第二章 机床的运动

1、 第二章第二章 机床的运动机床的运动 认识和分析机床，首先应根据在该机床上所要求加工的认识和分析机床，首先应根据在该机床上所要求加工的 表面形状、使用的刀具类型和加工方法去分析机床的运动，表面形状、使用的刀具类型和加工方法去分析机床的运动， 即分析机床必须具备那些运动？以及弄明白这些运动的性质。即分析机床必须具备那些运动？以及弄明白这些运动的性质。 然后，在这个基础上，再进一步了解机床传动部分的组成，然后，在这个基础上，再进一步了解机床传动部分的组成， 以及为实现机床所需运动的机构及结构，并掌握机床运动的以及为实现机床所需运动的机构及结构，并掌握机床运动的 调整。这个认识机床的方法，我们称之为

2、调整。这个认识机床的方法，我们称之为“表面表面运动运动传传 动动机构（结构）机构（结构）调整调整”的认识机床的方法。的认识机床的方法。 举例：车外圆及车螺纹。举例：车外圆及车螺纹。 第第1 1节节 工件的加工表面及其成形办法工件的加工表面及其成形办法 一、一、 被加工工件的表面形状被加工工件的表面形状 机器零件上常用的各种表面：机器零件上常用的各种表面： 平面、圆柱面、圆锥面、成形表面平面、圆柱面、圆锥面、成形表面等。等。 在切削加工过在切削加工过 程中，装在机床上程中，装在机床上 的刀具和工件按一的刀具和工件按一 定的规律作相对运定的规律作相对运 动，通过刀具的刀动，通过刀具的刀 刃对工件毛

3、坯的切刃对工件毛坯的切 削作用，把毛坯上削作用，把毛坯上 多余的金属切掉，多余的金属切掉， 从而得到要求的表从而得到要求的表 面形状。面形状。 第第1节节工件的加工表面及其成形办法工件的加工表面及其成形办法 一、一、被加工工件的表面形状被加工工件的表面形状 二、二、工件表面的成型方法（注意母线的原始位置）工件表面的成型方法（注意母线的原始位置） 任何表面都可以任何表面都可以 看作是一条线（看作是一条线（母线母线） 沿着另一条线（沿着另一条线（导线导线） 运动的轨迹运动的轨迹。平面、。平面、 柱体、成型面等。柱体、成型面等。 母线和导线母线和导线 在一定条件下在一定条件下 可以互换可以互换 有些

4、表面的两条发生线完全相同，只因母线相对于旋转轴线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的原始位的原始位 置不同，也可以形成不同的表面。置不同，也可以形成不同的表面。 图图2-3母线原始位置不同所形成的不同表面母线原始位置不同所形成的不同表面 三、三、发生线（母线和导线）的形成方法发生线（母线和导线）的形成方法 （一）切削刃的形状和发生线的关系（一）切削刃的形状和发生线的关系（P11） 点（车）、线（成型加工）、线（包络线）点（车）、线（成型加工）、线（包络线） 1 1）轨迹法）轨迹法 是利用刀具作一定规律的轨是利用刀具作一定规律的轨 迹运动来对工件进行加工的方法。迹运动来对

5、工件进行加工的方法。 2)相切法相切法 是利用刀具边旋转边是利用刀具边旋转边 作轨迹运动来对工件进行作轨迹运动来对工件进行 加工的方法。加工的方法。 （二）（二）形成发生线的方法及所需运动形成发生线的方法及所需运动 形成发生线的方法可归纳为四种：形成发生线的方法可归纳为四种： 轨迹法、成形法、相切法、展成法。轨迹法、成形法、相切法、展成法。 3) 3) 成形法成形法 是利用成形刀具（如成形是利用成形刀具（如成形 车刀、盘形齿轮铣刀等）对工车刀、盘形齿轮铣刀等）对工 件进行加工的方法件进行加工的方法。 4)展成法展成法 是利用工件和刀具（如插是利用工件和刀具（如插 齿刀、齿轮滚刀和花键滚刀）齿刀

