2.2刀具切削部分的幾何角度.ppt

機(jī)制教研室,機(jī)械制造技術(shù),第二章金屬切削的基本知識(shí),第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度,第二章金屬切削的基本知識(shí),一,二,二,一,本節(jié)教學(xué)內(nèi)容,第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度,刀具的幾何角度,車刀的組成,本節(jié)教學(xué)要求：,本節(jié)教學(xué)要求,（1）了解車刀的組成；（2）掌握刀具幾何角度；,第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度,本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn),本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：,本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：,刀具標(biāo)注幾何角度；,刀具工作角度,第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度,刀具的類型,刀具的類型,按切削刃多少不同可分為：,單刃刀具多刃刀具,按刀具結(jié)構(gòu)不同可分為：,整體式焊接式機(jī)夾重磨式可轉(zhuǎn)位式,第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度,刀具的類型,刀具的類型,按用途和加工方法不同可分為：,復(fù)合刀具、自動(dòng)線刀具,切刀類車刀、刨刀、插刀等,孔加工刀具鉆頭、擴(kuò)孔鉆、锪鉆、鉸刀、鏜刀等,銑刀類立銑刀、圓柱銑刀、端銑刀、成形銑刀等,拉刀類孔拉刀、平面拉刀、組合拉刀等,齒輪刀具插齒刀、滾刀、剃齒刀、成形齒輪銑刀等,螺紋刀具絲錐、板牙、螺紋切頭、螺紋滾壓工具等,磨具類砂輪、砂帶、砂紙、油石等,數(shù)控機(jī)床刀具,特種刀具水刀、激光刀等,刀具的類型,非標(biāo)準(zhǔn)刀具,標(biāo)準(zhǔn)刀具,指專業(yè)工廠按國標(biāo)或部標(biāo)生產(chǎn)的刀具。如可轉(zhuǎn)位車刀、麻花鉆、鉸刀、銑刀、絲錐、板牙、插齒刀、齒輪滾刀、砂輪等,指需專門設(shè)計(jì)制造的刀具。如成形車刀、成形銑刀、拉刀、蝸輪滾刀等。,專門刀具,針對(duì)某些機(jī)械零件的加工特點(diǎn)，還需特制一些刀具。,在各種類型的刀具中，又可分為：,刀具的類型,刀具的類型,a）車刀b）立銑刀c）圓柱銑刀d）端銑刀e）成形銑刀f）鉆頭g）鉸刀h）鏜刀i）拉刀j）插齒刀k）滾刀l）剃齒刀m）絲錐n）板牙,刀具的類型,刀具的類型,雖然用于切削加工的刀具種類繁多，但刀具切削部分的組成卻有共同之處，車刀的切削部分可看做是各種刀具切削部分最基本的形態(tài)。下面以外圓車刀為例來介紹刀具的組成。,車刀的組成,一、車刀的組成,車刀的組成,車刀的組成,一、車刀的組成,車刀,刀頭,刀桿,刀尖,切削部分,刀面,刀刃,前刀面A后刀面A副后刀面A,主切削刃S副切削刃S,裝夾部分,一、車刀的組成,車刀的組成,刀具切削部分的幾何角度,一、車刀的組成,A：切屑流出時(shí)經(jīng)過的刀面。,A：切削時(shí)與工件過渡表面相對(duì)的刀面。,A切削時(shí)與工件已加工表面相對(duì)的刀面,1.刀面,刀具切削部分的幾何角度,2.切削刃,一、車刀的組成,主切削刃S：前刀面與主后刀面的交線,副切削刃S：前刀面與副后刀面的交線,刀尖形狀,一、車刀的組成,車刀的組成,3.刀尖,二、刀具的幾何角度,刀具幾何角度是刀具幾何參數(shù)的其中一部分。刀具幾何參數(shù)是用來確定刀面，切削刃在空間位置的參數(shù)，包括以下幾個(gè)方面：,刀具幾何角度,包括前角o、后角o、主偏角r、副偏角r、刃傾角s和副后角o等。,刃口形式及參數(shù),主要有鋒刃、倒棱、消振棱、刃帶、倒圓刃等形式。,主要有直線刃、折線刃、圓弧刃、月牙弧形刃與波浪形刃等。