歡迎使用本套CAI《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》（5版）目錄第二章金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)第三章典型部件設(shè)計(jì)退出下一頁(yè)第一章機(jī)械制造及裝備設(shè)計(jì)方法第四章工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)第五章機(jī)床夾具設(shè)計(jì)第六章注塑模具設(shè)計(jì)第一章第一章機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法第一節(jié)

概述第二節(jié)機(jī)械制造裝備應(yīng)具備的功能和分類第三節(jié)

機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法返回主頁(yè)退出上一頁(yè)下一頁(yè)第四節(jié)

機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)第一章第一節(jié)1.1.概述一、

機(jī)械制造生產(chǎn)模式的演變（一）20世紀(jì)50年代前“剛性”生產(chǎn)模式（二）20世紀(jì)80年代起機(jī)械裝備具有“柔性化”，“自動(dòng)化”和“精密化”（三）

產(chǎn)品設(shè)計(jì)采用數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)CAD/CAM,

CAPP上一頁(yè)下一頁(yè)退出返回主頁(yè)返回本章（四）20世紀(jì)末數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造第一章第一節(jié)1.1.概述二、制造業(yè)的作用及現(xiàn)狀（一）制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱

上一頁(yè)下一頁(yè)退出返回主頁(yè)返回本章（二）機(jī)械制造業(yè)是制造業(yè)的核心。我國(guó)在“十一五”“十二五”建設(shè)期間，國(guó)家將振興裝備制造業(yè)作為推進(jìn)工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)的主要內(nèi)容，數(shù)控機(jī)床是振興裝備制造業(yè)重點(diǎn)之一。按照立足科學(xué)發(fā)展、著力自主創(chuàng)新、完善體制機(jī)制、為調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會(huì)的奮斗目標(biāo)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。第一章第一節(jié)1.1.概述以機(jī)床制造業(yè)為例，已形成六大發(fā)展區(qū)域：東北地區(qū)是我國(guó)數(shù)控車床、加工中心、重型機(jī)床和鍛壓設(shè)備、量刃具的主要開發(fā)生產(chǎn)區(qū)，東部地區(qū)數(shù)控磨床產(chǎn)量占全國(guó)四分之三；西部地區(qū)重點(diǎn)發(fā)展齒輪加工機(jī)床，中部地區(qū)主要發(fā)展重型機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)，重型機(jī)床產(chǎn)值占全國(guó)六分之一，環(huán)渤海地區(qū)包括北京、天津等，主要發(fā)展加工中心和液壓壓力機(jī)，珠江三角洲地區(qū)是數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)基地，生產(chǎn)數(shù)控車床和數(shù)控系統(tǒng)、功能部件等。上一頁(yè)下一頁(yè)退出返回主頁(yè)返回本章第一章第一節(jié)1.1.概述三、機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)1、向高效、高速、高精度方向發(fā)展2、多功能復(fù)合化、柔性自動(dòng)化的產(chǎn)品成為主流3、實(shí)施綠色制造與可持續(xù)制造發(fā)展戰(zhàn)略4、智能制造技術(shù)和智能化裝備有了新的發(fā)展5、發(fā)展中的數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)與裝備6、我國(guó)自主創(chuàng)新和高新技術(shù)的發(fā)展上一頁(yè)下一頁(yè)退出返回主頁(yè)返回本章第一章第二節(jié)1.2.機(jī)械制造裝備應(yīng)具備的功能和分類

一、一般的功能要求（一）機(jī)械制造裝備應(yīng)具備的功能（1）加工精度方面的要求（2）強(qiáng)度、剛度和抗震性方面的要求（3）可靠性加工穩(wěn)定性方面的要求（4）使用壽命方面的要求（5）技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面的要求返回主頁(yè)退出上一頁(yè)下一頁(yè)返回本章機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)1。3機(jī)械制造裝的分類第一章第二節(jié)1.2.機(jī)械制造裝備應(yīng)具備的功能和分類1、加工裝備主要指機(jī)床。機(jī)械制造裝備分為：加工裝備、工藝裝備、倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸裝備和輔助裝備四大類。2、工藝裝備：機(jī)床是制造機(jī)器的機(jī)器，也稱工作母機(jī)。各種刀具、模具、夾具、量具，它是保證產(chǎn)品制造質(zhì)量、貫徹工藝規(guī)程、提高生產(chǎn)效率的重要手段。退出上一頁(yè)進(jìn)入下一章返回主頁(yè)返回本章二、機(jī)械制造裝備的分類第一章第二節(jié)1.2.機(jī)械制造裝備應(yīng)具備的功能和分類

3、倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)送裝備：倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸裝備包括各級(jí)倉(cāng)儲(chǔ)、物料運(yùn)輸、機(jī)床上下料、機(jī)器人等。4、輔助裝備返回主頁(yè)退出上一頁(yè)下一頁(yè)返回本章輔助裝備包括清洗機(jī)和排屑裝置第一章第三節(jié)1.3.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的類型和設(shè)計(jì)方法一、創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)通常應(yīng)從市場(chǎng)調(diào)研和預(yù)測(cè)開始，明確產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)，經(jīng)過(guò)來(lái)驗(yàn)證新產(chǎn)品的技術(shù)可行性；通過(guò)小批試生產(chǎn)來(lái)產(chǎn)品規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)等四個(gè)階段；還應(yīng)通過(guò)產(chǎn)品試制和產(chǎn)品試驗(yàn)驗(yàn)證新產(chǎn)品的制造工藝和工藝裝備的可行性。二、變形設(shè)計(jì)在原有產(chǎn)品基礎(chǔ)上，基本工作原理和總體結(jié)構(gòu)保持不變，適應(yīng)型設(shè)計(jì)是通過(guò)改變或更換部分部件或結(jié)構(gòu)，變參數(shù)型設(shè)計(jì)是通過(guò)改變部分尺寸與性能參數(shù)，形成所謂的變型產(chǎn)品，以擴(kuò)大使用范圍，滿足更廣泛的用戶需求。三、模塊化設(shè)計(jì)是在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列通用模塊，根據(jù)市場(chǎng)需求，對(duì)這些模塊進(jìn)行選擇組合構(gòu)成不同功能，或功能相同但性能不同、規(guī)格不同的組合變型產(chǎn)品。上一頁(yè)下一頁(yè)退出返回主頁(yè)返回本章設(shè)計(jì)的類型有：創(chuàng)新設(shè)計(jì)、變形設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)第一章第三節(jié)退出產(chǎn)品規(guī)劃階段需求分析調(diào)查研究預(yù)測(cè)可行性分析編制設(shè)計(jì)任務(wù)書方案設(shè)計(jì)階段對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的抽象建立功能結(jié)構(gòu)圖1-1尋求原理解與解決方法初步設(shè)計(jì)方案的形成初步設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)與篩選下一頁(yè)返回本節(jié)1.3.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的類型和設(shè)計(jì)方法返回主頁(yè)1、2、3、4、5、1、2、3、4、5、（一）（二）一、機(jī)械制造裝備創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法第一章第三節(jié)退出圖1-1功能結(jié)構(gòu)圖下一頁(yè)返回本節(jié)1.3.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的類型和設(shè)計(jì)方法返回主頁(yè)第一章第三節(jié)技術(shù)設(shè)計(jì)階段確定結(jié)構(gòu)原理方案總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì)階段零件圖設(shè)計(jì)完善裝備圖商品化設(shè)計(jì)編制技術(shù)文檔退出返回本節(jié)1.3.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的類型和設(shè)計(jì)方法返回主頁(yè)1、2、3、1、2、3、4、（三）（四）下一頁(yè)第一章第三節(jié)（二）系列化設(shè)計(jì)的基本概念退出返回本節(jié)1.3.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的類型和設(shè)計(jì)方法返回主頁(yè)（三）系列化設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)（四）系列化設(shè)計(jì)的步驟1、2、3、主參數(shù)和主要性能指標(biāo)的確定參數(shù)分級(jí)制定系列型譜縱系列產(chǎn)品橫系列產(chǎn)品跨系列產(chǎn)品abc下一頁(yè)二、變形設(shè)計(jì)（一）機(jī)床系列型譜（表2-1）第一章第三節(jié)退出返回本節(jié)表2-1中型臥式車床系列型譜表返回主頁(yè)下一頁(yè)

