机床运动与金属切削基础知识.pdf

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1、第一章第一章机床运动与金属切削基础知识机床运动与金属切削基础知识第一节概述一、零件表面的切削加工成形方法机械零件的表面形状不外乎是几种基本形状的表面：平面、圆柱面、圆锥面以及各种成形面。当精度和表面粗糙度要求较高时，需要在机床上用刀具经切削加工而形成。机械零件的任何表面都可看作是一条线(称为母线)沿着另一条线(称为导线)运动的轨迹。请看书上 P3.的图 1-1，平面可看作是是由一根直线(母线)沿着另一根直线(导线)运动而形成(图 1-1a)；圆柱面和圆锥面可看作是由一根直线(母线)沿着一个圆(导线)运动而形成(图 1-b 和 c)；普通螺纹的螺旋面是由“八”形线(母线)沿螺 旋线(导线)运动而

2、形成(图 l-1d)；直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓表面是由渐开线(母线)沿直线(导线)运动而形成(图 1-1e)等等。形成表面的母线和导线统称为发生线。图 1-1零件表面的成形1-母线 2-导线由图 1-1 可以看出，有些表面，其母线和导线可以互换，如：平面、圆柱面和直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓表面等，称为可逆表面；而另一些表面，其母线和导线不可互换。如：圆锥面、螺旋面等，称为不可逆表面。切削加工中发生线是由刀具的切削刃和工件的相对运动得到的，由于使用的刀具切削刃形状和采取的加工方法不同，形成发生线的方法可归纳为以下四种：图 1-2形成发生线的方法(1)轨迹法它是利用刀具作一定规律的轨迹运动对工件进行

3、加工的方法。切削刃与被加工表面为点接触，发生线为接触点的轨迹线。图 1-2a 中母线 Al(直线)和导线 A2，(曲线)均由刨刀的轨迹运动形成。采用轨迹法形成发生线需要一个成形运动。(2)成形法它是利用成形刀具对工件进行加工的方法。切削刃的形状和长度与所需形成的发生线(母线)完全重合。图 1-2b 中，曲线形母线由成形刨刀的切削刃直接形成，直线形的导线则由轨迹法形成。(3)相切法它是利用刀具边旋转边作轨迹运动对工件进行加工的方法。见图 1-2c 中，采用铣刀、砂轮等旋转刀具加工时，在垂直于刀具旋转轴线的截面内，切削刃可看作是点，当切削点绕着刀具轴线作旋转运动 B1，同时刀具轴线沿着发生线的等距

4、 线作轨迹运动 A2 时，切削点运动轨迹的包络线，便是所需的发生线。为了用相切法得到发生线，需要二个成形运动，即刀具的旋转运动和刀具中心按一定规律运 动。(4)展成法它是利用工件和刀具作展成切削运动进行加工的方法。切削加工时，刀具与工件按确定的运动关系作相对运动(展成运动或称范成运动)，切削刃与被加工表面相切(点接触)，切削刃各瞬时位置的包络线，便是所需的发生线。例如，图 1-2d 所示，用齿条形插齿刀加工圆柱齿轮，刀具沿箭头 A1 方向所作的直线运动，形成 直线形母线(轨迹法)，而工件的旋转运动 B21 和直线运动A22，使刀具能不断地对工件进行切削，其切削刃的一系列瞬时位置的包络线，便是所

5、需要渐开线形 导线(见图 1-2e)。用展成法形成发生线需要一个成形运动(展成运动)。二、机床的运动由上述可知，在机床上，为了要获得所需的工件表面形状，必须形成一定形状的发生线(母线和导线)。除成形法外，发生线的形成都是靠刀具和工件作相对运动实现的。这种运动称为表面成形运动。此外，还有多种辅助运动。图 1-3成形运动的组成成形运动按其组成情况不同，可分为简单的和复合的二种。如果一个独立的成形运动，是由单独的旋转运 动或直线运动构成的，则此成形运动称为简单成形运动。例如，用尖头车刀车削外圆柱面时(见图 1-3a)，工件的旋转运动 B1 和刀具直线运动 A2 就是两个简 单运动；用砂轮磨削外圆柱面

6、时(见图 1-3b)，砂轮和工件的旋转运动 B1、B2，以及工件的直线移动 A3，也都是简单运动。如果一个独立的成形运动，是由两个或两个以上的旋转运动或(和)直线运动，按照某种确定的运动关系组合而成，则称此成形运动为复合成形运动。例如，车削螺纹时(见图1-3c)，形 成螺旋形发生线所需的刀具和工件之间的相对螺旋轨迹运动，为简化机床结构和较易保证精度，通常将其分解为工件的等速旋转运动 B11 和刀具的等速直线移动 A12。B11 和 A12 不能彼此独立，它们之间必须保持严格的运动关系，即工件每转 1 转时，刀具直线移动的距离应等于螺纹的导程，从而 B11 和 Al2 这两 个单元运动组成一个复

7、合运动。用轨迹法车回转体成形面时(见图 1-3d)，尖头车刀的曲线轨迹运动，通常由相互垂直坐标方向上的、有严格速比关系的两个直 线运动 A21 和 A22 来实现，A21 和 A22 也组成一个复合运动。上述复合运动组成部分符号中的下标，第一位数字表示成形的序号(第一个、第二个、成形运动)，第二位数字表示同一个复合运动中单元运动的序号。成形运动中各单元运动根据其在切削中所起的作用不同，又可分为主运动和进给运动，我们将在第四节中讨论。机床在加工过程中还需要一系列辅助运动，以实现机床的各种辅助动作，为表面成形创造条件，它的种类很多，一般包括：(1)切人运动刀具相对工件切人一定深度，以保证工件达到要求的尺寸。(2)分度运动多工位工作台、刀架等的周期转位或移位，多头螺纹的车削等。(3)调位运动加工开始前机床有关部件的移位，以调整刀具和工件之间的正确相对位置。(4)各种空行程运动切削前后刀具或工件的快速趋近和退回运动，开车、停车、变速、变向等控制运动，装卸、夹紧、松开工件的运动等。