怎样车椭圆

动静之机

4 {/ ?8 Q+ D& p- U


4 |8 X; d) L& C4 H( H
* s0 r  y6 U7 ], a
" m8 t: o8 G8 H. @' K# }6 t) x1 b8 v

目前网上查不到国产的此类车床，于是估计本帖是首发了。
' k! N3 }$ `9 M/ v. U2 K9 a也许此贴过后，很快就有山寨，拭目以待。

; _. F6 S5 [! v+ o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
http://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=143588
! I, Y' ]: k: w

国内资料：
普通车床加工椭圆柱的方法与原理.pdf (113.95 KB, 下载次数: 84)

2013-6-28 18:24 上传

点击文件名下载附件
普通车床上车削椭圆.pdf (78.21 KB, 下载次数: 56)

2013-6-28 18:24 上传

点击文件名下载附件

- L2 ~7 g3 q, `% M2 ?* U& Z' L国外网站：
http://www.volmer---ovaldrehen.de/englisch.htm

www.vicmarc.com   官方资料： VOD Aug 10.pdf (1.59 MB, 下载次数: 26)

2013-6-28 18:26 上传

点击文件名下载附件
8 X8 p9 m9 T9 f" q
先看看常见的方法：工件定心回转

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。
, b7 [; R6 e' v) b6 l

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

3 Y) I7 Z# \& A. z
3 Q0 C2 w5 W6 I6 G! c5 n

然后是特殊的方法：工件偏心回转
* c1 |( l4 @2 C, h  Z! e

方法一： 凸轮仿形----应该淘汰了。16世纪欧洲人用这个方法
/ j' b* k# M) q) c/ i来加工象牙，转速不能太快。
2 t$ {( g6 [8 n& M! Q/ {

方法二：使用十字滑架工装 ------- 无理论误差 ---- 初级水平
; t3 D* r9 Z8 i: k% l; T

这货和椭圆规长得一样是吧？
, Z% d0 q% `- h6 P, q

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。
2 C2 [5 L  U, Q& [
. o4 e2 G* o, J' l1 s  V" J

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

) H8 Y- `5 O$ A6 J  V* i! S$ ^( k

第一眼感觉，晕~~~
  t  D' I* B) Z0 d
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。

滚来滚去的挺眼熟的？  是，这里有类似的帖子：
' i8 s, s3 v4 w8 O6 G0 x关于三角形、多边形钻孔的方法以及相关资料
http://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=144917

5 y; K/ i1 b9 {9 F/ C

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：
       ----③  
0 t6 |0 i' _' w9 f1 c, F" {

这便是个典型的椭圆方程了。
. C, m- `4 J; G9 m6 c  `9 B$ w3 H7 H

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。
. Q: B9 r, K9 \; O+ T: f
* p5 L7 f# ?5 y  z$ y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。

! k7 k' h' f- ~

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。

" |/ e: P- H, z4 v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）：

所以这种车床配备了光学投影引导线，便于人们使用。
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。
4 `  X" p( g& ^  f% E# I4 V准备试制的朋友，注意安全！！！

! v" |' J& X. b0 a

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？
4 {1 s( b$ W& M

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。

" B& u6 e- p  ~, V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。
6 ?6 t& E) C/ w8 f( D& G  h这。。。。。。。。不就是多角机床么？

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。

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:

# A! V+ J$ H. c1 Z8 k( C
0 O: E* W$ x; h1 j7 |0 C/ ~& t" |. ]至此，这个奇妙的椭圆车床原理就已经说完了。

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。
这里还有一种另类的椭圆，即二阶椭圆，多用在流量计上：

& O4 J+ O) B4 l8 P1 g* |

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）：
7 g5 A" F. q( X' b; M4 r

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）：

5 g! q! p/ ~  L9 p# O3 G. w

lingkunlao

好贴，从头看到了尾，有图有动画有公式有实际应用

东海fyh126

高啊，骨灰级的专家。。。。。。。

宇希

高人

zhulongxin1986

我什么时候能这么厉害啊，学习，学习……

tabble

好贴，顶一个

猛禽2012

国人的骄傲

mark91189

很好的說明~

maskknight

太厉害了。。。

弓弩防身

好贴顶一下个！！！机械论坛真是好地方啊