《机床概论》课件___第一章_机床的运动分析
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金属切削机床机床的运动分析课件
金属切削机床机床 的运动分析课件
目录
• 金属切削机床概述 • 金属切削机床的运动原理 • 金属切削机床的运动分析 • 金属切削机床的维护与保养 • 金属切削机床的发展趋势与展望
01
CATALOGUE
金属切削机床概述
金属切削机床的定义与分类
定义
金属切削机床是指使用刀具对金 属材料进行切削加工的机床设备 。
进给速度对切削温度的影响
进给速度对切削温度有显著影响。随着进给速度的增加，切 削温度通常会增加。这是因为增加进给速度会导致切削区域 增大，从而产生更多的热量。
切削温度的增加可能会影响刀具的寿命和工件的表面质量。 因此，在选择进给速度时，需要综合考虑切削温度的影响以 及加工要求。
冷却液流量对刀具寿命的影响
。
调整间隙
根据需要，调整机床各运动部件 的间隙，保证其精度和稳定性。
常见故障排除
主轴异常
检查主轴轴承、润滑系统等是否正常，如有异常 及时处理。
刀具振动
检查刀具夹紧情况、刀具磨损情况等，根据情况 进行调整或更换。
加工精度异常
检查机床各运动部件的精度、几何精度等是否正 常，如有异常及时调整。
05
CATALOGUE
快速定位和换刀的速度和质量直接影 响到加工的效率和质量。
03
CATALOGUE
金属切削机床的运动分析
主轴转速对切削力的影响
主轴转速对切削力有显著影响。随着 主轴转速的增加，切削力通常会减小 ，这是因为高转速可以减少切削过程 中的切削厚度，从而减小切削力。
在低转速时，切削力较大，因为切削 厚度较大，切削过程较稳定。在高转 速时，由于切削厚度较小，切削过程 变得不稳定，可能导致切削力波动。
进给运动的速度和方向决定了切削的深度和宽度，是影响加工精度和效率的重要因 素。
目录
• 金属切削机床概述 • 金属切削机床的运动原理 • 金属切削机床的运动分析 • 金属切削机床的维护与保养 • 金属切削机床的发展趋势与展望
01
CATALOGUE
金属切削机床概述
金属切削机床的定义与分类
定义
金属切削机床是指使用刀具对金 属材料进行切削加工的机床设备 。
进给速度对切削温度的影响
进给速度对切削温度有显著影响。随着进给速度的增加，切 削温度通常会增加。这是因为增加进给速度会导致切削区域 增大，从而产生更多的热量。
切削温度的增加可能会影响刀具的寿命和工件的表面质量。 因此，在选择进给速度时，需要综合考虑切削温度的影响以 及加工要求。
冷却液流量对刀具寿命的影响
。
调整间隙
根据需要，调整机床各运动部件 的间隙，保证其精度和稳定性。
常见故障排除
主轴异常
检查主轴轴承、润滑系统等是否正常，如有异常 及时处理。
刀具振动
检查刀具夹紧情况、刀具磨损情况等，根据情况 进行调整或更换。
加工精度异常
检查机床各运动部件的精度、几何精度等是否正 常，如有异常及时调整。
05
CATALOGUE
快速定位和换刀的速度和质量直接影 响到加工的效率和质量。
03
CATALOGUE
金属切削机床的运动分析
主轴转速对切削力的影响
主轴转速对切削力有显著影响。随着 主轴转速的增加，切削力通常会减小 ，这是因为高转速可以减少切削过程 中的切削厚度，从而减小切削力。
在低转速时，切削力较大，因为切削 厚度较大，切削过程较稳定。在高转 速时，由于切削厚度较小，切削过程 变得不稳定，可能导致切削力波动。
进给运动的速度和方向决定了切削的深度和宽度，是影响加工精度和效率的重要因 素。
《机床概论》课件 第一章 机床的运动分析
2,切削刃的形状是 一条切削线, 一条切削线,它与 要形成的发生线的 形状完全吻合. 形状完全吻合. 3,切削刃仍然是 , 一条切削线, 一条切削线,但与 需要形成的发生线 的形状不吻合
(二)形成发生线的方法及所需的运动 由于使用的刀具切削刃形状和采取的 加工方法不同, 加工方法不同,形成发生线的方法可归纳 为四种: 为四种: 成形法: 1,成形法: 不需要运动
2,展成法 需要一个复合运动 刀具—插齿刀 插齿刀, 刀具 插齿刀,齿轮 滚刀和花键滚刀 切削刃—与需要形成 切削刃 与需要形成 的发生线共轭的切削 线 3,轨迹法
需要一个运动 用尖头车刀, 用尖头车刀,刨 刀等刀具加工时
4,相切法
刀具—铣刀,砂轮等旋转加工刀具 刀具 Nhomakorabea刀, 铣刀 垂直于刀具旋转轴线的截面内, 垂直于刀具旋转轴线的截面内,切削刃 也可看作是点, 也可看作是点, 当该切削点绕着刀具轴 线作旋转运动, 线作旋转运动,刀具轴线沿着发生线的 等距线作轨迹运动 需要两个运动
第二节 机床的运动
在机床上, 在机床上,为了得到所需的工件表 面形状, 面形状, 必须使刀具和工件按上述四种 方法之一完成一定的运动. 方法之一完成一定的运动.这种运动称 表面成形运动 此外,还有多种辅助 运动. 为表面成形运动.此外,还有多种辅助 运动. 运动.
