零件表面形成原理及机床基本知识

（一）零件表面的形成方法及所需运动
1.零件表面的形状
机器零件的结构形状尽管千差万别，但其轮廓都是由一些单一的几何表面（例如：平面、内、外旋转表面等）及自由曲面按一定位置关系构成的。
零件表面可以看作是一条线（称为母线）沿另一条线（称为导线）运动的轨迹。母线和导线统称为形成表面的发生线（成形线）。常见的零件表面按其形状可分为四类：
⑴旋转表面
⑵纵向表面
⑶螺旋表面
⑷复杂曲面
2．零件表面的形成方法及所需的成形运动
研究零件表面的形成方法，应首先研究表面发生线的形成方法。表面发生线的形成方法可归纳为以下四种：
（1）轨迹法
（2）成形法
（3）相切法
（4）展成法
在切削加工中，为获得所需工件表面形状，必须使刀具和工件按上述四种方法之一完成各自的运动。用来形成被加工表面形状的运动称为表面成形运动，成形运动由机床的主运动和进给运动组成。
(1)主运动 它是机床上形成切削速度并消耗大部分切削动力的运动。主运动可由工件或刀具来实现，例如车床主轴带动工件的转动，钻床主轴带动钻头的转动，铣床工作台带动工件的直线运动等。主运动可以是旋转运动，也可以是直线运动。
(2)进给运动 进给运动是根据工件的形状配合主运动使切削得以继续的运动。根据刀具相对于工件被加工表面运动方向的不同，进给运动可分为纵向进给、横向进给、圆周进给、径向进给和切向进给运动等。
除了上述表面成形运动之外，为完成工件加工，机床还需有一些辅助运动，以实现加工中的各种辅助动作，例如切入运动、分度运动、操纵和控制运动等。
（二）机床的基本结构和传动
1．金属切削机床的基本结构
机床的基本结构包括如下几个部分：
（1）动力源 机床动力源一般采用交流异步电动机、步进电机、直流或交流伺服电动机及液压驱动装置等，它们为机床执行机构的运动提供动力。可以是几个运动共用一个动力源，也可以是一个运动单独使用一个动力源。
（2）运动执行机构 运动执行机构是机床执行运动的部件，如主轴、刀架和工作台等，它们带动工件或刀具旋转或移动。
（3）传动机构 传动机构将机床动力源的运动和动力传给运动执行机构，或将运动由一个执行机构传递到另一个执行机构，以保持两个运动之间的准确传动关系。传动机构还可以改变运动方向、运动速度及运动形式（例如将旋转运动变为直线运动）。
（4）控制系统和伺服系统 控制系统是指数控机床上由计算机及相应的软、硬件构成的控制系统。它对机床运动进行控制，实现各运动之间的准确协调。伺服系统根据控制系统给出的速度和位置指令驱动机床进给运动部件，完成指令规定的动作。
（5）支承系统 支承系统是机床的机械本体，包括床身、立柱及相关机械连接在内的支承结构，属于机床的基础部分。
我们在分析一台机床时，一定要从认识这台机床的基本结构入手。
2．金属切削机床的传动
机床为了获得所需的运动，需要通过传动机构把执行机构（例如机床主轴）和动力源，或者把执行机构和执行机构（例如把机床主轴和刀架）连接起来，构成机床传动联系。构成机床传动联系的一系列传动件称为传动链。根据传动联系的性质，传动链可分为以下两类：
（1）外联系传动链 机床动力源和运动执行机构之间的传动联系称为外联系传动链。外联系 传动链的作用是使执行机构按预定的速度运动，并传递一定的动力。外联系传动链传动比的变化只影响执行机构的运动速度，不影响发生线的性质，外联系传动链不要求动力源与执行机构间有严格的传动比关系。例如，在车床上用轨迹法车削圆柱面时，主轴的旋转和刀架的移动是电动机分别经由两条外传动链传动的，两者之间不要求严格的传动比关系。
（2）内联系传动链 执行件与执行件之间的传动联系称为内联系传动链。内联系传动链的作用是将两个或两个以上的单独运动组成复合的成形运动，内联系传动链所联系的各执行件之间的相对运动有严格要求，例如，在车床上用螺纹车刀车螺纹时，为了保证所加工螺纹的导程，主轴（工件）每转一转，车刀必须移动一个导程，联系主轴与刀架之间的传动链，就是一条有严格传动比要求的内联系传动链。
数控机床各执行件之间的运动关系由数控装置控制协调，在数控机床上一般无内联系传动链。
（三）机床的分类
机床是机械加工系统的主要组成部分。为适应不同的加工对象和加工要求，机床有许多品种 和规格。为便于区别、使用和管理，须对机床加以分类并编制型号。
机床的分类方法很多，最基本的是按机床的主要加工方法、所用刀具及其用途进行分类。根据国家制定的机床型号编制方法，机床共分为11类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床和其它机床。在每一类机床中，又按工艺范围、布局型式和结构性能等，分为10个组，每一组又分为若干系（系列）。
在上述基本分类的基础上，机床还可根据其它特征进一步细分。
同类机床按应用范围（通用性程度）又可分为通用机床、专门化机床和专用机床。通用机床的工艺范围很宽，可以加工一定尺寸范围内的各类零件，完成多种多样的工序，例如卧式车床、摇臂钻床、万能升降台铣床等。专门化机床的工艺范围较窄，只能加工一定尺寸范围内的某一类（或少数几类）零件，完成某一种（或少数几种）特定工序，例如曲轴车床、凸轮轴车床等。专用机床的工艺范围最窄，通常只能完成某一特定零件的特定工序，例如加工机床主轴箱的专用镗床、加工机床导轨的专用导轨磨床等；组合机床也属于专用机床。
同类机床按工作精度又可分为普通精度机床、精密机床和高精度机床。
机床还可按重量、尺寸、自动化程度、主要工作部件（如主轴等）的数目等进行分类。随着机床的不断发展，机床的分类方法将不断变化。
（四）金属切削机床型号的编制
机床型号是机床产品的代号，用以简明地表示机床的类型、性能和结构特点、主要技术参数等。我国机床型号编制方法的现行国家标准是“GB/T15375-1994 金属切削机床型号编制方法”，机床型号由一组汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律组合而成。
1．通用机床的型号编制
（1）型号表示方法；
（2）机床类、组、系的划分及其代号；
（3）机床的特性代号；
（4）机床主参数和设计顺序号；
（5）主轴数和第二主参数的表示方法；
（6）机床的重大改进顺序号；
（7）其它特征代号及其表示方法；
（8）企业代号及其表示方法。
2．专用机床的型号编制
（1）设计单位代号；
（2）专用机床的设计顺序号；
需要说明的是，我国的机床型号编制方法自1957年第一次颁布以来，已作过六次修改和补充（1959年、1963年、1971年、1976年、1985年和1994年）。目前工厂中使用和生产的机床有相当一部分还是按照1994年以前颁布的机床型号编制方法编制的，其涵义可查阅相应的标准。