1、金屬切削機床金屬切削機床n 機床作為機械中的一個突出典型，運動、結構要求高。機床作為機械中的一個突出典型，運動、結構要求高。以機床為例，學習設計機器的一般方法。以機床為例，學習設計機器的一般方法。n 機床種類繁多，不在于掌握多少臺機床，而是機床種類繁多，不在于掌握多少臺機床，而是掌握掌握基本知識和分析機床基本知識和分析機床方法。方法。n 研究研究機床所應具有的各種運動及其相互關系。機床所應具有的各種運動及其相互關系。n 目的目的用科學簡便的方法，根據機床的運動規律來用科學簡便的方法，根據機床的運動規律來分析、比較各類機床的傳動系統，以便合理使用機床分析、比較各類機床的傳動系統，以便合理使用機床

2、和設計機床。和設計機床。n 機床運動分析過程：機床運動分析過程：表面表面運動運動傳動傳動機機構構調整。調整。金屬切削機床金屬切削機床 常用的機械零件都是由一個或幾個簡單表常用的機械零件都是由一個或幾個簡單表面組成面組成,這些簡單表面歸納為這些簡單表面歸納為: 回轉體表面：內，外圓柱面，圓錐面回轉體表面：內，外圓柱面，圓錐面 縱切表面：平面縱切表面：平面 成形表面：螺紋，螺紋表面，漸開線表面成形表面：螺紋，螺紋表面，漸開線表面金屬切削機床金屬切削機床圖圖2-1 機器零件上常用的各種典型表面機器零件上常用的各種典型表面金屬切削機床金屬切削機床 l 機床上加工零件時，所需形狀的表面是通機床上加工零件

3、時，所需形狀的表面是通過刀具和工件的相對運動，用刀具的刀刃過刀具和工件的相對運動，用刀具的刀刃切削出來的。切削出來的。l 實質實質借助于一定形狀的切削刃、切削借助于一定形狀的切削刃、切削刃與被加工表面之間按一定規律的相對運刃與被加工表面之間按一定規律的相對運動，動，形成所需的母線和導線形成所需的母線和導線。金屬切削機床金屬切削機床u從幾何學的觀點看，任何一個表面，都可以看作從幾何學的觀點看，任何一個表面，都可以看作是是一條線（母線）沿著另一條線（導線）運動的一條線（母線）沿著另一條線（導線）運動的軌跡。軌跡。這兩條曲線叫做該表面的這兩條曲線叫做該表面的發生線發生線。u有些表面的有些表面的導線和

4、母線是可以互換導線和母線是可以互換的，叫的，叫可逆表可逆表面面；有些表面的；有些表面的導線和母線導線和母線則則不可互換不可互換，叫，叫不可不可逆表面逆表面。（錐面、球面、圓環面、螺旋面均為不。（錐面、球面、圓環面、螺旋面均為不可逆表面）可逆表面）金屬切削機床金屬切削機床例、工件表面的形成圖圖2-2 組成工件輪廓的幾何表面組成工件輪廓的幾何表面導線導線導線導線母線導線母線母線母線母線母線母線導線導線導線金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床有些表面的兩條發生線完全相同，只因母線有些表面的兩條發生線完全相同，只因母線的原始位置不同，也可形成不同的表面。的原始位置不同，也可形成不同的表面。

5、金屬切削機床金屬切削機床 切削刃形狀切削刃形狀切削刃與工件成形表面相接觸部分的形狀。切削刃與工件成形表面相接觸部分的形狀。 點刀刃、線刀刃點刀刃、線刀刃 1、切削刃的形狀與發生線的關系、切削刃的形狀與發生線的關系 同樣一條發生線，采用不同刀刃形狀，有不同的形成方法。同樣一條發生線，采用不同刀刃形狀，有不同的形成方法。 金屬切削機床金屬切削機床 展展成成運運動動金屬切削機床金屬切削機床2、形成發生線的方法、形成發生線的方法 （1）軌跡法：）軌跡法：利用刀具作一定利用刀具作一定規律的軌跡運動規律的軌跡運動來對工件進行加來對工件進行加工的方法。工的方法。刀具：尖頭車刀、刨刀。刀具：尖頭車刀、刨刀。切

