机械制造装备设计-第22讲

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1、重庆理工林园分校毛国平副教授机械制造装备设计第二章金属切削机床设计第二章金属切削机床设计第一节概述第二节金属切削机床设计的基本理论第三节金属切削机床总体设计返回主页退出上一页下一页第二章金属切削机床设计2.1概述一、机床设计应满足的基本要求二、机床设计方法三、机床设计步骤上一页下一页退出返回主页返回本章第二章金属切削机床设计（一）工艺范围（二）柔性（三）与物流系统的可亲性（四）刚度（五）精度（六）噪声（七）生产率和自动化（八）成本（九）生产周期（十）可靠性（十一）造型与色彩（十二）设计方法退出返回本节机床设计应满足

2、的基本要求返回主页下一页第二章金属切削机床设计退出返回本节机床设计方法返回主页下一页（一）机床设计正在向着“以系统为主的机床设计”方向发展，即在机床设计时要考虑它如何更好的适应FMS等先进制造系统的要求，例如要求具有时、空柔性，与物流的可亲性等等。（二）机床设计方法是根据其设计类型而定。通用机床采用系列化设计方法。系列中基型产品属创新设计类型，其他属变形设计类型。有些类型，如组合机床属组合设计类型。（三）在创新设计类型中，机床总体方案的产生方法可采用分析式设计或创成式设计。第二章金属切削机床设计（二）总体设计退出返

3、回本节机床设计内容及步骤返回主页进入下一节（三）结构设计（一）确定结构原理方案（六）定型设计（五）机床整机综合评价（四）工艺设计创新设计方法模块化设计方法虚拟样机实物样机第二章金属切削机床设计2.2金属切削机床设计的基本理论（一）上一页下一页退出返回主页机床的运动学原理机床运动学是研究、分析和实现机床期望的加工功能所需要的运动功能配置返回本章第二章金属切削机床设计退出返回本节返回主页下一页金属切削机床的基本功能是提供切削加工所必须的运动和动力。其基本工作原理是：通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件加工表面多

4、余的金属材料，形成工件加工表面的几何形状、尺寸，并达到其精度要求。工件表面的形成方法机床运动功能方案设计2.2.2机床的运动功能设计几何表面的形成原理图示12a)平面12b)圆柱面12c)平面12d)圆锥面1母线2导线发生线的形成图示1fnn1...fn1n21a)c)b)fn1n2fd)e)a)点刃车刀车外圆柱面b)宽刃车刀车外圆柱面c)砂轮磨外圆柱面d)盘铣刀铣外圆柱面e)滚齿加工第二章金属切削机床设计退出返回本节工件表面的形成方法返回主页下一页几何表面的形成原理图示发生线的形成图示发生线的形成：1）轨迹法（描

5、述法）2）成型法（仿形法）3）相切法（旋切法）4）范成法（滚切法）机床坐标系的规定标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。为了确定机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。例如铣床上，有机床的纵向运动、横向运动以及垂向运动。在数控加工中就应该用机床坐标系来描述。2.3.2机床运动功能方案设计机床上的坐标系是采用右手直角笛卡尔坐标系。机床的坐标轴与运动方向机床各坐标轴及其正方向的确定原则是：(1)先确定Z轴

6、。以平行于机床主轴的刀具运动坐标为Z轴，若有多根主轴，则可选垂直于工件装夹面的主轴为主要主轴，Z坐标则平行于该主轴轴线。若没有主轴，则规定垂直于工件装夹表面的坐标轴为Z轴。Z轴正方向是使刀具远离工件的方向。如立式铣床，主轴箱的上、下或主轴本身的上、下即可定为Z轴，且是向上为正；若主轴不能上下动作，则工作台的上、下便为Z轴，此时工作台向下运动的方向定为正向。机床的坐标轴与运动方向(2)再确定X轴。X轴为水平方向且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面。在工件旋转的机床(如车床、外圆磨床)上，X轴的运动方向是径向的，与横向导轨

7、平行。刀具离开工件旋转中心的方向是正方向。对于刀具旋转的机床，若Z轴为水平(如卧式铣床、镗床)，则沿刀具主轴后端向工件方向看，右手平伸出方向为X轴正向，若Z轴为垂直(如立式铣、镗床，钻床)，则从刀具主轴向床身立柱方向看，右手平伸出方向为X轴正向。机床的坐标轴与运动方向(3)最后确定Y轴。在确定了X、Z轴的正方向后，即可按右手定则定出Y轴正方向。机床坐标系示例(a)卧式车床；(b)立式铣床机床的坐标轴与运动方向c车床坐标系+X+X铣床坐标系镗铣床坐标系上述坐标轴正方向，均是假定工件不动，刀具相对于工件作进给运动而确定

8、的方向，即刀具运动坐标系。但在实际机床加工时，有很多都是刀具相对不动，而工件相对于刀具移动实现进给运动的情况。此时，应在各轴字母后加上“ ’ ”表示工件运动坐标系。按相对运动关系，工件运动的正方向恰好与刀具运动的正方向相反，即有：+X=−X’+Y=−Y’+Z=−Z’+A=−A’+B= −B’+C=−C’此外，如果在基本的直角坐标轴X、Y、Z之外，还有其他轴线