型式最大工件直徑/mm萬(wàn)能式馬鞍式提高精度無(wú)絲杠式卡盤式球面加工端面車床2503204005006308001000注：——基型，——變型第一章第三節(jié)（一）模塊化設(shè)計(jì)方法退出返回本節(jié)1.3.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的類型和設(shè)計(jì)方法返回主頁(yè)三、模塊化設(shè)計(jì)（二）模塊化設(shè)計(jì)的步驟1、2、3、明確任務(wù)建立功能結(jié)構(gòu)如圖1-4車床功能結(jié)構(gòu)合理確定產(chǎn)品的系列型譜和參數(shù)下一頁(yè)模塊是具有一定功能的零件、組件或部件，模塊上具有特定的聯(lián)接表面和聯(lián)接方法，以保證相互組合的互換性和精確度。模塊化設(shè)計(jì)是提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、加快設(shè)計(jì)進(jìn)度、進(jìn)行組合設(shè)計(jì)的重要途徑。1、2、4、模塊的組合5、模塊的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)第一章第三節(jié)退出返回本節(jié)1.3.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的類型和設(shè)計(jì)方法返回主頁(yè)下一頁(yè)圖1-3模塊分類第一章第三節(jié)退出返回本節(jié)1.3.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的類型和設(shè)計(jì)方法返回主頁(yè)進(jìn)入下一節(jié)合理化工程是一種管理哲理，適用于合同型企業(yè)。合理化工程的主要目的是采用先進(jìn)的信息處理技術(shù)，進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的重組、產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過(guò)程的重組和設(shè)計(jì)/管理系統(tǒng)信息集成，盡可能減少產(chǎn)品零部件的類別數(shù)，從而縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量。1、2、第一章第四節(jié)1.4.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)

一、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)二、可靠性評(píng)價(jià)三、人機(jī)工程學(xué)評(píng)價(jià)上一頁(yè)下一頁(yè)退出返回主頁(yè)四、結(jié)構(gòu)工藝性評(píng)價(jià)返回本章五、產(chǎn)品造型評(píng)價(jià)六、標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)七、符合工業(yè)工程和綠色工程要求評(píng)價(jià)八、柔性化、精密化、自動(dòng)化評(píng)價(jià)第一章第四節(jié)退出返回本節(jié)1.4.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)返回主頁(yè)下一頁(yè)一、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)步驟:（一）建立目標(biāo)系統(tǒng)和確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（二）確定重要性系數(shù)（三）確定各設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)（四）總權(quán)重值ZQj（五）技術(shù)評(píng)價(jià)Tj（六）經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)Ej:Ej:是理想生產(chǎn)成本CL與實(shí)際生產(chǎn)成本Cs之比,即:Ej=CL/Cs經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)Ej越大，代表經(jīng)濟(jì)效果越好，Ej=1的方案經(jīng)濟(jì)上最理想。如經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)值小于0.7，說(shuō)明方案的實(shí)際生產(chǎn)成本大于市場(chǎng)同類產(chǎn)品的最低價(jià)，一般不予考慮。第一章第四節(jié)退出返回本節(jié)1.4.

機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)

技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)返回主頁(yè)（七）技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)TEj:有兩種計(jì)算方法1、當(dāng)Tj和Ej的值相差不太懸殊時(shí)，可用均值法計(jì)算Ej值：TEj=（Tj+Ej）/22、當(dāng)Tj和Ej的值相差很懸殊時(shí)，建議用雙曲線法計(jì)算Ej值：TEj=Tj+Ej下一頁(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)值越大，設(shè)計(jì)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合性能越好，一般值不應(yīng)小于0.65。

第一章第四節(jié)（一）可靠性特征量退出返回本節(jié)1.4.

機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)

返回主頁(yè)二、可靠性評(píng)價(jià)（二）可靠性預(yù)測(cè)下一頁(yè)產(chǎn)品可靠性指標(biāo)可靠性維修性有效性耐久性安全性可靠度可靠壽命累積失效概率失效率平均壽命平均修復(fù)時(shí)間修復(fù)率維修度極限有效度平均有效度瞬時(shí)有效度可靠性指標(biāo)的分配（三）第一章第四節(jié)（一）人因素方面，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮與人體尺寸參數(shù)有關(guān)的問(wèn)題，如人體靜態(tài)與動(dòng)態(tài)尺寸，人體操縱力，人的視覺(jué)和聽覺(jué)特性。（二）機(jī)器因素方面，信號(hào)顯示裝置設(shè)計(jì)，操縱裝置設(shè)計(jì)，安全保障技術(shù)。（三）人機(jī)系統(tǒng)方面，人機(jī)系統(tǒng)可靠性和安全性。（四）環(huán)境因素方面，作業(yè)空間，物理環(huán)境，化學(xué)環(huán)境。退出返回本節(jié)1.4.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)返回主頁(yè)下一頁(yè)三、人機(jī)工程學(xué)評(píng)價(jià)第一章第四節(jié)（一）加工工藝性，（二）裝配工藝性，與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、零件及其結(jié)合部位的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)類型有關(guān)。退出返回本節(jié)1.4.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)返回主頁(yè)下一頁(yè)（三）維修工藝性，平均修復(fù)時(shí)間短，維修成本低；采用狀態(tài)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)記錄，指導(dǎo)維修。結(jié)構(gòu)工藝性評(píng)價(jià)的目的是降低生產(chǎn)成本,縮短生產(chǎn)時(shí)間,提高產(chǎn)品質(zhì)量。結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)從加工、裝配、維修和運(yùn)輸?shù)确矫鎭?lái)評(píng)價(jià)。四、結(jié)構(gòu)工藝性評(píng)價(jià)應(yīng)從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理組合和零件加工工藝性兩方面評(píng)價(jià)。第四節(jié)第一章產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)產(chǎn)品色彩退出返回本節(jié)1.4.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)返回主頁(yè)（一）（二）下一頁(yè)五、產(chǎn)品造型評(píng)價(jià)機(jī)械產(chǎn)品的造型的總原則是經(jīng)濟(jì)實(shí)用、美觀大方。“經(jīng)濟(jì)”指的是造型成本低，并有助于提高產(chǎn)品的可靠性、壽命和人機(jī)界面。1、尺度與比例2、對(duì)稱與均衡3、安定與輕巧4、對(duì)比與調(diào)和5、過(guò)度與呼應(yīng)6、節(jié)奏與韻律7、重點(diǎn)與一般1、色調(diào)選擇2、配色方法第四節(jié)第一章（一）標(biāo)準(zhǔn)化及其目的（二）標(biāo)準(zhǔn)分類退出返回本節(jié)1.4.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)

返回主頁(yè)進(jìn)入下一章（三）企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化（四）1、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2、工作標(biāo)準(zhǔn)圖1-203、管理標(biāo)準(zhǔn)1、2、3、4、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的審查設(shè)計(jì)文件的標(biāo)準(zhǔn)化審查工藝文件的標(biāo)準(zhǔn)化審查工裝設(shè)計(jì)文件的標(biāo)準(zhǔn)化審查圖1-21六、標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)圖1-20標(biāo)準(zhǔn)分類圖1-21企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)第一章

第四節(jié)退出第四節(jié)第一章退出返回本節(jié)1.4.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)返回主頁(yè)（一）工業(yè)工程是對(duì)人、物料、設(shè)備、能源和信息所組成的集成系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、改善和實(shí)施的一門學(xué)科。其目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)及其控制方法，在保證工人和最終用戶健康和安全的條件下，以最低的成本生產(chǎn)出符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。進(jìn)入下一章（二）所謂的綠色工程是注重保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、保證可持續(xù)發(fā)展的工程。按綠色工程要求設(shè)計(jì)的產(chǎn)品稱綠色產(chǎn)品。綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)在充分考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、開發(fā)周期和成本的同時(shí)，優(yōu)化各有關(guān)設(shè)計(jì)要素，使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)生命周期中，對(duì)環(huán)境的影響最小，資源效率最高。七、符合工業(yè)工程和綠色工程要求評(píng)價(jià)第四節(jié)第一章退出返回本節(jié)1.4.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)返回主頁(yè)八、柔性化、精密化、自動(dòng)化評(píng)價(jià)（一）柔性化是指產(chǎn)品結(jié)構(gòu)柔性化和功能柔性化。

