机械制造装备设计第二章习题答案关慧贞

第二章金属切削机床设计1.机床设计应满足哪些基本要求，其理由是什么？

答：机床设计应满足如下基本要求：

及位置偏差）。

6）、噪声；7）、自动化；8）、生产周期；

9）、生产率，机床的生产率通常是指单位时间内机床所能加工的工件数量来表示。机床的切削效率越高，辅助时间越短，则它的生产率越高。

10）、成本，成本概念贯穿在产品的整个生命周期内，包括设计、制造、包装、运输、使用维护、再利用和报废处理等的费用，是衡量产品市场竞争力的重要指标；

11）、可靠性，应保证机床在规定的使用条件下、在规定的时间内，完成规定的加工功能时，无故障运行的概率要高。

（3）机床整机综合评价

（4）定型设计，可进行实物样机的制造、实验及评价。根据实物样机的评价结果进行修改设计，最终完成产品的定型设计。

3.机床系列型谱的含义是什么？

答：每类通用机床都有它的主参数系列，而每一规格又有基型和变型，合称为这类机床的系列和型谱。机床的主参数系列是系列型谱的纵向（按尺寸大小）发展，而同规格的各种变型机床则是系列型谱的横向发展，因此，“系列型谱”也就是综合地表明机床产品规格参

（1）轨迹法（2）成型法（3）相切法（4）范成法

7.工件表面的形成方法是什么？

答：工件表面的形成方法是母线形成方法和导线形成方法的组合。因此，工件表面形成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。

8.机床的运动功能有哪些？

答：为了完成工件表面的加工，机床上需要设置各种运动，各个运动的功能是不同的。可以分为成形运动和非成形运动，或简单运动和复合运动。

9.机床的主运动与形状创成运动的关系如何？进给运动与形状创成运动的关系如何？

答：复合运动即为运动之间有严格运动关系的运动。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(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。

传动链的两个末端件的转角或位移量之间如果有严格的比例关系要求，这样的传动链

称为内联系传动链。对机械传动的机床来说，复合运动是通过内联系传动系来实现。

运动轴联动是指在一台机床上的多个坐标轴(包括直线坐标和旋转坐标)上同时进行加工，而且可在计算机数控系统(CNC)的控制下同时协调运动进行。对数控机床，复合运动是通过运动轴的联动来实现。

12.数控机床的坐标系如何选取？

答：为了进行机床运动功能式、机床运动原理图的描述，首先要建立机床基准坐标系与机床运动轴坐标系，一般采用直角坐标系。

(1) 机床基准坐标系：机床基准坐标系（即机床总体坐标系）XYZ

(2) 机床运动轴坐标系：沿X，Y，Z坐标轴方向的直线运动仍用X，Y，Z表示，绕X，Y，Z轴的回转运动分别用A，B，C表示。平行于X、Y、Z的辅助轴用U、V、W及P、Q、R表示，绕X，Y的辅助回转轴用D、E等表示。与机床基准坐标系坐标方向不平行的斜置运动轴坐标系用加“-”表示，如沿斜置坐标系的Z轴运动用Z表示。

速度高、比刚度高、各个分支运动误差不累加、精度高；缺点是作业空间小（尤其是回转运动范围小），运动算法复杂。

15.分析图2-14所示各种机床的运动原理图，说明各个运动的所属类型、作用及工件加工表面的形成方法。

图2-4a是车床的运动原理图，旋转运动C p为主运动；直线运动Z f和X f为进给运动。对于一般的车床，C p仅为主运动；对于有螺纹加工功能或有加工非圆回转面（如椭圆面）

图2-4e是摇臂钻床的运动原理图，旋转运动C p为主运动；直线运动Z f为进给运动；回转运动C a、直线运动Z a及X a为调整运动，用来调整刀具与工件的相对位置。

图2-4f是镗床的运动原理图，旋转运动C p为主运动；直线运动Z f为镗孔加工时工件作

进给运动，W f为镗孔加工时镗杆作进给运动,在数控镗床或加工中心上，镗孔进给通常由工件完成，只有Z f一个镗孔进给运动；Y f为刀具的径向进给运动，用于加工端面或孔槽；回转运动B a为分度运动、直线运动X a及Y a为调整运动，分别用来调整工件与刀具的相对方向及位置，用来加工不同方向和位置的孔。在镗铣床上通常X a和Y a可改为进给运动X f、Y f，用来铣削平面。

Z f

C

a 为分度运动，直线运动Z a为趋近与退离运动，回转运动B a为调整运动，根据刀倾角进行调整，使刀具运动方向与工件齿根平行。

图2-6j是弧齿锥齿轮铣齿机的运动原理图。C p是铣刀盘的旋转运动，为主运动，铣刀盘的刀刃为直线形，铣刀盘作旋转运动时刀刃轨迹形成假想齿轮（平面齿轮或平顶齿轮）

上的一个齿的齿廓面；C f为假想齿轮的往复摆动运动（即摇架的摆动），C f为工件的回转运动，C f和C f复合组成范成运动；C a为工件的分度运动，Z a为趋近与退离运动，B a为调整运动，按工件的齿根角进行调整。铣刀盘一面进行作旋转运动C p，一面随摇架作摆动运动C f，摆动一次为一个行程，一个行程内完成一个齿的加工，行程终了，工件退离、分度，进行下一个齿的加工。

”

（1）结构布局设计

同一种运动分配式又可以有多种结构布局型式，这样运动分配设计阶段评价后保留下来的运动分配式方案的全部结构布局方案就有很多。因此需要再次进行评价，去除不合理方案。该阶段评价的依据主要是定性分析机床的刚度、占地面积、与物流系统的可接近性

等因素。该阶段设计结果得到是的机床总体结构布局形态图。

（2）机床总体结构的概略形状与尺寸设计

该阶段主要是进行功能（运动或支承）部件的概略形状和尺寸设计，设计的主要依据是：机床总体结构布局设计阶段评价后所保留的机床总体结构布局形态图，驱动与传动设

确定

⑤若要进行机床结构模块设计，则可将功能部件细分成子部件，根据制造厂的产品规划，进行模块提取与设置。

⑥初步进行造型与色彩设计。

⑦机床总体结构方案的综合评价。