金屬切削的基本定義復(fù)習(xí)教案課件

金屬切削的基本定義復(fù)習(xí)線性表面如何把零件的結(jié)構(gòu)要素轉(zhuǎn)換成機(jī)床語言——第2頁/共51頁第1頁/共51頁圓柱面（cylindricalsurface）第3頁/共51頁第2頁/共51頁圓錐面（circularconicalsurface）第4頁/共51頁第3頁/共51頁螺旋面第5頁/共51頁第4頁/共51頁2.工件表面的形成方法及所需運(yùn)動（Formingofsurfaceoftheworkpieceanditsrequiredmotion）

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)該表面都屬于線性表面：是由一條線（母線）沿著另一條線（導(dǎo)線）運(yùn)動而形成的軌跡。如何描述這些表面？這些表面有何特點(diǎn)？母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱發(fā)生線?？山?jīng)濟(jì)的在機(jī)床上加工，且易于保證精度第6頁/共51頁第5頁/共51頁（1）軌跡法（tracing）所形成的發(fā)生線為：點(diǎn)刀刃相對于工件的運(yùn)動軌跡需要一個獨(dú)立的成形運(yùn)動。

機(jī)床上如何形成發(fā)生線（母線、導(dǎo)線）？（2）相切法（tangency）所形成的發(fā)生線為：旋轉(zhuǎn)的點(diǎn)刀刃相對于工件的運(yùn)動軌跡的相切線需要兩個獨(dú)立的成形運(yùn)動：1.刀具除了繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)，2.刀刃相對與工件的移動。第7頁/共51頁第6頁/共51頁

（3）成形法（Forming）切削刃為一條切削線，與要形成的發(fā)生線完全一致，不需要專門的成形運(yùn)動。

（4）展成法

(generating)刀具切削刃的形狀為一條切削線，它與需要形成的發(fā)生線不吻合，切削線運(yùn)動軌跡的包絡(luò)線為發(fā)生線，需要一個復(fù)合運(yùn)動（展成運(yùn)動）。

第8頁/共51頁第7頁/共51頁

切削運(yùn)動與切削用量

要想使工件形成所需表面，刀具與工件之間必須要有相對運(yùn)動（切削運(yùn)動）第9頁/共51頁第8頁/共51頁切削運(yùn)動

常用的分類

1.主運(yùn)動

(mainmotion)定義：由機(jī)床提供的刀具與工件間主要的相對運(yùn)動，使刀具切削刃切入工件材料的運(yùn)動。特點(diǎn)：速度最高、消耗功率大、通常只有一個,方向：不考慮進(jìn)給運(yùn)動的條件下，切削刃上選定點(diǎn)相對于工件的瞬時運(yùn)動方向.2.進(jìn)給運(yùn)動

(feedmotion)使主運(yùn)動能夠連續(xù)進(jìn)行，切除工件上多余材料,形成滿足一定要求的已加工表面的運(yùn)動，或者定義為保證切削加工過程得以持續(xù)進(jìn)行所需的運(yùn)動。進(jìn)給運(yùn)動可以是連續(xù)的運(yùn)動，也可以是間歇的運(yùn)動。第10頁/共51頁第9頁/共51頁

◆主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動是實(shí)現(xiàn)切削加工的基本運(yùn)動，可以由刀具來完成，也可以工件來完成；可以是直線運(yùn)動，也可以是回轉(zhuǎn)運(yùn)動。正是由于上述不同運(yùn)動形式和不同運(yùn)動執(zhí)行元件的多種組合，產(chǎn)生了不同的加工方法。第11頁/共51頁第10頁/共51頁

外圓磨無心磨車銑加工滾壓加工銑削成形磨（橫磨）主運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動外圓表面加工方法

