第二章 机床运动分析

第三节 机床的传动联系和传动原理图
一、机床的传动联系 为实现加工过程所需的各种运动，机床必须具备以下三个基 本部分： (1)执行件：它们是执行运动的部件，如主轴、刀具完成旋转 或直线运动，并保持准确的运动轨迹。 (2)动力源：它是提供动力的装置。普通机床常用三相异步交 流电动机，数控机床常用直流或交流调速电动机或伺服电动机。 (3)传动装置：它是传递动力和运动的装置。通过它把动源的 动力传递给执行件或把一个执行件的运动传递给另一个执行件。 传动装置通常还包括改变传动比、改变运动方向和改变运动形式 (从旋转运动改变为直线运动)等机构。 动力源一传动装置一执行件或执行件一传动装置一执行件，构 成传动联系。
[例2] 数控车床的传动原理图
第四节 机床运动的调整
一、运动参数及其换置器官 一个运动需要5个参数来确定。它们是： 运动的起点、方向、轨迹、路程和速度。 机床运动的调整就是改变运动的5个参数， 实现加工工件的需求。 换置器官：改变运动参数的机构。 换置器官可是变速箱、配换齿轮、数控系 统。
二、机床运动的调整计算 机床运动的调整计算按每一传动链分别进行，步骤如下：
因此，外联系传动链不要求动源与执行 件间有严格的传动比关系。
2．内联系传动链 1）内联系传动链联系复合运动之内的各个运动 分量，因而传动链所联系的执行件之间的相对速 度(及相对位移量)有严格的要求，用来保证运动 的轨迹。 2）由于内联系传动链本身不能提供运动，为使 执行件得到运动，还需有外联系传动链将运动源 的运动传到内联系传动链上来。
2）车削圆柱面 主轴的旋转和刀具的移动是两个独立的简单运动。 这时B11应改为B1而A12应改为A2 两条外传动链为： 电动机-1-2 -iv -3-4-主轴。 电动机-1-2 -iv -3-4-5- if -6-7-丝杠。 如果车床仅用于车削圆柱面和端面， 不车螺纹，则原理图简化为2-15a图。 进给也可用液压传动。图2-15b。
为了便于研究机床的传动联系，通常用一 些简明的符号把传动原理和传动路线表示出来， 这就是传动原理图。
[例题1]卧式车床的传动原理图
1）车螺纹 形成螺旋表面——复合运动（分解为B11和A12）。 两条传动链：内传动链 主轴-4-5-if-6-7-丝杠。 外传动链 电机-1-2-iv-3-4-主轴。
2、机床传动链的换置计算（或机床运动的调整计算），
一般可分为几个步骤？
切削刃与发生线的关系有三种： 1）切削刃的形状为一切削点，可以看作点接触。 2）切削刃的形状是一条切削线，是线接触。 3）切削刃的形状是一条切削线，但它与需要形成的发生线的 形状不吻合。是点接触。（切削刃相对工件滚动---展成运动）
（二）形成发生线的方法及所需的运动 由于使用的刀具切削刃形状和采取的加工方法不同，形成发 生线的方法可归纳为四种： 成形法 展成法 轨迹法 相切法
有的复合成形运动可以分解为三个甚至更多 个部分。
图2-10 加工锥螺纹时的表面成形运动
2.零件表面成形所需的成形运动。
形成表面所需要的成形运动，就是形成其母线及导 线所需要的成形运动的总和。
二、辅助运动
机床上除表面成形运动外，还需要辅助 运动，以实现机床的各种辅助动作。主要有： 1.各种空行程运动 2.切入运动：直接增大切削深度或进给量。 3.分度运动 4.操纵及控制运动。（如离合器、变速等）
（以车螺纹为例） 1）根据对机床的运动分析，确定各传动链两端的末端 件。 （主轴——刀架） 2）根据传动链两末端件的运动关系，确定计算位移量。 （主轴1转——刀架移动f（mm）） 3）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，列出运动平衡方程式。 （1（r）i1ifi2tl=f） 4）根据运动平衡方程式，导出该传动链的换置公式。 i f = f / i1i 2tl 以此确定进给箱中变速齿轮的传动比和挂轮架配换齿轮。
三、换置器官在传动链中的位置
换置器官在传动链中的位置对运动的调整计算影响很大。 在传动设计中，可以应用传动原理图来选择换置器官的数量和安 排换置器官的位置。
作业：选吴圣庄主编《金属切削机床概论》 第210页
1、举例说明什么叫表面成形运动、分度运动、 切入运动和各种空行程运动？什么叫简单运动、 复合运动？用相切法形成发生线时需要两个成形 运动是否就是复合运动？为什么?
