典型机床工作运动分析

机械原理课程设计---牛头刨床主体机构的分析与综合

1 课程设计的目的和任务

牛头刨床是常见的一种金属加工机床如图1所示。其主体机构的机构运动简图有多种形式，图2所示的是常用的五种主体机构的示意图。

图 1 牛头刨床

图2 牛头刨床的主体结构机构运动简图

课程设计的内容包括：

1）牛头刨床主传动系统总体传动方案的设计

构思一个合理的传动系统。它可将电机的高速转动（1440 转/分）变换为安装有刨刀的滑枕5 的低速往复移动（要求有三挡速度：60，95，150 次/分）。其中，将转动变为移动的装置（主体机构）采用图2 所示的连杆机构。在构思机构传动方案时，能做到思路清晰，各部分的传动比分配合理，最后在计算机上绘出主传动机构的原理示意图。

2）牛头刨床主体机构的尺度综合

已知数据如表1所示图中的参数如图3所示。

图3参数表达形式

表1 项目 方案1 方案2 方案3

序号 名称 代号 计算式

1 行程长度 H（mm） 600 600 600

2 机架高度 O2O4（mm） 360 350 380

3 行程速比系数 K 1.6 1.8 1.6

4 连杆长度 BC（mm） 0.3 BO4

5 摆动导杆长度 BO4（mm） H/2/ H/2/ H/2/

6 曲柄长度 AO2（mm） O2O4

7 曲柄转速 n（rpm） 50 30 40

3）牛头刨床主体机构的运动分析 sin2sin2sin2sin2根据已定出的主体机构的尺度参数，按曲柄处于最低转速、滑枕处于最大行程的工况对主体机构进行运动分析。设各具有旋转运动的构件对x 轴的转角分别为i i θ , ( 为旋转构件的标号），相应的角速度和角加速度分别为ωi ,ε i ；用解析法求出当曲柄转角θ1 从刨刀处于最右侧时起，沿逆时针方向转动每隔100 计算一组运动参数，其中包括：各杆的角位置、角速度、角加速度及刨刀的位置刀s （以最右点为零点）、速度刀v 和加速度刀a ，应用计算机在同一幅图中绘出刨刀的位移曲线、速度曲线和加速度曲线，并分析计算结果的合理性。

典型数控机床故障分析

摘 要：随着数控车床、数控机床、加工中心等数控加工产品用量的剧增，培养一大批能够熟练掌握现代数控机床编程、操作和维修的应用型人才的日益迫切。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护故障更是不容忽视。关键词：典型机床；维修；诊断

1 典型数控机床故障诊断原则

1.1 先外部后内部，现代数控系统的可靠性越来越高，数控系统本身的故障率越来越低，而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的。由于数控机床是集机械、液压、电气为一体的机床，其故障的发生也会由这三者综合反映出来。维修人员应先由外向内逐一进行排查。尽量避免随意地启封、拆卸，否则会扩大故障，使机床丧失精度、降低性能。系统外部的故障主要是由于检测开关、液压元件、气动元件、电气执行元件、机械装置等出现问题而引起的。

2 数控机床的故障诊断技术

数控系统是高技术密集型产品，要想迅速而正确的查明原因并确定其故障的部位，要借助于诊断技术。随着微处理器的不断发展，诊断技术也由简单的诊断朝着多功能的高级诊断或智能化方向发展。诊断能力的强弱也是评价cnc数控系统性能的一项重要指标。目前所使用的各种cnc系统的诊断技术大致可分为以下几类。

起动诊断是指cnc系统每次从通电开始，系统内部诊断程序就自动执行诊断。诊断的内容为系统中最关键的硬件和系统控制软件，如 cpu、存储器、i/o 等单元模块，以及mdi/crt单元、纸带阅读机、软盘单元等装置或外部设备。只有当全部项目都确认正确无误之后，整个系统才能进入正常运行的准备状态。否则，将在crt画面或发光二极管用报警方式指示故障信息。此时起动诊断过程不能结束，系统无法投入运行。