6、削刃與被加工表面為點接觸（實際是短弧線）切削刃與被加工表面為點接觸（實際是短弧線） 形成發生線形成發生線2需要需要一個一個成形運動成形運動 。 金屬切削機床金屬切削機床（1 1）軌跡法（仿形法）軌跡法（仿形法）零件表面的成形金屬切削機床金屬切削機床（2）成形法：）成形法：利用成形刀具對工件進行加工利用成形刀具對工件進行加工的方法。的方法。 形成發生線形成發生線 2不需要有成形運動不需要有成形運動切削刃切削刃1與所需形成與所需形成的發生線的發生線2完全吻合完全吻合21金屬切削機床金屬切削機床（2 2）成形法）成形法零件表面的成形金屬切削機床金屬切削機床（3）相切法）相切法：利用刀具利用刀具邊旋轉

7、邊作軌跡運動來對邊旋轉邊作軌跡運動來對工件進行加工的方法。工件進行加工的方法。刀具：銑刀、砂輪等旋刀具：銑刀、砂輪等旋轉加工刀具。轉加工刀具。垂直于刀具旋轉軸線的垂直于刀具旋轉軸線的截面內，切削刃也可看截面內，切削刃也可看作是點作是點, 當該切削點繞著當該切削點繞著刀具軸刀具軸 線作旋轉運動，線作旋轉運動，刀具軸線刀具軸線沿著發生線的沿著發生線的等距線等距線作軌跡運動作軌跡運動 形成發生線形成發生線2需要兩個成形運動需要兩個成形運動:刀具的旋刀具的旋轉運動轉運動；刀具與工件之間的相對移動刀具與工件之間的相對移動 金屬切削機床金屬切削機床（4）展成法：）展成法：利用工件和刀具作展成運動的加利用工

8、件和刀具作展成運動的加工方法。工方法。 形成發生線形成發生線2需要一個復合成形運動需要一個復合成形運動(展成運動展成運動) 刀具：插齒刀、齒輪滾刀和花鍵滾刀。刀具：插齒刀、齒輪滾刀和花鍵滾刀。 切削刃是與需要形成的發生線共軛的切削線。切削刃是與需要形成的發生線共軛的切削線。金屬切削機床金屬切削機床（4 4）展成法）展成法零件表面的成形金屬切削機床金屬切削機床2.2 2.2 按運動的功用按運動的功用分為：分為： 表面成形運動（基本運動）：表面成形運動（基本運動）：機床上的刀具和工件，機床上的刀具和工件，為了為了直接形成被加工工件表面的運動直接形成被加工工件表面的運動。 形成母線和導線所需運動數之

9、和，即為成形運動形成母線和導線所需運動數之和，即為成形運動的數目。的數目。 非表面成形運動（輔助運動）：非表面成形運動（輔助運動）：機床上除成形運動機床上除成形運動外，還需要外，還需要輔助運動輔助運動以實現機床的各種輔助動作以實現機床的各種輔助動作 。金屬切削機床金屬切削機床 按組成情況的不同，成形運動分為：按組成情況的不同，成形運動分為： 簡單成形運動：簡單成形運動：由由單獨的單獨的旋轉運動（旋轉運動（B）或）或直線運動（直線運動（A）構成的）構成的獨立的成形運動獨立的成形運動 。 復合成形運動：復合成形運動：由由兩個或兩個以上兩個或兩個以上的旋轉運動的旋轉運動或（和）直線運動，按照某種或（

