機(jī)械制造基礎(chǔ)ch01金屬切削基本知識(shí)jg課件

1、第一章 金屬切削基本知識(shí)本章基本要求： 1、了解金屬切削加工的基本知識(shí) 2、掌握切削運(yùn)動(dòng)、切削用量的基本概念 3、掌握刀具切削部分的幾何要素， 了解其定義，建立清晰的空間概念 4、能熟練的標(biāo)注各參考平面下的刀具角度 5、了解切削層參數(shù)與切削方式第一節(jié) 切削加工概述第二節(jié) 機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng)與切削用量第三節(jié) 刀具幾何參數(shù)第四節(jié) 切削層參數(shù)與切削方式第一章 金屬切削基本知識(shí)本章主要內(nèi)容：一、什么是切削加工？第一節(jié) 切削加工概述 利用切削刀具從工件上切除多余的或預(yù)留的材料使零件獲得符合技術(shù)要求的形狀、位置、尺寸精度和表面質(zhì)量的加工方法。金屬切削過(guò)程是工件和刀具相互作用的過(guò)程。刀具與工件之間要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)；

2、刀具具有適當(dāng)?shù)膸缀螀?shù)，即切削角度；刀具材料具有一定的切削性能。 切削加工必須具備以下條件：機(jī)械零件上常見(jiàn)表面二、零件表面的形成二、零件表面的形成表面 一條線（母線）沿另一條線 （導(dǎo)線）運(yùn)動(dòng)的軌跡。F1-1圖1-1 零件表面的形成二、零件表面的形成表面 一條線（母線）沿另一條線 （導(dǎo)線）運(yùn)動(dòng)的軌跡。母線和導(dǎo)線可以互換 可逆表面母線和導(dǎo)線不可互換 不可逆表面F1-1母線導(dǎo)線發(fā)生線二、零件表面的形成發(fā)生線的形成刀具的切削刃和工件的 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 1、軌跡法(Locus/ Tracing method) 利用非成形刀具，在一定的切削運(yùn)動(dòng)下，由刀尖軌跡形成發(fā)生線的方法。-軌跡法形成發(fā)生線需一個(gè)成形運(yùn)動(dòng) 2

3、、成形法(Shaping/Forming method) -成形法形成發(fā)生線不需成形運(yùn)動(dòng)利用成形刀具對(duì)工件進(jìn)行加工的方法。切削刃的形狀和長(zhǎng)度與所需形成的發(fā)生線（母線）完全重合。2、相切法 (Tangent method)利用刀具邊旋轉(zhuǎn)邊作軌跡運(yùn)動(dòng)對(duì)工件進(jìn)行加工的方法，切削點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的包絡(luò)線，便是所需的發(fā)生線。-相切法形成發(fā)生線需二個(gè)成形運(yùn)動(dòng)（旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，軌跡運(yùn)動(dòng)）4、展成法（范成法）(Generated method) 利用工件和刀具作展成切削運(yùn)動(dòng)（具有確定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系 ）進(jìn)行加工的方法。切削刃各瞬時(shí)位置的包絡(luò)線，便是所需的發(fā)生線。-展成法形成發(fā)生線需一個(gè)成形運(yùn)動(dòng)（展成運(yùn)動(dòng)） 圖1-2 形成發(fā)生線

4、所需的運(yùn)動(dòng)1刀尖或切削刃；2發(fā)生線；3刀具軸線的運(yùn)動(dòng)軌跡三、表面成形運(yùn)動(dòng)由單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的成形運(yùn)動(dòng)。 A直線運(yùn)動(dòng) B旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 下標(biāo)成形運(yùn)動(dòng)的序號(hào)。圖 發(fā)生線的形成主要是靠刀具和工件作相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。這種運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為表面成形運(yùn)動(dòng)。 1、簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng)車(chē)削外圓柱表面時(shí)的成形運(yùn)動(dòng) 三、表面成形運(yùn)動(dòng)2、復(fù)合成形運(yùn)動(dòng) 如果一個(gè)獨(dú)立的成形運(yùn)動(dòng)，是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或(和)直線運(yùn)動(dòng)，按照某種確定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系組合而成，則稱(chēng)此成形運(yùn)動(dòng)為復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)。圖車(chē)螺紋時(shí)的成形運(yùn)動(dòng) 復(fù)合運(yùn)動(dòng)組成部分符號(hào)中的下標(biāo)，第一位數(shù)字表示成形運(yùn)動(dòng)的序號(hào)，第二位數(shù)字表示同一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)中單元運(yùn)動(dòng)的序號(hào)。 復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)也可以分