,切削刃形狀及參數(shù),刀面型式及參數(shù),如平面型的前刀面，帶斷屑槽的前刀面；平面型后刀面、鏟背后刀面、雙重后刀面等。,刀具幾何參數(shù),刀具幾何角度,確定刀具幾何角度的參考坐標(biāo)系,要確定刀具幾何角度，必須有一個(gè)測(cè)量基準(zhǔn)參考坐標(biāo)系。,刀具幾何角度參考坐標(biāo)系：一組定義和規(guī)定刀具角度的各基準(zhǔn)坐標(biāo)平面。,用來確定刀具幾何角度的參考坐標(biāo)系有兩大類：,二、刀具的幾何角度,刀具幾何角度,刀具標(biāo)注參考系（靜止參考系）（toolinhandsystem）,以刀具結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，考慮到刀具與工件的假定相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)建立起來的坐標(biāo)系，是刀具設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖標(biāo)注、刃磨測(cè)量的基準(zhǔn)。,考慮刀具的實(shí)際安裝位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以刀具切削時(shí)的合成切削運(yùn)動(dòng)方向?yàn)橐罁?jù)建立工作基準(zhǔn)坐標(biāo)平面所組成的坐標(biāo)系。,刀具工作參考系（動(dòng)態(tài)參考系）(toolinusesystem）,刀具幾何角度參考坐標(biāo)系,刀具標(biāo)注角度,刀具工作角度,刀具幾何角度,二、刀具的幾何角度,（一）刀具靜止參考系與標(biāo)注角度,建立靜止參考系的假設(shè)條件：刀具切削刃上選定點(diǎn)的假定運(yùn)動(dòng)方向假定的主運(yùn)動(dòng)方向：垂直于刀桿底面（刀具的安裝基面）；假定的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向：垂直（平行）刀桿中心線。,在建立刀具靜止參考系時(shí)，刀具處于靜止?fàn)顟B(tài)，只考慮主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向，而不考慮運(yùn)動(dòng)的大小。就是說，刀具雖無切削運(yùn)動(dòng)，也要結(jié)合刀具的定位情況，給出刀具假定的運(yùn)動(dòng)方向。,刀具幾何角度,刀具靜止參考系由基準(zhǔn)坐標(biāo)平面和測(cè)量平面組成，基準(zhǔn)坐標(biāo)平面有兩個(gè)。（1）基面pr過切削刃上某選定點(diǎn)，垂直于假定主運(yùn)動(dòng)方向vc的平面。通常，基面應(yīng)平行或垂直于刀具上便于制造、刃磨和測(cè)量的某一安裝定位平面或軸線。例如，普通車刀或刨刀的基面，它平行于刀具底面。鉆頭、銑刀和絲錐等旋轉(zhuǎn)類刀具，其切削刃各點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(即主運(yùn)動(dòng))方向，都垂直于通過該點(diǎn)并包含刀具旋轉(zhuǎn)軸線的平面，故其基面pr就是刀具的軸向剖面。,刀具靜止參考系基準(zhǔn)坐標(biāo)平面,刀具幾何角度,（2）切削平面ps過切削刃上某選定點(diǎn)，與切削刃相切或包含切削刃并垂直于基面pr的平面?；鶞?zhǔn)坐標(biāo)平面與不同的測(cè)量平面組合可以構(gòu)成不同的標(biāo)注參考系。,正交平面參考系（pr、ps、po）法平面參考系（pr、ps、pn）假定工作平面與背平面參考系（pr、pf、pp）,常用的刀具的靜止參考系,刀具靜止參考系基準(zhǔn)坐標(biāo)平面,刀具幾何角度,正交平面參考系,基面pr切削平面ps正交平面po,通過切削刃選定點(diǎn)，垂直于假定主運(yùn)動(dòng)方向vc的平面。,通過切削刃選定點(diǎn)，與主切削刃相切，并垂直于基面pr的平面,通過切削刃選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于基面pr和切削平面ps的平面。