10J-2 12 机床运动分析课件

第5章机床的运动分析工件表面的成形机床的运动机床传动联系的表达方法习题思考题2.1.3工件表面成形分析在机械零件加工过程中，装在机床的刀具和工件按一定的规律作相对运动，并通过刀具对工件毛坯的切削作用，把多余的材料切除，从而得到所要求的零件表面形状。零件上的表面工件表面的成形切削刃的形状与发生线的关系发生线的形成方法及所需运动形成工件表面所需的运动一、零件上的表面机械零件是由点、线、面结构要素组成的，一般是由一个或多个表面构成的，常用的表面有：平面、圆柱面、圆锥面、球面、圆环面、螺旋面、成型表面等，如图2.3所示。图2.3机器零件上常见的表面二、工件表面的成形任何一个表面都可以看作是一条线（母线）沿着另一条线（导线）运动的轨迹，如图2.4所示。平面的形成原理如图2.4a所示，直线1（母线）沿着直线2（导线）移动，直线1和直线2就是形成平面的两条发生线。例如，刨削平面、周边砂轮磨平面；当直线1为圆弧曲线时，如铣平面和磨平面、端面砂轮磨平面也是这种成形原理。直母线成型表面的形成原理如图2.4b所示，直线1（母线）沿着曲线2（导线）移动，直线1和曲线2就是形成直线型平面的两条发生线。图2.4组成工件轮廓的几种几何表面圆柱面的形成原理如图2.4c）所示，直线1（母线）沿着圆2（导线）移动，如长直线刃成形车刀车圆；或（圆2母线）沿着直线1（导线）移动，如拉削，直线1和圆2就是它的两条发生线。母线和导线可以互换的表面称可逆表面。还需注意，有些表面的两条发生线完全相同，只因母线的原始位置不同，也可形成不同的表面，如图2.5所示图2.5母线原始位置变化时的形成不同的表面三、切削刃的形状与发生线的关系切削刃的形状与发生线的关系有三种形式，如图2.6所示。图2.6切削刃形状与发生线的关系四、发生线的形成方法及其所需运动刀刃形状与发生线的形成方法有着极其密切的关系，根据切削刃形状和加工方法不同，发生线的形成方法可归纳为四种，如图2.7所示。①轨迹法