6、、齿轮滚刀和花键滚刀） 作展成切削运动的加工方法。作展成切削运动的加工方法。 第第2节节机机床床的的运运动动 在机床上，为了要获得所需要的工件表面形状，必须在机床上，为了要获得所需要的工件表面形状，必须 使工具和工件按上述使工具和工件按上述四种方法四种方法之一完成一定的运动，这种之一完成一定的运动，这种 运动称为运动称为表面成形运动。表面成形运动。 一、一、表面成形运动表面成形运动： 是保证得到工件的表面形状的运动是保证得到工件的表面形状的运动（P13） 两两种种方方案：案： a.工件动，刀具转（铣）；工件动，刀具转（铣）；b.刀具走，工件转（车）。刀具走，工件转（车）。 1、成形运动的种类成

7、形运动的种类： 是保证得到工件的表面形状的运动是保证得到工件的表面形状的运动 （1）简单成形运动）简单成形运动（车削圆柱面车削圆柱面图图2-7） 如果一个独立的成形运动是如果一个独立的成形运动是由单独的旋转运动或直由单独的旋转运动或直 线运动构成线运动构成，则称此成形运动为简单成形运动，简称简，则称此成形运动为简单成形运动，简称简 单运动。单运动。 （2）复合成形运动）复合成形运动:保证严格的运动关系保证严格的运动关系（T2-8） 如果一个独立的成形运动，是由两个或两个以上的旋转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，运动或（和）直线运动，按照某种确定的运动关系

8、组合而成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，简称复合运动。，则称此成形运动为复合成形运动，简称复合运动。 讨论讨论： 二、二、辅助运动辅助运动 （一）各种空行程运动：快速运动和调位运动（一）各种空行程运动：快速运动和调位运动 （二）切入运动：获得所需的尺寸（二）切入运动：获得所需的尺寸 （三）（三）分度运动：获得所需的角度分度运动：获得所需的角度 （四）（四）操纵及控制运动：控制执行件运动操纵及控制运动：控制执行件运动 三、三、主运动和进给运动（主运动和进给运动（P16） 主运动：主运动：产生切削的运动产生切削的运动 进给运动：维持切削的运动进给运动：维持切削的运动

9、 他们可以是简单的成形运动，也可以是复合的成形运动他们可以是简单的成形运动，也可以是复合的成形运动 机床上形成切削速度并消耗大部分动力的运动。机床上形成切削速度并消耗大部分动力的运动。 速度高，消耗的功率大。速度高，消耗的功率大。 任何一种机床，必定有、且通常只有一个主运动。任何一种机床，必定有、且通常只有一个主运动。 主运动可能是简单运动，也可能是复合的成形运动。主运动可能是简单运动，也可能是复合的成形运动。 （一）主运动（一）主运动 （二）进给运动（二）进给运动 由机床或人力提供的运动，它由机床或人力提供的运动，它 使刀具与工件之间产生附加的相对使刀具与工件之间产生附加的相对 运动，加上主

10、运动，即可依次的或运动，加上主运动，即可依次的或 连续不断的切除切屑，并得出具有连续不断的切除切屑，并得出具有 所需几何性质的已加工表面。所需几何性质的已加工表面。 机床上维持切削加工过程连续不断进行的运动。机床上维持切削加工过程连续不断进行的运动。 速度较低，消耗的功率较小。速度较低，消耗的功率较小。 一台机床的进给运动可能有一个或几个。一台机床的进给运动可能有一个或几个。 进给运动可能是简单运动，也可能是复合运动。进给运动可能是简单运动，也可能是复合运动。 第三节第三节 机床的传动联系和传动原理图机床的传动联系和传动原理图 一、机床的传动联系一、机床的传动联系 机床所必备的机床所必备的3个

11、基本部分：个基本部分： 执行件：执行件：带动工件或刀具完成一定形式的运动。带动工件或刀具完成一定形式的运动。 动力源：动力源：提供动力。有三相异步电机、交、直流调速电提供动力。有三相异步电机、交、直流调速电 机。机。 传动装置：传动装置：传递扭矩和动力。传递扭矩和动力。 传动链：传动链： 动力源动力源执行件执行件执行件执行件执行件执行件 电机电机主轴主轴主轴主轴刀具刀具 构成一个传动联系的一系列传动件，称为构成一个传动联系的一系列传动件，称为传动链。传动链。 二、机床的传动链二、机床的传动链 由一系列的传动元件使执行件和动力源，或使两个执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

