对金属切削机床机械零件表面加工成形原理的探析 机械零件常用的设计准则中最重要的
时间：2019-04-11 03:20:21 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘要:金属切削机床可加工的零件表面均为线性表面,即该表面可以通过两条发生线以一定的规则运动形成。这两条线分别为母线和导线,母线以一定的规则或方式沿着导线运动可以形成某种特定表面。因此也可以说,线性表面是通过母线和导线的相对运动而形成的,或者说零件表面的成形过程也就是两条发生线形成的过程,这就是零件表面的发生线成形原理。传统的零件表面成形理论对此有所描述,但对部分典型表面的成形原理缺乏准确的描述，因此，对金属切削机床机械零件表面加工成形原理进行深入探讨具有一定的现实意义。
关键词:零件表面加工 成形原理 表面发生线 原理探析
虽然不同机械零件的尺寸和几何外形均具有各自不同的特点，但其内外轮廓却通常都是由平面、圆柱面、圆锥面以及若干成形面等简单的表面组合而成的。比如阶梯轴就是由不同直径的端面、圆柱面、轴肩面(平面)，以及包括回转曲面、沟槽、螺纹等的成形面所构成的。；而箱体则是由平面、各种圆弧过渡面(成形面)和孔(圆柱面)等组合而成。从零件表面成形的原理来分析，其间存在诸多的共同点。可以说不同机械表面的加工，最终构成了零件的机械加工工艺过程。
1、零件表面发生线形成的方法分析
1.1 零件表面形成发生线的方法
零件表面形成的导线和母线均是发生线,形成发生线的方法共有四种,即展成法(或称范成法)、相切法、成形法和轨迹法。
1.1.1 展成法
展成法是形成渐开线的方法,是由“展成运动”利用齿轮啮合的原理所形成的。展成法是一个复合运动,需要由工件和刀具来共同完成,也就是说,需要工件和刀具按一定规律严格的做相对运动才能形成发生线(渐开线),范成运动需要两个成形运动。
1.1.2 相切法的特征
相切法需要两个成形运动,一个是沿着将要形成的发生线刀具轴线进行等距离的运动,一个是旋转刀具的运动。刀具是多齿刀具,为柱状或盘状,轮流用每个刀齿进行切削,形成一系列刀刃的轨迹线,包络线就是和该轨迹线共同相切的线,即将要形成的发生线。
1.1.3 成形法的特征
无需工件和刀具之间发生相对的成形运动就可以实现发生线,因为将要形成的发生线和刀刃的形状是完全吻合的。
1.1.4 轨迹法的特征
轨迹法需要一个成形运动。将要形成的表面呈点和刀具的切削刃相互接触,此点沿着将要形成的发生线运动,所形成的轨迹线就是发生线。
1.2 对零件表面形成发生线方法的正确认识
零件某一表面的两条发生线形成的方法可以不一样,也可以一样。要根据所采用的具体加工方法来对某一表面的成形运动和成形原理进行具体分析,并不是由表面本身来确定。例如,对圆柱面利用尖头车刀进行加工时,对成形圆弧沟槽利用成形圆弧车刀进行车削时,是由轨迹法形成作为导线的圆,由成形法形成和刀具圆弧刃吻合的弧线(即母线),作为导线的直线和作为母线的圆都是由轨迹法形成的。以上的这些方法不是形成表面的方法,仅仅是实现一条发生线的方法。从成形原理来看,各种表面的母线沿导线运动的规律各不相同,有的很复杂,如斜齿轮齿廓面、螺纹面和圆锥面,有的很简单,如圆柱面和平面等。有些表面的导线和母线之间不能交换,否则无法形成表面或形成希望得到的表面,此类表面称为不可逆表面;有些表面的导线和母线之间能够交换,此类表面称为可逆表面。通过分析可见，表面的成形原理和成形运动要根据所采用的具体加工方法具体分析,而不是由表面本身确定。还应特别注意的是：前述四种方法仅仅是实现发生线的方法，而非形成表面的方法。
2、机床上零件表面成形的原理探讨
2.1 简单表面成形的原理探讨
简单表面的加工方法(即成形方法)通常是多种的,因为一般而言,简单表面都是可逆表面,其母线和导线之间可以交换,线性简单。简单表面的导线简单的形成线、圆或直线,母线沿着导线做平行移动。
2.2 复合表面成形的原理探讨
实现导线的运动是复合运动,并不是简单的圆周运动或直线运动,是指由两个或两个以上的简单运动复合而成的运动。复合表面是不可逆的表面,其导线各不相同,所以母线沿着导线的运动规律也比较复杂。下面探讨斜齿轮齿廓面、螺纹面和圆锥面等组成零件的常见复合表面。
2.2.1 斜齿圆柱齿轮的齿廓面
从表面成形的原理来看,我们可以认为,齿向螺旋线为导线A,齿槽和轮齿切向呈垂直的平面之间的相贯线为母线B,因为斜齿圆柱齿轮轮齿的端面是标准的渐开线齿形,所以轮齿的切向和母线B所在的平面始终呈垂直状态,同时母线B所在的平面沿螺旋导线A上升且与齿轮轴线保持相同距离,该斜齿圆柱齿轮的齿廓面就是母线B扫过的表面。
2.2.2 螺纹面
和螺纹导程相同的螺旋线就是导线A,螺纹牙型面和过螺纹轴线的平面之间的相贯线就是螺纹面的母线B。母线B的方位保持不变,同时螺纹轴线和母线B始终处于同一平面内,螺纹面就是指当母线B沿着螺旋线导线A做螺旋运动时,母线B所扫过的表面。螺纹的导程(螺距)受螺旋导线的导程决定,螺纹直径受轴线与V形线之间的距离决定,螺纹的牙型决定了V形线的形状。
2.2.3 圆锥面
圆锥表面的其中一条素线是圆锥面的母线,固定某一点A在该线上,而另外一个确定点B围绕一个圆移动,则圆锥面就是该素线扫过的表面。圆台的侧面可以当作是圆锥面的一部分,圆锥的尺寸和外形要靠导线圆的直径和AB两点之间的长度共同来确定。
3、结语
不同零件的内外轮廓都是由圆锥面、圆柱面、平面和若干成形面等简单的表面组合而成的。而且，对于不同类别的金属来说，从零件表面成形原理的分析来看，其共同点还是很多的。因此对于零件机械加工工艺过程来说，对不同表面加工的完成，是最终得到所需机械零件的重要环节，值得加以重视，并切实提升相关工艺水平。
参考文献
[1]张明松.《机械加工成形原理的探讨》[J].机床与液压,2010/22.
[2]失璇.《机械加工的成形原理分析》[J].科技资讯,2011(27).
