第三章 第二節(jié)機床運動形式

2024/2/25第二節(jié)

機床的運動分析

機床的運動分析（研究機床上的各種運動及其相互聯(lián)系）過程根據(jù)在機床上加工的各種表面和使用的刀具類型，分析得到這些表面的方法和所需的運動，再分析為實現(xiàn)這些運動，機床必須具備的傳動聯(lián)系，實現(xiàn)這些傳動的機構(gòu)，以及機床運動的調(diào)整方法該次序總結(jié)為：“表面

運動

傳動

機構(gòu)

調(diào)整”。2024/2/2521.

被加工工件的表面形狀在切削加工過程中，裝在機床上的刀具和工件按一定的規(guī)律作相對運動，通過刀具的刀刃對工件毛坯的切削作用，把毛坯上多余的金屬切掉，從而得到所要求的表面形狀。常用的表面：由平面、圓柱面、圓錐面、球面、圓環(huán)面、螺旋面、和成形表面等幾種表面元素組成的。一、工件加工表面及其形成方法2024/2/253組成工件輪廓的幾種幾何表面2024/2/2542.工件表面的形成方法任何規(guī)則表面都可以看作是一條線（稱為母線）沿著另一條線（稱為導(dǎo)線）運動的軌跡。母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱為形成表面的發(fā)生線?？赡姹砻妗纬杀砻娴膬蓷l發(fā)生線—母線和導(dǎo)線可以互換，而不改變形成表面的性質(zhì)。不可逆表面——如果母線和導(dǎo)線不可以互換。注意：有些表面的兩條發(fā)生線完全相同，只因母線的相對位置不同，也可形成不同的表面，如圓柱面、圓錐面和雙曲面。2024/2/255母線位置不同形成不同表面11-與軸線平行；22-與軸線不平行，不相交；33-與軸不平行，相交。2024/2/2563.形成發(fā)生線的方法及所需運動形成發(fā)生線的方法可歸納為四種：（l）成形法(仿型法)利用成形刀具對工件進(jìn)行加工的方法。刀刃為切削線1，它的形狀和長短與需要形成的發(fā)生線2完全重合，刀具無須任何運動就可以得到所需的發(fā)生線形狀。

形成發(fā)生線2不需運動。2024/2/257成形法(仿型法)2024/2/258（2）展成法利用工件和刀具作展成切削運動進(jìn)行加工的方法。刀刃為切削線1，它的形狀和長短與需要形成的發(fā)生線2的形狀不吻合，切削線1與發(fā)生線2彼此作無滑動的純滾動，發(fā)生線2就是切削線1在切削過程中連續(xù)位置的包絡(luò)線。曲線3是切削刃上某點A的運動軌跡。在形成發(fā)生線2的過程中，或者僅由切削刃1沿著由它生成的發(fā)生線2滾動；或者切削刃1和發(fā)生線2（工件）共同完成復(fù)合的純滾動，這種運動稱為展成運動。形成發(fā)生線需要一個成形運動（展成運動）。2024/2/259展成法2024/2/2510（3）軌跡法

利用刀具作一定規(guī)律的軌跡運動對工件進(jìn)行加工的方法。刀刃為切削點1，它按一定軌跡運動，形成所需的發(fā)生線2。形成發(fā)生線需要一個成形運動。2024/2/2511軌跡法2024/2/2512（4）相切法利用刀具邊旋轉(zhuǎn)邊作軌跡運動對工件進(jìn)行加工的方法。刀刃為旋轉(zhuǎn)刀具（銑刀或砂輪）上的切削點1，刀具作旋轉(zhuǎn)運動的同時，其中心按一定規(guī)律運動，切削點1的運動軌跡（如圖中的曲線3）與工件相切，形成了發(fā)生線2。由于刀具上有多個切削點，發(fā)生線2是刀具上所有的切削點在切削過程中共同形成的。形成發(fā)生線需要二個成形運動：刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具中心按一定規(guī)律運動。2024/2/2513相切法2024/2/2514二、機床的運動表面成形運動

為了要獲得所需的工件表面形狀，使刀具和工件按上述形成發(fā)生線的方法之一完成的運動。此外，還有多種輔助運動。便于研究機床的傳動聯(lián)系2024/2/25151.表面成形運動

表面成形運動（簡稱成形運動）

是保證得到工件要求的表面形狀的運動。例1：車削外圓柱面，工件的旋轉(zhuǎn)運動B1產(chǎn)生母線（圓），刀具的縱向直線運動A2產(chǎn)生導(dǎo)線（直線）。運動B1和A2就是兩個表面成形運動，下標(biāo)1、2表示表面成形運動次序。2024/2/2516車削外圓柱表面時的成形運動2024/2/2517例2：龍門刨床刨削工件，工作臺帶著工件作往復(fù)直線運動，刀架帶刀具作間歇的直線運動。這兩個直線運動產(chǎn)生發(fā)生線（皆直線），因而都是成形運動。2024/2/2518(1)

