本帖最后由 动静之机 于 2013-6-28 19:19 编辑
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目前网上查不到国产的此类车床，于是估计本帖是首发了。
& Y8 q' F$ s, ^- p0 h也许此贴过后，很快就有山寨，拭目以待。
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, j/ x5 k0 b' n9 R# ?/ {正如这个帖子过后，国产的相关工具很快就有了，足以证明社区巨大的影响力：
rotary broaching 旋转拉（推）削原理------内四方、内六方等问题的答案
# v8 R3 D! m$ H) Q7 Qhttp://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=143588$ ]1 M; g9 N O% z* `" n
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# L% i& S( `% y/ h2 r! f方法一： 刀具做径向跟踪，即径向往复直线运动的频率是工件旋转运动频率的两倍，同时轴向走刀，以形成椭圆柱。 例如发动机活塞椭圆裙部的车削。好在径向尺寸变化量很小，不然很难实现高效车削。
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: T- }7 v/ K! J/ t0 I# v方法二：刀具径向无需追踪，仅轴向走刀。该方法利用圆柱的斜切面为椭圆这个现象，将工件倾斜地夹持在主轴上。虽然没有理论误差，但加工完毕后的零件边缘和零件平面不垂直。这个方法勉强可以对付平板的椭圆圆周，对腔体（椭圆碗）就无能为力了。这种方法加工的椭圆，短半轴长度为圆柱半径r，长半轴长度为r/Sinα
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然后是特殊的方法：工件偏心回转
/ W7 }7 I, y. M* Q+ @% s- M 方法一： 凸轮仿形 ----应该淘汰了。 16世纪欧洲人用这个方法
. R p! B! x# S O4 D- I X来加工象牙，转速不能太快。 # j, t5 c& i8 [$ d* s
" e, E G/ s1 m$ {4 _. T方法二：使用十字滑架工装 ------- 无理论误差 ---- 初级水平 ( X, Y3 x# o) c _* v
$ M. S5 V, \6 s/ U1 U4 ^ 这货和椭圆规长得一样是吧？
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的确如此，相对运动： 滑架不动，摆杆走椭圆；摆杆不动，滑架走椭圆。 至于滑架的具体结构，每个设计者有自己的办法，见前面的附件。
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" f& g X/ \- U 方法三：使用两个旋转运动合成 ------- 无理论误差 ----- 最初设计这个的的确是高手
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第一眼感觉，晕~~~+ @5 A. g: n% E& L: {# L; ?
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原理铺垫：半径为R的小圆在半径2R的大圆内滚动，除了圆心和边缘，任意点的轨迹都为椭圆。
2 K4 j6 a8 z+ `/ C$ ]2 S证明： 小圆在大圆最右侧停住时，切点位于X轴上。在小圆圆心的右侧距离r处取一点，此时α=0。 小圆逆时针滚动（红色虚线为圆心轨迹），方位角抵达α处时，在大圆中转过的相对角度是2α（顺时针）。 因此该点落在XY直角坐标系中的坐标是： X=R* Cosα+r*Cos(α-2α)=(R+r)*Cosα ----① Y= R* Sinα+ r*Sin(α-2α)=(R-r)*Sinα ----② 即：
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这便是个典型的椭圆方程了。
% T4 J7 O+ W1 [7 g 这个证明意味着：椭圆可以由两个旋转运动来合成，不妨称为自转与公转。考虑到偏心的震动随着半径的增大而增大，因而把回转半径比较小的那个转动作为公转偏心处理。 图中，可以清晰地看见，车削外圆时，前后角不断发生变化，刀具的前刀面选择不好的话，会出现负前角的情况。 - B% U, }, G5 i- T/ [- s m
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就算偏心再小，高速回转的震动仍不可避免，于是人们设计了平衡块。平衡块位于工件质心对称位置处，配重 *配重偏心距离 =工件重量 *夹具偏心距离， 当然夹具本身先得做好动平衡。 2 j' j$ }1 Y3 ]: s- A z3 z
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普通车床车削过程中，若车刀的高度不在工件水平线上，仍然可以车出圆形，虽然大小有差异。
9 p- s. q9 S# @" J+ `& D( _2 Z而车椭圆的刀具中心高度位置不能改变，不然轨迹就会发生偏斜（有相位差）： # n8 L) R$ E3 V2 n
, X% _& u3 V! I所以这种车床配备了光学投影引导线，便于人们使用。 9 K0 ?2 N( x9 H! o6 Q
好在车削端面的时候，角度是恒定的，所以车个木头椭圆碗，还是没有问题的。
8 @. X; Y0 `' H1 b准备试制的朋友，注意安全！！！
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延伸一下： 继续看上面的证明步骤，如果 r=R，即选小圆上和大圆相切的点作图，则②式变为： Y=0 意味着该点轨迹成了一条过起点和原点的水平线段（下图红色线段），长度为大圆直径。请注意，黄色箭头的反向延长线和小圆的交点刚好也是小圆与 Y轴的交点，即小圆直径上的两个端点分别始终在 X和 Y轴上滑动。同时，式子③中的 R和 r的数值在数学上无所谓大小之别，也就是说在小圆的外侧取点也无妨。这。。。。。。。。不就是椭圆规么？ / f4 R0 @% a/ C1 K! j
继续延伸一下： 上面是让把两个旋转运动都交给工件主轴去做了，所以刀具仅需要做线性移动即可完成尺寸（不然怎么好意思称为车床呢）。如果只让主轴做一种运动，那么刀就得转起来，而且这两个轴有一定的平行距离（就是那个偏心），转速还得有比例关系。
9 K: q0 v$ v0 Z0 e s7 y! R2 }一把刀能切出一个椭圆，两把对称分布的刀切出两个正交椭圆，三把均布的刀切出三个120度分布的椭圆。
( j& {) ] `- _- e这。。。。。。。。不就是多角机床么？
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显然这些面是有点凸的，但通过合理选择回转半径，可以获得近似平直的效果（越扁越好）。这个方法的好处是，由于刀具和工件皆做定心连续回转运动，无需停顿，因而转速可以比较高，效率自然也高。
3 q- A3 m, m/ A! i当然，椭圆的画法还有很多，但不是每种画法都能变成好的加工方法: 0 M$ H: G6 Q. K( i6 }% d
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至此，这个奇妙的椭圆车床原理就已经说完了。
6 U9 C0 V% B6 X; C; T( p+ [以上讨论的椭圆是“普通”椭圆，或多或少还能用纯机械的方法搞定。
. ]# l6 t7 e" K. ^) i7 w. l这里还有一种另类的椭圆，即二阶椭圆，多用在流量计上：
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当年的工程师，用描点 +放样搞好凸轮，做了两台滚齿机。如今，只要您的机器够快（运算），就可以滚的（仅限凸节圆）：
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这里有赏心悦目的高阶的曲线转动形式（南京加加的高手做的）： 9 x. g& T# N" M( q
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发表于 2013-6-28 18:58:09
