金属切削机床第一章 机床的运动分析
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(直线成形面)
第一节 工件的表面形状及其形成方法
二、工件表面的形成方法 所谓“线性表面”是指该表面是由一条线(称为母线)沿着另一条线 (称为导线)运动而形成的轨迹。
图1-2 零件表面的成形 1—母线 2—导线
第一节 工件的表面形状及其形成方法
图1-3 母线原始位置变化时形成的表面
三、发生线的形成方法 (一)切削刃的形状与发生线的关系
图1-5 由刀刃包络成形的渐开线齿形
第一节 工件的表面形状及其形成方法
(3)切削刃的形状仍然是一条切削线1，但它与需要成形的发生线2 的形状不吻合(图1-4c) 切削加工时，刀具切削刃与被成形的表面 相切，可看成为点接触，切削刃相对工件滚动(即展成运动)，所需 成形的发生线2是刀具切削线1的包络线(图1-5)。 (二)形成发生线的方法及所需运动
图1-12 数控车床的螺纹链和进给链
第四节 机床的传动系统与运动的调整和计算
(1)确定传动链两端件 找出该传动链的始端件和末端件。 (2)根据两端件的相对运动要求确定计算位移 这主要是对内联系 传动链而言，确定始端件和末端件之间的计算位移(指单位时间内 两者的相对位移量)。 (3)写出传动链的传动路线表达式 从始端件向末端件顺次分析各 传动轴之间的传动结构和运动传递关系。 (4)列出运动平衡式 对于外联系传动链，因始端件为动力源(电动 机)，其转速为已知，故主要计算末端执行件的变速级数及各级转 速(或速度)。 例1-1 分析图1-13所示万能升降台铣床的主运动传动系统，并按 照图示齿轮的啮合位置，计算主轴的转速。
第二节 机床的运动
一、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。
图1-7 成形运动的组成
第二节 机床的运动
图1-8 圆柱面的车削加工方式
二、切入运动 用于实现使工件表面逐步达到所需尺寸的运动。 三、分度运动 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运动称为分度运动。
第三节 机床的传动联系和传动原理图
二、机床的传动联系和传动链 机床上为了得到所需要的运动，需要通过一系列的传动件把执行 件与运动源(如把主轴和电动机)，或者把执行件和执行件(如把主 轴和刀架)之间联系起来，称为传动联系。 1.外联系传动链
图1-9 车圆柱螺纹
第三节 机床的传动联系和传动原理图
2.内联系传动链 三、传动原理图 为了便于研究机床的传动联系，常用一些简单的符号表示运动源 与执行件及执行件与执行件之间的传动联系，这就是传动原理图。
第三节 机床的传动联系和传动原理图
一、机床传动的组成 为了实现加工过程中所需的各种运动，机床必须有执行件、运动 源和传动装置三个基本部分。 (1)执行件 是执行机床运动的部件，如主轴、刀架、工作台等， 其任务是装夹刀具或工件，直接带动它们完成一定形式的运动(旋 转或直线运动)，并保证其运动轨迹的准确性。 (2)运动源 是为执行件提供运动和动力的装置，如交流异步电动 机、直流或交流调速电动机和伺服电动机等。 (3)传动装置(传动件) 是传递运动和动力的装置，通过它把执行 件和运动源或有关的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。
第一节 工件的表面形状及其形成方法
图1-4 切削刃形状与发生线的关系
(1)切削刃的形状为一切削点(图1-4a) 在切削过程中，切削刃与被 形成表面接触的长度实际上很短，可以看作点接触。
第一节 工件的表面形状及其形成方法
(2)切削刃的形状是一条切削线1，它与要成形的发生线2的形状完 全吻合(图1-4b) 因此，在切削加工时，切削刃与被成形的表面作 线接触，刀具无需任何运动就可以得到所需的发生线形状，如成 形车刀、盘形齿轮铣刀等。
图1-10 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 h)电的联系 i)脉冲发生器 j)快调换置机构——数控系统
第三节 机床的传动联系和传动原理图
图1-11 车圆锥螺纹的传动原理图
第三节 机床的传动联系和传动原理图
图1-6 形成发生线的四种方法 1—切削线 2—发生线 3—展成线