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)柔性化是指產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)采用模塊化設(shè)計(jì)方法和機(jī)電一體化技術(shù)，只需對(duì)結(jié)構(gòu)作少量的重組和修改，或修改軟件，就可以快速地推出滿足市場(chǎng)需求的，具有不同功能新產(chǎn)品。功能柔性化是指只需進(jìn)行少量的調(diào)整，或修改軟件可以方便地改變產(chǎn)品或系統(tǒng)的運(yùn)行功能，以滿足不同的加工需要。進(jìn)入下一章

第四節(jié)第一章退出返回本節(jié)1.4.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)返回主頁(yè)進(jìn)入下一章(二）精密化，產(chǎn)品的精度要求越來(lái)越高，從微米級(jí)到亞微米級(jí)，乃至納米級(jí)。通過(guò)誤差補(bǔ)償來(lái)提高其幾何精度、傳動(dòng)精度、運(yùn)動(dòng)精度、定位精度。(三）全自動(dòng)化，是指能自動(dòng)完成工件的上料、加工和卸料的生產(chǎn)全過(guò)程；半自動(dòng)化則上下料需人工完成。（四）對(duì)裝備柔性化、精密化、自動(dòng)化的評(píng)價(jià)是否將機(jī)械技術(shù)與微電子、傳感檢測(cè)、信息處理，自動(dòng)控制和電力電子等技術(shù)，按系統(tǒng)工程和整體優(yōu)化的方法，有機(jī)地組成了最佳技術(shù)系統(tǒng)。是否充分考慮機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、電力電子、計(jì)算機(jī)硬件和軟件的特點(diǎn)，充分發(fā)揮各自的特點(diǎn)，進(jìn)行合理的功能搭配，構(gòu)成一個(gè)極佳的技術(shù)系統(tǒng)。使得機(jī)械制造裝備減少體積、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、節(jié)約原材料、提高可靠性和效率。第二章目錄第二章金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)第一節(jié)金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)分析第二節(jié)金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)第三節(jié)金屬切削機(jī)床的基本理論返回主頁(yè)退出上一頁(yè)下一頁(yè)第六節(jié)機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第五節(jié)進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì)第四節(jié)主傳動(dòng)設(shè)計(jì)第二章第一節(jié)2.1金屬切削機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析一、被加工工件的幾何表面形狀及形成方法二、發(fā)生線的形成方法三、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)上一頁(yè)下一頁(yè)退出返回主頁(yè)四、機(jī)床運(yùn)動(dòng)功能的描述方法返回本章五、機(jī)床運(yùn)動(dòng)功能設(shè)置第二章第一節(jié)退出返回本節(jié)

2.1.1被加工工件的幾何表面形狀及形成方法返回主頁(yè)下一頁(yè)金屬切削機(jī)床是通過(guò)刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由刀具切除工件加工表面多余的金屬材料，形成工件加工表面的幾何形狀、尺寸，并達(dá)到其精度要求。（一）被加工工件的幾何表面形狀及形成方法被加工工件的表面形狀一般為平面、圓柱面、圓錐面、球面、環(huán)形面等，如圖2-1所示。圖2-1幾何表面的形成方法：母線1繞導(dǎo)線2的運(yùn)動(dòng)軌跡2.1.1被加工工件的幾何表面形狀及形成方法發(fā)生線1的形成圖示第二章第一節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)1）軌跡法（描述法）

2.1.2發(fā)生線的形成方法

2.1.2發(fā)生線的形成方法4）范成法（滾切法）3）相切法（旋切法）2）成型法（仿形法）圖b)寬刃車刀車外圓柱面圖a)點(diǎn)刃車刀車曲面

圖c)銑刀銑曲面圖d)滾齒加工第二章第一節(jié)（一）成形運(yùn)動(dòng)是指機(jī)床上用來(lái)完成工件一個(gè)待加工表面幾何形狀的生成和金屬切除任務(wù)的運(yùn)動(dòng)，是保證得到工件要求的表面形狀的運(yùn)動(dòng)。（二）非成形運(yùn)動(dòng)是用于實(shí)現(xiàn)機(jī)床的各種輔助動(dòng)作，如各種空行程運(yùn)動(dòng)、切入運(yùn)動(dòng)、分度運(yùn)動(dòng)、操縱控制運(yùn)動(dòng)等。（三）主運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生切削的運(yùn)動(dòng)，具有轉(zhuǎn)速較高，消耗機(jī)床功率主要部分的特點(diǎn)。（四）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是刀具的移動(dòng)，是維持切削得以繼續(xù)的運(yùn)動(dòng)。退出返回本節(jié)2.1.3機(jī)床的運(yùn)動(dòng)返回主頁(yè)下一頁(yè)1.選取坐標(biāo)系：采用直角坐標(biāo)系建立機(jī)床基準(zhǔn)（總體）坐標(biāo)系OXYZ機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件的局部坐標(biāo)系。2.機(jī)床運(yùn)動(dòng)原理圖例：滾齒機(jī)第二章第一節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)運(yùn)動(dòng)功能圖形符號(hào)a)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)b)直線運(yùn)動(dòng)ZfBaYaCpCf

2.1.4機(jī)床運(yùn)動(dòng)的描述方法第二章第一節(jié)退出返回本節(jié)2.1.4機(jī)床運(yùn)動(dòng)的描述方法返回主頁(yè)下一頁(yè)3.繪制機(jī)床傳動(dòng)原理圖傳動(dòng)原理圖的主要符號(hào)及車床、滾齒機(jī)傳動(dòng)原理圖a)合成機(jī)構(gòu)b)傳動(dòng)比可變的變速機(jī)構(gòu)c)傳動(dòng)比不變的定比傳動(dòng)d)電動(dòng)機(jī)e)車刀f)滾刀g）車床傳動(dòng)原理圖h）滾齒機(jī)傳動(dòng)原理圖第二章第二節(jié)2.2金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)一、機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求二、機(jī)床設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟三、機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)上一頁(yè)下一頁(yè)退出返回主頁(yè)返回本章第二章第二節(jié)（一）工藝范圍（二）加工精度（三）生產(chǎn)率和自動(dòng)化（四）柔性（五）與物流系統(tǒng)的可親性（六）可靠性（七）成本與生產(chǎn)周期（八）造型與色彩退出返回本節(jié)2.2.1機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求返回主頁(yè)下一頁(yè)第二章第二節(jié)退出返回本節(jié)2.2.2機(jī)床設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟返回主頁(yè)下一頁(yè)

（一）機(jī)床設(shè)計(jì)正在向著“以系統(tǒng)為主的機(jī)床設(shè)計(jì)”方向發(fā)展，即在機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)要考慮它如何更好的適應(yīng)FMS等先進(jìn)制造系統(tǒng)的要求，例如要求具有時(shí)、空柔性，與物流的可親性等等。（二）機(jī)床設(shè)計(jì)方法是根據(jù)其設(shè)計(jì)類型而定。通用機(jī)床采用系列化設(shè)計(jì)方法。系列中基型產(chǎn)品屬創(chuàng)新設(shè)計(jì)類型，其他屬變形設(shè)計(jì)類型。有些類型，如組合機(jī)床屬組合設(shè)計(jì)類型。（三）在創(chuàng)新設(shè)計(jì)類型中，機(jī)床總體方案的產(chǎn)生方法可采用分析式設(shè)計(jì)或創(chuàng)成式設(shè)計(jì)。第二章第二節(jié)（一）總體設(shè)計(jì)：擬定總體設(shè)計(jì)方案，機(jī)床的結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)，機(jī)床總體聯(lián)系尺寸設(shè)計(jì)。退出返回本節(jié)2.2.2機(jī)床設(shè)計(jì)內(nèi)容返回主頁(yè)進(jìn)入下一節(jié)

