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1、一、机床的运动分析2014年机械制造装备技术复习成形表面成形表血 d）图1-10 形成所需表面的成形运动a）普通车刀车削外圆 b）霆车刀车削外圆C）加纹丰刀车削螺纹 d）齿轮滾刀加工直圾圆柱齿轮应面2、主运动和进给运动、机床运动的3个基本部分、机床的传动链1）外联系传动链:联系运动源和机床执行件，似执行件得到预定的速度和运动，并传递一定动力（主运动传动链：电动机-滚刀n*iv-n。轴向进给传动链：工作台-刀架1r*if-fmm）2）内联系传动链:联系复合运动之内各个运动分量。（展成连：滚刀-工件；z工/kr*ix-1r；）差动链：刀架工件t/3n *iy-1r工件螺旋线导程/丝杠导程t=n m
2、端z 工/tanp =n m法z工/tanp cosp =n m法z 工/sinp3、传动原理图(rv-a/b)合贱厶a)C)1 4)e)ngh)i)J)图1-15 传动原理图常用的一些示意符号a）电动机 b）主轴 c）车刀 d）滾刀 e）合成机构 f）传动比可交换的换置器官g）传动比不变的机械联系 h）电的联系 i）脉冲发生器 j）快週换覺器官控系统滚切斜齿圆柱齿轮传动原理图a)b)c)A欲改变螺纹导程必须调整内联系传动链置换器官的传动比ix但是这样也同样改变了主轴转速，b改变主轴转速必须调整外联系传动链的置换器官传动比iv这是也改变了被切螺纹的导程。Ab想改变一个运动参数必须同时调整两个置
3、换器官传动比iv、ix，这样很不方便。C,iv、ix分别控制主轴转速和螺纹导程，两者各部相关二、齿轮加工机床1、成形法、展成法：ab成形法（用与被加工齿轮齿槽形状相同的刀具切削齿轮效率和精度低；a盘形齿轮铣刀，b指状齿轮铣刀），c展成法（应用齿轮啮合的原理。优点:只要模数和压力角相同可加工任意齿数齿轮生产率和精度高，滚齿加工）2、滚齿原理、滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图1) 四条传动链性质、末端件、计算位移、位移平衡式2) 计算题原理：滚齿加工是根据展成法原理加工齿轮轮齿的如图，用齿轮滚刀加工 轮齿的过程相当于一对螺旋齿轮啮合滚动的过程将其中一个螺旋齿轮的 齿数减少到一个或几个轮齿的螺旋倾角很大
4、就成了蜗杆。将蜗杆开槽并铲 背后就成了齿轮滚刀，当机床使滚刀和工件严格的按照一堆螺旋齿轮的传 动关系作相对旋转运动时就可在工件上连续不断地切出齿来例；当用头数为K,右旋的滚刀去滚切齿数为Z工螺旋线导程为T mm的 右旋斜齿圆柱齿轮时，若刀具轴向移动距离和工件转过的转数如下表所 示，问滚刀转过多少转？刀具移动距禺1】件转过转数丿J具转过转数S mm/r1T mmT/s三、金属切削机床设计1、基本理论1) 精度；机床精度包括：集合、传动、运动、定位和重复定位、工作和精度保持性的等精度，机床精度直接影响被加工工件尺寸精度、形位误差和表面粗糙度。2) 刚度：机床受载时抵抗变形的能力，k=f/y3) 抗
5、振性；在交变载荷作用下抵抗变形的能力，包括抵抗受迫振动的能力和抵抗自激振动的能力前者叫抗震性，后者叫切削稳定性。4) 热变形：机床在工作时受到内部热源和外部热源的影响使机床温度高于环境温度，由于机床各部位温升不同，不同材料热膨胀系数不同机床各部分产生的膨胀 量也不同，导致床身主轴刀架等构件产生热变形5) 噪声；机床工作时各种震动频率不同，产生不同频率和强度的声音，这些声音无规律的组合在一起就是噪音。6) 低速运动平稳性；爬行现象：运动部件低速运动时主动件匀速运动，从动件出现明显的速度不均匀的跳跃式运动，即时走时停时快时慢的现象。2、 机床运动参数的设计：1)分级变速时的主轴转速数列的特点：转速
