机械加工成形原理的探讨

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金属切削机床的类别较多，这就使得金属切削机床的运动形式和结构具有-定的区别，我们在机械零件的表面成形原理分析以后，发现有很多的共同点，每-种机床通过不同表面的加工，会得到不-样的零件，当得到最终要求的零件时，也就完成了机械零件加工的工艺过程。

本文就机械加工成形的原理进行探讨，并目叙述机床上的零件表面所发生的线形成形原理，将所有的表面归纳为两类，即简单表面与复合表面，同时，分别对简单表面与复合表面的成形原理进行描述。

1机床上的零件表面成形原理及方法1.1成形原理。机床上的零件表面具有-定的成形原理。其中，最主要的原理就是母线和导线的原理。通过大量的实践和总结，我们得出了这样-个原理，所谓的线生表面，其实就是通过母线和导线的相对运动形成的，二者谁也离不开谁〈似简单，实际上比较复杂。用比较简单的话来总结就是，机械零件的表面形成过程，就是母线和导线的形成过程。母线和导线的形成过程就是机械零件表面发生线的成形原理。而金属切削机床的成形运动就是形成母线和导线的运动。

1.2表面发生线的形成方法及特征。在上文中，我们已经知道，形成零件表面的发生线有两条，即母线和导线。母线和导线的形成方法-共有四种：成型法、范成法(或称展成法)、轨迹法、相切法。每-种方法都有自己的特征，下面我们详述这几种方法的特征。

1.2.1成形法：刀刃的形状与将要形成的母线、导线是完全吻合的，所以不需要刀具与工件之间有相对成形运动就可以实现母线和导线。

1.2.2范成法：这种方法是-种形成渐开线的方法，主要是利用齿轮啮合的原理，由范成运动”形成。范成法所形成的渐开线(发生线)需要刀具与工件严格的按照-定的规律做相对运动，也就是说，这种方法需要-个由刀具与工件共同完成复合运动，即需要两个成形运动。

1.2.3轨迹法：在刀具的切削刃和将要形成的表面呈点进行接触，这个点是沿着将要形成的母线和导线运动，它的轨迹线就是发生线，因此，轨迹法需要-个成形运动。

1.2.4相切法：刀具为盘状或者柱状的多齿刀具，而且每个刀齿轮流切削，形成-系列的刀刃轨迹线，和这些轨迹线共同相切的线称之为包络线，这个包络线就是将要形成的发生线。从这里，我们可以看出，相切法需要两个成形运动，其中-个是刀具旋转运动，另外-个是刀具轴线沿着将要形成的发生线等距离的运动。

1.3简单表面成形原理。对于简单表面成形原理而言，也可以用简单的语言来进行归纳，在这里，我们用-些简单易懂的语言的进行归纳。简单表现的导线是直线、圆或者简单点的成型线，母线是沿着导线做平行移动。在上文中，我们提到，母线和导线具有密切的关系，在这里，母线又沿着导线做平行移动，由此可见，母线和导线具有很重要的作用，对于简单表面成形原理而言，能够简单易懂的表达出来。让人能够通过两条线的运动明白简单表面的成形原理。除此之外，我们也可以用其他的例子来进行说明，比方说，在牛头刨床上用尖头刨刀加工平面的原理也是这样的，对于工人来说，这种原理是最为常见的，在日常的工作中，简单表面成形原理随处可见，牛头刨床上用尖头刨刀加工平面的原理只是比较普遍而以，用这个来举例只是比较容易来进行说明简单表面成形原理。在生活和工作中，还有很多的实例能够说明，在本文中，就不--举例了。

14复合表面成型原理。复合表面的导线各有不同，所以母线沿着导线的运动规律也比较复杂，实现导线的运动并不是简单的直线运动或者圆周运动，而是复合运动，也就是由两个或者两个以上的简单运动复合以后，所形成的运动。通常，复合表面是不可逆的表面。

1.4.1圆锥面。圆锥面的母线 A是圆锥表面的-条素线，在该线上固定某-点 0，而另-确定点C绕着-个圆(即导线B，固定点0在该圆平面的轴线上)移动，则该素线扫过的表面就是圆锥面。AC两点之间的长度与导线圆 B的直径共同确定圆锥的外形与尺寸。圆台的侧面便可以看做是圆锥面的-部分。以图1为例。

1.4.2螺纹面。过螺纹轴线的平面和螺纹牙型面的相贯线(v形的两个线段)就是螺纹面的母线A，导线 B就是和螺纹的导程相同的螺旋线。母线A和螺纹轴线-直都是处于同-平面内，并且母线A的方位是保持不变的，当母线A沿着螺旋线导线B做螺旋运动的时候，母线 A扫过的表面就是螺纹面。V形线的形状主要是撒于螺纹的牙型，V形线和轴线之间的距离决定了螺纹的直径，螺旋导线的导程也就决定了螺纹的导程(或者螺距)。

1.4.3斜齿圆柱齿轮的端面上是标准的渐开线齿形，所以，从表面成形原理上看，可以认为与轮齿切向呈垂直的平面和齿槽的相贯线为母线A，齿向螺旋线为导线B，母线A所在的平面-直与轮齿的切向呈垂直的状态，并且和齿轮的轴线保持同等的距离沿着螺旋导线B上升，母线A扫过的表面就是这个斜齿圆柱齿轮的齿廓面。以图3为例。

图 1C图 32机床表面的成形原理和加工精度的关系2.1发生线与精度的关系。我们从上述的零件表面成形原理的分析可以得出结论：完成机械零件表面的加工过程，其实就是实现两条发生线的过程，发生线的形状误差将会直接复映在机械工件的表面上。例如：在车削圆柱面的时候，刀具直线运动的误差将会直接的影响圆柱面的圆柱度，机械工件的旋转运动误差将会直接的影响圆柱面的圆度。所以，实现发生线的成形运动精度是决定机械零件表面精度最主要的原因之-。

2.2提高精度。精度对于零件加工来说是非常重要的，在本文中，对机械加工成形原理进行了-定的探讨。在精度方面，有了-定的提高，工人对于精度的提高有很高的发言权。直线运动的精度将会体现在运动的直线度与匀逮陛，因此，应该在这个方面着重改善和研究。刀具的直线运动精度主要是受制于溜板导致的直线与刚度。刀具的刚度，进给运动传动链各环节的分精度等等。发生线的精度也是和机械工件本身的刚度有很大的关系。从另-个角度来说，精度对于机械零件来说，是- 个重要的考量标准，只有提高精度，才能保证机械零件的使用，因此，在机械零件的加工成形原理方面，要将精度放在重要的位置。

总结：通过对机床上的零件表面成形原理的系统归纳与划分，尤其是对复杂表面的成形原理进-步的探究，从而完善了机械加工当中关于表面成形原理的理论。该成形理论对制造装备的运动分析和技术研发，尤其是多自由度数控加工机床的运动方案设计有很重要的指导意义。