10、和）直線運動，按照某種確定的運動關系組確定的運動關系組合而成合而成的的獨立的成形運動獨立的成形運動。金屬切削機床金屬切削機床 母線：圓母線：圓，軌跡法。，軌跡法。需要需要1個簡單成形個簡單成形運動運動工件旋轉工件旋轉B1； 導線：導線：直線，軌跡直線，軌跡法。需要法。需要1個簡單成個簡單成形運動形運動車刀直線車刀直線平移平移A2。 金屬切削機床金屬切削機床 母線：母線：直線，直線，由成型法形成，由成型法形成，不需要成形運動；不需要成形運動； 導線：導線：圓，圓，軌跡法，需要一軌跡法，需要一個簡單成形運個簡單成形運動動工件旋轉工件旋轉B1。 金屬切削機床金屬切削機床母線：母線： 螺紋軸向剖面輪廓

11、形，螺紋軸向剖面輪廓形，車刀的刀刃形狀與它的車刀的刀刃形狀與它的形狀一致，即由成型法形狀一致，即由成型法形成，因而不需運動；形成，因而不需運動；導線：導線： 螺旋線螺旋線，由軌跡法形成，由軌跡法形成， 需要需要一個一個復合的成形運動復合的成形運動螺旋運動螺旋運動，分解為兩分解為兩個簡單運動：工件旋轉個簡單運動：工件旋轉B B11 11 和刀具移動和刀具移動A A1212。 B B1111和和A A1212必須嚴格保持相對關系。必須嚴格保持相對關系。金屬切削機床金屬切削機床 母線：母線： “”形線，形線， 由成型法形成，由成型法形成， 因而不需運動；因而不需運動；導線：導線： 圓錐螺旋線圓錐螺旋

12、線， 軌跡軌跡 法，是法，是復合成形運動復合成形運動， 分解為三個簡單運動：分解為三個簡單運動： 工件旋轉工件旋轉B11 、刀具、刀具 沿工件軸向移動沿工件軸向移動A12、刀、刀 具沿工件徑向移動具沿工件徑向移動A13。 金屬切削機床金屬切削機床母線：母線：漸開線漸開線 展成法形成，需要一個展成法形成，需要一個復合成形運動復合成形運動，可分解為滾，可分解為滾刀旋轉刀旋轉B11和工件旋轉和工件旋轉B12兩兩部分，部分，B11和和B12必須嚴格保必須嚴格保持相對關系。持相對關系。導線：導線：直線直線 由由相切法形成相切法形成，需要，需要兩個獨立的簡單成形運動兩個獨立的簡單成形運動，即，即滾刀旋轉（

13、與展成運動的滾刀旋轉（與展成運動的B11重合）和滾刀沿工件軸向重合）和滾刀沿工件軸向的移動的移動A2。金屬切削機床金屬切削機床不同工藝方法加工不同形狀的表面，所需的表面成形不同工藝方法加工不同形狀的表面，所需的表面成形運動是不同的，從而產生了各種不同類型的機床。運動是不同的，從而產生了各種不同類型的機床。用同一種工藝方法和刀具結構加工相同表面，由于具用同一種工藝方法和刀具結構加工相同表面，由于具體加工條件不同，表面成形運動在刀具和工件之間的體加工條件不同，表面成形運動在刀具和工件之間的分配也往往不同。分配也往往不同。例：車削圓柱面，根據工件形狀、尺寸和坯料形式等具例：車削圓柱面，根據工件形狀、

14、尺寸和坯料形式等具體條件不同，表面成形運動可以體條件不同，表面成形運動可以:金屬切削機床金屬切削機床 成形運動按其成形運動按其在切削加工過程中所起的在切削加工過程中所起的作用作用，可分為，可分為1、主運動：、主運動：產生切削的運動。產生切削的運動。 2、進給運動：、進給運動：維持切削得以繼續的運動。維持切削得以繼續的運動。 在表面成形運動中，必須有而且只能有一個主運在表面成形運動中，必須有而且只能有一個主運動。進給運動可能是一個、多個、沒有。動。進給運動可能是一個、多個、沒有。 無論是主運動還是進給運動，都可能是簡單運無論是主運動還是進給運動，都可能是簡單運動或復合運動。動或復合運動。金屬切削

