第二次课机床的运动分析精选PPT.ppt

第二次课机床的运动分析第1页，本讲稿共40页汽车的组成：汽车的组成：汽车汽车变速箱部件变速箱部件转向器部件转向器部件发动机部件发动机部件驱动桥部件驱动桥部件车架车架车厢车厢驾驶室驾驶室曲轴组件曲轴组件连杆活塞组件连杆活塞组件凸轮轴组件凸轮轴组件发动机缸体发动机缸体发动机缸盖发动机缸盖飞轮飞轮机油泵组件机油泵组件连杆合件连杆合件活塞活塞活塞环活塞环活塞销活塞销连杆体连杆体连杆盖连杆盖铜套铜套第2页，本讲稿共40页机器的组成：机器的组成：合件1组件1合件2部件1组件2组件3部件3合件3机机器器部件2零件零件第3页，本讲稿共40页机械零件的表面：机械零件的表面：例：例：如如轴轴圆柱面圆柱面平面平面如如箱体箱体孔（圆柱面）孔（圆柱面）平面平面如如齿轮齿轮平面平面圆柱面圆柱面渐开线表面渐开线表面第4页，本讲稿共40页机械零件的表面：机械零件的表面：机械零件的表面机械零件的表面非加工表面非加工表面加工表面加工表面（重要的工作表面）（重要的工作表面）有一定的精度要求和粗糙度要求有一定的精度要求和粗糙度要求通过机械加工保证通过机械加工保证第5页，本讲稿共40页第一第一 机械零件加工表面的形成机械零件加工表面的形成过程过程 第6页，本讲稿共40页一、工件的加工表面及其形成方法一、工件的加工表面及其形成方法1.机械零件常用的表面形状零件的零件的常用表面常用表面平面平面圆柱面圆柱面特殊表面特殊表面成型表面成型表面圆锥面圆锥面第7页，本讲稿共40页图图1-1机器零件上常用的各种典型表面机器零件上常用的各种典型表面第8页，本讲稿共40页平面圆柱面圆柱面圆锥面螺旋面圆柱面平面圆锥面圆柱面平面平面圆柱面渐开线表面回转体成型面圆柱面第9页，本讲稿共40页2.2.工件表面的形成工件表面的形成 工件表面可以看成是一条线（母线）沿着另一条线（导线）移动或旋转而形成的。并且我们把这两条线叫着母线和导线，统称发生线。第10页，本讲稿共40页例、工件表面的形成例、工件表面的形成图图1-2组成工件轮廓的几何表面组成工件轮廓的几何表面导线导线导线导线母线导线母线母线母线母线母线母线导线导线导线第11页，本讲稿共40页平面平面母线母线导线导线导线导线母线母线导线导线母线母线母线母线导线导线导线导线母线母线第12页，本讲稿共40页3.3.发生线的形成发生线的形成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：切削刃的形状为一切削点切削刃的形状为一切削点切削刃的形状为一条切削线，且与需要成形的发生切削刃的形状为一条切削线，且与需要成形的发生线形状吻合线形状吻合切削刃的形状为一条切削线，但与需要成形的发生线形状切削刃的形状为一条切削线，但与需要成形的发生线形状不吻合不吻合第13页，本讲稿共40页发生线的形成方法及所需的运动发生线的形成方法及所需的运动 发生线是由刀具的切削刃与工件间的相对运动得到的。形发生线是由刀具的切削刃与工件间的相对运动得到的。形成发生线的方法可归纳为四种。成发生线的方法可归纳为四种。1)成形法成形法利用成形刀具来形成发生线，利用成形刀具来形成发生线，对工件进行加工的方法。（不需要运动）对工件进行加工的方法。（不需要运动）第14页，本讲稿共40页图图1-3形成发生线所需的运动形成发生线所需的运动第15页，本讲稿共40页3.3.发生线的形成发生线的形成2)2)轨迹法轨迹法靠刀尖的运动轨迹来形成所靠刀尖的运动轨迹来形成所需要表面形状的方法。（需要表面形状的方法。（需要一个成形需要一个成形运动运动）第16页，本讲稿共40页图图1-3形成发生线所需的运动形成发生线所需的运动第17页，本讲稿共40页3.3.发生线的形成发生线的形成3)3)相切法相切法由圆周刀具上的多个切削点来由圆周刀具上的多个切削点来共同形成所需工件表面形状的方法。共同形成所需工件表面形状的方法。(刀刃刀刃为旋转刀具如砂轮和铣刀为旋转刀具如砂轮和铣刀)需两个成形运动：刀具的旋转运动和刀具中心按一需两个成形运动：刀具的旋转运动和刀具中心按一定规律运动定规律运动第18页，本讲稿共40页图图1-3形成发生线所需的运动形成发生线所需的运动第19页，本讲稿共40页3.3.