工件的加工表面及其形成方法.doc

工件的加工表面及其形成方法 工件在被切削加工过程中，通过机床的传动系统，使机床上的工件和刀具按一定规律作相对运动，从而切削出所需要的表面形状。零件表面是由若干个表面元素组成的，这些表面元素是：平面、直线成形表面、圆柱面、圆锥面、球面、圆环面、成形表面（螺旋面）等。 从几何观点来看，任何表面都可以看作是一条线沿另一条线运动的轨迹。如一条直线沿着另一条直线运动形成了平面;一条直线沿着一个圆的运动则形成了圆柱面。这两条线分别被称为母线与导线，统称为发生线。 母线和导线的运动轨迹形成了工件表面，因此分析工件加工表面的形成方法关键在于分析发生线的形成方法。1.切削刃的形状与发生线的关系 发生线的形成，是由刀具的切削刃和工件的相对运动得到的。因此，机床在切削加工时，刀刃和工件相接触部分的形状和工件表面成形有着密切的关系。所谓切削刃的形状是指刀刃和工件相接触部分的形状。切削加工时，切削刃和工件接触的形状是一个切削点或一条切削线，根据刀刃形状和需要成形的发生线的关系可分为三种形式：刀刃的形状为一切削点；刀刃的形状为一切削线，且与需要成形的发生线的形状完全吻合；刀刃的形状为一条切削线，且与需要成形的发生线的形状不吻合。 2.发生线的形成方法发生线是由刀具的切削刃与工件间的相对运动得到的。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四种。为了获得所需的工件表面形状，必须使刀具和工件按这四种方法之一来完成一定的运动，这种运动称为表面成形运动。（1）轨迹法 轨迹法是利用刀具作一定规律的轨迹运动来对工件进行加工的方法。此时刀刃的形状为一切削点，形成发生线只需要一个独立的成形运动。刀刃为切削点，它按一定规律作直线或曲线运动，从而形成所需的发生线。因此，采用轨迹法形成发生线需要一个成形运动。（2）成形法 成形法是利用成形刀具对工件进行加工的方法。刀刃为一切削线，它的形状和长短与需要形成的发生线完全重合。因此，采用成形法形成发生线不需成形运动。（3）相切法 相切法是利用刀具边旋转边作轨迹运动来对工件进行加工的方法。刀刃为旋转刀具(铣刀或砂轮)上的切削点。刀具作旋转运动，刀具中心按一定规律作直线或曲线运动，切削点的运动轨迹与工件相切，形成了发生线。由于刀具上有多个切削点，发生线是刀具上所有的切削点在切削过程中共同形成的。用相切法得到发生线，需要两个成形运动，即刀具的旋转运动和刀具中心按一定规律的运动。（4） 展成法（范成法） 展成法是利用刀具和工件作展成切削运动的加工方法。刀具切削刃为一切削线，它与需要形成的发生线的形状不吻合。切削线与发生线彼此作无滑动的纯滚动。发生线就是切削线在切削过程中连续位置的包络线。切削刃(刀具)和发生线 (工件)共同完成复合的纯滚动，这种运动称为展成运动。因此，采用展成法形成发生线需要一个成形运动。 1.用普通车刀车削外圆 母线圆，由轨迹法形成，需要一个成形运动B1 。 导线直线，由轨迹法形成，需要一个成形运动A2 。 表面成形运动的总数为两个，即B1和A2 ，都是简单的成形运动。 2.用成形车刀车削成形回转表面 母线曲线，由成形法形成，不需要成形运动。 导线圆，由轨迹法形成，需要一个成形运动B1。 表面成形运动的总数为一个，即B1 ，是简单的成形运动。3.用螺纹车刀车削螺纹 母线螺纹轴向剖面轮廓（牙型），母线由成形法形成，不需要成形运动。 导线螺旋线，由轨迹法形成，需要一个成形运动。这是一个复合运动，把它分 解为工件旋转B11和刀具直线移动A12 。 表面成形运动的总数为一个B11A12 是复合的成形运动。4.用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮齿面 母线渐开线，由展成法形成，需要一个成形运动，是复合运动，可分解为滚刀旋转B11和工件旋转B12两个部分，B11和B12，之间必须保持严格的相对运动关系。 导线直线，由相切法形成，需要两个独立的成形运动，即滚刀的旋转运动和滚刀沿工件的轴向移动A2 。其中滚刀的旋转运动与复合展成运动的一部分B11重合。 因此，形成表面所需的成形运动的总数只有两个：一个是复合的成形运动B11B12 ，另一个是简单的成形运动A2。 在车削圆锥螺纹时，刀具相对于工件的运动轨迹为圆锥螺旋线。可分解为3部分：工件的旋转运动B11刀具纵向直线移动A12和刀具横向直线移动A13 。为了保证一定的螺距，B11和A12之间必须保持严格的相对运动关系，为了保证一定的锥体，A12和A13之间也必须保持严格的相对运动关系。第一种自由度的分析方法及步骤：1) 明确工件在本工序的加工要求和相应的工序基准。2) 根据工序基准的所在位置建立空间直角坐标系。3) 依次找出影响本工序加工要求的自由度。4) 将找出的自由度进行归纳即可得到本工序应限制的第一种自由度。a）图应限制的第一种自由度为沿着Z 轴的一个移动自由度。 b）图应限制的第一种自由度为沿着X 和Y 轴的两个移动自由度。c）应限制的第一种自由度为沿着Z 轴的一个移动自由度和沿着X和Y轴的两个转动自由度。 d）应限制的第一种自由度为沿着X 与Z 轴的两个移动自由