5、解為3個(gè)甚至更多個(gè)部分（單元運(yùn)動(dòng) ）。 成形銑刀銑螺紋時(shí)的成形運(yùn)動(dòng) 注意：復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)雖然可以分解成幾個(gè)部分，每個(gè)部分是一個(gè)旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動(dòng)，與簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)相似，但這些部分之間保持著嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，是相互依存，而不是獨(dú)立的。所以復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)是一個(gè)運(yùn)動(dòng)，而不是兩個(gè)或兩個(gè)以上的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)。 四、輔助運(yùn)動(dòng)1、各種空行程運(yùn)動(dòng)2、切入運(yùn)動(dòng)3、分度運(yùn)動(dòng)4、操縱及控制運(yùn)動(dòng)第一節(jié)切削加工概述結(jié)束 在機(jī)床上加工各種表面時(shí)，刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 -成形運(yùn)動(dòng)中各單元運(yùn)動(dòng) 第二節(jié) 機(jī)床切削運(yùn)動(dòng)與切削用量一、切削運(yùn)動(dòng)切下切屑所需要的最基本的運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)： a. 一般情況下，它是切削運(yùn)動(dòng)中速度最 高、消耗功率最多的運(yùn)動(dòng)。

6、 b. 任何切削過(guò)程必須有一個(gè)，也只有一 個(gè)主運(yùn)動(dòng)。一、切削運(yùn)動(dòng)1、主運(yùn)動(dòng)使金屬層不斷投入切削，以加工出完整表面所需的運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)： a. 速度較低、消耗功率較少。 b. 可以有一個(gè)或多個(gè)，也可以沒(méi)有。一、切削運(yùn)動(dòng)2、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)1、已加工表面 工件上經(jīng)刀具切削后產(chǎn)生的表面；2、待加工表面 工件上有待切除之表面；3、過(guò)渡表面 切削刃正在切削的表面。它通常位于已加工表面和待加工表面之間。 二、加工中的工件表面已加工表面待加工表面加工表面 切削用量三要素是指切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量（切削深度）的總稱(chēng)。三、切削用量三要素1、切削速度(Vc)(cutting speed) 切削刃選定點(diǎn)相對(duì)于工件主運(yùn)動(dòng)的瞬

7、時(shí)速度。大多數(shù)切削加工的主運(yùn)動(dòng)采用回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)體(刀具或工件)上外圓或內(nèi)孔某一點(diǎn)的切削速度計(jì)算公式如下： 式中：d工件或刀具上某一點(diǎn)的回轉(zhuǎn)直徑(mm)； n工件或刀具的轉(zhuǎn)速（r/s或r/min）。圖1-6切削用量三要素2、進(jìn)給量(f )(amount of feed) 在主運(yùn)動(dòng)的一個(gè)循環(huán)內(nèi)，刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向相對(duì)工件的位移量f。（mm/r，mm/str） 每齒進(jìn)給量：多齒刀具每轉(zhuǎn)或每行程中每個(gè)刀齒相對(duì)于工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的位移量。 進(jìn)給速度( Vf )：?jiǎn)挝粫r(shí)間的進(jìn)給量圖1-6切削用量三要素 3、背吃刀量ap （切削深度 ）（DOC） （depth of cut / cutting dep

8、th） 指主刀刃與工件切削表面接觸長(zhǎng)度在主運(yùn)動(dòng)方向和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向所組成平面的法線方向上測(cè)量的值，即在垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上主切削刃切入工件的深度。在一般情況下，也就是工件上待加工表面與已加工表面之間的垂直距離。ap(dw-dm)/2 (mm） 圖1-6切削用量三要素4、合成切削速度（resultant cutting speed）切削刃選定點(diǎn)相對(duì)工件的合成切削運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。第二節(jié)切削運(yùn)動(dòng)與切削用量結(jié)束a.對(duì)于間歇進(jìn)給機(jī)床b.對(duì)于連續(xù)進(jìn)給機(jī)床第三節(jié) 刀具幾何參數(shù)外圓車(chē)刀切削部分一、刀具切削部分的組成刀 柄刀具上切屑流過(guò)的表面。刀具上與過(guò)渡表面相對(duì)的表面。1、前面( ) face2、主后面( )

9、major flank3、副后面( ) minor flank刀具上與工件已加工表面相對(duì)的表面。一、刀具切削部分的組成 主切削刃是前刀面與主后刀面的交線。在切削過(guò)程中擔(dān)任主要切削工作。4、主切削刃( S ) ( tool major cutting edge) 副切削刃是前刀面與副后刀面的交線?？拷都獠糠謪⒓由倭壳邢鞴ぷ?。5、副切削刃(S ) (tool minor cutting edge) 主切削刃與副切削刃連接處的那一小部分切削刃。6、刀尖 corner主切削刃副切削刃刀尖主后刀面 前刀面副后刀面三面兩刃一尖 GB/T 12204-2010金屬切削基本術(shù)語(yǔ) GB/T 1008-2008