6、按等比级数排列2)等比数列？1)公比的选择原则：1。因为转速nmin到nmax必须递增所以公比应大于1。2.为了限制转速损失的最大值Amax不大于百分之五十公比不应大于2。3、为了使用和记忆方便转速数列中转速呈10倍比关系。4、采用多级电动机驱动公比fai应在2E2中取数3、主传动系统设计1)分析主传动系统图、转速图：齿轮与轴的联接、运动平衡式、转速什的确定、转速级数、计算转速的确定。铣床主变速传动系统图分离传动主变速传动系统图图3-122) 主变速传动系设计的一般原则a) 传动副前多后少。b) 传动顺序与扩大顺序相一致c) 变速组的降速要前慢后快，中间轴的转速不宜超过电动机的转速。d) 升速
7、时:u 2 以防过大的震动、噪声(斜齿轮u 2.5)降速时:u $1/4以防被动齿轮太大则R =(u / u ) W810maxmaxminmax max min3) 常规变速系统的级比规律：转速按等比数列排列，主轴转速为连续的等比数列4) 、齿轮齿数的确定、齿轮的干涉a)齿轮可套装在轴上的条件。B)最小齿轮齿数：z $1820。C)三联滑移齿轮的最大和次大齿轮之间的齿数差应大于或等于4。D)实min际传动比与理论传动比之间的转速误差：(n-n)/n10-1)%。n主轴的实际转速；n主轴的标准转速； 公比5）无级变速主传动系统机床主传动中常采用的无级变速装置有三大类：变速电动机、机械无级变速装
8、置和液压无级变速装置。简述变速原理。1、变速电动机：机床上常用的变速电动机有直流复激电动机和交流变频电动机，在额定转速以上为恒功率变速，调速范围为2-3,较小；额定转速 以下为恒转矩变速，调速范围很大。上述功率和转速特征一般不能满足机床的使用要求，为了扩大恒功率调速范围，在变速电动机和主轴之间串联 一个分级变速箱。广泛应用于数控机床、大型机床2、机械无极变速装置：有柯普型、行星锥轮型、分离锥轮钢环形、宽带型等多种结构，都是利 用摩擦力来传递转矩，通过连续的改变摩擦传动副来实现无极变速。哟与他变速范围小，多数是恒转矩传动，通常较少单独使用，而是与分级变速 机构串联使用以扩大变速范围。应用于功率和
9、变速范围小的中小型车床、铳床更多的应用于变速进给传动中3、液压无极变速装置：通过改变单位 时间内输入液压缸或液动机中液体的的油量来实现无级变速。特点是变速范围大、变速方便、传动平稳、运动换向时冲击小、易于实现直线运动和 自动化。常用在主运动为直线运动机床中，如刨床、拉床等。4、主轴部件设计1）主轴部件的传动方式、各种传动方式的特点a）齿轮传动：结构很简单、紧凑能传递大转矩，能适应变转速、变载荷工作，应用最广。缺点是线速度不能过高通常小于12-15m/s，不 如带传动平稳b）带传动：靠摩擦力传动，结构简单制造容易成本低，适用于中心距较大的两轴间的传动。带有弹性可吸震。传动平稳噪声小适合高速 传动
10、，带在过载重会打滑，起过载保护作用，缺点是有滑动，不能用在速比准确的场合。矣用普通异步电动机直接带动主轴，如果转速很高将主轴与电动机制程一体成为主轴单元， 简化了结构，提高主轴部件刚度降低噪声和震动，有较宽的调速范围，有较 大的驱动功率和转速。广泛应用于精密机床、高速加工中心和数控车床中2）各种推力轴承配置型式的特点a）前端配置b）中间配置c）后端配置d）, e）两端配置a）前端配置两个方向的推力轴承都布置在前支撑处；前支撑轴承较多，发热大，温升高；但主轴受热后向后伸长，不影响轴向精度，精度高，对提高主轴部件刚度有利。b）中间配置两个方向的推力轴承分别布置在前后两个支承处；当主轴受热伸长后，影