12、保持一定的传动联系。构成一个传动联系的一系行件之间保持一定的传动联系。构成一个传动联系的一系 列按一定规律排列的传动件，称为列按一定规律排列的传动件，称为传动链传动链。 1 1、外联系传动链、外联系传动链 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。使执行件得到预定速度的运动，并传递一定的动力。 2. 2. 内联系传动链内联系传动链 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 动链所联系的动链所联系的执行件之间的相对速度有严格的要求执行件之

13、间的相对速度有严格的要求，用来保证，用来保证 运动的轨迹。运动的轨迹。 总之，每一个运动，无论是简单的还是复杂的，都必须有总之，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；一条外联系传动链；只有复合运动才有内联系传动链只有复合运动才有内联系传动链，如果将，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。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。 三、三、传动原理图传动原理图 通常，传动链中的东西包罗万象，有定比的带传动、通常，传动链中的东西包罗万象，有定比的带传动、 齿轮传动、齿轮齿条、丝杠螺母、蜗轮蜗杆、有起变速的齿轮传动、齿轮齿条、丝杠螺母

14、、蜗轮蜗杆、有起变速的 挂轮及变速齿轮挂轮及变速齿轮、还有各种电的、液压的和机械的无级、还有各种电的、液压的和机械的无级 变速机构。变速机构。 定比机构定比机构 换置机构换置机构 为了便于研究机床的传动联系，常用一些简明的符为了便于研究机床的传动联系，常用一些简明的符 号把传动原理和传动路线表示出来，叫号把传动原理和传动路线表示出来，叫传动原理图传动原理图。 传动原理图常用的一些示意符号传动原理图常用的一些示意符号 电动机电动机 (b) (b) 主轴主轴 (c) (c) 车刀车刀 (d) (d) 滚刀滚刀 (e) (e) 合成机构合成机构 (f) (f) 传动比可变换的换置机构传动比可变换的换

15、置机构 (g) (g) 传动比不变的机械联系传动比不变的机械联系 (h) (h) 电的联系电的联系 (i) (i) 脉冲发生器脉冲发生器 (j) (j) 快调换置机构快调换置机构数控系统数控系统 传动原理图常使用的一部分符号传动原理图常使用的一部分符号如下。如下。 1. 1. 铣床用圆柱铣刀铣削平面时的传动原理图铣床用圆柱铣刀铣削平面时的传动原理图 2. 2. 车床用螺纹车刀车削螺纹时的传动原理图车床用螺纹车刀车削螺纹时的传动原理图 3 3、数控车床车削成形曲面时的传动原理图、数控车床车削成形曲面时的传动原理图 第第4 4节节 机床运动的调整机床运动的调整 一、一、运动参数运动参数与与换置器官

16、换置器官 每一个独立的运动都需要有五个参数来确定。这五每一个独立的运动都需要有五个参数来确定。这五 个运动参数是：个运动参数是： 运动的运动的起点、方向、轨迹、路程起点、方向、轨迹、路程和和速度速度。 机床运动的调整，就是调整每个运动的机床运动的调整，就是调整每个运动的五个参数五个参数。 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 通常用符号通常用符号棱形框棱形框表示，其旁标以表示，其旁标以iv、i f等表示换等表示换 置量。置量。 二、机床运动的调整计算二、机床运动的调整计算 1 1）根据对机床的运动分析，确定各运动链两端的末）根据对机床的运动分

17、析，确定各运动链两端的末 端件。端件。 2 2）根据传动链两末端件的运动关系，确定计算位移）根据传动链两末端件的运动关系，确定计算位移 量。以车螺纹为例：量。以车螺纹为例： 主轴主轴 1r 1r 刀具位移刀具位移 S S 3 3）根据计算位移量以及相应传动链中各个传动环节）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，列出的传动比，列出运动平衡式运动平衡式。 对于螺纹链来说：对于螺纹链来说： 1(r)i4-5ifi6-7tl=S 4）根据平衡式，导出该传动链的换置公式：）根据平衡式，导出该传动链的换置公式： if=S/(i4-5i6-7tI) 以加工螺纹来定：以加工螺纹来定： 确定末端件：确定末端件：主轴主轴刀架刀架 定计算位移：定计算位移：1rS(KT) 运动平衡方程：运动平衡方程： 求换置公式求换置公式