金属切削机床第二三讲.ppt
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金属切削机床第二三讲.ppt
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第二讲金属切削机床设计,本讲主要内容,数控机床组成及设计的基本要求数控车床的工艺范围数控机床型号与分类方法数控机床坐标系确定机床运动功能设计机床主要参数设计,2.1概述,金属切削机床是机械制造业的基础装备,因此又被称为工作母机。
数控技术和CAD技术的发展,为机床设计提供了新的条件和支撑。
2.1概述,数控机床的基本组成。
图纸,程序载体,输入装置,数控装置CNC,伺服驱动及位置检测装置,辅助控制装置(即强电控制装置),主运动进给运动辅助运动,零件,2.1.1机床设计需满足的基本要求,工艺范围-机床适应不同生产要求的能力(加工功能)取决于使用什么样的生产模式通用机床专门化机床专用机床直接影响机床结构的复杂程度,制造成本、加工效率。
车削的工艺范围,机床精度和精度保持性保证被加工工件达到要求的精度和表面粗糙度,并能在机床长期使用中保持这些要求机床精度分为本身精度和工作精度几何精度运动精度传动精度定位精度反映机床零部件加工和装配误差大小的技术指标,机床刚度-机床系统抵抗变形的能力K=F/yK为机床刚度(N/m);F为作用在机床上的载荷(N);y为在在和作用下,机床的变形(m)抵抗受迫振动的能力(又称为抗振性)抵抗自激振动的能力(又称为切削稳定性),低速运动平稳性-(爬行)-运动部件低速运动时,主动件匀速运动,从动件出现明显的速度不均匀的跳跃式运动。
柔性机床宜人性与物流系统的可亲性热变形与噪声机床成本和生产周期可靠性,2.1.2机床设计的方法与步骤,机床的设计方法是根据其设计类型而定的:
创新设计类型(系列中基型产品)通用机床系列化设计方法变型设计(系列中其他产品)分析式设计(又称试行设计)针对机床总体方案(如运动功能方案、结构布局方案)创新设计类型创成式设计(又称解析式设计)还在研究发展中,机床设计步骤,运动功能设计基本参数设计传动系统设计总体结构布局控制系统设计,2.2金属切削机床总体设计,一、金属切削机床的分类,按加工方式分:
12大类,按工艺用途分:
切削类机床、成型类机床、特种加工机床按通用程度分:
通用机床、专门化机床、专用机床按加工精度分:
普通精度、精密精度、高精度按自动化程度:
手动、机动、半自动、自动机床按机床质量分:
仪表机床、中型、大型、重型机床,2.2.1机床型号编制和系列型谱的制定,一、金属切削机床的分类,按运动轨迹分:
点位控制、直线控制、轮廓控制,2.2.1机床型号编制和系列型谱的制定,一、金属切削机床的分类,轮廓控制2轴、2.5轴、3轴、4轴、5轴,2.2.1机床型号编制和系列型谱的制定,一、金属切削机床的分类,按伺服控制方式分类:
开环、半闭环、全闭环、混合闭环,2.2.1机床型号编制和系列型谱的制定,二、金属切削机床型号的编制,按(JB1838-1985)金属切削机床型号编制方法规定
(一)通用机床型号,1.机床的类别代号,2.机床的特性代号
(1)通用特性代号,
(2)结构特性代号区别主参数相同而结构不同的机床,在型号中用汉语拼音区分。
通用特性代号已用的字母及字母“I”、“O”不能用。
例:
CA6140型普通车床,3.机床的组别和系别代号每类机床分10组(从09组),每组又分10系(从09型),组别,类别,4.主要参数代号代表机床规格大小的一种参数,用阿拉伯数字表示,常用主参数的折算值(1/10或1/100或1/1)来表示。
5.机床重大改进序号用字母“A、B、C”表示,附机床型号末尾,以示区别。
(二)专用机床型号型号表示方法:
(三)组合机床及自动线型号,例:
B13100北京第一机床厂第三组第100种专用机床(专用铣床),组合机床及自动线分类代号,2.2.2机床的运动功能设计,
(一)机床坐标系确定右手笛卡尔坐标系,Z轴传递切削力的主轴轴线,并且以刀具远离工件的方向为正方向。
2.2.2机床的运动功能设计,
(一)机床坐标系确定X轴与工件装夹面相平行的水平面内与Z轴垂直,Z轴垂直:
由刀具向立柱方向看,右为X正方向,Z轴水平:
由刀具主轴后端向工件方向看,右为X正方向,2.2.2机床的运动功能设计,
(一)机床坐标系确定,2.2.2机床的运动功能设计,
(一)机床坐标系确定机床原点,参考点,参考点:
为了正确建立坐标系,通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点,其固定位置由机械挡块确定。
2.2.2机床的运动功能设计基本方法:
表面运动传动,
(二)工件表面的形成方法零件上的常见表面:
1.圆柱面直线(母线)、圆(导线)2.圆锥面直线(母线)、圆(导线)3.平面直线或圆、直线(导线)4.成形面(如螺纹面、渐开线表面)型线、螺旋线或直线,母线和导线统称为形成表面的发生线,由于刀刃形状和加工方法不同,形成发生线的方法也不同,可归纳为四种:
1.轨迹法:
刀刃为切削点,它按一定的轨迹运动而形成发生线。
此发生线需要一个独立的成形运动,2.成形法:
刀刃为一条切削线,其形状与发生线相同。
此发生线不需要成形运动,3.相切法:
刀具边旋转边作轨迹运动,刀具切削点运动轨迹的包络线形成一条发生线。
此发生线需要两个独立的成形运动,4.展成法:
刀刃为一条切削线,但形状与发生线不吻合,刀具与工件作展成运动,发生线是切削刃各瞬时位置的的包络线。
此发生线需要一个独立的成形运动,刀工共同完成,(三)表面形成所需的运动也即形成发生线所需的运动成形运动按组成情况不同,可分为简单成形运动:
复合成形运动:
一个成形运动是由单独的旋转运动或直线运动构成的。
型线、螺旋线常需成型刀刃或几个简单运动组合,如由展成运动形成渐开线。
一个成形运动,是由两个或两个以上旋转运动或直线运动,按照某种确定的运动关系组合而成。
除成形运动外,还有下列运动:
(1)分度运动
(2)切入运动(3)辅助运动进刀、退刀、回程和转位等(4)操纵及控制运动操纵离合器、改变速度、进给量等,按作用情况不同,可分为主运动产生切削加工形成工件新表面的运动,速度最高,消耗功率最大,通常只有一个主运动。
进给运动维持切削加工可以继续的运动。
可以是一个或多个;可以是连续的,也可以是断续的。
(四)运动功能方案设计,机床工艺方案拟定确定加工方法、刀具类型、工艺基准、加紧方式坐标系确定沿XYZ轴的直线运动仍用XYZ表示绕XYZ轴的回转运动用ABC表示平行于XYZ的辅助轴用UVW表示绕XY的辅助回转轴用ED等表示设计机床运动功能式p_主运动、f_进给运动、a_非成形运动车床W/Cp,Zf,Xf/T绘制机床运动功能图,(五)机床的传动1.机床的基本组成部分,
(1)动力源通常为电动机,包括交流电动机、直流电动机、伺服电动机、变频调速电机、步进电机等。
(3)传动件把动力源的动力和运动按要求传递给执行件或将运动由个执行件传递到另一执行件的零部件,如齿轮、丝杠螺母、液压传动件等,
(2)执行件机床上直接夹持刀具或工件并实现所需运动的零部件,如主轴、刀架、工作台等。
2.机床的传动联系,把动力源和执行件或执行件之间联系起来的一系列传动件,构成了一个传动联系,称其为传动链。
传动链两端的元件称为末端件,它可以是动力源或执行件。
按传动链的性质不同可分为:
外联系传动链传动链两个末端件之间不要求有严格的传动比关系,如车削时电机与主轴间的传动链内联系传动链传动链两个末端件之间要求有严格的传动比关系,如车削螺纹主轴与刀架间的传动链;滚切齿轮工件与滚刀间的传动链;内联系传动链中不能用带传动、摩擦轮传动和链传动。
传动链中通常包括两类传动机构1)定比传动机构传动比和传动方向固定不变的传动机构,如定比齿轮副、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等2)换置机构根据加工要求可变换传动比和传动方向的传动机构,如挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器换向机构等。
1)传动原理图为了便于研究机床的传动原理,用一些简明的符号把动力源、执行件之间的传动联系表示出来的示意图。
并不表达实际传动机构的种类和数量,3.传动原理图和传动系统图,2)传动系统图表示机床全部运动的传动关系的示意图,用国家标准规定的符号表示各种传动元件,并按照运动传递的顺序,画在能反映机床外形和各主要部件相互位置的展开图中。
只表示传动关系,而不表示各零件的实际尺寸和位置,2.2.3机床总体结构方案设计,运动功能分配设计解决哪些运动由刀具一侧完成,哪些运动由工件一侧完成。
用“”符号表示功能式中“接地”的位置。
结构布局设计机床总体结构的概略形状与尺寸设计总体方案评价,2.2.4机床的主参数设计,主参数代表机床规格大小和反映机床最大工作能力的一种参数一般技术参数(基本参数)尺寸参数(机床的主要结构尺寸参数)与被加工零件有关的尺寸标准化工具或夹具的安装面尺寸运动参数主运动参数nmin、nmax、公比、Rn、Z进给运动参数fmin、fmax、公比f、Zf动力参数主电动机功率P主=P切+P空+P辅进给电动机功率Pf=(0.030.04)P主或Pf=QVf/60000f,重点掌握,数控机床组成及设计的基本要求数控机床型号与分类方法机床运动功能设计数控机床坐标系确定零件表面成型方法以及相关运动机床主要参数设计运动参数设计公比的制定、选用原则标准数列的制定选取,
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