机床传动系统的内外联系传动原理

为了实现加工过程中所需的各种运动，机床必须具备以下三个基本部分。

（1）执行件：执行机床运动的部件，如主轴、刀架、工作台等，任务就是装夹刀具和工件，直接带动它们完成一定形式的运动并保持准确的运动轨迹。

（2）运动源：为执行件提供运动和动力的装置，如交流异步电动机、伺服电动机、步进电动机等。

（3）传动装置：传递运动和动力的装置。通过它可以把运动源的运动和动力传给执行件，使之获得一定速度和方向的运动；也可以把两个执行件联系起来，使二者保持某种确定的运动关系。机床的传动装置有机械、液压、电气、气压等多种形式，本书主要讲述机械传动装置，它应用带、齿轮、齿条、丝杠螺母副、滚珠丝杠等传动实现运动联系。

使运动源和执行件以及两个有关的执行件保持运动联系的一系列按顺序排列的传动件，称为传动链。联系运动源和执行件的传动链，称为外联系传动链；联系两个执行件的传动链，称为内联系传动链。通常传动链中包含两类传动机构：一类是定比传动机构，它的传动比和传动方向固定不变，如定比齿轮副、蜗轮蜗杆副、丝杠螺母副、滚珠丝杠副等；另一类是换置机构，可根据加工要求变换传动比和传动方向，如滑移齿轮变速机构、挂轮变换机构、离合器换向机构等。

为了便于研究机床传动系统的联系，常用一些简明的符号把传动原理和传动路线表示出来，这就是传动原理图。传动原理图示例如图2-7所示，其中点划线代表传动链中所有的定比传动机构，棱形块代表所有的换置机构。(www.xing528.com)

图2-7（a）所示为铣平面，成形运动由简单的旋转运动和直线运动构成，为简单成形运动。它有两条外联系传动链：传动链“1—2—u—3—4”将运动源（电动机）和执行件（主轴）联系起来，可使铣刀获得一定转速和转向的旋转运动B1；传动链“5—6—uf—7—8”将运动源（电动机）和执行件（工作台）联系起来，可使工件获得一定进给速度和方向的直线运动A1。根据加工要求，需要改变铣刀的转速、转向及工件的进给速度、方向时，可通过换置机构uv和uf来实现。

图2-7（b）所示为车圆柱螺纹，成形运动由工件的旋转运动和车刀的直线运动按照一定的运动关系（即工件每转1周，车刀准确地移动工件螺纹的一个导程的距离）复合而成，是复合成形运动。它有两条传动链：外联系传动链“1—2—uv—3—4”将运动源和主轴联系起来；内联系传动链“4—5—ux—6—7”将主轴和刀架联系起来，使工件和车刀保持严格的运动关系。当需要改变工件的转速及螺纹的导程时，可通过换置机构uv和ux来实现。

图2-7（c）所示为车圆锥螺纹，成形运动是由三个单元运动组成的复合成形运动：工件的旋转运动B11，车刀的纵向直线运动A12和横向直线运动A13。这三个单元运动之间必须保持的严格运动关系是：工件转1周的同时，车刀纵向移动一个螺纹导程P的距离，横向移动Ptana的距离（a为圆锥螺纹的斜角）。为保证上述运动关系，在主轴与刀架纵向溜板之间需用传动链“4—5—ux—6—7”联系，在刀架的纵向溜板和横向溜板之间需用传动链“7—8—uy—9”联系，这两条传动链显然是内联系传动链。传动链中的ux用于适应加工不同导程螺纹的需要，uy用于适应加工不同锥度螺纹的需要。外联系传动链“1—2—u—3—4”使主轴和刀架获得一定速度和方向的运动。

从上述分析可知：内联系传动链的两端件具有严格的传动比要求，不能用传动比不确定或瞬时传动比变化的传动机构（如带传动机构、链传动机构和摩擦传动机构等）；在调整换置机构时，换置机构的传动比必须有足够的精度。外联系传动链无上述要求。

利用传动原理图，可分析机床有哪些传动链及其传动联系情况，一方面由工件的运动参数要求，正确地计算换置机构的传动比，对机床进行运动调整；另一方面可根据已知的机床运动路线的传动比，计算加工过程的运动参数。