成形運動的種類簡單成形運動

旋轉(zhuǎn)運動（B表示）和直線運動（A表示）這兩種最簡單，也最容易得到。表現(xiàn)形式：主軸的旋轉(zhuǎn)、刀架或工作臺的直線運動。復(fù)合成形運動

可以分解成幾個部分，每個部分是一個旋轉(zhuǎn)或直線運動，與簡單運動相象。但這些部分之間保持著嚴(yán)格的相對運動關(guān)系，是相互依存，而不是獨立的。所以復(fù)合成形運動是一個運動，而不是兩個或兩個以上的簡單運動。2024/2/2519例1：車螺紋。螺紋車刀是成形刀具，因此形成螺旋面只需1個運動即車刀在不動的工件作空間螺旋運動。該螺旋運動分解成等速的旋轉(zhuǎn)運動和等速的直線運動。圖b中以B11和A12代表。

下標(biāo)第一位數(shù)表示第一個運動（此例只有一個運動），后一位數(shù)表示第一個運動中的第1、第2兩部分。為得到一定導(dǎo)程的螺旋線，B11和A12須嚴(yán)格保持相對運動關(guān)系，即工件每轉(zhuǎn)一周，刀具的移動量應(yīng)為一個導(dǎo)程。加工螺紋時的運動2024/2/2520例2：用齒條刀加工齒輪。產(chǎn)生漸開線靠展成法，需要一個復(fù)合的展成運動。該復(fù)合運動可分解為工件的旋轉(zhuǎn)B11和刀具的直線運動A12，B11和A12是一個運動（展成運動3）的二個部分，必須保持嚴(yán)格的運動關(guān)系，即工件每轉(zhuǎn)過一個齒（B11），齒條刀應(yīng)移動一個周節(jié)

m（m為模數(shù)）。2024/2/2521(2)零件表面成形所需的成形運動母線和導(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動——就是形成其母線及導(dǎo)線所需要的成形運動的總和。例：用普通車刀車削外圓母線——圓，軌跡法，需要一個成形運動B1；（主運動）導(dǎo)線——直線，軌跡法，需要一個成形運動A2；（進(jìn)給運動）共需2個簡單的成形運動（B1和A2）。2024/2/2522例：用成形車刀車削成形回轉(zhuǎn)表面母線——曲線，成形法，不需要成形運動；導(dǎo)線——圓，軌跡法，需一個成形運動B；（主運動）（進(jìn)給運動是刀具的徑向進(jìn)給）故成形運動總數(shù)為l個（B），是一個簡單運動。2024/2/2523例：用螺紋車刀車削螺紋母線——成形法，不需要成形運動；導(dǎo)線——螺旋線，軌跡法，需要1個復(fù)合成形運動，分解為工件旋轉(zhuǎn)B11和刀具直線移動A12，它們之間保持嚴(yán)格的相對運動關(guān)系。（工件旋轉(zhuǎn)B11是主運動，刀具直線移動A12是進(jìn)給運動）故成形運動總數(shù)為1個，是一個復(fù)合運動。2024/2/2524例：用齒輪滾刀加工直齒圓柱齒輪齒面母線—漸開線，展成法，需一個復(fù)合成形運動，分解為滾刀旋轉(zhuǎn)B11和工件旋轉(zhuǎn)B12，它們之間保持嚴(yán)格的相對運動關(guān)系：滾刀每轉(zhuǎn)1/K（K滾刀頭數(shù)）轉(zhuǎn)（B11），工件轉(zhuǎn)過1/Z（Z齒輪齒數(shù)）轉(zhuǎn)即一個齒（B12）；導(dǎo)線—直線，相切法，需2個獨立的成形運動，即滾刀旋轉(zhuǎn)運動和滾刀沿工件軸向移動A2。其中滾刀的旋轉(zhuǎn)運動與展成運動的一部分B11重合；（滾刀旋轉(zhuǎn)B11是主運動，工件旋轉(zhuǎn)B12和滾刀沿工件軸向移動A2都是進(jìn)給運動）故成形運動的總數(shù)只有2個：一個是復(fù)合成形運動（B11和B12），另一個是簡單成形運動A2。2.機床的傳動裝置

幾個基本概念傳動鏈外聯(lián)系傳動鏈內(nèi)聯(lián)系傳動鏈定比傳動機構(gòu)

換置機構(gòu)

其傳動比和傳動方向固定不變，如定比齒輪副、蝸桿蝸輪副、絲杠螺母副等

可根據(jù)加工要求變換傳動比和傳動方向、如滑移齒輪變速機構(gòu)、掛輪變換機構(gòu)、離合器換向機構(gòu)等。

使運動源和執(zhí)行件以及兩個有關(guān)的執(zhí)行件保持運動聯(lián)系的一系列順序排列的傳動件，稱為傳動鏈。

聯(lián)系運動源和執(zhí)行件的傳動鏈，稱為外聯(lián)系傳動鏈

聯(lián)系兩個執(zhí)行件間的傳動鏈，稱為內(nèi)聯(lián)系傳動鏈

2024/2/2526三、機床的傳動聯(lián)系和傳動原理圖

1.