機(jī)床設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括機(jī)床總體設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)，機(jī)床整機(jī)綜合評(píng)價(jià)及定型設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是：機(jī)床總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)階段評(píng)價(jià)后所保留的機(jī)床總體結(jié)構(gòu)布局形態(tài)圖，驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果，機(jī)床動(dòng)力參數(shù)及加工空間尺寸參數(shù)，以及機(jī)床整機(jī)的剛度及精度分配。結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)：立式、臥式、斜置式。機(jī)床總體結(jié)構(gòu)的概略形狀與尺寸設(shè)計(jì)。第二章第二節(jié)

（二）詳細(xì)設(shè)計(jì)：（1）技術(shù)設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)2.2.2機(jī)床設(shè)計(jì)步驟返回主頁(yè)進(jìn)入下一節(jié)

（三）機(jī)床整機(jī)綜合評(píng)價(jià)：

對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)床進(jìn)行整機(jī)性能分析和綜合評(píng)價(jià)。（四）定型設(shè)計(jì)

進(jìn)行實(shí)物樣機(jī)的制造、實(shí)驗(yàn)及評(píng)價(jià)。根據(jù)實(shí)物樣機(jī)的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行修改設(shè)計(jì)，最終完成產(chǎn)品的定型設(shè)計(jì)。（2）施工設(shè)計(jì)第二章第二節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)（一）主參數(shù)和尺寸參數(shù)（二）運(yùn)動(dòng)參數(shù)2.2.3機(jī)床主要參數(shù)的設(shè)計(jì)機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)包括機(jī)床的主參數(shù)和基本參數(shù)，基本參數(shù)可包括尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。

機(jī)床主參數(shù)是代表機(jī)床規(guī)格大小既反映機(jī)床最大工作能力的一種參數(shù)，有些機(jī)床還規(guī)定有第二主參數(shù)。

運(yùn)動(dòng)參數(shù)是指機(jī)床執(zhí)行件如主軸、工作安裝部件（工作臺(tái)、刀架）的運(yùn)動(dòng)速度。主運(yùn)動(dòng)參數(shù)：(1)最低（nmin）和最高（nmax)轉(zhuǎn)速的確定（2）主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列呈等比級(jí)數(shù)規(guī)律分布，轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)相對(duì)均勻損失率為：A=(n-nj)/n產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)速相對(duì)損失為：A=(nj+1-nj)/nj+1=1

-

nj/nj+1第二章第二節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)進(jìn)入下一節(jié)2.2.3機(jī)床主要參數(shù)的設(shè)計(jì)（三）動(dòng)力參數(shù)

（1）主電動(dòng)機(jī)功率的確定：P主=P切十P空十P輔（2）進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定，一般推薦：臥式車床的進(jìn)給功率P進(jìn)=（0.03～0.04）P主，鉆床的P進(jìn)

=（0.04～0.05）P主，銑床的P進(jìn)＝（0.15～0.20）P主。（3）快速運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定：P快=P慣十P摩

金屬切削機(jī)床實(shí)例課外資料

第二章第三節(jié)2.3金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)的基本理論上一頁(yè)下一頁(yè)退出返回主頁(yè)（一）機(jī)床的剛度是指加工過(guò)程中，在切削力的作用下，抵抗刀具相對(duì)于工件在影響加工精度方向變形的能力。剛度包括靜態(tài)剛度、動(dòng)態(tài)剛度、熱態(tài)剛度。構(gòu)件剛度分為自身剛度、局部剛度和接觸剛度機(jī)床剛度：K=F/y

K—機(jī)床剛度（N/um）；

F—作用在機(jī)床上的載荷（N）；

y——在載荷方向的變形（um）返回本章金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)的基本理論包括：機(jī)床剛度、精度、抗振性、熱變形、噪聲及低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。

第二章第三節(jié)2.3金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)的基本理論（二）（三）上一頁(yè)下一頁(yè)退出返回主頁(yè)（四）（五）3、1、6、5、2、4、精度運(yùn)動(dòng)精度傳動(dòng)精度定位精度工作精度幾何精度精度保持性抗振性：受迫振動(dòng)、自激振動(dòng)熱變形噪聲返回本章（六）低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性第二章第四節(jié)2.4主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)一、主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求二、主傳動(dòng)系分類和傳動(dòng)方式三、分極變速主傳動(dòng)系上一頁(yè)下一頁(yè)退出返回主頁(yè)四、無(wú)極變速主傳動(dòng)系返回本章五、數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.1主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求（一）滿足機(jī)床使用性能要求（二）滿足機(jī)床傳遞動(dòng)力要求（三）滿足機(jī)床工作性能的要求（四）滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的要求（五）維修調(diào)整方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，便于加工和裝配。

第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.2主傳動(dòng)系分類和傳動(dòng)方式主傳動(dòng)系一般由動(dòng)力源（如電動(dòng)機(jī)）、變速裝置及執(zhí)行件（如主軸、刀架、工作臺(tái)），以及開停、換向和制動(dòng)機(jī)構(gòu)等部分組成。（一）主傳動(dòng)系分類（1）按驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)的電機(jī)類型：

交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)（2）按傳動(dòng)裝置類型：

機(jī)械傳動(dòng)裝置、液壓傳動(dòng)裝置、電氣傳動(dòng)裝置以及它們的組合（3）按變速的連續(xù)性：

分極變速傳動(dòng)、無(wú)極變速傳動(dòng)（二）主傳動(dòng)系的傳動(dòng)方式集中傳動(dòng)方式：主傳動(dòng)系的全部傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)集中裝在同一個(gè)主軸箱內(nèi)。（圖2-11）

分離傳動(dòng)方式：主傳動(dòng)系中的大部分傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)裝在遠(yuǎn)離主軸的單獨(dú)變速箱中。（圖2-12）第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系圖2-11銑床主變速傳動(dòng)系利用立式床身作為變速箱體，所有的傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)都裝在床身中。

其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，便于實(shí)現(xiàn)集中操縱，安裝調(diào)整方便。

缺點(diǎn)是：這些高速運(yùn)轉(zhuǎn)的傳動(dòng)件在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的振動(dòng)，將直接影響主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性；傳動(dòng)件所產(chǎn)生的熱量，會(huì)使主軸產(chǎn)生熱變形，使主軸回轉(zhuǎn)中心線偏離正確位置而直接影響加工精度。這種傳動(dòng)方式適用于普通精度的大中型機(jī)床。第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系圖2-12主軸箱中只裝有主軸組件和背輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是：變速箱各傳動(dòng)件所產(chǎn)生的振動(dòng)和熱量不能直接傳給或少傳給主軸，從而減少主軸的振動(dòng)和熱變形，有利于提高機(jī)床的工作精度。主軸箱中采用背輪機(jī)構(gòu)，主軸作高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)由皮帶經(jīng)齒輪離合器直接傳動(dòng)，主軸傳動(dòng)鏈短，使主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)比較平穩(wěn)，空載損失小；當(dāng)主軸需作低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)則由皮帶輪經(jīng)背輪機(jī)構(gòu)的兩對(duì)降速齒輪傳動(dòng)后，轉(zhuǎn)速顯著降低，達(dá)到擴(kuò)大變速范圍的目的。第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系（一）擬定轉(zhuǎn)速圖和結(jié)構(gòu)式（1）轉(zhuǎn)速圖在轉(zhuǎn)速圖中可以表示出傳動(dòng)軸的數(shù)目，傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)關(guān)系，主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速值及其傳動(dòng)路線，各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速分級(jí)和轉(zhuǎn)速值，各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比等。設(shè)一中型臥室車床，其變速傳動(dòng)系圖2-13

