金属切削机床设计概述(pdf 68页)

床 设 计
第
成形运动
二
主运动
章 金
完成金属切削，消耗大部分动力。
属
切
形状创成运动
削
机
用来形成加工表面的发生线。
床
有些运动既是主运动又是形状创成运动，如
设 计
车床的主轴的旋转。
如果“形状创成运动”中不包含“主运动” 时，它和“进给运动”是等价的。
成形运动
第
二
章
金 属 切 削 机 床 设 计
主运动？形状创成？进给？
设
• 下标f—进给，可省略
计
• 下标a—非成形运动，可省略
• 如果有的运动既可以是进给，又可以是非成型运 动时优先用f下标。
机床功能的描述方法
第
二
运动原理图
章
运动功能式的图示表达。
金 属切削机来自床设计
第 二 章
金 属 切 削 机 床 设 计
运动功能分配设计
第
二
任务：“接地”位置的确定，符号“·”表示
第
二
1、总体设计；
章
（1）机床主要技术指标设计；（2）总体方案设计；
金
（3）总体方案综合评价与选择；
属 切
（4）总体方案的设计修改或优化
削
机
2、详细设计；
床
（1）技术设计；（2）施工设计
设 计
3、机床整机综合评价；
4、 定型设计。
2.2 金属切削机床设计的基本理论
2.2.1 机床的运动学原理
第 二
机 床 设
5.精度 ：几何精度与工作精度。
计
6.噪声：设计过程应考虑对象的噪声污染及控制
2.1.1 机床设计应满足的基本要求
第
二
7.生产率：单位时间出产量，切削效率、辅助时间
章
8.自动化: 自动化程度的提高可提高效率和稳定性，降
金
低劳动强度。
属
切
9.成本：制造成本、使用成本…….
削
10.生产周期 :新机型设计投产周期，竞争力
金 属
代表性设计方法：分析式设计与创成式设计两种，
切
但后者还不成熟。
削
机
床
设
计
2.1.3 机床模块化设计方法
第
机床模块化设计方法主要用于机床的组合、变型产品设计 。它在对产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系 列通用模块，根据市场需求，对这些模块进行选择组合， 就可以构成不同功能，或功能相同但性能不同、规格不同 的组合、变型产品。
第
将动力源、执行件，各执行件之间的运动及传动关系同时表达出来。
二
章
金 属 切 削 机 床 设 计
机床运动功能方案设计步骤
第
（1）工艺分析
二
（2）选取坐标系
章
金
（3）写出机床运动功能式
属
（4）画出机床运动功能图(例：滚齿机）
切 削
（5）绘制机床传动原理图
二 章
金 属 切 削
模块划分技术的关键是如何能够以尽可能少的模块种类，
机
组成尽可能多种类的不同功能、不同性能、不同规格的组
床
合、变型产品。
设
计
模块组合技术的关键是模块与模块之间连接的结合部设计
要能满足所组成的各种变型产品的性能要求（精度，动、
静、热刚度）以及能够实现模块的快速装配和快速更换
2.1.4 机床设计步骤
机 床
11.可靠性：规定条件、时间、功能，无故障运行的能力 设
12.造型与色彩：尽量按人机工程学要求进行设计
计
13.合适的设计方法：创新设计、系列化设计、模块化设 计…….
2.1.2 机床总体方案的创新设计方法
第
基型产品需要进行创新设计；
二
章
机床总体方案的创新设计：寻求机床总体方案的原 理解，然后从中求出最优或次优解；
床
设
计
四、机床设计步骤
2.1.1 机床设计应满足的基本要求
第
二
1.工艺范围 ：能干什么、尺寸范围多大
章
2.柔性：适应加工对象变化的能力，功能柔性、结构柔性 金 属
3.与物流系统的可亲性 :机床与物流系统之间（工件、工 切
具、切屑）流动的方便程度
削
4.刚度：在切削力作用下，抵抗刀具与工件相对位置变化 的能力。母机—刚度要求更高。
金 属 切 削 机 床 设 计
第 二 章
金 属 切 削 机 床 设 计
第 二 章
C
金
属
切
削
机
床
设
计
机床功能的描述方法
第
二
机床运动功能式
章
机床运动功能的公式表达：W/CpZfXf/T
金 属
• 左边写工件W、右边写刀具T，中间写运动，三
切
部分“/”分开
削
• 运动按顺序排列：从工件到刀具
机 床
• 下标p—主运动
第
机床功能的描述方法（JB/T 3051）
二
坐标系
章 金
Z-机床主轴
属
（如果没主轴则垂直工件装卡面）
切
X-水平，平行装卡面
削
Y-由XZ确定
机 床
设
关于X、Y、Z的回转分别运动叫A、B、C。
计
平行X、Y、Z的辅助轴用U、V、W及PQR，但钻床、 镗床只用X、Y、Z。
使刀具远离工件的方向为方向。
第 二 章
轨迹法
点运动轨迹而成线
成型法
刀刃就是线
相切法
工件不动，刀具相切包络
展成法
展成运动而形成
第
机床运动的分类
二
按运动性质分：直线运动和回转运动
章 金
按功能分：成形运动（与发生线的生成有关 属
）与非成形运动（与发生线的生成无关：进退 刀、切入、分度等）
切 削 机
按运动之间的关系分：独立运动、复合运动/ 车螺纹时
章
原则：避重就轻
金 属
W/·Xf, Yf,Zf, Cp/T
切 削
W/Xf ·Yf,Zf, Cp/T
机 床
W/Xf, Yf, ·Zf Cp/T
设
W/Xf, Yf Zf, ·Cp/T
计
练习：写出如图机床运动功能式及运动原理图 第
二
Za
章
金
Xp Wa
属 切 削
机
Yf
床 设
计
W/YfWa▪XpZa/T
机床传动原理图
机床运动学：实现机床期望的加工功能所需要 章
的运动及功能配置。
金
属
是研究机床工作原理的学问。
切
削
机
床
设
计
几何表面的成形原理
任何表面都可看做是一条曲线沿另一条曲线运动的轨 迹，这两条曲线称为发生线，且前者叫母线，后者叫 导线。
有些面的母线与导线可以互换，有些则不行。
发生线的形成方法
通过刀具切削刃与工件接触并产生相对运动而形成。
• 按加工原理分类：车、铣、刨、磨、镗、 拉、螺纹加工…….
属 切 削
• 俗称工作母机：
– 制造机器的机器；
机 床 设
– 性能要求高；
计
– 设计方法处于变革中：纯机械设计在减少， 机电匹配设计在增加…….
2.1 概述
第
一、机床设计应满足的基本要求
二
章
金
二、机床总体方案的创新设计方法
属 切
削
机
三、机床模块化设计方法
第二章 金属切削机床设计
第一节 概述
第 二
章
第二节 金属切削机床设计的基本理论
金
属
第三节 金属切削机床总体设计
切 削
机
第四节 主传动系设计
床
设
计
第五节 进给传动系设计
第六节 机床控制系统设计
2.1 概述
• 金属切削机床：用切削工具，去除金属， 第
以达到形状、尺寸、表面质量要求的加 工设备；
二 章 金