第二章机床运动分析

第二章机床运动分析•§2-1工件表面的形成方法•一、工件的表面形状机床运动分析•常见的工件表面形状分为三类:•(1).圆柱面由平行于轴线的直线1沿着v方向转动，而形成圆柱面；•1.旋转表面——转动而形成机床运动分析•(2).圆锥面由不平行于轴线，但与轴线相交的直线1沿着V方向转动，而形成圆锥面；•(3).球面由圆1沿着V方向转动，而形成球面；•说明：在车床、钻床、镗床、外圆磨床等机床加工的表面是旋转表面。机床运动分析•2.纵向表面---直线移动或沿直线移动而形成•(1).平面由直线1沿着另一直线2方向V移动，而形成平面;•(2).纵向曲面由直线1沿着曲线2移动，而形成纵向曲面；•说明：在刨床、插床、铣床、平面磨床等机床上加工的表面是纵向表面。机床运动分析•3.特形表面----复杂运动而形成•螺旋面由直线1沿着螺旋线2运动，即边作旋转运动v',边作轴线方向移动v''而形成螺旋面。机床运动分析二、表面的形成•表面形成原理•任何一个表面，都可以看作是一条母线沿着另一条导线运动而形成。母线和导线统称为发生线。•有些表面的两条发生线是可以互换的，例如圆柱面亦可以由圆母线沿着直线导线移动形成；有些表面的两条发生线则不可互换，如圆锥面。前者叫可逆表面，后者叫不可逆表面。机床运动分析机床运动分析•三、发生线的形成•1.刀刃形状与发生线有以下三种关系：(1).刀刃是一个点(实际是很短的一段线)，切削时刀刃作轨迹运动；(2).刀刃是一段曲线，其轮廓与工件发生线吻合；(3).刀刃是一段曲线，其轮廓与工件发生线不吻合。机床运动分析2.发生线的形成方法有下列四种：•1).轨迹法（描迹法）：•刀刃1为一个点，发生线2是由刀刃1作轨迹运动3而形成。刀具5与工件4之间需要一个相对运动。•2).成形法（仿形法）：•刀刃为一曲线1，它与工件发生线2吻合。因此发生线由刀刃1实现，刀具5工件4之间不需要有相对运动。机床运动分析•3).相切法（旋切法）：•刀刃为一个点1，发生线2是旋转的刀刃的运动轨迹的切线。切削时刀具5的旋转中心按一定规律作轨迹运动，刀刃运动轨迹为一系列圆的包络线，形成了发生线。•4).范成法（滚切法）：•刀刃为一线段，它与工件发生线不吻合，发生线是由刀刃在刀具与工件作对滚运动（又称范成运动）时所形成的一些列轨迹线的包络线。机床运动分析•应当指出，被形成的表面形状，不仅取决于刀刃形状及表面形成方法，而且还取决于发生线的原始位置。例如，相同形状的母线和导线，因母线位置不同，将形成不同的表面。机床运动分析§2-2机床上的运动•工件表面形成方法所决定的刀具和工件之间的相对运动是由执行件来完成。•一、运动的种类•1.按运动的功用分类•按机床上运动的功用来看，可分为成形运动和非成形运动两大类。•1).成形运动发生线而作的相对运动，称为表面成形运动，简称成形运动。机床运动分析•成形运动可能是简单的运动，也可能是复合运动。•简单成形运动：成形运动仅仅是执行件的旋转运动或直线运动，则称为简单的成形运动。•以车削回转体表面为例，工件回转和刀具直线移动是速度各自独立的运动，即为两个简单的表面成形运动。车削外圆柱表面的成形运动刨削平面的成形运动机床运动分析车削圆柱螺纹则是两个单元运动所组成的一个复合成形运动。而车削圆锥面应有两个单元运动所组成复合成形运动。•左:车螺纹;右:车圆锥面•复合成形运动：由两个或两个以上的旋转运动或直线运动按照某种确定的运动关系而组成，称为复合运动。机床运动分析插齿刀加工齿轮；齿轮滚刀滚切齿轮机床运动分析2).非成形运动•在机床上除了上述表面成形运动之外，还必须具备与形成发生线无关的一些运动，主要：切入运动、分度运动、辅助运动、控制运动和校正运动等。•.切入运动•和刀具位置的运动，称为切入运动。a)切入运动机床运动分析•③.辅助运动•使切削过程重复进行的运动，称为辅助运动。如图中的退刀a1、返回a2和趋近a3等均为辅助运动。•②.分度运动•当整个工件表面是由若干局部表面所组成时，由一个局部表面过度到另一个局部表面所作的运动。如车多头螺纹时，车完一条螺纹后，工件回转，相当于1/K周，K为螺纹头数。辅助运动分度运动机床运动分析•④.控制运动•接通或断开某个传动链的运动、操纵变速机构和换向机构的运动，称为控制运动。•⑤.