内容

机床切削成形运动

机床上形成表面所需的刀具和工件间的相对运动，称为表面成形运动，这是机床上最基本的运动。同一种表面，因采用的工艺方法不同，所用的刀具不同，所需机床的成形运动也不同，从而使机床具有不同的结构。

表面成形运动（简称成形运动）是保证得到工件要求的表面形状的运动。用车刀车削外圆柱面，其形成母线和导线的方法属于轨迹法。工件的旋转运动B产生母线（圆），刀具的纵向直线运动A产生导线（直线），运动B和A就是两个表面成形运动。又如刨削，滑枕带着刨刀（牛头刨床）或工作台带着工件（龙门刨床）作往复直线运动，产生母线，工作台带着工件（牛头刨床）或刀架带着刀具（龙门刨床）作间歇直线运动，产生导线。

旋转运动和直线运动是两种最简单的成形运动，因而称为简单成形运动。在机床上，它们以主轴的旋转，刀架或工作台的直线运动的形式出现。一般用符号A代表直线运动，用符号B代表旋转运动。

成形运动也有不是简单运动的。用螺纹车刀车削螺纹的运动，螺纹车刀是成形刀具，其形状相当于螺纹沟槽的轴剖面形状。这时形成螺旋面只需一个运动，即车刀相对工件作螺旋运动。在机床上，最容易得到并最容易保证精度的运动是旋转运动（如主轴的旋转）和直线运动（刀架的移动）。因此，通常把这个螺旋运动分解成等速旋转运动和等速直线运动。象这种通过刀具直线移动A和工件旋转运动B的复合，得到的成形运动称为复合成形运动。为了得到一定导程的螺旋线，机床应保证运动的两个部分A和B严格保持相对关系，即工件每转1转，刀具的位移量应为一个导程。

有些零件的表面形状很复杂，例如螺旋桨的表面，为了加工它，需要十分复杂的表面成形运动。这种成形运动有时要分解成更多个分运动，这通常只能在多轴联动的数控机床上实现。每一个分运动，就对应数控机床上的一个坐标轴。通常坐标轴越多，则机床就越复杂。

由复合成形运动分解成的各个分运动，虽然都是直线或旋转运动，与简单运动相象，但其本质是不同的。各个部分必须保持严格的相对运动关系，是互相依存，而不是独立的。简单运动之间是互相独立的，没有严格的相对运动关系。

机床的主运动、进给运动和辅助运动

根据切削加工过程所起的作用不同，表面成形运动又可分为主运动和进给运动。    

（1）主运动

主运动是使刀具的切削部分进入工件材料，使被切金属层转变为切屑的运动。在表面成形运动中，必须有而且只能有一个主运动。一般地，主运动消耗的功率较大，速度也较高。例如在车削加工中，工件的回转运动是主运动；在钻削、铣削和磨削中，刀具或砂轮的回转运动是主运动。主运动可能是简单的成形运动，也可能是复合的成形运动。在车削螺纹中，主运动就是A和B的复合运动。

由于切削刃上各点的运动情况不一定相同，所以在研究切削运动时，通常总是选取切削刃上某一个适合的点为研究对象，该点称为切削刃上选定点。主运动方向是指切削刃上选定点相对工件的瞬时主运动方向。切削速度vc是指切削刃上选定点相对工件主运动的瞬时速度。

（2）进给运动

维持切削继续的运动称为进给运动。它配合主运动连续不断地切削工件，同时形成具有所需几何形状的已加工表面。刀具的纵向移动是进给运动；在钻削、铣削和磨削中，刀具或工件的纵向移动运动是进给运动。进给运动可以是连续的（例如车削外圆柱面时刀具的纵向移动），也可以是间歇的（例如牛头刨床上加工平面时，刨刀每往复一次，工作台带着工件横向间歇移动一次）。同样，进给运动可以是简单运动，也可以是复合运动。例如用成形铣刀铣削螺纹时，铣刀相对于工件的螺旋复合运动是进给运动，铣刀自身的旋转运动是主运动。

进给运动方向为切削刃上选定点相对于工件的瞬时进给运动方向。进给速度vf为切削刃上选定点相对于工件瞬时进给运动的瞬时速度。

（3）合成切削运动

由同时进行的主运动和进给运动合成的向量和称为合成切削运动。合成切削运动的方向即为主运动和进给运动向量和方向，合成切削速度ve即为主运动速度和进给运动速度的向量。

（4）辅助运动

除上述的表面成形外，机床上还有在切削加工过程中所必须的其它一些运动，统称为机床的辅助运动。例如车床上的快进、快退运动和插齿机上的让刀运动等。机床的转位、分度、换向以及机床夹具的夹紧与松开等操纵运动也属于辅助运动。

案例 

下列运动哪个是主运动？哪个是辅助运动？

图2. 刀具相对于工件的运动     

名词解释

表面成形运动：机床上形成表面所需的刀具和工件间的相对运动。