10、 機(jī)械加工工藝裝備基本術(shù)語(yǔ) 在假定工作條件（特定的運(yùn)動(dòng)和安裝條件）下的參考系。是在刀具設(shè)計(jì)、制造、刃磨、測(cè)量時(shí)用于定義刀具幾何參數(shù)的參考系。二、確定刀具角度的參考系刀具靜止參考系（ tool-in-hand system ）假定運(yùn)動(dòng)條件假定安裝條件 假定運(yùn)動(dòng)條件：首先給出刀具的假定主運(yùn)動(dòng)方向和假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向；其次假定進(jìn)給速度值很小，可以用主運(yùn)動(dòng)向量近似代替合成速度向量；然后再用平行和垂直于主運(yùn)動(dòng)方向的坐標(biāo)平面構(gòu)成參考系。 假定安裝條件：假定標(biāo)注角度參考系的諸平面平行或垂直于刀具上便于制造、刃磨和測(cè)量時(shí)定位與調(diào)整的平面或軸線(如車(chē)刀底面、車(chē)刀刀桿軸線、銑刀、鉆頭的軸線等)。也可以說(shuō)，假定刀具的

11、安裝位置恰好使其底面或軸線與參考系的平面平行或垂直。 注：“靜止系”本質(zhì)上不是靜止的，它仍然是把刀具同工件和運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái)的一種特定的參考系。刀具工作參考系tool-in-use system考慮了進(jìn)給運(yùn)動(dòng)及實(shí)際安裝條件下的參考系。它是確定刀具在切削運(yùn)動(dòng)中有效工作角度的基準(zhǔn)。規(guī)定刀具進(jìn)行切削加工時(shí)幾何參數(shù)的參考系。 通過(guò)主切削刃上某一選定點(diǎn)，垂直于該點(diǎn)主運(yùn)動(dòng)方向的平面。參考平面（靜止系）：1、基面Pr（ tool reference plane ） 通過(guò)主切削刃上某一選定點(diǎn)，垂直于該點(diǎn)主運(yùn)動(dòng)方向的平面。參考平面（靜止系）：1、基面Pr（ tool reference plane ）2、切削平面P

12、s（ tool catting edge plane ） 通過(guò)主切削刃上某一選定點(diǎn)，與主切削刃相切且垂直于基面的平面。（平行于該點(diǎn)主運(yùn)動(dòng)方向）Pr Ps 3、正交平面Po （tool orthogonal plane ） 通過(guò)切削刃上的選定點(diǎn)并同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面。Pr Ps Po 3、正交平面Po （tool orthogonal plane ） 通過(guò)切削刃上的選定點(diǎn)并同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面。Pr Ps Po 它是通過(guò)切削刃選定點(diǎn)并垂直于切削刃的平面。4、法平面Pn（catting edge normal plane）Pn S 通過(guò)切削刃選定點(diǎn)平行于假定的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向并垂直

13、于基面的平面。通常也平行或垂直于刀具上制造、刃磨和測(cè)量時(shí)的基準(zhǔn)。5、假定工作平面Pf （ assumed working plane）6、背平面Pp（tool back plane） 通過(guò)切削刃選定點(diǎn)并垂直于基面和假定工作平面的平面。Pr Pp Pf Pp VfPf Vf二、確定刀具角度的參考系背平面-假定工作平面參考系 正交平面參考系 法平面參考系Pr- Ps- PoPr- Ps- PnPr- Pp- Pf1) 主偏角（ ）tool cutting edge angle 在基面上，主切削平面與假定工作平面之間的夾角。三、刀具的標(biāo)注角度3) 刃傾角( ) 在主切削平面內(nèi)，主切削刃與基面的夾角。

14、切削刃方位orientation of cutting edge2) 副偏角（ ）tool cutting edge angle 在基面上，副切削平面與假定工作平面之間的夾角。1) 前角（ ）tool orthogonal rake 在主切削刃上選定點(diǎn)的正交平面內(nèi)，前面與基面間的夾角。2) 后角（ ） tool orthogonai clearance 在同一正交平面內(nèi)，后面與切削平面間的夾角。 刀面方位同理，可以定義刀面在其它參考系中的方位。法前角 （ ）tool normal rake前面與基面間的夾角，在法平面中測(cè)量。法后角 （ ）tool normal clearance后面與切削平面