刀具T/RT主運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動

工件表面成形原理圖RRRRRTRRT/R車削成形車削拉削研磨典型表面加工方法第12頁/共51頁第11頁/共51頁內(nèi)圓表面加工方法表面成形原理圖鉆擴(kuò)鉸鏜拉擠行星式內(nèi)圓磨主運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動刀具主運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動工件RRTRRT/RTRTRTTRTT內(nèi)圓磨無心磨典型表面加工方法第13頁/共51頁第12頁/共51頁14主運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動平面加工方法刀具主運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動工件表面成形原理圖RTRTTT刨插周銑端銑平磨端面平磨車?yán)璗典型表面加工方法第14頁/共51頁第13頁/共51頁15車螺紋板牙主運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動螺紋加工方法刀具主運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動工件表面成形原理圖RTRRTTR滾壓絲錐銑螺紋梳形銑刀旋風(fēng)銑磨螺紋RR典型表面加工方法第15頁/共51頁第14頁/共51頁16主運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動齒形加工方法刀具主運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動工件表面成形原理圖RTRTTR/TRRR/T銑齒指狀銑刀銑齒成形磨齒滾齒剃齒插齒蝸桿砂輪磨齒碟形砂輪磨齒錐形砂輪磨齒典型表面加工方法第16頁/共51頁第15頁/共51頁

切削速度VC、進(jìn)給量f、背吃刀量asp稱為切削用量三要素。切削用量三要素第17頁/共51頁第16頁/共51頁切削速度vc

式中n——主運(yùn)動轉(zhuǎn)速（r/s或m／min)；

d——刀具或工件的最大直徑（mm）。切削加工時，切削刃上選定點(diǎn)相對于工件的主運(yùn)動速度。vc第18頁/共51頁第17頁/共51頁

進(jìn)給量f工件或刀具的主運(yùn)動每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)或每一行程時，兩者在進(jìn)給方向上的相對位移量。單位為mm/r。第19頁/共51頁第18頁/共51頁

背吃刀量asp對外園車削和平面刨削而言，被吃刀量等于工件已加工表面與待加工表面間的垂直距離。

asp=(dw-dm)/2

式中:dw——工件待加工表面的直徑（mm）

dm——工件已加工表面的直徑（mm)第20頁/共51頁第19頁/共51頁

制訂切削用量的就是確定工序中的背吃刀量ap、進(jìn)給量f、切削速度v以及刀具耐用度的大小。合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和機(jī)床性能（功率、扭矩），在保證質(zhì)量的前提下，使得切削效率最高和加工成本最低的切削用量。制訂合理的切削用量，要綜合考慮生產(chǎn)率、加工質(zhì)量和加工成本。切削用量的選擇一、制訂切削用量的原則第21頁/共51頁第20頁/共51頁車刀的組成：三面

前刀面Aγ

主后刀面Aα

副后刀面Aα′兩刃

主切削刃S

副切削刃S′一尖過渡刃前刀面：切屑沿其流出的表面。主后刀面：與工件過渡表面相對的表面。副后刀面：與工件已加工表面相對的表面。主切削刃：前刀面與主后刀面的交線。副切削刃：前刀面與副后刀面的交線。刀尖：主、副切削刃的交點(diǎn)。1.2

刀具結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)第22頁/共51頁第21頁/共51頁1.2

刀具結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)第23頁/共51頁第22頁/共51頁二、刀具靜止參考系（Referencesystemforthemarkedanglesofcuttingtool）作用：定義刀具設(shè)計(jì)、制造、刃磨和測量時刀具幾何參數(shù)的參考系。特點(diǎn)：只考慮主運(yùn)動即切削速度方向，不考慮進(jìn)給運(yùn)動的影響;并且假定主刃選定點(diǎn)安裝于工件中心高度;刀桿中心線垂直于進(jìn)給方向。機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)vc第24頁/共51頁第23頁/共51頁