如图2.7a）所示，切削刃的形状为一点1，沿着一定轨迹3运动，形成发生线2，形成发生线需要1个独立的成形运动。②成型法

如图2.7b）所示，切削刃的形状为一条切削线1，它的形状与需要成形的发生线2一致，因此用成型法来形成发生线，不需要运动。图2.7形成发生线的四种方法③相切法 如图2.7c）所示，切削刃的形状为旋转刀具圆周上的一点1，切削时刀具的切削刃绕刀具轴线作旋转运动，同时刀具的的旋转轴心线沿一定的运动轨迹3（发生线2的等距线）作轨迹运动，这样所形成发生线2的方称相切线法。用相切法形成发生线需要（切削刃的旋转动和刀具的的旋转轴心线的轨迹运动）2个独立的成形运动。④展成法 展成法也称范成法，如图2.7d）所示，它是利用刀具与工件作共扼的展成运动形成发生线的切削加方法，刀具的切削刃的形状为一条线1，与需要成形的发生线2不相吻合。切削刃相对工件按一定的运动规律作共扼运动，所形成的包络线就是发生线2。形成发生线2就要刀具的移动A11和工件旋转运动B12，A11和B12分别是展成运动的一部分，所以，用展成法形成发生线需要一个独的成形运动（A11＋B12）。五、形成工件表面所需的运动形成零件表面所需的成形运动，就是形成其母线及导线所需的成形运动的和。为了切削加工这些表面，机床上必须具有完成表面成形所需的成形运动。1、成形运动的表示方法形成发生线的运动有直线运动、旋转运动和空间运动。在机床运动分析中，直线运动和旋转运动称作简单运动在运动简图中，直线运动用字母A表示，旋转运动用字母B表示，其下标表示成形运动序号。复合运动一般用二位阿拉伯数字下标表示，前面一位表示独立成形运动的序号，后面的一位表示该复合运动的部分序号。如图2.7d）所示的A11和B12表示一个复合运动的二部分，即下标前一位表示展成运动1，后一位表示直线运动部分1和旋转运动部分2。，例1如图2.8所示，用成型车刀车削成型回转表面试分析其母线、导线的成形方法及所需要的成形运动，并说明形成该表面共需要几个成形运动。分析：图2.8车削成形回转表面母线（曲线1），用成型法形成，不需要成形运动。导线（母线1绕轴线O-O旋转的运动轨迹），由轨迹法形成，需要1个成形运动B1。形成成形回转表面的成形运动总数是形成母线和导线所需成形运动的和，即1个成形运动（B1）。例2如图2.9所示，用螺纹60°成形车刀车削三角螺纹，试分析其母线、导线的成形方法及所需要的成形运动，并说明形成该表面共需要几个成形运动。分析：母线（螺纹轴向剖面轮廓形状，60°三角形成形车刀），切削刃的形状与发生线的形状一致，由成型法形成，不需要成形运动。导线（螺旋线），由轨迹法形成，需要1个成形运动。由于螺纹刀绕工件作空间螺旋轨迹运动在机床上很难实现，因此，将它分解为工件旋转B11和刀具直线移动A12。B11和A12是一个空间螺旋轨迹运动的一部分。形成成型螺纹表面的成形运动总数是形成母线和导线所需成形运动的和，即1个空间螺旋轨迹运动（该复合运动由B11和A12两部分组成）。图2.9车削三角螺纹、例3如图2.10所示，用齿轮滚刀滚切直齿圆柱齿轮，试分析其母线导线的成形方法及所需要的成形运动，并说明形成该表面共需要几个成形运动。图2.10滚切直齿圆柱分析：母线（渐开线），由展成法形成，需要一个展成运动，即复合运动（B11、B12）。导线（直线，或直线齿槽），由轨迹法形成，需要1个成形运动A2。形成直齿圆柱齿轮齿面，共需要2个独立成形运动（B11、B12，A2）。传统上（有的教课书中）把滚齿认为是铣削，形成导线（直线，或直线齿槽），由相切法形成，需要2个成形运动B11和A2。由于B11是展成运动的一部分，故，形成直齿圆柱齿轮齿面，共需要2个独立成形运动（B11、B12，A2）。2.1.4机床的传动联系、传动原理图和传动系统图（1）机床上的运动分类在机床上，为了获得所需要的加工表面，刀具和工件必须完成的运动称表面成形运动。根据表面成形运动在切削过程中的作用分为主运动和进给运动。此外，调整刀具、工件的位置和工艺参数，以及操纵和控制运动等称辅助运动，如切入运动、分度运动、快进、快退、让刀运动、夹紧松开、换刀、变速、换向等。主运动是在切削加工时，直接切除工件上多余金属层，形