15、間的夾角，在法平面中測(cè)量。法平面中測(cè)量側(cè)前角 （ ） tool side rake前面與基面間的夾角，在假定工作平面中測(cè)量。側(cè)后角 （ ） tool side clearance后面與切削平面間的夾角，在假定工作平面中測(cè)量。假定工作平面中測(cè)量背前角 （ ） tool back rake前面與基面間的夾角，在背平面中測(cè)量。背后角 （ ） tool back clearance后面與切削平面間的夾角，在背平面中測(cè)量。背平面中測(cè)量圖1-12車(chē)刀的標(biāo)注角度 楔角wedge angles：前面和后面間的夾角的通稱(chēng)。 正交楔角在同一正交平面內(nèi)，前刀面與后刀面的夾角。刀尖角（ ） tool included

16、 angle 在基面內(nèi)，主切削平面與副切削平面間的夾角。o90-（oo） r180-（krkr） 派生角度圖1-13 車(chē)刀角度正、負(fù)的規(guī)定方法 o，o，kr，kr，s，o車(chē)刀基本角度：四、刀具的工作角度（車(chē)削加工）刀具的工作角度即刀具在工作參考系中的角度。工作參考系中各平面的定義與標(biāo)注參考系類(lèi)似，只需將定義中的主運(yùn)動(dòng)改成合成切削運(yùn)動(dòng)即可。其符號(hào)在相應(yīng)符號(hào)中加下標(biāo)e。Pre，Pse，Poe， Pne， Pfe， Ppe1、刀具安裝高低對(duì)工作角度的影響 a.當(dāng)?shù)都飧哂诠ぜ行臅r(shí)四、刀具的工作角度（車(chē)削加工）工作前角增大；工作后角減小。b.當(dāng)?shù)都獾陀诠ぜ行臅r(shí)（車(chē)削加工） 使工作背前角 比 減??；

17、使工作背后角 比 增大。工作前角減?。还ぷ骱蠼窃龃?。思考：鏜內(nèi)孔時(shí)刀尖安裝高低對(duì)工作角度的影響？圖1-15 刀桿軸線與進(jìn)給方向不垂直2、刀具軸線與進(jìn)給方向不垂直 使工作主偏角和工作副偏角發(fā)生變化。a.橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響3、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響a.橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響 使工作前角 比靜態(tài) 增大； 使工作后角 比靜態(tài) 減小。b.縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響工作前角比靜態(tài)前角增大；工作后角比靜態(tài)后角減小。4.加工表面的形狀對(duì)工作角度的影響第三刀具幾何參數(shù)結(jié)束一、切削層參數(shù) 切削層：由切削部分的一個(gè)單一動(dòng)作(切過(guò)工件的一個(gè)單程，或指只產(chǎn)生一圈過(guò)渡表面的動(dòng)作)所切除的工件材料層。即兩個(gè)相鄰過(guò)渡表面之間的那層金屬

18、。第四節(jié) 切削層參數(shù)與切削方式切削層參數(shù)通常在垂直于切削速度vc的基面Pr內(nèi)觀察和度量。外圓縱車(chē)時(shí)切削層的參數(shù)2、切削層公稱(chēng)寬度 （切削寬度） 在基面內(nèi)，沿主切削刃度量的切削層尺寸。3、切削層公稱(chēng)厚度 （切削厚度） 切削層公稱(chēng)橫截面積與其公稱(chēng)寬度之比 ， 即在基面內(nèi)，兩相鄰過(guò)渡表面間的垂直距離。1、切削層公稱(chēng)橫截面積（切削面積） 切削層在基面內(nèi)的實(shí)際橫截面積。切削層參數(shù)（直線刃刨刀及車(chē)刀 ）：切削用量和切削層參數(shù)合稱(chēng)切削要素。 曲線切削刃的hD、bDKr不同時(shí)hD、bD的變化二、切削方式1、自由切削與非自由切削a.自由切削 只有一條直線切削刃參加切削。b.非自由切削 切削刃為曲線或直線的主、副切削刃均參加切削。2、直角切削與斜角切削a.直角切削(正交切削) 切削刃與切削速度方向垂直的，亦即刃傾角s的切削方式。b.斜角切削 切削刃與切削速度方向不垂直，亦即刃傾角s的切削方式。本章結(jié)束直角切削與斜角切削本 章 總 結(jié) 1、 切削加工概述 1）切削加工的特點(diǎn) 2）零件表面的形成（軌跡法；相切法；成形法；展成法） 3）表面成形運(yùn)動(dòng) （簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)；復(fù)合運(yùn)動(dòng)） 2、 機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng)與切削用量 1）切削運(yùn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)） 2）工件表面（已加工表面、過(guò)渡表面、待加工表面） 3）