機(jī)床運(yùn)動分析

第二章機(jī)床的運(yùn)動分析機(jī)床的運(yùn)動分析研究金屬切削機(jī)床上的各種運(yùn)動及其相互聯(lián)系：首先，根據(jù)加工表面和刀具類型分析表面生成方法及所需的運(yùn)動其次，分析實現(xiàn)這些運(yùn)動，所需具備的傳動聯(lián)系、實現(xiàn)機(jī)構(gòu)和機(jī)床運(yùn)動的調(diào)整方法因此，機(jī)床運(yùn)動分析過程為：“表面-運(yùn)動-傳動-機(jī)構(gòu)-調(diào)整”運(yùn)動分析的目的：利用非常簡便的方法來分析、比較各種機(jī)床的傳動系統(tǒng)，以掌握機(jī)床的運(yùn)動規(guī)律，合理使用和正確設(shè)計機(jī)床的傳動系統(tǒng)。第一節(jié)工件加工表面及其形成方法被加工工件的表面形狀加工機(jī)械零件=形成零件上各個表面零件表面組成——平面、圓柱面、圓錐面及各種成形面

被加工工件的表面形狀任何表面都可以看作是一條線（母線）沿著另一條線（導(dǎo)線）的運(yùn)動軌跡。母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱為發(fā)生線有些表面兩條發(fā)生線完全相同，只因母線的原始位置不同，也可形成不同的表面（圓柱、圓錐、雙曲面）某些表面的兩條發(fā)生線可以互換，稱為可逆表面機(jī)床上加工零件時，所需形狀的表面是通過刀具和工件的相對運(yùn)動，用刀具的刀刃切削出來的實質(zhì)——借助于一定形狀的切削刃、切削刃與被加工表面之間按一定規(guī)律的相對運(yùn)動，形成所需的母線和導(dǎo)線。發(fā)生線的形成方法切削刃的形狀與發(fā)生線的關(guān)系發(fā)生線是由刀具的切削刃和工件的相對運(yùn)動得到切削刃的形狀可劃分為三種形成發(fā)生線的方法及所需運(yùn)動由于加工方法和使用的刀具結(jié)構(gòu)及其切削刃形狀不同，機(jī)床上形成發(fā)生線的方法與所需運(yùn)動也不同，概括起來有以下四種：軌跡法成形法相切法范成法成形法采用成形刀具加工切削刃與所需形成的發(fā)生線完全吻合加工時刀具不需任何運(yùn)動展成法（范成法）刀具——插齒刀、齒輪滾刀和花鍵滾刀切削刃——與需要形成的發(fā)生線共軛的切削線刀具與工件按確定的運(yùn)動關(guān)系作相對運(yùn)動，切削刃與被加工表面相切(點接觸)發(fā)生線——切削刃瞬時位置包絡(luò)線運(yùn)動——一個展成運(yùn)動軌跡法用尖頭車刀、刨刀等刀具加工時切削刃與被加工表面為點接觸（實際是短弧線）切削刃沿發(fā)生線作軌跡運(yùn)動——獲得所需發(fā)生線運(yùn)動——一個軌跡運(yùn)動相切法

