表面的成形方法
切 削
机器→零件→表面组合（从几何特征上看）→去除多余材料（切削）
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2.2 机床的传动联系和传动原理图—机床的传动装置
金
2.2.2 机床的传动装置
属
切
削
机
（1）机械传动
床
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 种挠性摩擦传动。
齿轮传动——通过齿轮之间的啮合可以实现扭矩、转速的改变。
蜗轮蜗杆传动——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。
切
削
机
床
组成 工件 轮廓 的几 种几 何表
面
图示的最复杂的自由曲面是由曲线母线1沿曲线 导线2运动而形成，两条发生线不是固定的，而是 随移动过程变化的。
3
2.1 表面成形方法和成形运动—表面的成形方法
金
所说的“沿着另一条发生线运动”是有约束条件的，条件不同形成的 属
表面不同。如：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。
削 机
安排换置机构的位置。
床
卧式车床换置机构的三种不同的设计方案
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思考题
金
属
1 何谓简单运动？何谓复合运动？其本质区别是什么？试举例说切 削
明。
机
床
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；
切 削 机
床
相切法
展成法
展成法（范成法）——发生线1(渐开线母线)是由切削刃2(直线切削 刃)，在刀具与工件作范成运动时所形成的一系列轨迹线的包络线。此时， 刀具切削刃视为一条线。需要一个独立运动。
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2.1 表面成形方法和成形运动—表面的成形方法
金
属
切
削
机
工件表面的
床
成形方法就是母
线形成方法和导
线形成方法的组
齿轮齿条传动——可以实现转动与直动之间的相互转换。
丝杠螺母传动——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。
（2）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。
（3）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 以空气为介质，通过气动元件传递运动和动力。
成形法——此时，刀具切削刃视为一条线，刀具切削刃1与所需成形 的发生线2吻合。不需要运动。
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2.1 表面成形方法和成形运动—表面的成形方法
金
相切法——切削点为旋转刀具切削刃上的点1，刀具的旋转中心按一 属
定规律作轨迹运动3，切削点运动轨迹的包络线形成了发生线2。此时， 刀具切削刃视为一点。需两个独立的运动。
独立运动——与其它运动无约束关系的运动。
主运动——从切削作用来分，是产生切削速度的运动，提供切削中的 主切削力及功率。主运动一般是简单的运动。
进给运动——进给运动是维持切削得以连续进行的运动。进给运动可 以是简单运动，也可以是复合运动（复杂运动）。
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2.1 表面成形方法和成形运动—表面的成形运动
金 属 切 削 机 床
(h) 电的联系 (i) 脉冲发生器 (j) 快调换置机构——数控系统
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1. 铣床用圆柱铣刀铣削平面时的传动原理图
金
属
切
削
机
床
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2. 车床用螺纹车刀车削螺纹时的传动原理图
金
属
切
削
机
床
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第三节 机床运动的调整
金
一、运动参数及其换置机构
属 切
削
每一个独立的运动都需要有五个参数来确定。这五个运动参数机
2) 根据传动链两末端件的运动关系，确定它们的计算位移量。
3)根据计算位移量以及相应传动链中各个传动环节的传动比， 列出运动平衡方程式。
4) 根据运动平衡方程式，导出该传动链的换置公式。
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三、换置机构在传动链中的位置
金
属
换置机构在传动链中的位置对运动的调整计算影响很大。 切
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
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2.2 机床的传动联系和传动原理图—机床的传动链
金
2.2.3 机床的传动链
属
切
削
机
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 床
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。
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，使执行件得 到预定速度的运动，并传递一定的动力。
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2.2 机床的传动联系和传动原理图—机床的传动联系
2.2 机床的传动联系和传动原理图
金 属
2.1.1 机床的传动联系
切 削
机
床
为实现机床的各种运动，机床必须具备三个基本组成部分。 动力源——它是提供动力的装置。 执行件——它们是执行运动的部件。 传动装置——它是传递动力和运动的装置。 动力源→传动装置→执行件或执行件→传动装置→执行件，构成传 动联系。
是：运动的起点、方向、轨迹、路程和速度。机床运动的调整，就床
是调整每个运动的五个参数。
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——棱形框表示，其旁标以uv、uf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：