15、機床金屬切削機床 主運動主運動工件旋轉工件旋轉B1形成母線，圓，軌跡法，需要形成母線，圓，軌跡法，需要1個簡單成形運動。個簡單成形運動。 功用：使刀具與工件間作相對運動，獲得所需的功用：使刀具與工件間作相對運動，獲得所需的切削速度。切削速度。 特點：速度較高及消耗的動力較多。特點：速度較高及消耗的動力較多。 進給運動進給運動 車刀直線平移車刀直線平移A2形成導線，直線，軌跡法，需要形成導線，直線，軌跡法，需要1個簡單成形運動個簡單成形運動 功用功用:切除毛坯表面金屬以形成整個加工表面。切除毛坯表面金屬以形成整個加工表面。 特點特點:進給運動的速度較低進給運動的速度較低,消耗的動力也較少。消耗的

16、動力也較少。金屬切削機床金屬切削機床二二、 機床上除表面成形運動外，還需要輔助運動，機床上除表面成形運動外，還需要輔助運動，主要有：各種主要有：各種空行程運動空行程運動、切入運動切入運動、分度運動分度運動、操縱和控制運動操縱和控制運動。金屬切削機床金屬切削機床1.各種空行程運動各種空行程運動:進給前后的快速運動和各種調位運進給前后的快速運動和各種調位運動。動。2.切入運動切入運動:保證被加工表面獲得所需要的尺寸。保證被加工表面獲得所需要的尺寸。3.分度運動分度運動:加工若干個完全相同的均勻分布的表面時，加工若干個完全相同的均勻分布的表面時，為使表面成形運動得以周期繼續進行。為使表面成形運動得以

17、周期繼續進行。 例：車削多頭螺紋，銑花鍵，滾齒齒輪，多工位例：車削多頭螺紋，銑花鍵，滾齒齒輪，多工位機床（多工位工作臺和多工位刀架）。機床（多工位工作臺和多工位刀架）。4.操縱和控制運動操縱和控制運動: 接通或斷開某個傳動鏈，操縱變速接通或斷開某個傳動鏈，操縱變速或換向機構的運動或換向機構的運動 。金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床一、機床的傳動聯系一、機床的傳動聯系 每個運動，都有以下三個基本部分：每個運動，都有以下三個基本部分：1、運動源（動力源）：、運動源（動力源）：為執行件提供運動和為執行件提供運動和動力的裝置。動力的裝置。 2、傳動裝置：、傳動裝置：傳遞運動和動力的裝置

18、。傳遞運動和動力的裝置。 3、執行件：、執行件：執行機床運動的部件。執行機床運動的部件。n 運動源運動源傳動裝置傳動裝置執行件執行件； 或：或： 執行件執行件傳動裝置傳動裝置執行件執行件， 構成構成傳動聯系傳動聯系。 金屬切削機床金屬切削機床傳動的基本組成動力源動力源 傳動裝置傳動裝置 執行件執行件 為執行件提供運為執行件提供運動和動力裝置動和動力裝置傳遞運動和動傳遞運動和動力的裝置力的裝置 執行機床運動執行機床運動的部件的部件 電動機，可幾個運動共電動機，可幾個運動共用一運動源；也可每個用一運動源；也可每個運動單獨有運動源。運動單獨有運動源。 齒輪、鏈輪、帶輪、齒輪、鏈輪、帶輪、絲桿、螺母等