在线诊断是指通过cnc系统的内装程序，在系统处于正常运行状态时对cnc系统本身及cnc装置相连的各个伺服单元、伺服电机、主轴伺服单元和主轴电动机以及外部设备等进行自动诊断、检查。如图1只要系统不停电，在线诊断就不会停止。

浅析数控机床爬行现象的原因和对策

摘要：本文对数控机床的爬行现象进行了分析，建立了爬行现象的力学模型，提出了消除爬行现象的措施。

关键词：数控机床 爬行 低速运动数控机床在低速运动下会发生时快时慢时走时停的爬行现象，影响加工表面的加工质量，表面粗糙度及定位精度。数控机床爬行还会造成磨擦副的加速磨损，影响机床零件的使用寿命，缩短刀具的使用寿命，机床导轨爬行严重时，甚至使机床丧失加工能力。因此，数控机床在低速下的爬行问题的研究显得尤为重要[1-4]。

1.爬行现象的定义爬行广义的是指运动部件非匀速运动，如图1所示。在机床的进给运动和调整运动中，由于运动速度很低，通常出现如图1形式的爬行，即时走时停形式的运动，也就是所谓的粘滑运动[5]。这种形式的爬行在机床中较为常出现，所以我们通常所指的爬行，主要是指粘滑运动。图1爬行的两种形式

2.爬行现象的力学模型[6-7]

由于爬行现象实际上就是一种摩擦自激振动现象，为对其系统进行分析，可以将数控机床进给系统简化为单自由度系统模型。各轴之间传动看成弹簧刚度的串联，而阻尼重点考虑导轨和工作台，忽略其它次要因素，这样就将复杂的系统简化为单自由度系统。物理模型如图2所示：图2爬行现象的力学模型

v0——驱动速度；k——系统刚度；c——系统阻尼；m——移动

部件的质量；x（t）——移动部件的位移；（t）——移动部件的速度；f——摩擦力

根据图2列出动力学方程：

m+c（-v0）+k（x-v0t）+f=0 （1）

解此方程并推导出机床爬行的临界速度公式：

vc=δf4πξkm（m/s） （2）

式中：δf——静动摩擦力之差（n）

ξ——振动系统的阻尼比

普通车床的切削运动原理与工艺范围分析

绍兴文理学院 机自092 谷群伟

【摘要】 金属切削加工时刀具和工件之间的相对运动，称为切削加工。根据在切削加工过程中所起的作用不同，切削运动可分为主运动和进给运动。车削加工的工艺范围非常广，在机械制造工业中应用得非常普遍。在车床上可以加工出大部分具有回转体表面的轴、盘、套类零件。

【关键词】 普通车床 切削运动 工艺范围 分析

中图分类号：TH16

【正文】 普通车床是应用最为广泛的切削机床。车床是利用工件的旋转运动和道具的直线移动来完成工件的加工，主要是用来加工各种带有旋转表面的零件，其最主要的车削加工内容有车外圆、车端面、车内孔、车外螺纹、车内螺纹、切断、车外圆锥面、车内圆锥面、车成形面、滚花等，此外，在车床上还可以进行钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹等操作。

普通车床的切削运动即金属切削加工时刀具和工件之间的相对运动。图1表示了金属切削过程中常见的加工方法——车削加工。切削运动由工件的旋转运动和车刀的连续纵向直线运动组成。

根据在切削加工过程中所起的作用不同，切削运动可分为主运动和进给运动。

（1）主运动 直接切除工件上的切削层，使之转变为切屑，从而形成工件新表面的运动，称为主运动。主运动的速度较高，消耗的功率较大；主运动只有一个，其形式可以是旋转运动或直线运动。如图1，车削外圆时，工件的旋转运动是主运动。

（2）进给运动 不断地把切削层投入切削，以逐渐切出整个工件表面的运动，称为进给运动。进给运动的速度较低，消耗的功率较少；进给运动可以是连续的或断续的，其形式可以是直线运动、旋转运动或两者的组合。如图1，车削外圆时，车刀的纵向连续直线运动就是进给运动。 图进给运动主运动待加工表面过渡表面已加工表面车削运动和工件上的表面