发生线的形成发生线的形成4)4)展成法展成法利用工件和刀具作展成切削运利用工件和刀具作展成切削运动来形成工件表面的方法。动来形成工件表面的方法。（一个成形运动（一个成形运动展成运动）展成运动）（切削线（切削线1与发生线与发生线2彼此作无滑动的纯滚动，发生线彼此作无滑动的纯滚动，发生线2就就是切削线是切削线1在切削过程中连续位置的包络线。曲线在切削过程中连续位置的包络线。曲线3是切削刃是切削刃上某点上某点A的运动轨迹的运动轨迹）第20页，本讲稿共40页图图1-3形成发生线所需的运动形成发生线所需的运动第21页，本讲稿共40页4.4.表面成形运动表面成形运动 为为了了获获得得所所需需的的工工件件表表面面形形状状，必必须须使使刀刀具具和和工工件件按按上上述述四四种种方方法之一完成一定的运动，这种运动称为法之一完成一定的运动，这种运动称为表面成形运动。表面成形运动。表面成形运动分析表面成形运动分析 表面成形运动是保证得到工件要求的表面形状的运动。表面成形运动是保证得到工件要求的表面形状的运动。例:常见典型表面成形运动常见典型表面成形运动第22页，本讲稿共40页(1)成形运动的种类成形运动的种类简单运动（直线运动简单运动（直线运动A和旋转运动和旋转运动B）复合运动（复合的展成运动、螺旋运动）复合运动（复合的展成运动、螺旋运动）第23页，本讲稿共40页(2)零件表面成形所需的成形运动零件表面成形所需的成形运动形形成成表表面面所所需需要要的的成成形形运运动动，就就是是形形成成母母线线及及导导线线所所需需要要的的成成形形运运动动的总和的总和。为了加工出所需的零件表面，机床就必须具备这些成形运动。为了加工出所需的零件表面，机床就必须具备这些成形运动。例例1-1用普通车刀车削外圆用普通车刀车削外圆母线母线圆，由轨迹法形成，需要一个成形运动圆，由轨迹法形成，需要一个成形运动B1。导线导线直线，由轨迹法形成，需要一个成形运动直线，由轨迹法形成，需要一个成形运动A2。表面成形运动的总数为两个，即表面成形运动的总数为两个，即Bl和和A2，都是简单的成形运动。，都是简单的成形运动。第24页，本讲稿共40页例例1-2用成形车刀车削成形回转表面用成形车刀车削成形回转表面母线母线曲线，由成形法形成，不需要成形运动。曲线，由成形法形成，不需要成形运动。导线导线圆，由轨迹法形成，需要一个成形运动圆，由轨迹法形成，需要一个成形运动B1。表面成形运动的总数为一个表面成形运动的总数为一个Bl，是简单的成形运动。，是简单的成形运动。第25页，本讲稿共40页例例1-3用螺纹车刀车削螺纹用螺纹车刀车削螺纹母母线线车车刀刀的的刀刀刃刃形形状状与与螺螺纹纹轴轴向向剖剖面面轮轮廓廓的的形形状状一一致致，故故母母线线由成形法形成，不需要成形运动。由成形法形成，不需要成形运动。导导线线螺螺旋旋线线，由由轨轨迹迹法法形形成成，需需要要一一个个成成形形运运动动。这这是是一一个个复复合运动。合运动。第26页，本讲稿共40页例例1-4用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮齿面用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮齿面母母线线渐渐开开线线，由由展展成成法法形形成成，需需要要一一个个成成形形运运动动，是是复复合合运运动动，可可分分解解为为滚滚刀刀旋旋转转B11和工件旋转和工件旋转B12两个部分，两个部分，B11和和B12之间必须保持严格的相对运动关系。之间必须保持严格的相对运动关系。导导线线直直线线，由由相相切切法法形形成成，需需要要两两个个独独立立的的成成形形运运动动，即即滚滚刀刀的的旋旋转转运运动动和和滚滚刀刀沿沿工工件件的轴向移动的轴向移动A2。第27页，本讲稿共40页5.辅助运动辅助运动（1 1）各种空行程运动：）各种空行程运动：进给前后的快速运动和各种调位运动。进给前后的快速运动和各种调位运动。（2 2）切入运动：）切入运动：使刀具使刀具切入工件表面一定深度切入工件表面一定深度，以使工件获得所需的尺寸。，以使工件获得所需的尺寸。