刀具——銑刀、砂輪等旋轉(zhuǎn)加工刀具垂直于刀具旋轉(zhuǎn)軸線的截面內(nèi)，切削刃也可看作是點,當(dāng)該切削點繞著刀具軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，刀具軸線按一定規(guī)律作軌跡運(yùn)動發(fā)生線——切削點運(yùn)動軌跡的包絡(luò)線運(yùn)動——刀具旋轉(zhuǎn)刀具與工件之間的相對移動第二節(jié)機(jī)床的運(yùn)動表面成形運(yùn)動為了獲得所需的表面形狀，必須使刀具和工件按上一節(jié)四種方法之一完成一定的運(yùn)動，稱為表面成形運(yùn)動是保證工件要求的表面形狀的運(yùn)動成形運(yùn)動種類按組成情況不同可分為:簡單成形運(yùn)動復(fù)合成形運(yùn)動簡單成形運(yùn)動如果一個獨(dú)立的成形運(yùn)動，是由單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或直線運(yùn)動構(gòu)成的，——簡單成形運(yùn)動，簡稱簡單運(yùn)動例如，用尖頭車刀車削圓柱面用符號A表示直線運(yùn)動，用符號B表示旋轉(zhuǎn)運(yùn)動復(fù)合成形運(yùn)動如果一個獨(dú)立的成形運(yùn)動，是由兩個或兩個以上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或（和）直線運(yùn)動，按照某種確定的運(yùn)動關(guān)系組合而成，——復(fù)合成形運(yùn)動，簡稱復(fù)合運(yùn)動。例如，車床車削螺紋角標(biāo)號的第一位數(shù)表示第一個運(yùn)動后一位數(shù)表示第一個運(yùn)動的第1、2部分零件表面成形所需要的成形運(yùn)動母線和導(dǎo)線是形成零件表面的兩條發(fā)生線，因此形成表面所需要的成形運(yùn)動，就是形成其母線和導(dǎo)線所需要的成形運(yùn)動的總和輔助運(yùn)動各種空行程運(yùn)動切入運(yùn)動分度運(yùn)動操縱及控制運(yùn)動主運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動主運(yùn)動由機(jī)床或人力提供的主要運(yùn)動，它促使刀具和工件之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，從而使刀具前面接近工件，直接切除工件上的切削層，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榍行迹瑥亩纬晒ぜ卤砻?。主運(yùn)動可能是簡單的成形運(yùn)動，也可能是復(fù)合的成形運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動由機(jī)床或人力提供的運(yùn)動，它使刀具與工件之間產(chǎn)生附加的相對運(yùn)動，加上主運(yùn)動，可依次地或連續(xù)不斷地切除切屑，并得出具有所需幾何特性的已加工表面。進(jìn)給運(yùn)動可以是步進(jìn)的，也可以是連續(xù)進(jìn)行的。進(jìn)給運(yùn)動可能是簡單運(yùn)動，也可能是復(fù)合運(yùn)動第三節(jié)機(jī)床的傳動聯(lián)系和傳動原理圖機(jī)床或運(yùn)動的三個基本部分執(zhí)行件動力源傳動裝置傳動裝置把執(zhí)行件和動力源或把有關(guān)的執(zhí)行件聯(lián)接在一起，構(gòu)成傳動聯(lián)系執(zhí)行件——執(zhí)行機(jī)床運(yùn)動的部件如主軸、刀架、工作臺等執(zhí)行件任務(wù)：1.裝夾刀具和工件，直接帶動它們完成一定形式的運(yùn)動2.保證其運(yùn)動軌跡的準(zhǔn)確性——旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的正圓度和直線運(yùn)動的直線度動力源

是為執(zhí)行件提供運(yùn)動和動力的裝置，如交流異步電動機(jī)、直流電動機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。

傳動裝置

是傳遞運(yùn)動和動力的裝置，通過它把執(zhí)行件和運(yùn)動源或一個執(zhí)行件與另一個執(zhí)行件聯(lián)系起來，使執(zhí)行件獲得一定速度和方向的運(yùn)動，并使有關(guān)執(zhí)行件之間保持某種確定的運(yùn)動關(guān)系。機(jī)床傳動裝置形式：機(jī)械、液壓、電氣、氣壓等機(jī)床的傳動聯(lián)系和傳動鏈傳動聯(lián)系——為得到所需運(yùn)動，需通過一系列的傳動件把執(zhí)行件和運(yùn)動源，或者把執(zhí)行件和執(zhí)行件之間聯(lián)系起來傳動鏈——構(gòu)成一個傳動聯(lián)系的一系列順序排列的傳動件傳動鏈中的兩類傳動機(jī)構(gòu)：定比傳動機(jī)構(gòu)——傳動比和傳動方向固定不變的傳動機(jī)構(gòu)，如定比齒輪副、蝸桿蝸輪副、絲杠螺母副等換置機(jī)構(gòu)——根據(jù)加工要求可以變換傳動比和傳動方向的傳動機(jī)構(gòu)，如掛輪變速機(jī)構(gòu)、滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)、離合器換向機(jī)構(gòu)、變速箱等簡單運(yùn)動的實現(xiàn)