一,表面成形运动 表面成形运动是保证得到工 表面成形运动是保证得到工 件要求的表面形状的运动 的运动. 件要求的表面形状的运动.
例3
用螺纹车刀车削螺纹
母线:成形法, 母线:成形法,不需成形运动 导线: 螺旋线,轨迹法, 导线: 螺旋线,轨迹法,需一个复合成 形运动, 形运动,
例4
用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮齿面
第一章机床运动分析
分析:
3.齿条加工齿轮
产生渐开线靠展成法
需要一个复合展成运动
工件旋转运动 齿条直线运动
工件转过一个 齿,齿条应移动 一个周节(πm)
分析:
同理: 车刀车削锥螺纹 工件旋转
刀具直线运 动形成斜线
纵向直线运动 横向直线运动
总结
成 简单成形运动: 导线和母线都由一种运动即可实现
形 运 动
如:加工外圆时工件旋转形成母线；刀 具直线移动形成导线。
运动的路程
运动的速度
换
机床的运动的调整：调整这5 个运动参数 执行机构
置 机
构
4.2 机床运动的调整
一个运动就有一条传动链
步骤：
一、抓两头
明确两端件什么，以及它们的运动关 系 工件 1r —— 刀具 Pmm
二、连中间 根据传动链写出传动路线表达式
三、找规律 得到此传动链的规律
4.3机床运动的调整举例
ε三角带传动的打滑系数，ε=0.02 （5）主轴转速范围Rn Rn= n主max / n主min
Rn是机床适用范围的一个重要参数，Rn越大，表示机床切 削速度的适用范围就越广泛。
谢谢观赏
即实际转速级数Zn＝2×3×（3＋1）＝24级 同理计算出反转级数：Zn反＝ 3×（3＋1） ＝12
电机
130 230
I
1450r/mi
n
63
50
20
80
IV
50
50
56
M1(左）
38
51
（正转）
43
M1(右） 50 （反转） 34
×
34 30
M2(左移）
20
80
26
V 58 M2(右移）
机床概论绪论PPT课件
切近削代工概具念和。机床在古代和中世纪的进步非常缓慢。 只是到了中世纪晚期，钟表业发展起来，才出现
了威机尔床金的森近代炮概筒念镗，床即：
1）保用证来了制汽造缸金体属的零加件工；
2精）度用，机蒸器汽引机导的刀商具业运化动。
才得以成功
.
22
莫兹利 第一台金属车床 集合了刀架、溜板箱、丝杠、 光杠 、挂轮等技术
.
7
（二）第一次工业革命期间的机械发明
1、交通运输革命 1）铁路时代 ▲ 1814年 ， 史蒂文森 第一台蒸汽机车试运行 成功。
▲ 1825年 英国 世界上第一条铁路。
.
8
▲ 开拓了陆地交通运输的新纪元，人类交通进 入了“铁路时代”。 英国迅速掀起一股兴建铁路的狂热。1840年以 后，欧洲大陆和美国也相继开始铁路建设。
.
33
◆ 机械将走向全面的自动化
第一次技术革命：工业生产的机械化， 第二次技术革命：工业生产的电气化， 第三次技术革命：机械将走向全面自动化。
新学科——机械电子工程 诞生，出现了一批机电一体 化产品。
控制 理论
机械电
子工程
计算机 技术
机械 技术
.
