1、第二章 机床的运动分析 第一节 零件表面的形成方法一、零件表面的形状任何一个机器零件的形状都是由它的功用来确定的。图 2-1 组成零件轮廓的几种几何表面a)平面 b)直母线成形面 c)圆柱面 d)圆锥面 e)球面 f)圆环面 g)螺旋面1 母线 2 导线图 2-2 机床上加工的常见工件表面的形状a)车削外圆柱面 b)磨削外圆柱面 c)钻削内圆柱面 d)铣削平面e)刨削平面 f)磨削平面 g)用成形刨刀刨削成形面 h)用尖头刨刀刨削成形面 i)用成形铣刀铣削成形面 j)用尖头车刀车削回转成形面 k)用螺纹车刀车削螺纹 l)用螺纹铣刀铣削螺纹二、零件表面的形成从几何学的观点看 ,面是线的运动轨迹。
2、图 2-5 直齿圆柱齿轮齿面成形的两根生成线三、生成线的形成方法及所需的运动零件表面生成线的形成过程 ,与所用刀具的切削刃形状有关。1)切削刃的形状为一个切削点 (图 2-6a),切削刃与成形表面为点接触。切削加工时 ,刀具 1应作轨迹运动 3,以形成生成线 2。图 2-6 切削刃形状与生成线的三种关系2)切削刃的形状是一段曲线 1,其轮廓 (切削线 )与工件生成线 2完全吻合 (图 2-6b)。在图 2-7 由切削刃包络成形的渐开线齿形3)切削刃的形状是一段曲线 ,其轮廓 (切削线 )与工件生成线 2不相吻合 (图 2-6c),为共轭关系。在切削加工时 ,刀具切削刃 1与被形成表面相切 ,为
3、点接触。工件生成线 2是刀具切削刃 1运动轨迹的包络线 ,如图 2-7所示。因此 ,刀具与工件需要有共轭的展成运动。在切削加工中 ,由于使用的刀具的切削刃形状和采用的加工方法不同 ,形成生成线的方法也不同。图 2-8 形成生成线的四种方法a)轨迹法 b)成形法 c)相切法 d)展成法图 2-9 生成线原始位置与成形表面的关系四、零件表面成形所需的成形运动零件表面是两根生成线 (母线和导线 )运动的轨迹 ,形成零件表面的成形运动就是形成母线和导线所需运动的总和。图 2-10 车削成形回转表面所需的表面成形运动用螺纹车刀车削螺纹 ,如图 2-11所示。母线与车刀的切削刃形状和螺纹轴向剖面轮廓的形状
4、一致 ,故母线由成形法形成 ,不需要成形运动。导线为螺旋线 ,由轨迹法形成 ,需要一个成形运动。这是一个复合的成形运动 ,可以把它分解为工件的旋转运动 B11和刀具的直线移动 A12。但是 ,B11和 A12之间必须保持严格的相对运动关系。必须指出 ,那些既在形成母线中起作用又在形成导线中起作用的运动 ,实质上只是机床的一个运动。图 2-12所示为滚切直齿圆柱齿轮时所需的成形运动。母线 (轮齿的渐开线 )是滚刀切削刃的包络线 ,由展成运动 (B1+B2)形成。导线是沿齿长方向的直线 ,由相切法形成 ,即需滚刀旋转并作向下的直线运动 (B+A)。实质上 ,形成导线的滚刀旋转运动 B与形成母线中的
5、滚刀旋转运动 B1是同一个运动。因此 ,滚切直齿圆柱齿轮时共需两个运动 ,即展成运动B1+B2)和滚刀沿工件轴向移动的直线运动 A。第二节 机床的运动不同的工艺方法所要求的机床运动的类型和数量是不相同的。一、表面成形运动表面成形运动 (Surface formative motion,简称成形运动 )是保证得到零件要求的表面形状的运动。图 2-13 车削外圆柱表面时的成形运动图 2-14 加工螺纹时的运动图 2-15 加工锥螺纹时的表面成形运动二、主运动和进给运动成形运动按其在切削加工中所起的作用 ,又可分为主运动和进给运动两类。图 2-16 铣削螺纹时的运动三、辅助运动机床上除表面成形运动外
6、 ,还需要辅助运动 (Auxiliary motion,非表面成形运动 ),以实现机床的各种辅助动作。四、运动的主要要素一般情况下 ,每一个独立的运动都有五个要素 ,即轨迹、速度、方向、行程和位置。图 2-17 运动五要素第三节 机床的传动一、传动的基本组成部分(1)运动源 为了驱动机床的执行件而实现机床的运动 ,必须要有动力来源 ,称为运动源。二、机床的传动联系(1)传动链 连接运动源和执行件或连接一执行件和另一执行件 ,使之保持传动联系的这一部分传动件称为传动链。图 2-18 工件与刀具的运动图 2-19 内联系传动链的封闭曲线环路图 2-20 外联系传动链的开放曲线环路图 2-21 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)滚刀 e)合成机构 f)传动比可变换的换置机构 g)传动比不变的机械联系 h)电气联系 i)脉冲发生器 j)快调换置器官 (数控系统 )三、传动原理图在运动分析中 ,为了便于研究机床的运动和传动联系 ,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。四、机床的机械和非机械的传动联系在机床上的传动联系 ,除了用刚体传动件的机械方式来实现外 ,根据运动的性质 ,无论是内联系传动或外联系传动都可以用非机械的传动方式实现 ,如液压、电气、气动、光和热等方式来实现。