（3 3）分度运动）分度运动:工作台或刀架的工作台或刀架的转位或移位转位或移位，以顺序加工均匀分布的若干个相同的表面，以顺序加工均匀分布的若干个相同的表面或使用不同的刀具作顺次加工。（如螺纹车削中）或使用不同的刀具作顺次加工。（如螺纹车削中）（4 4）操纵及控制运动）操纵及控制运动:根据工件的尺寸大小，在加工之前调整机床上某些部件的位置，以便于加根据工件的尺寸大小，在加工之前调整机床上某些部件的位置，以便于加工。工。(启动、停止、变速、换向、部件与工件的夹紧和松开、测量自动补偿等启动、停止、变速、换向、部件与工件的夹紧和松开、测量自动补偿等)第28页，本讲稿共40页6.主运动和进给运动主运动和进给运动主运动：主运动：由机床或人力提供的主要运动，能使刀具从工件上由机床或人力提供的主要运动，能使刀具从工件上切除金属层使之变为切屑。切除金属层使之变为切屑。例如：例如：车削时，车床主轴带动工件作的旋转运动；车削时，车床主轴带动工件作的旋转运动；铣削时，铣床主轴带动铣刀作的旋转运动。铣削时，铣床主轴带动铣刀作的旋转运动。进给运动：进给运动：由机床或人力提供的附加运动，它能使把工件切削由机床或人力提供的附加运动，它能使把工件切削层不断地投入切削过程。层不断地投入切削过程。第29页，本讲稿共40页二二.机床的传动机床的传动1.机床传动的组成机床传动的组成 为了实现加工过程中所需的各种运动，机床必须有为了实现加工过程中所需的各种运动，机床必须有执行件、运动源和传动装置执行件、运动源和传动装置三三个基本部分个基本部分。（1）执行件）执行件 是执行机床运动的部件是执行机床运动的部件，如，如主轴、刀架、工作台主轴、刀架、工作台等，其任务是装夹刀具或工件，等，其任务是装夹刀具或工件，直接带动它们完成一定形式的运动（旋转或直线运动），并保证运动轨迹的直接带动它们完成一定形式的运动（旋转或直线运动），并保证运动轨迹的准确性。准确性。（2）运动源）运动源 是为执行件是为执行件提供运动和动力的装置提供运动和动力的装置，如交流异步，如交流异步电动机电动机、直流或交流调速电动机、直流或交流调速电动机和伺服电动机等。和伺服电动机等。（3）传动装置）传动装置（传动件）（传动件）是传递运动和动力的装置是传递运动和动力的装置，通过它将运动和动力从动力源传至执行件，使执，通过它将运动和动力从动力源传至执行件，使执行件获得运动速度和方向的运动，并使有关执行件之间保持某种确定的相对行件获得运动速度和方向的运动，并使有关执行件之间保持某种确定的相对运动关系。运动关系。第30页，本讲稿共40页2.传动链传动链 机机床床上上为为了了得得到到所所需需的的运运动动，需需要要通通过过一一系系列列的的传传动动件件把把执执行行件件与与运运动动源源（如如把把主主轴轴和和电电机机），或或者者把把执执行行件件和和执行件（例如主轴和刀架）之间联系起来，称为执行件（例如主轴和刀架）之间联系起来，称为传动联系传动联系。构成一个传动联系的一系列顺序排列的传动件构成一个传动联系的一系列顺序排列的传动件，称为，称为传动链传动链。第31页，本讲稿共40页（1）外联系传动链）外联系传动链 它是联系运动源（如电动机）和机床执行件（如主轴、刀架、工作台等）之它是联系运动源（如电动机）和机床执行件（如主轴、刀架、工作台等）之间的传动链间的传动链，使执行件得到运动，而且能改变运动的速度和方向，但，使执行件得到运动，而且能改变运动的速度和方向，但不要求不要求运动源和执运动源和执行件之间有严格的传动比关系。行件之间有严格的传动比关系。例：卧式车床上车削外圆柱表面时，传动刀具和传动工件例：卧式车床上车削外圆柱表面时，传动刀具和传动工件 车螺纹时，从电动机传到车床主轴的传动链车螺纹时，从电动机传到车床主轴的传动链图图车床的传动原理图车床的传动原理图第32页，本讲稿共40页（2）内联系传动链）内联系传动链 当传动链的两个末端件的转角或移动量之间有严格的比例关系要求时，当传动链的两个末端件的转角或移动量之间有严格的比例关系要求时，该传动链称为该传动链称为内联系传动链内联系传动链。