机械装备制造第三章第三节（重点）机床总体设计

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1、机械制造装备设计机械制造装备设计 林利红林利红 副教授副教授重重 庆庆 大大 学学 第三节第三节 机床总体设计机床总体设计 一一. .机床系列型谱的制定机床系列型谱的制定 1.机床分成若干种类型，如通常所说的车、钻、镗、磨等11大类通用机床，同一种类型的机床又分为大小不同的几种规格。 2.主参数系列是一个等比级数的数列。例如中型卧式车床的主参数是床身上工件最大回转直径，其系列为250，320，400，500，630，800，1000（公比为1.25）。 3.3.机床的型谱机床的型谱4.每种机床都有它的主参数系列，而每一规格又有基型和变型，称为这类机床的系列和型谱。 二二. .机床运动功能设计（

2、机床运动机床运动功能设计（机床运动学）学） (一一)机床工作原理机床工作原理 金金属属切切削削机机床床的的基基本本功功能能是是提提供供切切削削加加工工所所必必须须的的运运动动和和动动力。力。1.1.机机床床的的基基本本工工作作原原理理就就是是通通过过刀刀具具和和工工件件之之间间的的相相对对运运动动，由由刀刀具具切切除除工工件件加加工工表表面面多多余余的的金金属属材材料料，形形成成工工件件加加工工表面的几何形状、尺寸，并达到其精度要求。表面的几何形状、尺寸，并达到其精度要求。2.2.工件的加工表面是通过机床上刀具和工件的相对运动形工件的加工表面是通过机床上刀具和工件的相对运动形成的。成的。 (

3、(二二) )工件表面的形成方法工件表面的形成方法 1.几何表面的形成原理母线沿着导线形成的零件表面。发生线：母线和导线。 工件表面的形成方法工件表面的形成方法线性表面母线沿导线运动而成1母线，2导线 2.2.切削刃的形成方法切削刃的形成方法切削刃形状切削刃与工件成形表面相接触部分的形状。为一切削点；为一切削线与发生线形状吻合（螺纹车刀）；为一切削线与发生线形状不吻合。1.刀刃 2.发生线 3.运动轨迹1 刀刃2发生线1.刀刃 2.发生线 3.运动轨迹 由于加工方法和使用的刀具结构及其切削刃形状不同，机床上形成发生线的方法与所需运动也不同，概括起来有以下四种：轨迹法成形法相切法范成法(1)轨迹法

4、用尖头车刀、刨刀等刀具加工时切削刃与被加工表面为点接触点接触（实际是短弧线）切削刃沿发生线作轨迹运动获得所需发生线。需要一个成形运动（从独立运动的概念来讲）特点：刀具切削刃与工件被加工表面为点接触，按一定的规律作直（曲）线运动，形成发生线。 发生线2是由刀刃1作轨迹运动3得到的。这时候刀具和工件之间需要有1个相对运动。 (2)(2)成成型型法法 n采用成形刀具加工n切削刃与所需形成的发生线完全吻合n加工时刀具不需任何运动特点：刀具的形状与母线的形状一样，不需成形运动。也就是刀刃的形状与需要形成的发生线完全重合，故形成发生线不需要专门的运动，而由刀刃本身来实现。 (3)(3)相切法相切法 n刀具

5、铣刀、砂轮等旋转加工刀具n垂直于刀具旋转轴线的截面内，切削刃也可看作是点, 当该切削点绕着刀具轴 线作旋转运动，刀具轴线沿着发生线的等距线作轨迹运动；n发生线切削点运动 轨迹的包络线n运动刀具旋转 刀具与工件之间的相对移动(4)(4)范成法范成法n刀具插齿刀、齿轮滚刀和花键滚刀n切削刃与需要形成的发生线共轭的切削线n刀具与工件按确定的运动 关系作相对运动（范成运动），切削刃与被加工表面相切(点接触)n发生线切削刃瞬时位置 包络线3.3.形成零件表面所需成形运形成零件表面所需成形运动 ( (三三) )机床运动功能方案设计机床运动功能方案设计 1.机床的坐标系对各单元运动命名（参照数控机床坐标系,