第一节 工件的表面形状及其形成方法
(1)轨迹法 如图1-6a所示，切削刃为切削点1，它按一定的规律作 轨迹运动3，而形成所需要的发生线2。 (2)成形法 如图1-6b所示，切削刃为一条切削线1，它的形状和长 短与需要形成的发生线2完全一致。 (3)相切法 如图1-6c所示，切削刃为切削点，由于所采用加工方 法的需要，该点是旋转刀具切削刃上的点1，切削时刀具的旋转中 心按一定规律作轨迹运动3，它的切削点运动轨迹的包络线(相切 线)就形成了发生线2。 (4)展成法 如图1-6d所示，刀具切削刃的形状为一条切削线1，但 它与需要形成的发生线2不相吻合。
第二节 机床的运动
四、辅助运动 为切削加工创造条件的运动称为辅助运动，如工件或刀具的调位、 快速趋近、快速退出和工作行程中空程的超越运动，以及修整砂 轮、排除切屑、刀具和工件的自动装卸和夹紧等。 五、操纵及控制运动 操纵及控制运动包括起动、停止、变速、换向、部件与工件的夹 紧和松开、转位以及自动换刀、自动测量、自动补偿等运动。 六、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。
第一节 工件的表面形状及其形成方法
一、工件表面形状 机床在切削加工过程中，使刀具和工件按一定的规律作相对运动， 通过刀具的切削刃切除毛坯上多余的金属，从而得到具有一定几 何形状、尺寸精度和表面质量的工件。
图1-1 构成机械零件外形轮廓的常用表面 1—平面 2—圆柱面 3—圆锥面 4—螺旋面 (成形面) 5—回转体成形面 6—渐开线表面
第四节 机床的传动系统与运动的调整和计算
图1-13 万能升降台铣床的主传动系统
解：万能升降台源自文库床上，
第四节 机床的传动系统与运动的调整和计算
主运动传动链的两端件是主电动机(7.5kW，1440r/min)和主轴Ⅴ。 由图1-13可知，电动机的运动经弹性联轴器传给轴Ⅰ，然后经轴 Ⅰ—Ⅱ之间的定比齿轮副26/54以及轴Ⅱ—Ⅲ、Ⅲ—Ⅳ和Ⅳ—Ⅴ之 间的三个滑移齿轮变速机构，带动主轴Ⅴ旋转，并使其获得3×3 ×2=18级不同的转速。主轴的开、停及变向均由电动机实现；轴 Ⅰ右端的多片式电磁制动器M1用于电动机停转时，能迅速而平稳 地制动主轴，主运动传动链的传动路线表达式为
第一节 工件的表面形状及其形成方法
二、工件表面的形成方法 所谓“线性表面”是指该表面是由一条线(称为母线)沿着另一条线 (称为导线)运动而形成的轨迹。
图1-2 零件表面的成形 1—母线 2—导线
第一节 工件的表面形状及其形成方法
图1-3 母线原始位置变化时形成的表面
三、发生线的形成方法 (一)切削刃的形状与发生线的关系
图1-5 由刀刃包络成形的渐开线齿形
第一节 工件的表面形状及其形成方法
(3)切削刃的形状仍然是一条切削线1，但它与需要成形的发生线2 的形状不吻合(图1-4c) 切削加工时，刀具切削刃与被成形的表面 相切，可看成为点接触，切削刃相对工件滚动(即展成运动)，所需 成形的发生线2是刀具切削线1的包络线(图1-5)。 (二)形成发生线的方法及所需运动
图1-12 数控车床的螺纹链和进给链
第四节 机床的传动系统与运动的调整和计算
(1)确定传动链两端件 找出该传动链的始端件和末端件。 (2)根据两端件的相对运动要求确定计算位移 这主要是对内联系 传动链而言，确定始端件和末端件之间的计算位移(指单位时间内 两者的相对位移量)。 (3)写出传动链的传动路线表达式 从始端件向末端件顺次分析各 传动轴之间的传动结构和运动传递关系。 (4)列出运动平衡式 对于外联系传动链，因始端件为动力源(电动 机)，其转速为已知，故主要计算末端执行件的变速级数及各级转 速(或速度)。 例1-1 分析图1-13所示万能升降台铣床的主运动传动系统，并按 照图示齿轮的啮合位置，计算主轴的转速。
第二节 机床的运动
一、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。
图1-7 成形运动的组成
第二节 机床的运动
图1-8 圆柱面的车削加工方式
二、切入运动 用于实现使工件表面逐步达到所需尺寸的运动。 三、分度运动 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运动称为分度运动。
第三节 机床的传动联系和传动原理图