（2）結(jié)構(gòu)式變速組的級(jí)比是指主動(dòng)軸上同一點(diǎn)傳往被動(dòng)軸相鄰兩傳動(dòng)線的比值，用表示。級(jí)比中的指數(shù)值稱為指數(shù)，相當(dāng)于上述相鄰兩傳動(dòng)線與被動(dòng)軸交點(diǎn)之間相距的格數(shù)。臥式車床主變速傳動(dòng)系圖圖2-13(a)2.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系第二章第四節(jié)退出圖2-13(b)2.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系臥式車床轉(zhuǎn)速圖第二章第四節(jié)退出第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系

傳動(dòng)軸的數(shù)目各軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)轉(zhuǎn)速值變速組的數(shù)目變速組的傳動(dòng)副傳動(dòng)路線傳動(dòng)比數(shù)值轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)公比級(jí)比、級(jí)比指數(shù)變速范圍轉(zhuǎn)速圖表達(dá)的方式“三線一點(diǎn)二個(gè)標(biāo)注”三線：

1）傳動(dòng)軸線（豎直細(xì)線）

2）轉(zhuǎn)速線（水平細(xì)線）3）傳動(dòng)線（粗線）一點(diǎn)：轉(zhuǎn)速點(diǎn)（圓點(diǎn)）兩個(gè)標(biāo)注：1）各傳動(dòng)軸的軸號(hào)2）各級(jí)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速圖表達(dá)的信息第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系

分級(jí)變速主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速圖設(shè)計(jì)的基本原則

⑴變速組的傳動(dòng)副數(shù)目應(yīng)“前多后少”；靠近電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小、尺寸小。更多傳動(dòng)件在高速范圍內(nèi)工作，有利于減少外形尺寸⑵變速組的傳動(dòng)線應(yīng)“前密后疏”（傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致）⑶變速組的降速應(yīng)“前慢后快”；中間軸轉(zhuǎn)速不宜超過(guò)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（前面慢些，后面的降速快些），以減少傳動(dòng)件尺寸；中間軸轉(zhuǎn)速不應(yīng)過(guò)高，以免產(chǎn)生振動(dòng)、發(fā)熱和噪聲。第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系傳動(dòng)副數(shù)結(jié)構(gòu)式表達(dá)方法：一般表達(dá)式：三個(gè)主要參數(shù)：Z—主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Pj—各變速組傳動(dòng)副數(shù)Xj—各變速組級(jí)比系數(shù)級(jí)比指數(shù)右圖是用結(jié)構(gòu)網(wǎng)畫出，是對(duì)稱結(jié)構(gòu)形式第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系（二）各變速組的變速范圍及極限傳動(dòng)比變速組中最大與最小傳動(dòng)比的比值，稱為

該變速組的變速范圍。即：

（i=0，1，2，…，j)

在設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系時(shí)，一般限制降速最小傳動(dòng)比直齒圓柱齒輪的最大升速比

斜齒圓柱齒輪可取第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系（三）主變速傳動(dòng)系設(shè)計(jì)的一般原則

（1）傳動(dòng)副前多后少的原則（2）傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致的原則（3）變速組的變速要前慢后快，中間軸的轉(zhuǎn)速不宜超過(guò)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速

第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系（四）主變速傳動(dòng)系的幾種特殊設(shè)計(jì)

（1）具有多速電動(dòng)機(jī)的主變速傳動(dòng)系設(shè)計(jì)采用多速異步電機(jī)和其它方式聯(lián)合使用，可以簡(jiǎn)化機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使用方便。多刀半自動(dòng)車床的主變速傳動(dòng)系（圖2-16）

（2）具有交換齒輪的變速傳動(dòng)系交換齒輪的變速組應(yīng)設(shè)計(jì)成對(duì)稱分布的。交換齒輪可用較少的齒輪，得到多級(jí)轉(zhuǎn)速，變速箱結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化。具有交換齒輪的變速傳動(dòng)系（圖2-17）

（3）采用公用齒輪的變速傳動(dòng)系可以減少齒輪的數(shù)目，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，縮短軸向尺寸。銑床主變速傳動(dòng)系（圖2-11）多刀半自動(dòng)車床主變速傳動(dòng)系圖圖2-16(a)2.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系退出第二章第四節(jié)多刀半自動(dòng)車床主變速轉(zhuǎn)速圖圖2-16(b)2.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系退出第二章第四節(jié)第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系

（五）擴(kuò)大傳動(dòng)系變速范圍的方法（1）增加比變速組（2）采用背輪機(jī)構(gòu)（3）采用雙公比的傳動(dòng)系（圖2-20）（4）采用分支傳動(dòng)

采用雙公比的轉(zhuǎn)速圖圖2-202.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系退出第二章第四節(jié)主傳動(dòng)系圖圖2-312.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系退出第二章第四節(jié)第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系（六）齒輪齒數(shù)的確定

對(duì)于定比傳動(dòng)的齒輪齒數(shù)和帶輪直徑，可依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的方法確定。確定齒輪齒數(shù)時(shí)，選取合理的齒數(shù)和是很關(guān)鍵的。各隊(duì)傳動(dòng)副的齒數(shù)和應(yīng)該是相同的。齒輪的中心距取決于傳遞的扭矩。扭矩越大，中心矩越大。一般在主傳動(dòng)中，取最小齒輪齒數(shù)三聯(lián)滑移齒輪的最大于此大齒數(shù)之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4。齒輪齒數(shù)確定后，還應(yīng)驗(yàn)算轉(zhuǎn)速誤差：式中：n’----主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速n---主軸的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速---公比第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系（七）計(jì)算轉(zhuǎn)速（1）機(jī)床的功率扭轉(zhuǎn)特性

驅(qū)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)的這類機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)屬恒扭矩傳動(dòng)。如刨床的工作臺(tái)。主運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床基本上是恒功率傳動(dòng)。如車床、銑床的主軸。

主軸或各傳動(dòng)件傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速為它們的計(jì)算轉(zhuǎn)速（2）變速傳動(dòng)系中傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定

變速傳動(dòng)系中的傳動(dòng)件包括軸和齒輪，它們的計(jì)算轉(zhuǎn)速可根據(jù)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速圖確定。第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系

機(jī)床的功率扭轉(zhuǎn)特性圖計(jì)算轉(zhuǎn)速傳動(dòng)件在傳遞全部功率時(shí)的最低轉(zhuǎn)速

計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算1.先計(jì)算主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速2.各傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速,從后向前計(jì)算3.齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速,計(jì)算各變速組中最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.3分級(jí)變速主傳動(dòng)系（八）變速箱內(nèi)傳動(dòng)件的空間布置與計(jì)算（1）變速箱內(nèi)各傳動(dòng)軸的空間布置

各傳動(dòng)軸是空間布置（臥式車床主軸箱橫截面圖（圖2-23），展開圖（2-24））各傳動(dòng)軸在一個(gè)鉛直平面內(nèi)

（臥式銑床變速箱/2-25）（2）變速箱內(nèi)各傳動(dòng)軸的軸向固定軸向固定的方法有：

一端固定/2-26、兩端固定/2-27。（3）各傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算

按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑按彎曲剛度驗(yàn)算軸的直徑第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.4無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系（一）無(wú)級(jí)變速裝置的分類

機(jī)床主傳動(dòng)中常采用的無(wú)級(jí)變速裝置有三大類：變速電動(dòng)機(jī)、機(jī)械無(wú)級(jí)變速裝置、液壓無(wú)級(jí)變速裝置（二）無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)原則

（1）盡量選擇功率和扭矩特性符合傳動(dòng)系要求的無(wú)級(jí)變速裝置。（2）無(wú)極變速系統(tǒng)裝置單獨(dú)使用時(shí)，其調(diào)速范圍較小，滿足不了要求，尤其是恒功率調(diào)速范圍往往遠(yuǎn)小于機(jī)床實(shí)際需要的恒功率變速范圍。第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.5數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)（一）主傳動(dòng)采用直流或交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速（1）直流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速一般直流電動(dòng)機(jī)恒扭矩調(diào)速范圍較大；而恒功率調(diào)速范圍較小。為擴(kuò)大恒功率調(diào)速范圍，在變速電動(dòng)機(jī)和主軸之間串聯(lián)一個(gè)分級(jí)變速箱。