機床的傳動聯(lián)系為實現(xiàn)加工過程中所需的各種運動，機床必須具備以下3個基本部分：執(zhí)行件—執(zhí)行機床運動的部件，如主軸、刀架、工作臺等，其任務(wù)是帶動工件或刀具完成一定形式的運動（旋轉(zhuǎn)或直線運動）和保持準(zhǔn)確的運動軌跡。2024/2/2527（2）動力源—提供運動和動力的裝置，是執(zhí)行件的運動來源。通常為電動機。（3）傳動裝置—傳遞運動和動力的裝置，把動力源的運動和動力傳給執(zhí)行件。如齒輪、鏈輪、膠帶輪、絲桿、螺母等。傳動裝置通常還需完成變速、換向、改變運動形式等任務(wù)，使執(zhí)行件獲得所需要的運動速度、運動方向和運動形式。如“齒輪-齒條”、“絲桿-螺母”、“蝸桿-蝸輪

傳動裝置把執(zhí)行件和動力源或者把有關(guān)的執(zhí)行件之間聯(lián)接起來，構(gòu)成傳動聯(lián)系。2024/2/25281.

機床的傳動鏈為了在機床上得到所需的運動，必須通過一系列的傳動件把運動源和執(zhí)行件或執(zhí)行件和執(zhí)行件聯(lián)系起來，稱為傳動聯(lián)系，該系列串聯(lián)著的傳動件，稱為傳動鏈。傳動鏈—構(gòu)成一個傳動聯(lián)系的一系列傳動件。按傳動鏈的功用分為：主運動傳動鏈和進(jìn)給運動傳動鏈等。按傳動聯(lián)系的性質(zhì)分為：外聯(lián)系傳動鏈和內(nèi)聯(lián)系傳動鏈。2024/2/2529(1)外聯(lián)系傳動鏈：運動源→執(zhí)行件

聯(lián)系動源和機床執(zhí)行件，使執(zhí)行件得到運動，并能改變運動的速度和方向，但不要求動源和執(zhí)行件之間有嚴(yán)格的傳動比關(guān)系。例如：車螺紋時，從電機到車床主軸的傳動鏈就是外聯(lián)系傳動鍵，它只決定車螺紋速度的快慢，而不影響螺紋表面的成形。2024/2/2530外聯(lián)系傳動鏈2024/2/2531(2)

內(nèi)聯(lián)系傳動鏈：執(zhí)行件→執(zhí)行件聯(lián)系復(fù)合運動之內(nèi)的各個分解部分，傳動鏈所聯(lián)系的執(zhí)行件相互之間的相對速度（及相對位移量）有嚴(yán)格的要求，用來保證運動的軌跡。例如：車螺紋時，為保證所需螺紋的導(dǎo)程大小，主軸（工件）轉(zhuǎn)一周時，車刀必須沿工件軸向移動一個導(dǎo)程。聯(lián)系主軸—刀架之間的螺紋傳動鏈，就是一條傳動比有嚴(yán)格要求的內(nèi)聯(lián)系傳動鍵。2024/2/2532內(nèi)聯(lián)系傳動鏈車床上車單頭螺紋時的內(nèi)聯(lián)系。內(nèi)聯(lián)系傳動鏈由3對齒輪串聯(lián)而成，其作用是將兩執(zhí)行件，即主軸與刀架聯(lián)系起來，保證主軸轉(zhuǎn)一周，刀架移動一個被加工導(dǎo)程，從而將兩個單元運動，即主軸旋轉(zhuǎn)n1和刀架縱向移動n2，組成復(fù)合運動（n1n2）。2024/2/2533再如：用齒輪滾刀加工直齒圓柱齒輪時，滾刀轉(zhuǎn)1/K轉(zhuǎn)時（K是滾刀頭數(shù)），工件就必須轉(zhuǎn)1/Z轉(zhuǎn)（Z為齒輪齒數(shù)）。聯(lián)系滾刀旋轉(zhuǎn)B11和工件旋轉(zhuǎn)B12的傳動鏈必須保證嚴(yán)格的運動關(guān)系。所以也是內(nèi)聯(lián)系傳動鏈。由此可見：內(nèi)聯(lián)系傳動鏈中，各傳動副的傳動比必須準(zhǔn)確不變，不應(yīng)有摩擦傳動或是瞬時傳動比變化的傳動件（如鏈傳動）。2024/2/25343.