二、机床的传动联系和传动链 机床上为了得到所需要的运动，需要通过一系列的传动件把执行 件与运动源(如把主轴和电动机)，或者把执行件和执行件(如把主 轴和刀架)之间联系起来，称为传动联系。 1.外联系传动链
图1-9 车圆柱螺纹
第三节 机床的传动联系和传动原理图
2.内联系传动链 三、传动原理图 为了便于研究机床的传动联系，常用一些简单的符号表示运动源 与执行件及执行件与执行件之间的传动联系，这就是传动原理图。
第三节 机床的传动联系和传动原理图
一、机床传动的组成 为了实现加工过程中所需的各种运动，机床必须有执行件、运动 源和传动装置三个基本部分。 (1)执行件 是执行机床运动的部件，如主轴、刀架、工作台等， 其任务是装夹刀具或工件，直接带动它们完成一定形式的运动(旋 转或直线运动)，并保证其运动轨迹的准确性。 (2)运动源 是为执行件提供运动和动力的装置，如交流异步电动 机、直流或交流调速电动机和伺服电动机等。 (3)传动装置(传动件) 是传递运动和动力的装置，通过它把执行 件和运动源或有关的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。
第一节 工件的表面形状及其形成方法
图1-4 切削刃形状与发生线的关系
(1)切削刃的形状为一切削点(图1-4a) 在切削过程中，切削刃与被 形成表面接触的长度实际上很短，可以看作点接触。
第一节 工件的表面形状及其形成方法
(2)切削刃的形状是一条切削线1，它与要成形的发生线2的形状完 全吻合(图1-4b) 因此，在切削加工时，切削刃与被成形的表面作 线接触，刀具无需任何运动就可以得到所需的发生线形状，如成 形车刀、盘形齿轮铣刀等。
图1-10 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 h)电的联系 i)脉冲发生器 j)快调换置机构——数控系统
第三节 机床的传动联系和传动原理图
图1-11 车圆锥螺纹的传动原理图
第三节 机床的传动联系和传动原理图
图1-6 形成发生线的四种方法 1—切削线 2—发生线 3—展成线
第一节 工件的表面形状及其形成方法
(1)轨迹法 如图1-6a所示，切削刃为切削点1，它按一定的规律作 轨迹运动3，而形成所需要的发生线2。 (2)成形法 如图1-6b所示，切削刃为一条切削线1，它的形状和长 短与需要形成的发生线2完全一致。 (3)相切法 如图1-6c所示，切削刃为切削点，由于所采用加工方 法的需要，该点是旋转刀具切削刃上的点1，切削时刀具的旋转中 心按一定规律作轨迹运动3，它的切削点运动轨迹的包络线(相切 线)就形成了发生线2。 (4)展成法 如图1-6d所示，刀具切削刃的形状为一条切削线1，但 它与需要形成的发生线2不相吻合。
第二节 机床的运动
四、辅助运动 为切削加工创造条件的运动称为辅助运动，如工件或刀具的调位、 快速趋近、快速退出和工作行程中空程的超越运动，以及修整砂 轮、排除切屑、刀具和工件的自动装卸和夹紧等。 五、操纵及控制运动 操纵及控制运动包括起动、停止、变速、换向、部件与工件的夹 紧和松开、转位以及自动换刀、自动测量、自动补偿等运动。 六、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。
第一节 工件的表面形状及其形成方法
一、工件表面形状 机床在切削加工过程中，使刀具和工件按一定的规律作相对运动， 通过刀具的切削刃切除毛坯上多余的金属，从而得到具有一定几 何形状、尺寸精度和表面质量的工件。
图1-1 构成机械零件外形轮廓的常用表面 1—平面 2—圆柱面 3—圆锥面 4—螺旋面 (成形面) 5—回转体成形面 6—渐开线表面
第四节 机床的传动系统与运动的调整和计算
图1-13 万能升降台铣床的主传动系统
解：万能升降台源自文库床上，
第四节 机床的传动系统与运动的调整和计算
主运动传动链的两端件是主电动机(7.5kW，1440r/min)和主轴Ⅴ。 由图1-13可知，电动机的运动经弹性联轴器传给轴Ⅰ，然后经轴 Ⅰ—Ⅱ之间的定比齿轮副26/54以及轴Ⅱ—Ⅲ、Ⅲ—Ⅳ和Ⅳ—Ⅴ之 间的三个滑移齿轮变速机构，带动主轴Ⅴ旋转，并使其获得3×3 ×2=18级不同的转速。主轴的开、停及变向均由电动机实现；轴 Ⅰ右端的多片式电磁制动器M1用于电动机停转时，能迅速而平稳 地制动主轴，主运动传动链的传动路线表达式为