（2）交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速一般交流電動(dòng)機(jī)體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快；采用全封閉結(jié)構(gòu)，具有空氣強(qiáng)冷，保證高轉(zhuǎn)速和較強(qiáng)的超載能力，具有很寬的調(diào)速范圍。

第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……2.4.5數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)（二）數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸功率特性的匹配設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)時(shí)，必須考慮電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸功率特性匹配問(wèn)題。由于主軸要求的恒功率變速范圍遠(yuǎn)大于電動(dòng)機(jī)恒功率變速范圍，所以在電動(dòng)機(jī)于主軸之間要串聯(lián)一個(gè)分級(jí)變速箱，以擴(kuò)大其恒功率調(diào)速范圍，滿足低速大功率切削對(duì)電動(dòng)機(jī)的輸出功率的要求。設(shè)計(jì)分級(jí)變速箱時(shí)，考慮機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性要求等因素，變速箱公比的選取有下列三種情況：第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……2.4.5數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)（二）數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸功率特性的匹配設(shè)計(jì)

（1）取變速箱的公比等于電動(dòng)機(jī)的恒功率調(diào)速范圍即，功率特性圖是連續(xù)的，無(wú)缺口和無(wú)重合。（2）若要簡(jiǎn)化變速箱結(jié)構(gòu)，變速級(jí)數(shù)應(yīng)少些，變速箱公比可取大于電動(dòng)機(jī)的恒功率調(diào)速范圍，即，在主傳動(dòng)系功率特性圖上有缺口。（3）若取變速公比小于電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍，即，在主傳動(dòng)系功率特性圖上有小段重合，這時(shí)變速箱的變速級(jí)數(shù)將增多。見圖2-30、2-312-32、2-33主傳動(dòng)系圖圖2-302.4.5數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)第二章第四節(jié)退出轉(zhuǎn)速圖和功率特性圖圖2-312.4.5數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)第二章第四節(jié)退出主運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速圖和主軸功率特性圖圖2-322.4.5數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)退出第二章第四節(jié)主傳動(dòng)系圖圖2-342.4.5數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)退出第二章第四節(jié)第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……2.4.5數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)（二）數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸功率特性的匹配設(shè)計(jì)

例題：某數(shù)控車床，主軸最高轉(zhuǎn)數(shù)＝3000r/min，最低轉(zhuǎn)數(shù)

=40r/min，計(jì)算轉(zhuǎn)速

=160r/min,

采用直流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)功率P電＝15kw，電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為=1500r/min，最高轉(zhuǎn)速為

3500r/min，試設(shè)計(jì)分級(jí)變速箱的傳動(dòng)系統(tǒng)，畫出其轉(zhuǎn)速圖。

第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……2.4.5數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)（二）數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和主軸功率特性的匹配設(shè)計(jì)

解：方案一：取Z=4，=2，由于小于，所以轉(zhuǎn)速圖上有重復(fù)。方案二：取Z=2，=2.84，由于大于，所以轉(zhuǎn)速圖上有缺口。第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……2.4.5數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.5數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.4.5數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)（三）數(shù)控機(jī)床高速主傳動(dòng)設(shè)計(jì)提高主傳動(dòng)系中主軸轉(zhuǎn)速是提高切削速度最直接最有效的方法。對(duì)于高速和超高速數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)，一般采用兩種設(shè)計(jì)方式：一種是采用聯(lián)軸節(jié)將機(jī)床主軸和電動(dòng)機(jī)軸串接成一體；另一種是將電動(dòng)機(jī)與主軸聯(lián)合為一體，制成內(nèi)裝式電主軸（圖2-35）。（四）數(shù)控機(jī)床采用部件標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中小型數(shù)控車床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)中，廣泛采用模塊化的變速箱和主軸單元形式。數(shù)控車床模塊部件構(gòu)成（圖2-36）第二章第四節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)進(jìn)入下一節(jié)2.4.5數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)特點(diǎn)（五）數(shù)控機(jī)床的柔性化、復(fù)合化數(shù)控機(jī)床對(duì)滿足加工對(duì)象變換有很強(qiáng)的適應(yīng)能力（即柔性），因此發(fā)展很快。

車削中心各控制軸示意圖（圖2-37）（六）虛擬軸機(jī)床設(shè)計(jì)虛擬機(jī)床采用平臺(tái)閉環(huán)并聯(lián)結(jié)構(gòu)，具有剛度高，運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量輕，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。虛擬軸機(jī)床外形（圖2-38）

第二章第五節(jié)2.5進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)一、進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求三、電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)上一頁(yè)下一頁(yè)退出返回主頁(yè)返回本章二、進(jìn)給傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第二章第五節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.5.1進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求（一）進(jìn)給傳動(dòng)系的組成：動(dòng)力源、變速機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)分配機(jī)構(gòu)、過(guò)載保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和執(zhí)行件等（二）進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求：具有足夠的靜剛度和動(dòng)剛度；具有良好的快速響應(yīng)性，不爬性；抗振性好；具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍；進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和定位精度要高；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工和裝配工藝好。第二章第五節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.5.2進(jìn)給傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)特點(diǎn)1.進(jìn)給傳動(dòng)是恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)2.進(jìn)給傳動(dòng)系中各傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速是其最高轉(zhuǎn)速3.進(jìn)給傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速圖為前疏后密結(jié)構(gòu)4.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的變速范圍

5.進(jìn)給傳動(dòng)系采用傳動(dòng)間隙消除機(jī)構(gòu)第二章第五節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……2.5.3電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)（一）電氣伺服系統(tǒng)的分類電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)按有無(wú)監(jiān)測(cè)和反饋裝置分為：開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)。（1）開環(huán)系統(tǒng)典型的開環(huán)系統(tǒng)采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其精度取決于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角精度，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)只執(zhí)行部件間傳動(dòng)系的傳動(dòng)精度。這類系統(tǒng)的定位精度較低，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，成本低。適用于精度要求不高的數(shù)控機(jī)床中。

P—步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相數(shù)；Z—步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的步數(shù)；K—通電方式，當(dāng)三相三拍導(dǎo)電方式時(shí)K＝1，三相六拍導(dǎo)電方式時(shí)K＝2ɑ—步距角

第二章第五節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……2.5.3電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)（2）閉環(huán)系統(tǒng)檢測(cè)反饋裝置有兩類：用旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置反饋，測(cè)速發(fā)電機(jī)作為速度反饋；用脈沖編碼器兼作位置和速度反饋。后者用的多。閉環(huán)控制的定位精度取決于檢測(cè)裝置的精度。其控制精度、動(dòng)態(tài)性能都較好，但是較復(fù)雜，安裝調(diào)試較麻煩，成本高，用于精密型機(jī)床上。（一）電氣伺服系統(tǒng)的分類第二章第五節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.5.3電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)（3）半閉環(huán)系統(tǒng)半閉環(huán)的精度比閉環(huán)差，但系統(tǒng)穩(wěn)定性好，且結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，調(diào)整容易，價(jià)格低。

綜上所述，對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求是穩(wěn)定性好，精度要高，快速響應(yīng)性好，定位精度高。（一）電氣伺服系統(tǒng)的分類第二章第五節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……2.5.2電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)

（二）電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部件伺服驅(qū)動(dòng)部件如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)等。

（1）對(duì)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件的基本要求：調(diào)速范圍寬，低速運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)爬行；快速響應(yīng)性好；抗負(fù)載振動(dòng)能力強(qiáng)；可承受頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；振動(dòng)和噪音小，可靠性高，壽命長(zhǎng)；調(diào)整維修方便。第二章第五節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.5.2電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)（二）電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部件（2）進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件的類型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)直線伺服電動(dòng)機(jī)直線伺服電動(dòng)機(jī)形式（圖2-43）直線伺服電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)示意圖（圖2-44）第二章第五節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……2.5.3電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)（三）電伺服進(jìn)給傳動(dòng)系中的機(jī)械傳動(dòng)部件

