机械制造技术基础(2023春)

东北大学 朱立达

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 装备制造业
  • 2 机械制造系统和机械制造单元
    • 2.1 机械产品生产过程与工艺过程
    • 2.2 机械制造系统及其组成
    • 2.3 机械制造单元的组成及工艺系统
    • 2.4 零件成形方法
  • 3 金属切削机床
    • 3.1 零件表面的形成方法
    • 3.2 机床的切削形成运动
    • 3.3 机床的分类方法
    • 3.4 机床的型号编制
    • 3.5 机床的传动链
    • 3.6 普通机床的主传动系统
    • 3.7 机床的进给传动系统
    • 3.8 数控机床的组成及优点
  • 4 金属切削与磨削加工
    • 4.1 金属切削过程
  • 5 机械加工工艺规程的制定
    • 5.1 机械加工工艺过程基本概念
    • 5.2 机械加工工艺规程设计
    • 5.3 尺寸链和工艺尺寸链问题
  • 6 机床夹具
    • 6.1 机床夹具概述
    • 6.2 工件在夹具中的定位
    • 6.3 定位误差的分析与计算
  • 7 机械加工精度的影响因素及控制
    • 7.1 机械加工精度概念及其获得方法
    • 7.2 机械加工精度影响因素及控制
    • 7.3 机械加工工艺系统原有误差的影响
  • 8 机械加工表面质量的影响因素及控制
    • 8.1 机械加工便面质量的影响因素
    • 8.2 机械加工过程中的振动
  • 9 机器的装配
    • 9.1 装配过程概述
    • 9.2 装配尺寸链的分析计算
    • 9.3 保证装配精度的方法
  • 10 机械制造技术发展
    • 10.1 制造技术发展
机床的传动链
  • 1 知识内容
  • 2 练习


内容 

机床的传动联系和传动原理图 

(1)机床的传动链

机床的基本用途就是:牢固地装夹工件和刀具,并把二者组合在一个统一体中;提供一定的运动和足够的动力;使二者作表面成形运动,并通过切削过程形成所要求的加工表面。

为了得到所需要的运动,机床需要通过一系列的传动件(例如皮带、齿轮、轴、轴承、离合器等)把安装刀具和工件的执行件(例如主轴、刀架、工作台等)和动源(例如电动机、液压马达等),或者把执行件和执行件(例如把主轴和刀架等)连接起来,构成一个传动联系。构成这样一个传动联系的一系列传动件称为传动链。机床传动系统由若干传动链所组成。动源、传动件(系统)和执行件是构成机床的基本部分,缺一不可。根据传动联系的性质,传动链可以分为外联系传动链和内联系传动链两类。

外联系传动链联系动源和执行件,使执行件得到预定速度的运动,并传递一定的动力。此外,外联系传动链还包括变速机构和换向机构等。外联系传动链的变化只影响生产率或表面粗糙度,不影响发生线的性质。因此外联系传动链不要求有严格的传动比关系。例如,在车床上用轨迹法车削圆柱面时,主轴的旋转和刀架的移动就是两个相互独立的成形运动,即有两条外联系传动链。

内联系传动链联系复合成形之间的各个运动分量,所联系的执行件之间的相对速度(及相对位移量)有严格的要求,即有严格的传动比要求,以确保运动轨迹正确性。例如,在车床上车削螺纹,为了保证所加工螺纹的导程,机床的传动链设计应确保主轴(工件)每转一转,车刀必须准确地移动一个导程。联系主轴和刀架之间的传动链就是一条内联系传动链。为保证准确的传动比,内联系传动链中不能用摩擦传动或瞬时传动比有变化的传动件,例如链传动。

传动链包括各种传动机构,如带传动、定比齿轮副、齿轮齿条副、丝杠螺母副、蜗轮蜗杆副、滑移齿轮变速机构、离合器变速机构、交换齿轮或挂轮架以及各种电的、液压的和机械的无级变速机构、数控机床的数控系统等。上述各种机构又可以分为具有固定传动比的“定比机构”(例如定比齿轮副、齿轮齿条副、丝杠螺母副等)和可变换传动比的“换置机构”(例如齿轮变速箱、挂轮架、各类无级变速机构等)两类。

(2)传动原理图

为便于研究机床的传动联系,常用一些简明的符号把机床的传动原理和传动路线表示出来,这就是传动原理图。为传动原理图常用的一些符号,其中表示执行件的符号因未统一规定,一般多采用较直观的示意图表示。

给出了车削外圆柱面时设计的传动原理的几种方案。图中机床主轴和工件用简单图形示之,工件装于主轴上,随主轴一起作旋转运动B1;车刀固定在刀架上,随刀架一起作直线进给运动A2。通常动源多是作旋转运动,因此,对于诸如刀架的直线运动,需要有把旋转运动变为直线运动的机构,如齿轮-齿条副、丝杠-螺母副等。此类机构一般统称为直线运动机构。习惯上在传动原理图中统以丝杠-螺母传动简图表示直线运动机构,而实际并非一定就是采用丝杠-螺母机构。

图3绘制机床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)直线运动机构(f)换置机构; 

(g)定比机构; (h)电的联系; (i)脉冲发生器;(j)快速换置机构—数控系统

 主轴转动是主运动,因此称电动机到主轴这条传动链为主运动传动链;同理,组成进给传动的传动链成为进给运动传动链。加工时通常需要根据工艺要求选用不同的主轴转速和刀架的进给速度。因此在传动链中需要有变换传动比的换置机构。uv表示主运动传动链中的换置机构,us表示进给运动传动链中的换置机构。图中以虚线代表定比传动,它可以由齿轮副、蜗轮副、带轮副、链轮副或摩擦副等组成。换置机构中有时也包括改变运动方向的换向机构和运动启停机构等。主运动、进给运动以及必要的辅助运动传动链构成了一台机床的传动系统。

进给运动传动链既可以有自己单独的动源,也可以与主运动共用一个动源,还可以另一个执行件(主轴)作间接动源。这三种方式虽然在传动形式上不同,据此设计出的机床也会有相应的差别,但从完成车削外圆柱面的运动角度来看,本质是一样的。若车削螺纹,则只有通过us换置机构才能够保证主轴(工件)B1和刀架(刀具)A2之间严格的比例关系。

为完成上述外圆柱面的加工,还可以有其它组合形式的传动原理,例如:车刀不动,工件转动且移动;工件不动,车刀转动且移动;车刀转动,工件移动。一般来说,传动原理图只表明机床最基本的表面成形运动和必要的辅助运动。