(1)基面Pr

通過切削刃選定點(diǎn)，垂直于假定主運(yùn)動方向的平面。

通常，基面應(yīng)平行或垂直于刀具上便于制造、刃磨和測量的某一安裝定位平面或軸線。

例如，圖示為普通車刀或刨刀的基面，它平行于刀具底面。vc第25頁/共51頁第24頁/共51頁(2)切削平面Ps

通過切削刃選定點(diǎn)，與主切削刃相切，并垂直于基面的平面。也就是主切削刃與切削速度方向構(gòu)成的平面。

第26頁/共51頁第25頁/共51頁

(3)主剖面Po和主剖面參考系

主剖面是通過切削刃選定點(diǎn)，同時垂直于基面和切削平面的平面。由此可知，主剖面垂直于主切削刃在基面上的投影。

Pr-Ps-Po組成正交的主剖面參考系。第27頁/共51頁第26頁/共51頁刀具標(biāo)注角度(markedanglesofthecuttingtool)刀具的標(biāo)注角度是指刀具上的切削刃、刀面與參考系中各參考平面間的夾角，用以確定切削刃、刀面的空間位置。Schoolofmechanicalengineering

第1章金屬切削的基本定義

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第28頁/共51頁第27頁/共51頁Aκr′A向f

車刀的主要角度γ0γ′0α′0α0κrεrλsγ02）前角o在正交平面內(nèi)測量，前刀面與基面之間的夾角。入體為正第29頁/共51頁第28頁/共51頁圖3.3.3刀具材料不同時的合理前角3.3.4加工不同材料時的合理前角第30頁/共51頁第29頁/共51頁1.前角的主要功用(Functionsofrakeangle)(1)影響切削區(qū)域的變形程度（thedeformation）：增大前角可減小切削層塑性變形，減小切屑與前刀面的摩擦，從而減小了切削力、切削熱、提高刀具耐用度。(2)影響已加工表面質(zhì)量(machinedsurfacequalities)：增大前角可抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，減輕切削過程中的振動。(3)影響切刀頭的強(qiáng)度、受力性質(zhì)和散熱條件(thestrengthoftool)：增大前角，切削刃與刀頭的強(qiáng)度降低，刀頭的導(dǎo)熱面積和容熱體積減小。合理前角---不同的刀具對應(yīng)的最大耐用度的前角第31頁/共51頁第30頁/共51頁

2.合理前角的選擇原則(Lawsofselectingoptimumrakeangle)（1）粗加工、斷續(xù)切削、刀材強(qiáng)度韌性低而工材強(qiáng)度硬度高，選較小前角；（2）工材塑韌性大、系統(tǒng)剛性差，易振動或機(jī)床功率不足，選較大前角；（3）成形刀具、自動線刀具取小前角；第32頁/共51頁第31頁/共51頁Aκr′A向f車刀的主要角度γ0γ′0α′0α0κrεrλs2）后角αo在正交平面內(nèi)測量，主后刀面與切削平面的夾角。入體為正α0第33頁/共51頁第32頁/共51頁1．后角的功用及其對切削過程的影響（1）后角的主要功用是減小后刀面與過渡表面之間的摩擦。（2）后角越大，切削刃鈍圓半徑越小，刀刃易切入工件。（3）在同樣的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)VB下，后角大的刀具用到磨鈍時所磨去的金屬體積較大，有利于延長刀具使用壽命。（4）后角過大，楔角減小，削弱切削刃的強(qiáng)度，減少散熱體積，磨損加劇，刀具耐用度降低。

——加工條件不同時，存在一個使刀具耐用度最大的合理后角。Aκr′A向fγ0γ′0α′0α0κrεrα0第34頁/共51頁第33頁/共51頁機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)Schoolofmechanicalengineering第3章切削條件的合理選擇第35頁/共51頁第34頁/共51頁2.合理后角的選擇（1）工件強(qiáng)度、硬度較高時，為增加切削刃強(qiáng)度，應(yīng)選擇較小后角；工件材料的塑性、韌性較大時，為減小刀具后刀面的摩擦，可取較大的后角；加工脆性材料時，切削力集中在刃口附近，應(yīng)取較小的后角。機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)Schoolofmechanicalengineering第3章切削條件的合理選擇第36頁/共51頁第35頁/共51頁（2）粗加工或斷續(xù)切削時，應(yīng)選較小的后角。精加工或連續(xù)切削時，應(yīng)選用較大的后角。（4）當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性較差，易出現(xiàn)振動時，應(yīng)減小后角。（5）在尺寸精度要求較嚴(yán)的情況下，為限制重磨后刀具尺寸變化，一般選用較小的后角。