,1.正交平面參考系（主剖面參考系）及其標(biāo)注角度,刀具幾何角度,正交平面參考系,刀具幾何角度,基面pr:通過切削刃選定點(diǎn)，垂直于假定主運(yùn)動(dòng)方向vc的平面。,切削平面ps:通過切削刃選定點(diǎn)，與主切削刃相切，并垂直于基面pr的平面,正交平面po:通過切削刃選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于基面pr和切削平面ps的平面。,正交平面參考系（po-pr-ps）,正交平面參考系,刀具幾何角度,正交平面參考系,正交平面參考系,刀具幾何角度,正交平面參考系標(biāo)注角度,刀具幾何角度,正交平面參考系標(biāo)注角度,刀具幾何角度,ps,pr,po,o,o,主偏角r,在基面pr中測(cè)量的主切削刃與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的夾角。,前角o,在正交平面po中測(cè)量的前刀面與基面間的夾角。,在正交平面po中測(cè)量的后刀面與切削平面間的夾角。,后角o,刃傾角s,在切削平面ps中測(cè)量的主切削刃與基面間的夾角。,副后角o,在副切削刃正交平面po中測(cè)量的副后刀面與副切削平面間的夾角。,在基面pr中測(cè)量的副切削刃與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的夾角。,副偏角r,刀具的獨(dú)立角度,刀具的獨(dú)立角度,刀具幾何角度,外圓車刀正交平面參考系獨(dú)立標(biāo)注角度,刀具幾何角度,r,r,vf,s,ps,ps,pr,主偏角r:在基面pr中測(cè)量的主切削刃與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的夾角。,副偏角r:在基面pr中測(cè)量的副切削刃與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的夾角。,刃傾角s：在切削平面ps中測(cè)量的主切削刃與基面間的夾角。,外圓車刀正交平面參考系獨(dú)立標(biāo)注角度,刀具幾何角度,po,po,po,po,r,r,vf,o,o,pr,前角o:在正交平面po中測(cè)量的前刀面與基面間的夾角。,后角o:在正交平面po中測(cè)量的后刀面與切削平面間的夾角。,外圓車刀正交平面參考系獨(dú)立標(biāo)注角度,刀具幾何角度,r,r,vf,o,po,po,po,po,pr,副后角o:在副切削刃正交平面po中測(cè)量的副后刀面與副切削平面間的夾角。,外圓車刀正交平面參考系獨(dú)立標(biāo)注角度,獨(dú)立角度：主偏角r刃傾角s前角o后角o副偏角r副后角o,刀具幾何角度,po,po,po,po,r,r,vf,s,ps,ps,o,po,po,po,po,o,o,pr,楔角o,在正交平面po中測(cè)量的前、后刀面之間夾角。o=90(oo),副刃前角o,在副刃正交平面po中測(cè)量的前刀面與基面之間的夾角。,在基面pr中測(cè)量的主、副切削刃之間夾角。r=180(rr),刀尖角r,副刃刃傾角s,在副刃切削平面ps中測(cè)量的副切削刃與基面之間的夾角。,刀具的派生角度,刀具的派生角度,刀具幾何角度,外圓車刀正交平面參考系標(biāo)注角度,派生角度：刀尖角r楔角o副刃前角o副刃刃傾角s,刀具幾何角度,po,po,po,po,r,r,vf,ps,o,po,po,po,po,o,o,o,r,pr,o,s,r=180(rr),o=90(oo),正交平面參考系標(biāo)注角度,獨(dú)立角度：主偏角r刃傾角s前角o后角o副偏角r副后角o,派生角度：楔角o刀尖角r副刃前角o副刃刃傾角s,刀具幾何角度,前角、后角的正負(fù)規(guī)定,前刀面與基面平行時(shí)前角為零；后刀面與與切削平面平行時(shí)后角為零；,前刀面與切削平面間夾角小于90時(shí)，前角為正；后刀面與基面夾角小于90時(shí)，后角為正；,前刀面與切削平面間夾角大于90時(shí)，前角為負(fù)。