校正运动•在精密机床上为了消除传动误差的运动，称为校正运动。机床运动分析•2.按运动中的作用不同分类•成形运动又可分为主运动和进给运动。•（1）主运动：切除工件上的被切削层，使之转变为切屑的主要运动。•（2）进给运动：不断地把被切削层投入切削，以逐渐切出整个工件表面的运动。图2-12铣削螺纹时的运动机床运动分析二、运动的主要要素•每一个独立的运动都有五个要素：即轨迹、速度、方向、行程和起点，在分析运动时，必须逐一加以研究。•①.运动的轨迹—直线；•②.运动速度—切削速度v；•③.运动方向—向前运动为切削；•④.运动行程—L；•⑤.运动起点—运动的起点为a，终点为b。机床运动分析§2-3机床的传动•一、传动的基本组成部分•1.动力源•为了驱动机床的执行件，实现机床的运动，必须要有动力来源，称为动力源，通常为电动机。•2.传动装置•为了将运动源的动力和运动按要求传递给执行件，就必须有传递动力和运动的零件，称为传动装置，如齿轮、链轮、胶带轮、丝杆、螺母等。•3.执行件•机床上直接夹持刀具或工件并实现其运动的零部件，称为执行件。常见的执行件有主轴、刀架、工作台等，它是传递运动的末端件。机床运动分析二.机床的传动联系•通过一系列的传动件把运动源和执行件或执行件和执行件连接起来，这一系列串联着的传动件，称为“传动链”。1.外联系传动链联系动力源与执行件，使执行件获得一定速度和方向运动的传动链,叫外联系传动链。机床运动分析2.内联系传动链•联系复合运动内部两个单元运动执行件的传动链，称为内联系传动链。机床运动分析三、传动原理图及传动系统图•1.传动原理图：•在运动分析中，为了便于分析、研究机床的传动和传动联系，常用一些简单的符号把传动原理和传动路线表示出来，这些简单的符号组成的线图，称为传动原理图。机床运动分析•机床传动原理图的画法：•1).画出工件主轴、刀具示意图及其运动；•2).画出机床的执行件，如丝杆螺母；3).画出运动源（电动机）；4).画出该机床上的特殊机构符号，如换置机构等；5).再用虚线代表传动比不变的传动副，把它们之间关联的部分联接起来。机床运动分析2.传动系统图•在结构分析中，实现机床加工过程中全部成形运动和非成形运动的各条传动链，组成了一台机床的传动系统，传动系统用图来表示称为传动系统图。机床运动分析•传动原理图与传动系统图的主要区别如下：•1.传动系统图上表示该机床所有的执行运动及其传动联系；而传动原理图则主要表示与表面成形有直接关系的运动及其传动联系。•2.传动系统图具体表示了传动链中各传动件的结构形式，如轴、齿轮、胶带轮等；而传动原理图则仅用一些简单的符号来表示运动源与执行件，执行件与执行件之间的传动联系。机床运动分析•第四节机床的调整•一、机床的传动系统•1.主运动传动链•2.进给运动传动链•3.快速空行程传动链机床运动分析机床运动分析主运动传动链的传动路线表达式如下：机床运动分析进给传动链的传动路线表达式如下：机床运动分析二、机床的运动计算•两种情况：•一是根据传动系统图提供的有关数据，确定某些执行件的运动速度或位移量；•另一种情况是根据执行件所需的运动速度、位移量，或有关执行件之间所需保持的运动关系，确定相应传动链中换置机构的传动比，以便进行必要的调整。机床运动分析机床的运动计算步骤如下：•1.确定传动链的两端件。•2.根据传动链两个端件的运动关系，确定它们的计算位移。即在指定的同一时间间隔内两个端件的位移量。•3.根据计算位移及相应传动链中各个顺序排列的传动副的传动比，列写运动平衡式。•4.根据运动平衡式，计算出执行件的运动速度或位移量，或者整理出换置机构的换置公式。机床运动分析•例:根据传动链，确定挂轮变速机构的换置公式机床运动分析•例：已知某车床的传动系统图，试确定：•1.传动路先表达式；2.主轴的转速级数；3.计算主轴的最高和最低转速。机床运动分析机床运动分析离合器•作用：•用来使同一轴线上的两根轴或轴与轴上的空套传动件（齿轮、皮带轮等）随时接合或断开，以实现机床运动的起动、停止、变速、换向等。•离合器的种类很多，按其结构和用途不同，可分为啮合式、摩擦式、超越式、安全式等。机床运动分析1.啮合式离合器机床运动分析2.摩擦式离合器机床运动分析电磁离合器液压离合器机床运动分析3.超越式离合器双向超越离合器