簡單運(yùn)動——單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或直線運(yùn)動——只需有一條傳動鏈將運(yùn)動源與相應(yīng)執(zhí)行件聯(lián)系起來，便可獲得所需運(yùn)動。運(yùn)動軌跡的準(zhǔn)確性，則靠主軸軸承與刀架、工作臺等的導(dǎo)軌保證。

外聯(lián)系傳動鏈聯(lián)系運(yùn)動源和執(zhí)行件，使執(zhí)行件獲得一定速度和方向運(yùn)動的傳動鏈。機(jī)床上有幾個簡單運(yùn)動，就需要有幾條外聯(lián)系傳動鏈可以有各自獨(dú)立的運(yùn)動源，也可以幾條傳動鏈共用一個運(yùn)動源。傳動比的變化只影響生產(chǎn)率和表面粗糙度，不影響發(fā)生線的性質(zhì)。因此，不要求動力源與執(zhí)行件之間有嚴(yán)格的傳動比關(guān)系。復(fù)合運(yùn)動的實現(xiàn)

復(fù)合運(yùn)動——由保持嚴(yán)格運(yùn)動關(guān)系的幾個單元運(yùn)動（旋轉(zhuǎn)的和直線的）組成——必須有傳動鏈將實現(xiàn)這些單元運(yùn)動的執(zhí)行件聯(lián)起來，使其保持確定的運(yùn)動關(guān)系；此外，為使執(zhí)行件獲得運(yùn)動，還需有一條外聯(lián)系傳動鏈。內(nèi)聯(lián)系傳動鏈內(nèi)聯(lián)系傳動鏈——聯(lián)系復(fù)合運(yùn)動內(nèi)部兩個單元運(yùn)動的傳動鏈機(jī)床工作時，內(nèi)聯(lián)系傳動鏈所聯(lián)系的兩個執(zhí)行件，將按照規(guī)定的運(yùn)動關(guān)系作相對運(yùn)動

由于內(nèi)聯(lián)系傳動鏈本身不能提供運(yùn)動，為使執(zhí)行件得到運(yùn)動，還需有外聯(lián)系傳動鏈將運(yùn)動源的運(yùn)動傳到內(nèi)聯(lián)系傳動鏈上來。內(nèi)聯(lián)系傳動鏈的要求有嚴(yán)格的傳動比要求，內(nèi)部必須保持嚴(yán)格運(yùn)動關(guān)系；否則不能保證被加工表面的性質(zhì)。決定著復(fù)合運(yùn)動的軌跡（即發(fā)生線的形狀）傳動比是否準(zhǔn)確以及由其確定的兩單元運(yùn)動的相對運(yùn)動方向是否正確，會直接影響被加工表面的形狀不能有傳動比不確定或瞬時傳動比變化的傳動機(jī)構(gòu)，如帶傳動、鏈傳動等。調(diào)整內(nèi)聯(lián)系傳動鏈的換置機(jī)構(gòu)時，其傳動比也必須有足夠精度。外聯(lián)系傳動鏈外聯(lián)系傳動鏈聯(lián)系的是整個復(fù)合運(yùn)動與外部運(yùn)動源只決定成形運(yùn)動的速度和方向?qū)庸け砻娴男螤顩]有直接影響傳動原理圖用一些簡單的符號表示運(yùn)動源與執(zhí)行件及執(zhí)行件與執(zhí)行件之間的聯(lián)系——傳動原理圖常見符號臥式車床傳動原理圖：可車螺紋時僅用于車削圓柱面時的傳動原理圖數(shù)控車床