后刀面與基面夾角大于90時(shí)，后角為負(fù)。,前角、后角、刃傾角的正負(fù)規(guī)定,刀具幾何角度,刃傾角的正負(fù)規(guī)定,切削刃平行底面時(shí)刃傾角為零；,刀尖處于最低點(diǎn)時(shí)，刃傾角為負(fù)；,切削刃平行底面時(shí)刃傾角為正；,前角、后角、刃傾角的正負(fù)規(guī)定,刀具幾何角度,刃傾角的正負(fù)規(guī)定,前角、后角、刃傾角的正負(fù)規(guī)定,刀具幾何角度,Pr,o,s,o,r,r,ps,ps,po,po,po,po,po,po,po,po,o,vf,例1：90外圓車刀正交平面參考系標(biāo)注角度,pr,o,s,o,r,r,ps,ps,po,po,po,po,po,po,po,po,o,vf,例2：45端面車刀正交平面參考系標(biāo)注角度,法平面參考系,基面pr切削平面ps法平面pn,通過切削刃選定點(diǎn)，垂直于假定主運(yùn)動(dòng)方向vc的平面。,通過切削刃選定點(diǎn)，與主切削刃相切，并垂直于基面pr的平面。,通過切削刃選定點(diǎn)，垂直于切削刃的平面。,2.法平面參考系（法剖面參考系）及其標(biāo)注角度,刀具幾何角度,法平面參考系,刀具幾何角度,法平面pn:通過切削刃選定點(diǎn)，垂直于切削刃的平面。,基面pr：通過切削刃選定點(diǎn)，垂直于假定主運(yùn)動(dòng)方向vc的平面。,切削平面ps:通過切削刃選定點(diǎn)，與主切削刃相切，并垂直于基面pr的平面。,法平面參考系（pn-pr-ps）,法平面參考系,刀具幾何角度,法平面參考系,法平面參考系,刀具幾何角度,法平面參考系,刀具幾何角度,外圓車刀法平面參考系標(biāo)注角度,刀具幾何角度,pn,pn,pn,pn,r,r,vf,s,ps,ps,n,n,pr,法前角n在法平面中測(cè)量的刀具的前刀面與基面之間的夾角。,法后角n在法平面中測(cè)量的刀具的后刀面與切削平面之間的夾角。,外圓車刀在法平面參考系中的標(biāo)注角度,法平面參考系中的標(biāo)注角度,刀具幾何角度,假定工作平面與背平面參考系,基面pr假定工作平面pf背平面pp,通過切削刃選定點(diǎn)，平行于假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向并垂直于基面pr的平面。,通過切削刃選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于pr和pf的平面。,3.假定工作平面、背平面參考系（進(jìn)給切深剖面參考系）及其標(biāo)注角度,刀具幾何角度,刀具幾何角度,假定工作平面與背平面參考系,基面pr:通過切削刃選定點(diǎn)，垂直于假定主運(yùn)動(dòng)方向vc的平面。,假定工作平面pf:通過切削刃選定點(diǎn)，平行于假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向,并垂直于基面pr的平面,背平面pp:通過切削刃選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于pr和pf的平面。,假定工作平面、背平面參考系,假定工作平面、背平面參考系（pr-pf-pp）,刀具幾何角度,假定工作平面與背平面參考系,假定工作平面與背平面參考系,刀具幾何角度,假定工作平面與背平面參考系及其標(biāo)注角度,刀具幾何角度,假定工作后角f在假定工作平面中測(cè)量的刀具的后刀面與切削平面之間的夾角。,假定工作平面與背平面參考系中的標(biāo)注角度,假定工作前角f在假定工作平面中測(cè)量的刀具的前刀面與基面之間的夾角。,刀具幾何角度,pf,pf,f,f,pf,pf,pr,vf,假定工作平面與背平面參考系中的標(biāo)注角度,背前角p在背平面中測(cè)量的刀具的前刀面與基面之間的夾角。,背后角p在背平面中測(cè)量的刀具的后刀面與切削平面之間的夾角。