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1、6. 机械制造装备的分类 绪论P12,加工装备 机床（金属切削机床 特种加工机床 锻压机床 木工机床） 工艺装备 产品制造时所用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。 仓储输送装备 各级仓储、物料输送、机床上下料等，如AGV，机器人 辅助装备 包括清洗机、排屑和计量等设备。,1.2.3 车床的传动系统分析,（4）主轴的转速图,竖线代表传动轴。 横线代表转速值。 竖线上的圆圈代表传动轴的转速。 竖线间的连线代表传动副。,（4）主轴的转速图 在机床设计和机床使用说明书中，经常用转速图来表达主运动传动链的传动关系。CA6140型卧式车床主运动传动链的转速图如图2.21所示。图中，通过横线、竖线、斜线、
2、圆圈、数字和符号把主运动的传动顺序、传动关系、各级转速和转速级数表示出来。在机床设计和机床使用说明书中，经常用转速图来表达主运动传动链的传动关系。CA6140型卧式车床主运动传动链的转速图如图2.21所示。 竖线代表传动轴。图中，七条间距相等的竖线，分别用轴号“电、”代表主运动传动系统的轴，是按照运动从电机到主轴的传动顺序，在图中从左到右顺序排列。 横线代表转速值。图中横线（纵向坐标）表示不同的转速大小，由于主轴转速一般是按等比级数排列的，所以纵向坐标采用对数坐标，等间距表示相同公比。 竖线上的圆圈代表传动轴的转速。转速图中，每条竖线上的小圆圈（双圆圈表示重复）表示各传动轴和主轴具有的实际转速
3、。主轴上的转速按照标准转速（实际转速圆整为标准转速）标注在主轴的右侧，图中“10、12.5、1400 r/min”表示主轴得到的24级标准转速。轴到轴的高6级转速跨越了轴和轴。 竖线间的连线代表传动副。连线的倾斜程度代表传动副传动比，传动比用数字符号表示，如电机轴到轴皮带传动采用130：230表示，轴到轴的传动比分别为56：38 和51：43，。 转速图可以清楚的了解传动链的传动关系和主轴上的转速分布情况，表达简洁、清楚，掌握它对进行传动设计和传动分析有很大的帮助。,2.1 铣床,一、铣床的主要用途和主要特点 用途： 1. 加工各种平面、斜面、沟槽、台阶、T形槽、燕尾槽等表面； 2. 配上分度
4、头或回转台，加工齿轮、滑键轴、螺旋面、凸轮等各种成形表面； 3. 加工模具型面和型腔。,（2）展成法加工齿轮,应用齿轮啮合原理，把齿轮啮合副中的一个转化为刀具，另一个作为工件，并保证刀具和工件作严格的啮合运动。 被加工齿轮的齿面是在刀具和工件包络（展成）过程中连续形成的。 展成法加工齿轮需要在齿轮加工机床上进行，只要模数和压力角相同，一把刀具可以加工任意齿数的齿轮，其加工的齿轮精度高、生产率高，在生产中应用广泛。,1.形成渐开线的运动和传动链 滚刀和工件之间的复合运动，展成运动。 主运动传动链：电机到滚刀的外联系传动链 电机12iv34滚刀,展成传动链：,联系滚刀和工件之间的传动链，是一内联传
5、动链（内链） 设：滚刀头数为K，工件齿数为Z，则有： 滚刀转1/K圈 工件转1/Z圈 传动链： 滚刀(B1)45ix67工件(B2) 要保证B1和B2之间的严格传动比关系,2. 形成导线（直线）的运动和传动链,直线导线：滚刀的旋转和滚刀沿工件轴向的竖直进给运动 进给传动链：工件每转时刀架的轴向移动量（mm/r） 工件78 is910刀架升降丝杠刀架,一、通用部件的型号编制,表示与其配套的滑台台面宽度,表示通用部件的类型或驱动方式，用汉语拼音大写字母表示,1、液压滑台（HY）的结构,导轨的形式：A型双矩形导轨， B型山型-矩形导轨,（3）轮廓控制系统（Contour Control） 是对两个或
6、两个以上的坐标轴同时进行连续控制，并能对机床移动部件的位移和速度进行严格的控制，即要控制加工的轨迹，加工出要求的轮廓。其运动轨迹是任意斜率的直线、圆弧、螺旋线等。,3 按控制方式分类 （1）开环控制（Open Loop Control） 即不带位置测量元件，数控装置根据控制介质上的指令信号，经控制运算发出指令脉冲，使伺服驱动元件转过一定的角度，并通过传动齿轮、滚珠丝杠螺母副，使执行机构（如工作台）移动或转动。 特点是没有来自位置测量元件的反馈信号，对执行机构的动作情况不进行检查，指令流向为单向，控制精度较低。,驱动装置,工作台,数控装置,控制介质,指令脉冲,伺服电机,齿轮箱,（2）闭环控制（C
7、losed Loop Control） 是将位置检测装置安装于机床运动部件上，加工中将测量到的实际位置值反馈。另外通过与伺服电机刚性连接的测速元件，随时实测驱动电动机的转速，得到速度反馈信号，并与速度指令信号相比较，其比较的差值对伺服电动机的转速随时进行校正，直至实现移动部件工作台的最终精确定位。,测速元器件,位移指令,位移反馈,速度反馈,位置检测装置,工作台,（3）半闭环控制（Semi-Closed Loop Control） 是将位置检测装置安装于驱动电动机轴端或安装于传动丝杠端部，间接地测量移动部件（工作台）的实际位置或位移。,测速元器件,位移指令,位移反馈,速度反馈,位置检测装置,工作