例：联系例：联系主轴主轴刀架刀架之间的螺纹传动链（主轴（工件）转一周时，之间的螺纹传动链（主轴（工件）转一周时，刀具必须移动一个刀具必须移动一个导程导程）图图车床的传动原理图车床的传动原理图第33页，本讲稿共40页3.传动原理图传动原理图 用一些简单的符合表示各执行件、运动源之间传动联系的图形，称为传动原理图。用一些简单的符合表示各执行件、运动源之间传动联系的图形，称为传动原理图。a)电动机电动机b)主轴主轴c)车刀车刀d)滚刀滚刀e)合成机构合成机构f)传动比可变换的换置机构传动比可变换的换置机构g)传动比不变的机械联系传动比不变的机械联系h)电的联系电的联系i)脉冲发射器脉冲发射器j)快调换置器官快调换置器官数控系统数控系统第34页，本讲稿共40页例例1.卧室车床的传动原理图卧室车床的传动原理图车螺纹时：车螺纹时：内联系传动链：内联系传动链：45us67 外联系传动链：外联系传动链：12uv34车外圆或端面时：车外圆或端面时：外联系传动链：电动机外联系传动链：电动机12uv34主轴主轴 电动机电动机12uv35us67丝杠丝杠第35页，本讲稿共40页注：注：只有只有车削圆柱面和端面也可用下面的传动表示：车削圆柱面和端面也可用下面的传动表示：第36页，本讲稿共40页例例2.数控车床的传动原理图数控车床的传动原理图 与卧室车床原则上相同，只是有些地方用电的联系来代替机与卧室车床原则上相同，只是有些地方用电的联系来代替机械联系。械联系。车端面螺纹时：车端面螺纹时：脉冲发生器脉冲发生器910uc21112M21314丝杠（使刀具作横丝杠（使刀具作横向移动向移动A3）车削成形曲面时：内传动链车削成形曲面时：内传动链 A2纵向丝杠纵向丝杠87M165uc143脉冲发脉冲发生器生器910uc21112M21314丝杠丝杠A3图图 数控车床的螺纹链和进给链数控车床的螺纹链和进给链第37页，本讲稿共40页4.传动链中传动链中换置器官换置器官的位置的位置第38页，本讲稿共40页5.机床运动的调整机床运动的调整（1）5个运动参数：个运动参数：运动的起点运动的起点、运动的方向运动的方向、运动的轨迹运动的轨迹、运动的路运动的路程程和和运动的速度运动的速度。所谓机床运动的调整，所谓机床运动的调整，就是调整每个独立运动的就是调整每个独立运动的5个参数个参数。改变运动参数的机构称为换置器官，在传动原理图中通常用符号（改变运动参数的机构称为换置器官，在传动原理图中通常用符号（菱菱形框形框）表示，其旁标以）表示，其旁标以uv,uf等表示换置量。用来改变运动速度的换置机等表示换置量。用来改变运动速度的换置机构可以是变速箱、配换齿轮等，数控机床是通过数控系统来改变运动速度构可以是变速箱、配换齿轮等，数控机床是通过数控系统来改变运动速度的的.但是有些运动参数，是由机床本身的结构来保证的但是有些运动参数，是由机床本身的结构来保证的。例：轨迹为圆或直线，通常由轴承和导轨来确定；运动的起点和行程的大小，可例：轨迹为圆或直线，通常由轴承和导轨来确定；运动的起点和行程的大小，可由机床上的挡抉来调整，也可由操作工人控制由机床上的挡抉来调整，也可由操作工人控制。第39页，本讲稿共40页（2）机床运动的调整计算：）机床运动的调整计算：根据对机床的运动分析，确定根据对机床的运动分析，确定各传动链两端的末端件各传动链两端的末端件；如卧式车如卧式车床车螺纹时，其两端的末端件就是：主轴一刀架床车螺纹时，其两端的末端件就是：主轴一刀架 根据传动链两末端件的运动关系，根据传动链两末端件的运动关系，确定计算位移量确定计算位移量；螺纹链为例，；螺纹链为例，主轴转一周主轴转一周刀架移动刀架移动S 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，列出运动平运动平衡式衡式；对于螺纹链来说，运动平衡对于螺纹链来说，运动平衡式式 1ru1ufu2Pl=S式中式中 u1、u2固定的传动比；固定的传动比；Pl是车床丝扛的导程；是车床丝扛的导程；uf换置器官的传动比。换置器官的传动比。根据运动平衡式，导出该传动链的换置公式，即解出运动平衡式中的根据运动平衡式，导出该传动链的换置公式，即解出运动平衡式中的 uf第40页，本讲稿共40页