傳動原理圖傳動鏈包括多種傳動機構(gòu)如：帶傳動、定比齒輪副、絲杠螺母、蝸輪蝸桿、滑移齒輪變速機構(gòu)、離合器變速機構(gòu)、交換齒輪或掛輪架以及各種電的、液壓的、機械的無級變速機構(gòu)等。傳動鏈中通常包括兩類傳動機構(gòu)

1.定比傳動機構(gòu)傳動比和傳動方向固定不變的傳動機構(gòu)，如定比齒輪副、蝸桿蝸輪副、絲杠螺母副等2.換置機構(gòu)根據(jù)加工要求可變換傳動比和傳動方向的傳動機構(gòu)，如掛輪變速機構(gòu)、滑移齒輪變速機構(gòu)、離合器換向機構(gòu)等。2024/2/2536傳動原理圖—為便于研究機床的傳動聯(lián)系，用一些簡明的符號把傳動原理和傳動路線表示出來。

傳動原理圖常使用的一部分符號（其中表示執(zhí)行件的符號還沒有統(tǒng)一的規(guī)定，一般采用較直觀的圖形表示）。2024/2/2537傳動原理圖常用示意符號：a)電動機

b)主軸c)車刀

d)滾刀

e)合成機構(gòu)

f)傳動比可變換的換置器官g)傳動比不變的機械聯(lián)系

h)電的聯(lián)系

i)脈沖發(fā)生器j)快調(diào)換置器官—數(shù)控系統(tǒng)2024/2/2538例：車床僅用于車削圓柱面或端面，不車螺紋有二個外聯(lián)系傳動鏈：電動機A—1—2—uv—3—4—主軸；電動機B—5—6—uf—7—8—絲杠。進(jìn)給采用液壓傳動（局部），如某些多刀半自動車床。車圓柱面時的傳動原理圖2024/2/2539主軸的旋轉(zhuǎn)和刀具的移動是兩個互相獨立的簡單運動。運動比例的變化不影響表面的性質(zhì)，只影響生產(chǎn)率或表面粗糙度。兩個簡單運動各自的外聯(lián)系傳動鏈(與動源相聯(lián)系)：電動機—1—2—uv—3—4—主軸；電動機—l—2—uv—3—5—uf—6—7—絲杠。其中1—2—uv—3是公共段。2024/2/25402024/2/2541臥式車床車螺紋外聯(lián)系傳動鏈—與動源相聯(lián)系，即傳動鏈1—2—uv—3—4。內(nèi)聯(lián)系傳動鏈—形成螺旋表面需要一個運動即刀具與工件間相對的螺旋運動。此復(fù)合運動分解為主軸的旋轉(zhuǎn)B11和車刀的縱向移動A12。聯(lián)系兩個運動的傳動鍵4—5—uf—6—7是內(nèi)聯(lián)系傳動鏈（保證主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具均勻移動一個導(dǎo)程）。1）傳動原理圖為了便于研究機床的傳動原理,用一些簡明的符號把動力源、執(zhí)行件之間的傳動聯(lián)系表示出來的示意圖。

并不表達(dá)實際傳動機構(gòu)的種類和數(shù)量

傳動原理圖和傳動系統(tǒng)圖2）傳動系統(tǒng)圖（傳動元件的關(guān)系）表示機床全部運動的傳動關(guān)系的示意圖，用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的符號表示各種傳動元件，并按照運動傳遞的順序，畫在能反映機床外形和各主要部件相互位置的展開圖中。

只表示傳動關(guān)系，而不表示各零件的實際尺寸和位置普通車床傳動系統(tǒng)圖

將各種可能的傳動路線全部列出來，就得出主運動傳動鏈的傳動路線表達(dá)式(傳動結(jié)構(gòu)式)。轉(zhuǎn)速圖滾齒機（一）滾齒原理—模擬一對螺旋齒輪嚙合過程（二）滾齒機運動分析主運動—滾刀旋轉(zhuǎn)運動；展成(嚙合)運動—齒坯與滾刀按一定速比轉(zhuǎn)動；進(jìn)給運動—滾刀沿齒坯軸向運動。加工直齒圓柱齒輪時的運動分析內(nèi)傳動鏈為：滾刀—4—5—ux—6—7—齒坯

ux為嚙合運動傳動比。（3）進(jìn)給運動A2

齒坯—7—8—uf—9—10—刀架升降，uf為進(jìn)給運動傳動比。（2）展成運動滾刀旋轉(zhuǎn)運動B111/K轉(zhuǎn)(1齒)

齒坯旋轉(zhuǎn)運動B121/z轉(zhuǎn)(1齒)

（1）主運動B11

電機—1—2—uv—3—4—滾刀

uv為主運動傳動