6、采用直角坐标系）1）直线运动 Z平行于主轴方向的运动。 X水平的，沿主要切削力方向。 Y垂直于XZ平面，右手定则。 2.运动功能式 作用：表达机床运动数，功能，排列顺序。表示方法：W/CpZfXf/T W:工件；T：刀具 CpZfXf：单元运动数（各单元运动 )按顺序：P主运动；f进给运动；a非成形运动 3.运动功能图 (1)运动功能符号 转动：移动：既转动又移动： （2）典型机床运动功能图 车床铣床 外圆磨床（Cf周向进给Ba转位运动）钻床滚齿机4.机床传动原理图 （重点） 1）作用：表示机床的所有单元运动及其运动联系的简图2）符号： 定比传动 可变速比 加法器（一个执行件同时完成2个单元运

7、动） 3）概念介绍 运动源：为了驱动机床的执行件，实现机床的运动，必须要有动力来源。通常为电动机。可以几个运动共用一个电源，也可以每个运动单独有运动源。执行件：机床上直接夹持刀具或工件并实现其运动的零部件。常见的有主轴、刀架、工作台等。它是传递运动的末端件。传动件：为了将运动源的动力和运动要求传递给执行件，就必须有传递动力和运动的零件。如齿轮、链轮、丝杆、螺母等。 外联系：运动源与执行件之间的传动联系。外联系的作用是驱动机床的运动。即提供给机床的运动以速度和动力。 外联系传动链：机床上运动源和执行件之间为了实现外联系而顺次串联的传动副。内联系：机床上为了将两个或两个以上单元运动组成复合的成形运

8、动，执行件与执行件之间的传递联系称为内联系。内联系传动链：两个执行件之间为了实现内联系而顺次串联的传动副。 绘制机床传动原理图（重点）uv：表示主运动变速传动机构的传动比。uf:表示进给运动变速传动机构的传动比。 主轴箱刀架尾座进给箱床身溜板箱光杠丝杠实例1：螺纹车床分析：母线：(与螺纹轴向剖面形状一致的螺纹车刀的刀刃保证)，V型线，成型法，不需要运动0。 导线：螺旋线，轨迹法，复合运动CPZf。传动链：(1)主传动链（外）： 电机n电 主轴n转 1 Uv 2 (2)进给传动链（内）：主轴1转 刀具移动一个导程（Tmm） 2 Uf 3 实例2：滚齿机（斜齿） 分析：母线：渐开线，范成法，复合运

9、动CP Cf。导线：螺旋线，相切法，需要运动Zf Cf1，CP注释：直齿齿轮的齿长是直线形。斜齿齿轮的齿长是螺旋形，所以进给运动是螺旋运动，由回转运动和直线运动复合而成。螺旋进给运动是Zf Cf1，CP的复合运动，Cf1是附加回转运动。 传动链： (1)主传动链（外）：电机n电 滚刀n刀转 1 Uv 2(2)范成传动链(母线)： 滚刀1/K转 工件转1/Z转 2 Ux 3 (3)轴向进给传动链：工件1转 刀架下降fmm（使毛坯不断低投入切削） 3 Uf 4(4)差动传动链：刀架下降一个导程T 工件附加1转 4 Uy 3Uv：速度换置机构，用来变换主运动的速度。Uf：进给量换置机构。 Ux：分齿

10、换置机构，用来变换被加工齿轮的齿数。 主传动链的作用是驱动运动和动力，即给主运动以速度和动力。范成传动链：联系2个单元运动组成复合运动，保证刀具工件的相对运动轨迹。进给传动链：驱动进给运动Zf工件转速：若工件与滚刀的螺旋方向相同，则等于基本回转附加回转的转速。若工件与滚刀的螺旋方向相反，则等于基本回转附加回转的转速。基本回转与附加回转的相加或相减，通常借助合成机构（差动机构）来实现的。合成机构的作用是同时接通范成传动链和差动传动链，并使基本回转与附加回转的相加或相减。 作业：分析用滚刀加工直齿圆柱齿轮的滚齿机：（1)分析零件母线、导线的形状，加工方法及所需成形运动。（2）画出该机床的传动原理图并写出相应的传动链。