在切削加工过程中,机床上的刀具和工件按一定的规律作相对运动,通过刀具对工件毛坯的切削作用,切除毛坯上多余金属,从而得到所要求的零件表面形状。机械零件的任何表面都可以看作是一条线(称为母线)沿另一条线(称为导线)运动的轨迹。如图1所示,平面是由一条直线(母线)沿另一条直线(导线)运动而形成的;圆柱面和圆锥面是由一条直线(母线)沿着一个圆(导线)运动而形成的;普通螺纹的螺旋面是由“∧”形线(母线)沿螺旋线(导线)运动而形成的;直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓表面是渐开线(母线)沿直线(导线)运动而形成的等等。
图1 成形运动的组成
母线和导线统称为发生线。切削加工中发生线是由刀具的切削刃与工件间的相对运动得到的。一般情况下,由切削刃本身或与工件相对运动配合形成一条发生线(一般是母线),而另一条发生线则完全是由刀具和工件之间的相对运动得到的。这里,刀具和工件之间的相对运动都是由机床来提供。 2.机床的运动 机床在加工过程中,必须形成一定形状的发生线(母线和导线),才能获取所需的工件表面形状。因此,机床必须完成一定的运动,这种运动称为表面成形运动。此外,还有多种辅助运动。 (1)表面成形运动 表面成形运动按其组成情况不同,可分为简单成形运动和复合成形运动二种。如果一个独立的成形运动是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,用车刀车削外圆柱面时(见图2a)工件的旋转运动B1产生圆导线,刀具纵向直线运动A2产生直线母线,即加工出圆柱面。运动B1和A2是两个相互独立的表面成形运动,因此,用车刀车削外圆柱时属于简单成形运动。
图2 成形运动的组成
如果一个独立的成形运动,是由两个以上的旋转运动或(和)直线运动,按某种确定的运动关系组合而成,则此成形运动称为复合成形运动。例如,用螺纹车刀车削螺纹表面时(见图2b),工件的旋转运动B11和车刀的直线运动A12按规定作相对运动,形成螺旋线导线,三角形母线(由刀刃形成,不需成形运动)沿螺旋线运动,形成了螺旋面。形成螺旋线导线的两个简单运动B11和A12,由于螺纹导程限定而不能彼此独立,它们必须保持严格的运动关系,从而B11和A12这两个简单运动组成了一个复合成形运动。又如,用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮时(见图2c)它需要一个复合成形运动B11、B12(范成运动),形成渐开线母线,又需要一个简单直线成形运动A2,才能得到整个渐开线齿面。 成形运动中各单元运动根据其在切削中所起的作用不同,又可为主运动和进给运动。 (2)辅助运动 机床在加工过程中还需一系列辅助运动,其功能是实现机床的各种辅助动作,为表面成形运动创造条件。它的种类很多,如进给运动前后的快进和快退;调整刀具和工件之间正确相对位置的调位运动;切入运动;分度运动;工件夹紧、松开等操纵控制运动。