11、 响主轴轴向间隙c） 后端配置两个方向的推力轴承都布置在后支撑处；前支撑轴承较少，发热小，温 升低，但轴受热后向前伸长，影响轴向精度。d）两端配置两个方向的推力轴承配置在前支承的后侧；可减少主轴的悬伸量看，并使c） 电动机直接驱动方式：主轴转速不算太高,=&|-a）bd)主轴的热膨胀向后；但前支承的结构较复杂，温升也可能较高3）、滚动轴承配置速度型、高刚度型和刚度速度型速度型：主轴前后轴承都采用角接触球轴承适用于高速轻载或精密机床刚度型：前支撑轴承用双列圆柱滚子轴承，承受径向载荷和60度角接触双列推力轴承承受轴向载荷，后支撑采用双列圆柱滚子轴承。适用于中等转速切削负载大，要求刚度高的机床刚度速
12、度型：前轴承采用三联角接触球轴承，后支撑采用啥UN肛裂圆柱滚子轴承，径向刚度好并有较高转速。4）滚动轴承精度等级的选择A前轴偏移量的影响B后轴承偏移量的影响C前后轴承的综合影响b)5）主轴滑动轴承的类型及各种滑动轴承的特点1、动压轴承：单油楔和多油楔（固定多油契滑动轴承和活动多油气滑动轴承）滑动轴承。当主轴旋转时，带动润滑油从间隙大处向间隙小处流动， 形成压力油楔而产生油膜压力将主轴浮起，转速越高，间隙越小，油膜的承载能力越大；多油楔轴心位置稳定性好，抗振动和冲击性能好2、液体静压轴承：与动压轴承相比承载能力高，旋转精度高可提高加工精度抗震性好运转平稳可在极低或者极高转速下工作、摩擦小轴承寿命
13、长3、气体静压轴承：用空气作为介质，相比于液压优点，摩擦小，功率损耗小可在极高、极低温度下工作，震动噪声小，旋转精度高，寿命长，5、支承件、导轨设计1）支承件的形状：箱型类，板块类，粱类2）支承件的截面形状和选择：最小质量，最大静刚度（抗弯抗扭）原则1.空心截面的刚度比实心的大，而且同样的断面形状和相同的大小面积外 形尺寸大而壁厚比外形尺寸小而壁厚的截面抗弯和抗扭刚度都高，所以为提高支撑件刚度支撑面的形状应是空心的，尽可能加大截面尺寸在保证工 艺可能的前提下壁厚尽量薄一些，而不能太薄，以免出现薄壁震动2.园（环）形截面的抗扭刚度比方形好而抗弯刚度比方形低3.封闭截面的刚度 远远大于开口截面的刚
14、度特别是抗扭刚度3）提高支承件结构性能的措施：（封沙结构的床身、焊接件减振板、悬梁的阻尼）1.提高支撑件的固有静刚度和固有频率2.提高动态特性包括改 善阻尼特性、采用新材料制造支撑件、提高热稳定性。图4铣床悬梁截面1铁块2钢球3高粘度油4）导轨结构形式：a开式导轨、b闭式导轨。B可承受倾覆力矩a不可以b)5）直线运动导轨的截面形状主要有四种：矩形、三角形、燕尾形和圆柱形，每种导轨副之中还有凸、凹之分。各种截形导轨面的特点。1. 矩形：凸形容易清除掉切削不易存留润滑油，凹形则相反，两者都具有承载能力大刚度高制造简便、检验和维修方便但是存在侧向间隙需用镶条调 整导向性差适用于载荷较大而导向性要求略低的机床2.三角形：导轨面磨损时动导轨会自动下沉自动补偿磨损量不会产生间隙，导向性越好摩擦力 越大，所以小定角用于轻载精密机械大顶角用于大型或重型机床3燕尾形：可承受较大倾覆力矩，导轨高度较小，结构紧凑间隙调整方便，但是刚 度差，加工检验维修不方便，适用于受力小层次多，要求见习调整方便的部件。4.圆柱形导轨：制造方便工艺性好，磨损后难调整和补偿间隙主要 用于受轴向载荷的导轨。6）宽式双矩形导轨、窄式双矩形导轨、哪种精度高？ A宽式导轨b窄式导轨，机床热变形后，宽式组合导轨的侧向间隙变化比窄式组合导轨大， 导向性不如窄式7）导轨间隙的调整：