1.成形法：利用成型刀具对工件加工的方法。（用成形法 形成发生线不需要成形运动） 2.展成法：利用工件和刀具作展成切削运动的加工方法。 （用展成法形成发生线需要一个成形运动）
3.轨迹法：利用刀具作一定规律的轨迹运动来对工件进行 加工的方法。 （用轨迹法形成发生线需要一个成形运 动） 4.相切法：利用刀具边旋转边作轨迹运动来对工件进行加 工的方法。（用相切法得到的发生线，需要两个成形运 动，即刀具的旋转运动和刀具中心按一定规律的运动。）
第二节、机床的运动
在机床上，为了获得所需的工件表面形状，必须使 刀具和工件按上述四种方法之一完成一定的运动。 一、表面成形运动 表面成形运动是保证得到工件要求的表面形状的运 动。
图2-7
车动：成形运动仅是执行件的旋转运动或直线运动。
（2）复合成形运动：当一个成形运动在机床上实现较困难，但可 分解为几个简单运动，则此成形运动称为复合运动。 注：复合运动分解成简单运动，它们之间应保持准确的传动比。
二、机床的传动链 机床上为了得到所需要的运动，需要通 过一系列的传动件把执行件和动源，或者把执 行件和执行件联系起来，以构成传动联系。 构成一个传动联系的一系列传动件，称为 传动链。 根据传动联系的性质，传动链可以区分为 两类： 外联系传动链 内联系传动链
1. 外联系传动链 1） 外联系传动链联系动源(如电动机)和机床执行件 (如主轴、刀架和工作台等)，使执行件得到预定速度 的运动，并传递一定的动力。 2）外联系传动链还包括变速机构和换向(改变运动方 向)机构等。 3）外联系传动链传动比的变化，只影响生产率或表 面粗糙度，不影响发生线的性质。 4）几条外联系传动链可以有各自独立的运动源，也 可以几条传动链共用一个运动源。
三、主运动和进给运动
成形运动按其在切削加工中的作用分为主运动和进 给运动。 1.主运动：是产生切削的运动。 可以是简单的成形运动，也可是复合的成形运动。 2.进给运动：是为了维持切削得以连续的运动。 可以是简单的成形运动，也可是复合的成形运动（见图 2-12）。
在表面成形运动中，必须 有而且只能有一个主运动，进 给运动则可能是一个，也可能 没有或多于一个。
内联系传动链不允许有传动比不准确 的传动件存在（如摩擦传动、链传动） 。 即内联系传动链有严格的传动比。
三、传动原理图 传动链包括各种传动机构，根据传动比特性可划分 两类： 定比机构：传动比固定不变的传动机构，如定比齿轮 副、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等。 换置器官：可以变换传动比的传动机构，如挂轮变速 机构、滑移齿轮变速机构、离合器换向机 构等。
有些表面的两条发生线完全相同，只因母线的原 始位置不同，也可形成不同的表面。
图2-3
母线原始位置变化时形成的表面
母线与导线可以互换的表面为可逆表面； 母线与导线不可以互换的表面为不可逆表面。
三、发生线的形成方法
（一）切削刃的形状与发生线的关系 发生线是由刀具的切削刃与工件间的相互运动得到的，所 以工件表面的成形与刀具切削刃的形状有着极其密切的关系。 切削刃的形状是指刀刃与工件形成表面相接触部分的形状。
第二章 机床的运动分析
表面-运动-传动-机构-调整
第一节 工件的加工表面及其形成方法
一、被加工工件的表面形状
工件表面是由几个表面元素组成的。这些表面元素是： a)平面，b)直线成形表面，c)圆柱面，d)圆锥面，e)球 面，f)圆环面，g)螺旋面.
图2-2 组成工件轮廓的几种几何表面
二、工件加工表面的形成方法 任何表面都可以看作是一条线（称为母线）沿着 另一条线（称为导线）运动的轨迹。母线和导线统称 为形成表面的发生线。