成工件新表面的运动，其特点是运动速度较高，切削功率较大。进给运动是不断地将多余金属层投入切削，以保证切削连续进行的运动，其特点是运动速度较低、功率较小。（2）机床运动的五个参数在机床上的每一个运动，都需要五个运动参数来确定。运动的五个参数是：运动的起点、运动的方向、运动的轨迹、运动的路程和运动的速度。机床运动调整和控制的目的就是调整和控制运动的五个参数。机床传动联系传动链传动原理图机床传动系统图机床运动参数的调整、计算（3）机床传动联系为了实现机床上的每个运动，机床必须具备以下3个基本部分：动力源、传动装置和执行件。动力源是提供运动和动力的装置，如交流电机、直流电机、伺服电机、液压缸、液压马达等。执行件是机床上安装刀具和工件的零件，如主轴、刀架、工作台等。传动装置传递运动和动力的装置，并能实现变速、换向等功能，常用机械传动装置、液压传动装置和电气传动装置。把执行件和动力源或执行件和执行件之间联接起来，就构成一个传动联系，传动装置的作用是实现这种传动联系。（4）传动链构成一个传动联系的一系列传动件称为传动链，其具体表现形式如，轴承、传动轴、传动齿轮、传动带轮、皮带等。按传动链传递运动的性质分为内联系传动链和外联系传动链。内联系传动链是连接执行件和执行件的传动链，并使执行件上的运动满足复合运动要求的规律或关系。其余的为外联系传动链。（5）传动原理图为了分析和表达机床上的复杂运动，如齿轮加工机床的内联系传动链，弄请机床运动的传动联系和运动关系常用一些简明的符号把传动原理和传动路线表示出来的意图称机床传动原理图。在机床或其他机器传动系统设构思时，也经常用传动原理图来进行方案构思和设计。动原理图常用的符号比机动示意图的规定符号还要简单目前还没有统一的标准，比较常用的示意符号如图2.11示示。。图2.11传动原理图常用的示意符号①卧式车床（可车外圆、车螺纹）的传动原理图图2.12卧式车床的传动原理图②车外圆的传动原理图图2.13车外圆的传动原理图③用液压传动作进给运动的车外圆传动原理图图2.14液压传动作进给运动的车外圆传动原理图（6）机床传动系统图机床传动系统图是表示机床全部或部分运动传动关系的示意图，图中各种传动元件用规定的符号（机动示意图的规定符号GB4460-84，见表5-7）表示，传动机构的运动参数用数字表示，如齿轮的齿数、丝杠的螺距，各传动件按运动传递顺序尽可能画在系统外形的平面轮廓内，只表示运动传动关系，不代表传动件的实际尺寸和空间位置。机床传动系统图可以用来分析现有机床，了解机床的运动传动系关系；进行机床或其它传动装置传动方案设计。例

某机床12级转速主运动传动系统图如图2.15所示。图2.15主轴箱12级转速主运动传动系统图图2.16半闭环数控进给传动系统图半闭环数控进给运动的传动系统，如图2.16所示。图5-17 滑移齿轮的轴向位置布置滑移齿轮的轴向位置必须满足一对齿轮副脱开后才能使另一对齿轮副进行入啮合。（7）机床运动参数的调整、计算在机床上的每一个运动，都需要五个运动参数来确定。运动的五个参数是：运动的起点、运动的方向、运动的轨迹、运动的路程和运动的速度。机床运动调整和控制的目的就是调整和控制运动的五个参数。例

在卧式车床上车双头螺纹解：运动的起点——分度180°；运动的方向——左、右旋向，即B11

确定后，A12也就确定了；运动的轨迹——主轴转1转，刀具进给螺纹的1个导程S；运动的路程——螺纹的长度（扣数）决定、运动的速度——加工的快慢，由B11

确定。思考题与习1、在工件表面成形过程中，发生线包括（）和）、（

）。工件表面成形的成形方法包括（（

）、（

）和（）。形成母线可以）；形成导线可以）。采用的方法有（采用的方法有（2、机床的运动一般分为（）和（

）。机床的主运动和进给运动一定是表面成形运动吗？

3、什么是可逆表面，它有什么特点？4、在卧轴矩台平面磨床上磨削平面，试分析其母线、导线的成形方法及所需要的成形运动，并说明形成该表面共需要几个成形运动。5、在外圆磨床上磨削外圆柱表面，试分析其母线、导线的成形方法及所需要的成形运动，并说明形成该表面共需要几个成形运动。6、在形星内圆磨床上磨削内圆柱表面，试分析其母线、导线的成形方法及所需要的成形运动，并说明形成该表面共需要几个成形运动。7、在插齿机上加工外圆柱直齿轮，试分析其母线、导线的成形方法及所需要的成形运动，并说明形成该表面共需要几个成形运动。8