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)Schoolofmechanicalengineering第3章切削條件的合理選擇第37頁/共51頁第36頁/共51頁3）主偏角κr

在基面內(nèi)測量，主切削刃在基面上投影與進(jìn)給方向的夾角。Aκr′A向f車刀的主要角度γ0γ′0α′0α0κrεrλsκr第38頁/共51頁第37頁/共51頁第39頁/共51頁第38頁/共51頁κr的大小影響刀具壽命。減小主偏角，主刃參加切削的長度增加，負(fù)荷減輕，同時加強(qiáng)了刀尖，增大了散熱面積，使刀具壽命提高。κr的大小還影響切削分力。減小主偏角使吃刀抗力增大，當(dāng)加工剛性較弱的工件時，易引起工件變形和振動。Aκr′A向f車刀的主要角度γ0γ′0α′0α0κrεrλsκr第40頁/共51頁第39頁/共51頁(1)工藝系統(tǒng)的剛度較好時，主偏角可取小值，如κr＝30°～45°，在加工高強(qiáng)度，高硬度的工件時，可取κr＝10°～30°，以增加刀頭的強(qiáng)度。當(dāng)工藝系統(tǒng)的剛度較差或強(qiáng)力切削時，一般取κr＝60°～75°。車削細(xì)長軸時，為了減小徑向力，取κr＝90°～93°

因此，合理選擇主偏角主要按以下原則：

第41頁/共51頁第40頁/共51頁κr′AA向f車刀的主要角度γ0γ′0α′0α0κrεrλs4）副偏角κr′

κr′在基面內(nèi)測量，副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給反方向的夾角。

副偏角的作用是為了減小副切削刃與工件已加工表面之間的摩擦，以防止切削時產(chǎn)生振動。副偏角的大小影響刀尖強(qiáng)度和表面粗糙度。κr′

在切深、進(jìn)給量和主偏角相同的情況下，減小副偏角可使殘留面積減小，表面粗糙度降低。第42頁/共51頁第41頁/共51頁副切削刃的主要作用是最終形成已加工表面。副偏角κrˊ越小，切削刀痕理論殘留面積的高度越小，已加工表面粗糙度值越小，同時小的副偏角κrˊ還可以增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度，改善散熱條件。但副偏角κrˊ過小，會增加副切削刃參加切削工作的長度，增大副后刀面與已加工表面的摩擦和磨損，因此刀具耐用度較低。此外，副偏角κrˊ太小，也易引起振動，反而增大表面粗糙度值。副偏角κrˊ的大小主要根據(jù)工件已加工表面的粗糙度要求和刀具強(qiáng)度來選擇，在不引起振動的情況下，盡量取小值。當(dāng)工藝系統(tǒng)剛度較差或從工件中間切入時，可取κrˊ＝30°～45°。在精車時，可在副切削刃上磨出一段κrˊ=0°、長度為（1.2～1.5）f的修光刃，以減小已加工表面的粗糙度值。用帶有修光刃的車刀切削時，徑向分力Fy很大，因此工藝系統(tǒng)剛度必須很好，否則容易引起振動。2．副偏角的功用與選擇第43頁/共51頁第42頁/共51頁5）刃傾角λs——在切削平面內(nèi)測量，主切削刃與基面的夾角。第44頁/共51頁第43頁/共51頁

λs影響刀尖強(qiáng)度和切屑流動方向。粗加工時為增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度，λs常取負(fù)值；精加工時為防止切屑劃傷已加工表面，λs常取正值或零。第45頁/共51頁第44頁/共51頁κr′AA向f車刀的主要角度γ0γ′0α′0α0κrεrλs6）副后角αo′

αo′在副正交平內(nèi)測量，副后面與副切削平面的夾角。副后角的作