34
大型轧机
IC
复杂机电 系统出现
结构 复杂
动力学行为 复杂
.
23
到 19 世 纪 中 叶 ， 车床、刨床、铣 床等各种类型的 通用机床已大体 齐备。
原动机是如何 驱动机床的呢？
.
天轴 由蒸汽机驱动
进给刀架
丝杠 光杠
24
.
25
2、互换性生产出现
近代的互换性生产即始于18世纪末美国的枪支制造。 1798年，惠特尼接过了军方生产15000支步枪的合同。
了威机尔床金的森近代炮概筒念镗，床即：
1）保用证来了制汽造缸金体属的零加件工；
2精）度用，机蒸器汽引机导的刀商具业运化动。
才得以成功
.
22
莫兹利 第一台金属车床 集合了刀架、溜板箱、丝杠、 光杠 、挂轮等技术
.
7
（二）第一次工业革命期间的机械发明
1、交通运输革命 1）铁路时代 ▲ 1814年 ， 史蒂文森 第一台蒸汽机车试运行 成功。
▲ 1825年 英国 世界上第一条铁路。
.
8
▲ 开拓了陆地交通运输的新纪元，人类交通进 入了“铁路时代”。 英国迅速掀起一股兴建铁路的狂热。1840年以 后，欧洲大陆和美国也相继开始铁路建设。
.
33
◆ 机械将走向全面的自动化
第一次技术革命：工业生产的机械化， 第二次技术革命：工业生产的电气化， 第三次技术革命：机械将走向全面自动化。
新学科——机械电子工程 诞生，出现了一批机电一体 化产品。
控制 理论
机械电
子工程
计算机 技术
机械 技术
.
34
大型轧机
IC
复杂机电 系统出现
结构 复杂
动力学行为 复杂
.
23
到 19 世 纪 中 叶 ， 车床、刨床、铣 床等各种类型的 通用机床已大体 齐备。
原动机是如何 驱动机床的呢？
.
天轴 由蒸汽机驱动
进给刀架
丝杠 光杠
24
.
25
2、互换性生产出现
近代的互换性生产即始于18世纪末美国的枪支制造。 1798年，惠特尼接过了军方生产15000支步枪的合同。
机床的运动
金属切削加工原理及设备
机床的运动
1.1表面成形运动
▲机床的运动分析——就是研究在金属切削机床上 的各种运动及其相互联系。
▲运动分析基本方法——这个机床运动分析过程是 认识和分析机床的基本方法，称之为：“表面－运动－ 传动－结构－调整”的认识机床方法。
1.工件表面形状
机床在切削加工过程中，利用刀具和工件间的有规 律的相对运动，切除毛坯上多余的材料，从而得到所要 求的表面形状。图5.1为机器零件上常用的各种表面。
着另一条线（称为导线）运动而形成的轨迹。母线和导线 统称为发生线（如图5.2所示）。
平面——是由直线1（母线）沿着直线2（导线）运动 而成的；
圆柱面和圆锥面——都是由直线1（母线）沿着圆2 （导线）运动而形成的；
圆柱螺纹的螺旋面——是由“Λ”形线1（母线）沿着 螺旋线2（导线）运动而形成的；
直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓表面——是由渐开线1 （母线）沿着直线2（导线）运动而形成的。
4）操纵及控制运动——包括起动、停止、变速、换向、 部件的夹紧和松开、转位以及自动换刀、自动测量、自动补 偿等运动。
5）校正运动——在精密机床上，为了消除传动误差的运 动称为校正运动。
金属切削加工原理及设备
图5.6 表面成形运动
1.2 辅助运动
辅助运动主要有以下几种： 1)空行程运动——是指切削进给前后的快速调位运动。 2)切入运动——是用于保证被加工表面获得所需要的尺寸
而做的刀具相对工件的调整。 3) 分度运动——是指当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连续进行的那部分 运动。
有些为可逆表面；
另一些表面，其母线和导线不可互换，如圆锥面、螺 旋面等，称为不可逆表面。
机床的运动
1.1表面成形运动
▲机床的运动分析——就是研究在金属切削机床上 的各种运动及其相互联系。
▲运动分析基本方法——这个机床运动分析过程是 认识和分析机床的基本方法，称之为：“表面－运动－ 传动－结构－调整”的认识机床方法。
1.工件表面形状
机床在切削加工过程中，利用刀具和工件间的有规 律的相对运动，切除毛坯上多余的材料，从而得到所要 求的表面形状。图5.1为机器零件上常用的各种表面。
着另一条线（称为导线）运动而形成的轨迹。母线和导线 统称为发生线（如图5.2所示）。
平面——是由直线1（母线）沿着直线2（导线）运动 而成的；
圆柱面和圆锥面——都是由直线1（母线）沿着圆2 （导线）运动而形成的；
圆柱螺纹的螺旋面——是由“Λ”形线1（母线）沿着 螺旋线2（导线）运动而形成的；
直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓表面——是由渐开线1 （母线）沿着直线2（导线）运动而形成的。