19、絲桿、螺母等 主軸、刀架、工主軸、刀架、工作臺等，它是傳作臺等，它是傳遞運動的末端件遞運動的末端件 金屬切削機床金屬切削機床l構成一個傳動聯系的一系列串聯著的傳動構成一個傳動聯系的一系列串聯著的傳動件，稱為件，稱為“傳動鏈傳動鏈”。l傳動鏈按運動性質分為：傳動鏈按運動性質分為：外聯系傳動鏈外聯系傳動鏈、內聯系傳動鏈內聯系傳動鏈。 金屬切削機床金屬切削機床 1.外聯系傳動鏈外聯系傳動鏈（1）定義：）定義： 用于聯系動力源和機床的執行器官的傳動鏈。用于聯系動力源和機床的執行器官的傳動鏈。 （2）功用：）功用：把一定的功率從動源傳遞給執行器官。把一定的功率從動源傳遞給執行器官。保證執行器官一定的轉速

20、（或速度）和一保證執行器官一定的轉速（或速度）和一 定的調速范圍。定的調速范圍。能夠方便地進行運動的啟動，停止，換向能夠方便地進行運動的啟動，停止，換向和制動。和制動。金屬切削機床金屬切削機床 外聯系傳動鏈傳動比的變化，只影響生產外聯系傳動鏈傳動比的變化，只影響生產率或表面粗糙度，不影響發生線的性質。率或表面粗糙度，不影響發生線的性質。 因此，它因此，它不要求運動源和執行件之間有嚴不要求運動源和執行件之間有嚴格的傳動比關系格的傳動比關系。 外聯系外聯系 動力源與執行件之動力源與執行件之間的傳動聯系，稱間的傳動聯系，稱為外聯系。為外聯系。 為了實現外聯系而為了實現外聯系而順次串聯的傳動副，順次串

21、聯的傳動副，稱為外聯系傳動鏈。稱為外聯系傳動鏈。 金屬切削機床金屬切削機床例例：車外圓時，聯系電機車外圓時，聯系電機主軸之間的傳動鏈主軸之間的傳動鏈金屬切削機床金屬切削機床2.內聯系傳動鏈內聯系傳動鏈 （1）定義：定義： 為保證各有關運動件之間為保證各有關運動件之間運動規律運動規律的傳動鏈（或者的傳動鏈（或者聯系復合運聯系復合運動的兩個部分動的兩個部分）是）是復合運動內部復合運動內部的聯的聯系。系。（2）功用：功用： 保證傳動精度。保證傳動精度。內聯系內聯系 執行件與執行件之執行件與執行件之間的傳遞聯系稱為間的傳遞聯系稱為內聯系內聯系 。 為了實現內聯系而為了實現內聯系而順次串聯的傳動副，順次

22、串聯的傳動副，稱為內聯系傳動鏈。稱為內聯系傳動鏈。 金屬切削機床金屬切削機床u特點：特點： 內聯系傳動鏈內聯系傳動鏈聯系復合運動之內的兩聯系復合運動之內的兩個運動分量個運動分量，因而它所聯系的，因而它所聯系的執行件之執行件之間的相對速度（及相對位移量）有嚴格間的相對速度（及相對位移量）有嚴格的要求的要求，用來保證運動的軌跡。，用來保證運動的軌跡。注意注意：傳動鏈兩個末端件之間要求有嚴格的傳動比關系，如傳動鏈兩個末端件之間要求有嚴格的傳動比關系，如:車削螺紋主軸與刀架間的傳動鏈。內聯系傳動鏈中不能用帶傳車削螺紋主軸與刀架間的傳動鏈。內聯系傳動鏈中不能用帶傳動、摩擦輪傳動和鏈傳動動、摩擦輪傳動和鏈

23、傳動 。金屬切削機床金屬切削機床例例：在臥式車床上車螺紋時，聯系主軸在臥式車床上車螺紋時，聯系主軸刀刀 架之間的傳動鏈。架之間的傳動鏈。 如圖，內聯系傳動鏈由如圖，內聯系傳動鏈由3對齒輪串聯而成，其作用對齒輪串聯而成，其作用是將兩執行件，即主軸與刀架聯系起來，保證主軸轉是將兩執行件，即主軸與刀架聯系起來，保證主軸轉一周，刀架移動一個被加一周，刀架移動一個被加工導程，從而將兩個單工導程，從而將兩個單元運動，即主軸旋轉元運動，即主軸旋轉n1 和刀架縱向移動和刀架縱向移動n2 ，組，組成復合運動（成復合運動（ n1 n2 ）。）。金屬切削機床金屬切削機床 通常傳動鏈包括各種傳動機構，在考慮傳動路線通