（1）機(jī)械傳動(dòng)部件應(yīng)滿足的基本要求：機(jī)械傳動(dòng)部件要采用低摩擦傳動(dòng)；伺服系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)系匹配要合適；選擇最佳降速比來(lái)降低慣量，最好采用直接傳動(dòng)方式；采用預(yù)緊辦法來(lái)提高整個(gè)系統(tǒng)的剛度；采用消除傳動(dòng)間隙的方法，減小反向死區(qū)誤差，提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和定位精度。第二章第五節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……2.5.3電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)（三）電伺服進(jìn)給傳動(dòng)系中的機(jī)械傳動(dòng)部件（2）機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)部件主要是指齒輪（或同步齒輪帶）和絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副。最低降速比的確定傳動(dòng)副的最佳降速比應(yīng)按最大加速度能力和最小慣量的要求確定，以降低機(jī)械傳動(dòng)部件的慣量。齒輪傳動(dòng)間隙的消除齒輪傳動(dòng)間隙的消除有剛性調(diào)整法和柔性調(diào)整法兩類。剛性調(diào)整法是調(diào)整后尺側(cè)間隙不能自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償；柔性調(diào)整法是指調(diào)整后的尺側(cè)間隙可以自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。雙片直齒輪錯(cuò)齒間隙消除結(jié)構(gòu)（圖2-45）第二章第五節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……2.5.3電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)（三）電伺服進(jìn)給傳動(dòng)系中的機(jī)械傳動(dòng)部件（2）機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)

滾珠絲杠及其支承滾珠絲杠是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成執(zhí)行件的直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)（圖2-46），由螺母、絲杠、滾珠、回珠器、密封環(huán)等組成。滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)效率高。滾珠絲杠常采用角接觸球軸承（圖2-47）或雙向推力圓柱滾子軸承與滾針軸承的組合軸承（圖2-48）方式前者一般用在中、小型數(shù)控機(jī)床，后者則用在軸向剛度高的場(chǎng)合。滾珠絲杠的三種支承方式（圖2-49）：一端固定，另一端自由方式；一端固定，一端簡(jiǎn)支承方式；兩端固定。第二章第五節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)進(jìn)入下一節(jié)2.5.3電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)（三）電伺服進(jìn)給傳動(dòng)系中的機(jī)械傳動(dòng)部件（2）機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)

絲杠的拉壓剛度計(jì)算絲杠的綜合拉壓剛度主要由絲杠的拉壓剛度，支承剛度和螺母剛度三部分組成。

滾珠絲杠螺母副間隙消除和預(yù)緊同齒輪的傳動(dòng)副一樣，滾珠絲杠螺母副必須消除間隙，并施加預(yù)緊力，以保證絲杠、滾珠和螺母之間沒(méi)有間隙，提高螺母絲杠副的接觸剛度。滾珠絲杠螺母副通常采用雙螺母結(jié)構(gòu)2-50

滾珠絲杠的預(yù)拉伸滾珠絲杠常采用預(yù)拉伸方式，提高其拉壓剛度和補(bǔ)償絲杠的熱變性。第二章第六節(jié)2.6機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、概述二、機(jī)床的時(shí)間控制三、機(jī)床的程序控制上一頁(yè)下一頁(yè)退出返回主頁(yè)返回本章四、機(jī)床的數(shù)字控制五、誤差自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)六、自適應(yīng)控制系統(tǒng)第二章第六節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.6機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.6.1概述（一）機(jī)床控制系統(tǒng)的功能

（1）在自動(dòng)化機(jī)床上能夠自動(dòng)進(jìn)行工件的裝卸；（2）自動(dòng)進(jìn)行工件的定位、松緊和松開；（3）控制切削液、排屑等輔助裝置的工作；（4）實(shí)現(xiàn)刀具的自動(dòng)安裝、調(diào)整、夾緊和更換；（5）控制主運(yùn)動(dòng)和各進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度和方向；（6）實(shí)現(xiàn)刀架或工作臺(tái)的路徑控制；（7）對(duì)被加工零件的尺寸進(jìn)行在線或離線測(cè)量，進(jìn)行誤差自動(dòng)補(bǔ)償，從而保證加工精度。第二章第六節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.6.1概述（二）機(jī)床控制系統(tǒng)應(yīng)滿足的要求（1）節(jié)省輔助時(shí)間；（2）縮短加工時(shí)間；（3）提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；（4）提高機(jī)床的使用率；（5）改善加工質(zhì)量。第二章第六節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.6.1概述（三）機(jī)床控制系統(tǒng)的分類（1）按自動(dòng)化程度分類：手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、半自動(dòng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)（發(fā)令、執(zhí)行和轉(zhuǎn)換器官）。

（2）按控制系統(tǒng)有否反饋分類：開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。（3）按控制方式和內(nèi)容進(jìn)行分類：時(shí)間、程序、數(shù)字、誤差補(bǔ)償和自適應(yīng)控制。第二章第六節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.6.2機(jī)床的時(shí)間控制時(shí)間控制是按時(shí)間順序發(fā)出控制機(jī)床各工件部件動(dòng)作的指令，是屬于開環(huán)控制。通常采用凸輪機(jī)構(gòu)。按機(jī)床輔助運(yùn)動(dòng)控制方式不同，有三種形式（圖2-51）（1）不變速的單一分配軸控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但機(jī)床的生產(chǎn)效率低。（2）變速的單一分配軸控制系統(tǒng)提高了機(jī)床的生產(chǎn)率，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些。（3）分配軸和輔軸輪流控制的系統(tǒng)適用于一個(gè)加工循環(huán)時(shí)間內(nèi)需要重復(fù)進(jìn)行多次同樣輔助控制的自動(dòng)機(jī)床上。第二章第六節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.6.3機(jī)床的程序控制（一）固定程序控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)的程序是固定不變的，用于專用機(jī)床的程序控制。（二）插銷板可變程序控制系統(tǒng)：

工作原理圖（圖2-52）

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、制造成本低及易于掌握，但適用于工作循環(huán)內(nèi)程序不太復(fù)雜，需控制的執(zhí)行器官有不太多的場(chǎng)合。第二章第六節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.6.3機(jī)床的程序控制（三）可編程控制系統(tǒng)：是一臺(tái)可進(jìn)行數(shù)字邏輯運(yùn)算的電子計(jì)算機(jī)，專為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的?！懊嫦蚩刂七^(guò)程和實(shí)際問(wèn)題”的工程化語(yǔ)言。體積小、功能強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等。主要應(yīng)用于替代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)的可靠性；自動(dòng)化程度較高機(jī)床的工作程序和邏輯控制。常用的為梯形圖語(yǔ)言。第二章第六節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.6.4機(jī)床的數(shù)字控制四、機(jī)床的數(shù)字控制數(shù)控系統(tǒng)由電子管式起經(jīng)歷了分離式晶體管式、小規(guī)模集成電路式、大規(guī)模集成電路式、小型計(jì)算機(jī)式、超大規(guī)模集成電路式和微型工業(yè)工業(yè)計(jì)算機(jī)式數(shù)控系統(tǒng)等六代的演變?？傮w發(fā)展趨勢(shì)：數(shù)控裝置由NC向CNC發(fā)展；廣泛采用32位CPU組成多微處理器系統(tǒng)；提高系統(tǒng)的集成度，縮小體積，采用模塊化結(jié)構(gòu)，滿足不同類型數(shù)控機(jī)床的需要；驅(qū)動(dòng)裝置向交流、數(shù)字化方向發(fā)展；CNC裝置向人工智能方向發(fā)展；采用新型的自動(dòng)編程系統(tǒng)；增強(qiáng)通信功能；可靠性不斷提高。第二章第六節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.6.4機(jī)床的數(shù)字控制（一）機(jī)床數(shù)字控制的基本原理需要控制的內(nèi)容：刀架或（和）工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡以及工作指令。數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)軌跡的插值運(yùn)算有兩種：直線插值和圓弧插值。

機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的基本原理（圖2－53）第二章第六節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……2.6.4機(jī)床的數(shù)字控制