4）操纵及控制运动——包括起动、停止、变速、换向、 部件的夹紧和松开、转位以及自动换刀、自动测量、自动补 偿等运动。
5）校正运动——在精密机床上，为了消除传动误差的运 动称为校正运动。
金属切削加工原理及设备
图5.6 表面成形运动
1.2 辅助运动
辅助运动主要有以下几种： 1)空行程运动——是指切削进给前后的快速调位运动。 2)切入运动——是用于保证被加工表面获得所需要的尺寸
而做的刀具相对工件的调整。 3) 分度运动——是指当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连续进行的那部分 运动。
有些为可逆表面；
另一些表面，其母线和导线不可互换，如圆锥面、螺 旋面等，称为不可逆表面。
第一章 机床的运动分析
例 3-2 用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮齿面图 （ 3-9 ） 。 母线——渐开线，由展成法形成，需要 1 个复合的表面成形运动，可分解为滚 刀旋转运动 B11 和工件旋转运动 B12 两个部分，B11 和 B12 之间必须保持严格的 相对运动关系。 导线——直线，由相切法形成，需要 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 A2。其中滚刀的旋转运动与展成运动的一部分 B11 重合，所 以形成表面所需的成形运动的总数只有 2 个，一个是复合运动（ B11 和 B12 ）， 另一个是简单运动（ A2 ） 。
第三节 机床的传动联系和传动原理图
一. 机床的传动联系
为了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： （ 1 ） 执行件——执行机床运动的部件，运动），并 保持其运动的准确 性 。 （ 2 ） 动力源——提供运动和动力的装置，是执行件的运动来源，一般 为电机 。 （ 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。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。 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。
图 3-7 为用插齿刀加工齿轮 。 插齿机加工原理为插齿刀和工件模拟一对圆柱齿 轮的啮合过程，产生渐开线（ 母线 ）靠展成法，需要一个展成运动。如上所述， 这个展成运动也可分解为插齿刀的旋转运动 B11 和工件的旋转运动 B12 。 B11 和 B12 是 一个运动的两个部分，它们必须保持严格的相对运动关系 ， 即插齿刀 每均匀转过一个齿，工件也应均匀转过一个齿。齿轮齿面的导线（直线）用轨迹 法形成，由插齿刀的上下往复运动 A2 实现。 在多轴联动的数控机床中，有些复合的表面成形运动可以分解为更多个部分的 简单运动，每个部分就是机床的一个坐标轴。复合运动虽然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，但这些部分之间必须保持严 格的相对运动关系，是相互依存而不是独立的。所以复合运动是一个运动，而不 是两个或两个以上的简单运动。 （ 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 ， 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综和 （有时是总和）。 为了加工出所需的零件表面 ， 机床就必须具备这些成形运动。 例 3-1 用成形车刀车削成形回转表面图 （教材图 1-11 ）。 母线——曲线，由成形法形成，不需要成形运动。 导线——圆，由轨迹法形成，需要 1 个成形运动 B1 。 因此，形成表面的成形运动总数为 1 个（ B1 ）， 是一个简单运动。
绪论机床运动分析课件
机床主要技术参数
主轴转速
主轴最高转速和变速范围，影响切削效率和表面质量。
切削力
切削过程中产生的力，与切削条件、刀具和工件材料等因素有关。
定位精度和重复定位精度
反映机床精度的关键参数，影响加工零件的尺寸精度和形位公差。
03
机床运动控制原理
CNC控制系统简介
CNC控制系统是数控机床的核心，它能够实现高精度、高效率的加工。
绪论机床运动分析课件
目录
• 绪论 • 机床运动分析基础 • 机床运动控制原理 • 机床加工工艺流程 • 机床维护与故障排除
01
绪论
课程背景
制造业是国民经济的 基础产业，而机床是 制造业的核心设备之 一。
随着工业4.0和智能 制造的推进，对机床 运动性能的要求越来 越高。
机床的运动性能对加 工精度、效率、能耗 等方面具有重要影响 。