24、常傳動鏈包括各種傳動機構，在考慮傳動路線時，可以先撇開具體的機構，把各種機構分成兩大時，可以先撇開具體的機構，把各種機構分成兩大類：類：u定比機構：定比機構：固定傳動比固定傳動比的傳動機構。如定比的傳動機構。如定比齒輪副、絲桿螺母副、蝸輪蝸桿副等。齒輪副、絲桿螺母副、蝸輪蝸桿副等。u換置器官：換置器官：變傳動比變傳動比的傳動機構。如變速箱、的傳動機構。如變速箱、掛輪架、數控機床中的數控系統等。掛輪架、數控機床中的數控系統等。 金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床傳動原理圖：傳動原理圖：用一些簡明的符號把傳動原理和用一些簡明的符號把傳動

25、原理和傳動路線表示出來。傳動路線表示出來。金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床數控車床的傳動原理圖數控車床的傳動原理圖 金屬切削機床金屬切削機床u傳動系統圖：傳動系統圖：表示實現機床全部運動的傳動示意圖。表示實現機床全部運動的傳動示意圖。 u具體具體傳動元件用傳動元件用簡單的簡單的規定符號規定符號表示（規定的符號見表示（規定的符號見GB4464-84機械制圖機械制圖機構運動簡圖符號）機構運動簡圖符號），并，并標標明齒輪的齒數、蝸桿頭數、絲桿導程、帶輪直徑、電明齒輪的齒數、蝸桿頭數、絲桿導

26、程、帶輪直徑、電動機功率和轉速等。動機功率和轉速等。傳動鏈中的傳動鏈中的機構，按運動傳遞或聯系順序依次排列，以機構，按運動傳遞或聯系順序依次排列，以展開圖形式畫在能反映主要部件相互位置的機床輪廓展開圖形式畫在能反映主要部件相互位置的機床輪廓中。中。u該圖只表示傳動關系，不代表各傳動元件的實際尺寸該圖只表示傳動關系，不代表各傳動元件的實際尺寸和空間。和空間。 金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床金屬切削機床l 傳動系統圖傳動系統圖上表示該機床所有的執行運動及其傳上表示該機床所有的執行運動及其傳動聯系；而動聯系；而傳動原理圖傳動原理圖則主要表示與表面成形有則主要表示與表面成形有直接關系的運動及其傳

27、動聯系。直接關系的運動及其傳動聯系。l 傳動系統圖傳動系統圖具體表示了傳動鏈中各傳動件的結構具體表示了傳動鏈中各傳動件的結構形式，如軸、齒輪、膠帶輪等；而形式，如軸、齒輪、膠帶輪等；而傳動原理圖傳動原理圖則則僅用一些簡單的符號來表示運動源與執行件，執僅用一些簡單的符號來表示運動源與執行件，執行件與執行件之間的傳動聯系。行件與執行件之間的傳動聯系。金屬切削機床金屬切削機床2- 4 機床運動的調整機床運動的調整一、運動的主要參數一、運動的主要參數 ：一般情況下，每一個獨一般情況下，每一個獨立的運動都有五個參數：即立的運動都有五個參數：即起點起點、軌跡軌跡、速度速度、方向方向、行程行程。 運動的軌跡運動的軌跡直線；直線；運動速度運動速度切削速度切削速度v；運動方向運動方向向前運動為切削；向前運動為切削；運動行程運動行程L； 運動位置運動位置運動的起點為運動的起點為a，終點為，終點為b 金屬切削