（二）數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于控制主軸的轉(zhuǎn)角（數(shù)控車床）、進(jìn)給部件的移動(dòng)距離，進(jìn)給位置控制（數(shù)控坐標(biāo)鏜床）或軌跡控制（數(shù)控銑床）。測(cè)量反饋裝置是通過(guò)一些傳感器，如脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光柵尺磁尺和激光測(cè)量?jī)x等，將執(zhí)行部件或工作臺(tái)等的速度和位移檢測(cè)出來(lái)，并將這些非電量轉(zhuǎn)化電參量，再經(jīng)過(guò)相應(yīng)的電路將所測(cè)得的電信號(hào)反饋回?cái)?shù)控裝置，構(gòu)成半閉環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)，補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)誤差，以達(dá)到提高運(yùn)動(dòng)精度的目的。

第二章第六節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……2.6.4機(jī)床的數(shù)字控制機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)按是否有位置測(cè)量反饋裝置和位置測(cè)量反饋裝置安裝的位置不同，分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三類（1）開環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)圖2-55開環(huán)伺服系統(tǒng)對(duì)工作臺(tái)實(shí)際位移量沒(méi)有檢測(cè)和反饋裝置采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，工作臺(tái)的移動(dòng)距離取決于數(shù)控裝置發(fā)出的步進(jìn)信號(hào)數(shù)。

第二章第六節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.6.4機(jī)床的數(shù)字控制（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)圖2-56

運(yùn)動(dòng)精度主要取決于檢測(cè)裝置的精度，可以消除整個(gè)系統(tǒng)的傳動(dòng)誤差和失動(dòng)。

特點(diǎn)是運(yùn)行精度高，調(diào)試維修困難，成本高，用于精密型數(shù)控機(jī)床上。（3）半閉環(huán)控制系統(tǒng)圖2-57

位置反饋裝置采用角位移傳感器。介于開環(huán)和閉環(huán)之間。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低，安裝調(diào)整方便。

第二章第六節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.6.4機(jī)床的數(shù)字控制（三）計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）機(jī)床

CNC系統(tǒng)通常由數(shù)控裝置和PLC組成基本原理，如圖2-58

第二章第六節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)2.6.5誤差自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)機(jī)床加工產(chǎn)生誤差的原因：主軸的旋轉(zhuǎn)誤差；刀架和工作臺(tái)導(dǎo)軌的制造裝配誤差或因磨損引起的運(yùn)動(dòng)誤差；機(jī)床的熱變形等。誤差補(bǔ)償措施：機(jī)械（硬件）或數(shù)字（軟件）方式。為提高磨削圓度的誤差自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)基本原理圖2-591-驅(qū)動(dòng)砂輪2-磨頭主軸3-高精密圓盤4-脈沖發(fā)生器5-電容測(cè)微儀第二章第六節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)進(jìn)入下一章2.6.6自適應(yīng)控制系統(tǒng)以立銑加工為例說(shuō)明機(jī)床自適應(yīng)控制系統(tǒng)的基本原理，圖2-60銑削過(guò)程中，傳感器將切削扭矩、切削力、顫振和刀具磨損等參數(shù)測(cè)量出來(lái)，傳送到CNC的計(jì)算機(jī)中，按控制目標(biāo)函數(shù)和約束條件進(jìn)行優(yōu)化，得出應(yīng)如何進(jìn)行校正的決策，控制伺服電機(jī)改變主軸轉(zhuǎn)速、切深和進(jìn)給量等，使銑銷始終在最佳狀態(tài)中進(jìn)行。目標(biāo)函數(shù)是指希望通過(guò)控制達(dá)到的最佳切削狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型，如最大生產(chǎn)效率、最低成本或最佳的加工質(zhì)量等。第三章第三章典型部件設(shè)計(jì)第一節(jié)主軸部件設(shè)計(jì)第二節(jié)支承件設(shè)計(jì)第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)返回主頁(yè)退出上一頁(yè)下一頁(yè)第四節(jié)機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置設(shè)計(jì)第三章第一節(jié)3.1主軸部件設(shè)計(jì)一、主軸部件應(yīng)滿足的基本要求二、主軸部件的傳動(dòng)方式三、主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上一頁(yè)下一頁(yè)退出返回主頁(yè)四、主軸滾動(dòng)軸承返回本章五、主軸滑動(dòng)軸承第三章第一節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……3.1.1主軸部件應(yīng)滿足的基本要求主軸部件是機(jī)床的執(zhí)行件，由主軸及其支承軸承、傳動(dòng)件、密封件及定位元件等組成?；疽螅海?）旋轉(zhuǎn)精度：是指裝配后，在無(wú)載荷、低速轉(zhuǎn)動(dòng)條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的徑向和軸向跳動(dòng)。旋轉(zhuǎn)精度取決于主軸、軸承、箱體孔等的制造、裝配和調(diào)整精度。（2）剛度：是指主軸部件在外加載荷作用下抵抗變性的能力以主軸前端產(chǎn)生單位位移的彈性變形時(shí)，在位移方向上所施加的作用力來(lái)定義，如圖所示。主軸部件的剛度是綜合剛度，它是主軸、軸承等剛度的綜合反映。圖3-1主軸部件的剛度第三章第一節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.1.1主軸部件應(yīng)滿足的基本要求基本要求：（3）抗振性：是指抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力。（4）溫升和熱變性：主軸部件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因各相對(duì)處的摩擦生熱，切削區(qū)的切削熱等使主軸部件的溫度升高，形狀尺寸和位置發(fā)生變化，造成主軸部件的所謂熱變性。（5）精度保持性：是指長(zhǎng)期地保持其原始制造精度的能力。第三章第一節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……3.1.2主軸部件的傳動(dòng)方式主軸部件的傳動(dòng)方式主要有齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)等。（1）齒輪傳動(dòng)：特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，能夠傳遞較大的扭矩，能適應(yīng)變轉(zhuǎn)速、變載荷工作，應(yīng)用最廣。缺點(diǎn)是線速度不能過(guò)高，通常小于12~15m/s，不如帶傳動(dòng)平穩(wěn)。（2）帶傳動(dòng)：特點(diǎn)是靠摩擦力傳動(dòng)（除同步齒形帶外）、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、成本低，特別適用于中心距較大的兩軸間傳動(dòng)。皮帶有彈性可吸振，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，適宜高速傳動(dòng)。帶傳動(dòng)在過(guò)載中會(huì)打滑，能起到過(guò)載保護(hù)作用。缺點(diǎn)是有滑動(dòng)，不能用在速比要求準(zhǔn)確的場(chǎng)合。第三章第一節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.1.2主軸部件的傳動(dòng)方式（2）帶傳動(dòng)：

同步齒形帶（圖3-2）是通過(guò)帶上的齒形與帶輪上的輪齒相嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。同步齒形帶的齒形有兩種:梯形齒和圓弧齒。（3）電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方式：特點(diǎn)是主軸單元大大簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，降低了噪聲和振動(dòng)；有較寬的調(diào)速范圍；有較大的驅(qū)動(dòng)功率和扭矩；便于組織專業(yè)化生產(chǎn)。廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床、高速加工中心和數(shù)控車床中。高速內(nèi)圓磨床電主軸（圖3-3）第三章第一節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.1.3主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）主軸部件的支承數(shù)目

1.多數(shù)機(jī)床的主軸采用前、后兩個(gè)支承。

2.為提高剛度和抗振性，有的機(jī)床采用三個(gè)支承。

三個(gè)支承中可以前、后支承為主要支承，中間支承為輔助支承，圖2-23；也可以前、中支承為主要支承，后支承為輔助支承，圖2-29。且后者應(yīng)用較多。第三章第一節(jié)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……3.1.3主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（二）推力軸承的位置配置型式（1）前端配置：圖3-4a

兩個(gè)方向的推力軸承都布軸承較多，發(fā)熱大，溫升高；但主軸受熱后向后伸長(zhǎng)，不影響軸向精度，精度高，對(duì)提高主軸部件剛度有利。用于軸向精度和剛度要求較高的高精度機(jī)床或數(shù)控機(jī)床。（2）后端配置：圖3-4b

兩個(gè)方向的推力軸承都布置在后支承