课程目标
01
掌握机床运动分析的基本原理和方法。
02
了解机床各部分的运动特性和相互影响。
掌握常见机床运动问题的诊断和解决方法。
03
课程内容概述
机床运动分析的基本概念 和原理。
机床运动问题的诊断和解 决方法。
机床各部分的运动特性和 相互影响。
实际案例分析和实验操作 。
02
机床运动分析基础
机床运动学简介
01
运动学主要研究机床各部件的位 置和运动关系，是进行机床性能 分析和优化设计的基础。
02
运动学分析包括机床的几何误差 、运动误差和热误差等方面的研 究。
机床坐标系与运动轴
机床坐标系是用来描述机床各部件位 置和运动的参照系，通常采用笛卡尔 坐标系。
机床的运动轴是根据机床的主要加工 功能来确定的，不同类型机床的运动 轴数量和布局不同。
机床运动分析
机械加工过程是工件表面的形成过程。根据具体设 计要求，选用相应的切削加工方法，在机床上通过刀具与 工件的相对运动，从工件毛坯上切除多余金属，使之形成 符合要求的形状、尺寸的表面的过程。 1.工件表面的构成 工件表面是由几个表面元素组成的。构成工件形状的基本 表面有： 平面 圆柱面 圆锥面 球面 圆环面 螺旋面 各种成形表面
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二.机床的传动链
由动力源--传动装置--执行件或执行件-传动装置--执行件构成的传动联系，称为 将传动联系串联起来称为传动链。（机械的 常见有皮带轮、齿轮齿条、丝杆螺母等在机 械传动装置中，用皮带、齿轮、齿条、丝杆 螺母等传动件实现运动联系。使执行件和运 动源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。 ） 按传动链的性质不同可分为:
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成形运动举例1
1）用普通车刀车削外 圆 母 线 —— 圆 ， 由 轨迹法形成，需要一 个成形运动B1。 导 线 —— 直 线 ， 由轨迹法形成，需要 一个成形运动A2。 表面成形运动的 总 数 为 两 个 ——B1 和 A2都是简单的成形运 动。
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机床运动
• 主运动：切除材料，功率大，速度高； • 进给运动：刀具和工件件除了主运动 外的运动，达到连续切削； • 辅助运动：切入运动，分度运动，空 行程、退刀、换刀等
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二、辅助运动（Auxiliary motion） 机床上除了表面成形运动外，还需要辅助运动，以实 现机床的各种辅助动作。辅助动作的种类主要包括以下几 方面： 1.空行程运动 2.切入运动 3.分度运动 4.操纵及控制运动
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二.机床的传动链
由动力源--传动装置--执行件或执行件-传动装置--执行件构成的传动联系，称为 将传动联系串联起来称为传动链。（机械的 常见有皮带轮、齿轮齿条、丝杆螺母等在机 械传动装置中，用皮带、齿轮、齿条、丝杆 螺母等传动件实现运动联系。使执行件和运 动源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。 ） 按传动链的性质不同可分为:
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成形运动举例1
1）用普通车刀车削外 圆 母 线 —— 圆 ， 由 轨迹法形成，需要一 个成形运动B1。 导 线 —— 直 线 ， 由轨迹法形成，需要 一个成形运动A2。 表面成形运动的 总 数 为 两 个 ——B1 和 A2都是简单的成形运 动。
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机床运动
• 主运动：切除材料，功率大，速度高； • 进给运动：刀具和工件件除了主运动 外的运动，达到连续切削； • 辅助运动：切入运动，分度运动，空 行程、退刀、换刀等
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二、辅助运动（Auxiliary motion） 机床上除了表面成形运动外，还需要辅助运动，以实 现机床的各种辅助动作。辅助动作的种类主要包括以下几 方面： 1.空行程运动 2.切入运动 3.分度运动 4.操纵及控制运动
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