,刀具幾何角度,pp,pp,pp,pp,p,p,pr,vf,假定工作平面與背平面參考系中的標(biāo)注角度,刀具幾何角度,pf,pf,f,f,pf,pf,pp,pp,pp,pp,p,p,pr,假定工作平面與背平面參考系中的標(biāo)注角度,刀具幾何角度,（二）刀具的工作參考系及工作角度,刀具幾何角度,上述討論的刀具標(biāo)注角度，是在假定不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)大小的影響、車刀刀尖和工件中心等高，且車刀刀桿中心線垂直或平行于工件軸線安裝的條件下標(biāo)注的刀具角度。在實(shí)際切削條件下，由于刀具安裝位置的變化和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響等，不可能完全符合上述條件，刀具角度的參考系會(huì)發(fā)生變化，從而需引入工作參考系來進(jìn)行描述。,（二）刀具的工作參考系及工作角度,刀具幾何角度,刀具的工作參考系：考慮刀具的實(shí)際安裝位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以刀具切削時(shí)的合成切削運(yùn)動(dòng)方向?yàn)橐罁?jù)建立工作基準(zhǔn)坐標(biāo)平面所組成的坐標(biāo)系，又稱為動(dòng)態(tài)參考系。刀具工作角度：在工作參考系中測(cè)量的刀具角度如果進(jìn)一步考慮切削過程中的積屑瘤、振動(dòng)及流屑方向的影響而確定的刀具角度，稱為實(shí)際切削角度。,刀具幾何角度,工作坐標(biāo)平面的定義如下：,1.刀具的工作參考系,工作正交平面參考系（pre、pse、poe）工作法平面參考系（pre、pse、pne）工作平面與背平面參考系（pre、pfe、ppe）,刀具的工作參考系,工作基面Pre,過切削刃上某選定點(diǎn)，垂直于合成切削運(yùn)動(dòng)ve方向的平面。,過切削刃上某選定點(diǎn)，與切削刃相切或包含切削刃并垂直于工作基面的平面。,過切削刃上某選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于工作基面和工作切削平面的平面。,與法平面Pn是一個(gè)平面。,過主切削刃上選定點(diǎn)，同時(shí)包含主運(yùn)動(dòng)方向和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的平面。,過主切削刃上選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于工作基面和工作平面的平面。,工作切削平面Pse,工作正交平面Poe,工作法平面Pne,工作平面Pfe,工作背平面Ppe,1.刀具的工作參考系,刀具幾何角度,刀具工作角度的定義與標(biāo)注角度類似，它是刀具的前后刀面與工作坐標(biāo)系平面之間的夾角。在工作正交平面參考系內(nèi)測(cè)量的主切削刃工作角度有：,工作主偏角re,在工作基面內(nèi)測(cè)量的主切削刃與工作平面之間的夾角。,在工作切削平面內(nèi)測(cè)量的主切削刃與工作基面之間的夾角。,在工作正交平面內(nèi)測(cè)量的前刀面與工作基面之間的夾角。,在工作正交平面內(nèi)測(cè)量的后刀面與工作切削平面之間的夾角。,工作刃傾角se,工作前角oe,工作后角oe,2.刀具的工作角度,刀具幾何角度,同理在工作法平面參考系中有工作法前角ne、工作法后角ne；在工作平面和背平面參考系中有工作前角fe、工作后角fe、工作前角pe、工作后角pe。,刀具幾何角度,2.刀具的工作角度,由于通常的進(jìn)給速度遠(yuǎn)小于主運(yùn)動(dòng)速度，因此，在一般的安裝條件下，刀具的工作角度近似地等于標(biāo)注角度（不超過1）這樣，在多數(shù)場(chǎng)合下（如普通車削、鏜孔、端銑、周銑等）都不必進(jìn)行工作角度的計(jì)算。只有在角度變化值較大時(shí)（如車螺紋或絲杠、鏟背、鉆孔時(shí)研究鉆心附近的切削條件或刀具安裝特殊時(shí)），才需要計(jì)算工作角度。下面分別討論考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和安裝條件對(duì)工作角度影響時(shí)，刀具工作角度與標(biāo)注角