舉例——車圓錐螺紋第四節(jié)機(jī)床的傳動系統(tǒng)與運(yùn)動的調(diào)整和計算機(jī)床的傳動系統(tǒng)實現(xiàn)機(jī)床加工過程中全部成形運(yùn)動和輔助運(yùn)動的各傳動鏈，組成一臺機(jī)床的傳動系統(tǒng)。為便于了解和分析機(jī)床運(yùn)動的傳遞、聯(lián)系情況，常采用傳動系統(tǒng)圖。傳動系統(tǒng)圖表示實現(xiàn)機(jī)床全部運(yùn)動的傳動示意圖每條傳動鏈中的具體傳動機(jī)構(gòu)用簡單的規(guī)定符號表示，并標(biāo)明齒輪蝸輪的齒數(shù)、蝸桿頭數(shù)、絲杠導(dǎo)程、帶輪直徑、電機(jī)功率和轉(zhuǎn)速等。傳動機(jī)構(gòu)按運(yùn)動傳遞或聯(lián)系順序依次排列，以展開圖形式畫在能反映主要部件相互位置的機(jī)床外形輪廓中。該圖只表示傳動關(guān)系，不代表各傳動元件的實際尺寸和空間位置。傳動系統(tǒng)的傳動鏈類型根據(jù)執(zhí)行件所完成的運(yùn)動的作用不同，傳動系統(tǒng)中各傳動鏈可以分為：主運(yùn)動傳動鏈進(jìn)給運(yùn)動傳動鏈(縱向、橫向、斜向、螺紋進(jìn)給)范成運(yùn)動傳動鏈分度運(yùn)動傳動鏈等機(jī)床傳動系統(tǒng)的分析

根據(jù)被加工表面的形狀、采用的加工方法及刀具結(jié)構(gòu)形式，了解表面的成形方法和所需成形運(yùn)動根據(jù)機(jī)床布局及其工作方法，了解機(jī)床需要哪些輔助運(yùn)動，實現(xiàn)各個運(yùn)動的執(zhí)行件和運(yùn)動源；分析實現(xiàn)各運(yùn)動的傳動原理，即確定機(jī)床需有哪些傳動鏈及其傳動聯(lián)系情況；然后根據(jù)傳動系統(tǒng)圖逐一分析各傳動鏈

傳動系統(tǒng)分析的一般方法找到傳動鏈所聯(lián)系的兩個端件(運(yùn)動源——執(zhí)行件,或執(zhí)行件——執(zhí)行件).按照運(yùn)動傳遞或聯(lián)系順序,從一個端件向另一端件,依次分析各傳動軸之間的傳動結(jié)構(gòu)和運(yùn)動傳遞關(guān)系,以查明該傳動鏈的傳動路線以及變速、換向、接通和斷開的工作原理。舉例:X62W所需的成形運(yùn)動和實現(xiàn)成形運(yùn)動的傳動原理。含有四條傳動鏈：主運(yùn)動傳動鏈：聯(lián)系運(yùn)動源和主軸，使主軸獲得旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動三條是聯(lián)系運(yùn)動源和工作臺，使工作臺獲得三個方向直線進(jìn)給運(yùn)動的進(jìn)給運(yùn)動傳動鏈。進(jìn)給運(yùn)動傳動鏈三條進(jìn)給運(yùn)動傳動鏈共用一個運(yùn)動源和一套變速機(jī)構(gòu)，大部分傳動路線是重合的，只是在后面部分才分開，成為三個傳動分支，把進(jìn)給運(yùn)動分傳給:工作臺——實現(xiàn)縱向進(jìn)給運(yùn)動支承工作臺的床鞍——實現(xiàn)橫向進(jìn)給運(yùn)動支承床鞍的升降臺——實現(xiàn)垂直進(jìn)給運(yùn)動快速空行程傳動鏈快速空行程傳動鏈，用于傳動工作臺快速移動，以便快速調(diào)整工件與刀具的相對位置，以及進(jìn)給前后使工件快速趨近和退回。主運(yùn)動傳動鏈16/3918/47電動-26/54-19/36-28/37-22/3339/26-19/71-主軸82/38轉(zhuǎn)速：Z=332=18級進(jìn)給傳動鏈

18/3618/40電動機(jī)-26/44-24/64-27/27-21/37-36/1824/34-M2-40/40--M3-28/35-18/33-13/45-18/40-40/4033/37-18/16-18/18-M7-縱向進(jìn)給37/33-M6-橫向進(jìn)給-M5-22/33-22/44-垂直進(jìn)給進(jìn)給速度=332=18級機(jī)床的運(yùn)動計算機(jī)床的運(yùn)動計算通常有兩種情況：根據(jù)傳動系統(tǒng)圖提供的有關(guān)數(shù)據(jù)——確定某些執(zhí)行件的運(yùn)動速度或位移量；根據(jù)執(zhí)行件所需的運(yùn)動速度、位移量，或有關(guān)執(zhí)行件之間所需保持的運(yùn)動關(guān)系——確定相應(yīng)傳動鏈