8、台,数控钻床,数控钻床大多用点位控制，能自动地进行钻孔加工，用于以钻为主要工序的零件加工。 典型的数控钻床如图所示。,典型的数控钻床,三、数控切割机床的加工的特点和用途,线切割的加工精确度可达0.01mm，表面粗糙度R为1.252.5um。线切割可以加工用一般切削加工方法难以加工或无法加工的硬质合金和淬火刚等高硬度、复杂轮廓形状的板状金属工件，特别是对冲裁（落料）模具中的凸凹模尤其适用。数控线切割加工是机械制造中不可缺少的一种先进的加工方法，具有如下特点： （1）利用电蚀原理加工，电极丝与工件不直接接触，两者之间的作用力很小，因而工件的变形很小，电极丝、夹具不需要太高的强度。 （2）直接利用线
9、状的电极丝作电极，不需要制作专用电级，可节约电极设计、制造费用。 （3）可以加工用传统切削加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的工件。由于数控电火花线切割机床是数字控制系统，因此加工不同的工件只需编制不同的控制程序，对不同形状的工件都很容易实现自动化加工。很适合于小批量形状复杂零件、单件和试制品的加工，加工周期短。,转速图：,简明直观地反映了传动系统中各级转速的传动路线、主轴得到这些转速所需要的传动组数目及每个传动组中的传动副数目、各个传动比的数值、传动顺序和各轴转速级数及大小。 是分析和设计分级变速传动系统的重要工具,三、齿轮齿数的确定,（一）确定齿轮齿数的原则和要求 使齿轮结构紧凑，主轴转
10、速误差小 1）齿轮的齿数和Sz不应过大 考虑两轴中心距 一般Sz 100120 2）最小齿轮的齿数要尽可能小 不产生根切 故最小齿数18 小齿轮要可靠地装到轴上，壁厚a2m 两轴中心距不要太小，以免轴承等干涉 3）齿轮齿数应符合转速图上传动比的要求 齿数造成的转速误差 (n理-n实)/n理 10(1),（四）三联滑移齿轮的齿数,要检查相邻齿轮的齿数关系，确保左右移动时能顺利通过 计算：如果Z2Z3 保证 又 齿数差小于4时： 1.增加齿轮副的齿数和，以增大齿数差 2.采用变位齿轮 3.改变齿轮的排列方式,摩擦离合器变速机构: a.出现超速现象 b.无超速现象 c.出现超速现象 d.无超速现象,
11、滚动轴承优点,能在转速和载荷变化幅度很大的条件下稳定地工作； 能在无间隙，甚至在预紧的条件下工作； 摩擦系数小，有利于减少发热； 润滑容易，脂或油； 由轴承厂专门生产，可以外购。,滚动轴承缺点,滚动体数量有限，在旋转中径向刚度变化，同时引起振动 阻尼较低 径向尺寸较大,五、寿命,决定轴承寿命的是疲劳点蚀和磨损降低精度。对于重载或高速主轴，轴承失效可能是由于表层疲劳。对一般机床，由于主轴较粗，载荷相对来说不大，往往以磨损后精度下降作为失效的依据的。如果某一主轴轴承，规定精度为P4级，经使用后因磨损，其跳动值已降为PS级，这个轴承就认为应该更换了。虽然尚未产生疲劳点蚀现象。这时，决定主轴滚动轴承寿
12、命的是精度，失效的原因是磨损。这种“精度寿命，目前还难以计算。,七、滚动轴承的预紧,使轴承滚道与滚动体之间有一定的过盈量，称为预载荷或预紧。 预紧的原因： 滚动轴承在有间隙的条件下工作，会使载荷集中作用在处于受力方向的少数几个滚动体上，使这几个滚动体与滚道之间产生很大的接触应力和接触变形。 当略有过盈时，可使受载的滚动体增多，滚动体受力均匀。此外，还可均化误差。因此，适当预紧可以提高轴承的精度和寿命。 滚动轴承的刚度是随载荷而增大的。预紧使滚道与滚动体之间有一预载荷，它叠加在外载荷上，使轴承的载荷增加，从而提高了轴承的刚度。 限制性因素： 过度预紧，由于滚动体和滚道的变形太大，又将提高温升和降
13、低寿命。,为了便于装配和满足轴承、传动件等轴向定位的需要，主轴一般是阶梯形的轴 直径从前端向后或者是从中间向两端部逐段缩小 各阶梯之间应有退刀槽 为了与齿轮等传动件周向连接以传递转矩，主轴上经常带有键槽或花键,任务二 数控机床对进给传动系统的基本要求,数控机床的进给传动系统,1. 提高传动部件的精度和刚度,加大滚珠丝杠的直径，对滚珠丝杠螺母副、蜗杆螺母副、支承部件进行预紧，对滚珠丝杠进行预拉伸等，都是提高系统刚度的有效措施。 在传动链中设置减速齿轮，可以减小脉冲当量，从而提高传动精度，消除传动间隙。,数控机床的进给传动系统,25,按照摩擦性质还有滑动(摩擦)丝杠螺母机构和滚动(摩擦)丝杠螺母机构之分。,滑动丝杠螺母机构：结构简单、加工方便、制造成本低、具有自锁功能，但其摩擦阻力矩大、传动效率低(30-40)。 滚珠丝杠螺母机构：结构复杂、制造成本高，无自锁功能，但其最大优点是摩擦阻力矩小、传动效率高(92-98)，因此在机电一体化系统中得到广泛应用。,（2）分类,数控机床的进给传动系统,26,滚珠的循环方式有外循环和内循环两种。 滚珠在返回过程中与丝杠脱离接触的称为外循环；滚珠在返回过程中与丝杠始终接触的称为内循环。循环中的滚珠叫做工作滚珠，工作滚珠走过的滚道叫做工作圈数。,（2）按滚珠的循环方式分,