金屬切削基本原理和刀具

1、金屬切削基本原理和刀具第一章第一章 金屬切削加工的基本概念金屬切削加工的基本概念v教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)內(nèi)容： 以車削和車刀為代表闡述刀具以車削和車刀為代表闡述刀具切削部分幾何要素的基本定義和切削層參數(shù)切削部分幾何要素的基本定義和切削層參數(shù)的幾何特征。的幾何特征。v教學(xué)重點：教學(xué)重點： 刀具基本角度的掌握刀具基本角度的掌握v教學(xué)要求：教學(xué)要求： 本章難度較大本章難度較大,要求學(xué)生具備一要求學(xué)生具備一定的畫圖、識圖能力定的畫圖、識圖能力11 切削運動和切削用量切削運動和切削用量一、切削運動一、切削運動思考：何為金屬切削加工思考：何為金屬切削加工 金屬切削加工是用金屬切削刀具切除工件上多余的或金屬切削加工

2、是用金屬切削刀具切除工件上多余的或預(yù)留的金屬，使工件的形狀、尺寸及表面質(zhì)量都達到預(yù)預(yù)留的金屬，使工件的形狀、尺寸及表面質(zhì)量都達到預(yù)定要求的加工。定要求的加工。按作用分：切削運動可分為主運動主運動和進給運動進給運動 主運動 進給運動v刀具和工件之間相對運刀具和工件之間相對運動的主要運動動的主要運動v切削速度最高，消耗功切削速度最高，消耗功率最大率最大v由刀具或工件完成由刀具或工件完成v主運動只有一個主運動只有一個v刀具和工件之間相對運刀具和工件之間相對運動的附加運動動的附加運動v間歇運動或連續(xù)運動間歇運動或連續(xù)運動v只消耗很少的功率只消耗很少的功率v進給運動可以是一個、進給運動可以是一個、兩個或

3、兩個以上，也可兩個或兩個以上，也可沒有沒有3、合成切削運動、合成切削運動cvfvfcevvv二、工件上形成的表面二、工件上形成的表面1待加工表面：工件上有待切除的表面。待加工表面：工件上有待切除的表面。2已加工表面：工件上經(jīng)刀具切削后形成的新表面。已加工表面：工件上經(jīng)刀具切削后形成的新表面。3過渡表面：工件上由切削刃形成的那部分表面。過渡表面：工件上由切削刃形成的那部分表面。 當(dāng)用單刃刀具切削時，它將在工件或刀具的下一轉(zhuǎn)或者當(dāng)用單刃刀具切削時，它將在工件或刀具的下一轉(zhuǎn)或者下一次切削行程中被切除（如車削、刨削），而用多刃刀下一次切削行程中被切除（如車削、刨削），而用多刃刀具切削時，它將被隨后的一

4、個切削刃切除（如銑削）。具切削時，它將被隨后的一個切削刃切除（如銑削）。三、切削用量三、切削用量 切削用量是表示主運動及進給運動大小的參數(shù)。它切削用量是表示主運動及進給運動大小的參數(shù)。它包括切削速度、進給量和背吃刀量的三要素。切削用包括切削速度、進給量和背吃刀量的三要素。切削用量直接影響工件加工質(zhì)量、刀具壽命、機床的動力消量直接影響工件加工質(zhì)量、刀具壽命、機床的動力消耗及生產(chǎn)率等，因此必須合理地選擇切削用量。耗及生產(chǎn)率等，因此必須合理地選擇切削用量。1切削速度切削速度 切削速度指切削刃選定點相對于工件主運動的瞬時速度，切削速度指切削刃選定點相對于工件主運動的瞬時速度，如圖如圖1-3所示。它是衡

5、量主運動大小的參數(shù)。單位為所示。它是衡量主運動大小的參數(shù)。單位為m/min1000dnvc2進給量進給量f進給量是刀具在進給運動方向上相對于工件的位移量，進給量是刀具在進給運動方向上相對于工件的位移量，如圖如圖1-3所示?？捎玫毒呋蚬ぜ哭D(zhuǎn)（或每行程）的位移所示。可用刀具或工件每轉(zhuǎn)（或每行程）的位移量來表示，單位為量來表示，單位為mm/r或或mm/行程。行程。 進給速度指切削刃選定點相對工件進給運動的瞬進給速度指切削刃選定點相對工件進給運動的瞬時速度，單位時速度，單位mm/s。車削時進給運動速度。車削時進給運動速度 fnvf 3背吃刀量背吃刀量 背吃刀量是垂直于進給速度方向測量的背吃刀量是垂直

6、于進給速度方向測量的切削層最大尺寸，單位切削層最大尺寸，單位mm。如圖。如圖1-3所示。所示。車外圓時背吃刀量一般指工件已加工表面車外圓時背吃刀量一般指工件已加工表面和待加工表面間的垂直距離，和待加工表面間的垂直距離， 2mwpdda 工件待加工表面直徑（工件待加工表面直徑（mm）工件已加工表面直徑（工件已加工表面直徑（mm）wdmd12刀具切削部分的幾何參數(shù)刀具切削部分的幾何參數(shù) 金屬切削刀具的種類雖然很多，但它們的金屬切削刀具的種類雖然很多，但它們的切削部分的幾何形狀與參數(shù)都有共性，即無論切削部分的幾何形狀與參數(shù)都有共性，即無論刀具結(jié)構(gòu)如何復(fù)雜，它們的切削部分總是近似刀具結(jié)構(gòu)如何復(fù)雜，它們

7、的切削部分總是近似地以外圓車刀的切削部分為基本形態(tài)。以下以地以外圓車刀的切削部分為基本形態(tài)。以下以普通外圓車刀為代表來確定切削部分的基本定普通外圓車刀為代表來確定切削部分的基本定義。義。 本節(jié)內(nèi)容不僅是本章的重點，而且是一難點，要求學(xué)本節(jié)內(nèi)容不僅是本章的重點，而且是一難點，要求學(xué)生掌握刀具的幾何角度，此內(nèi)容要求不僅要看懂圖，而生掌握刀具的幾何角度，此內(nèi)容要求不僅要看懂圖，而且要會畫刀具的基本角度，為刀具的刃磨做好基礎(chǔ)。且要會畫刀具的基本角度，為刀具的刃磨做好基礎(chǔ)。1車刀切削部分的組成車刀切削部分的組成 如圖如圖1-4所示為常見的外圓車刀，它由刀頭所示為常見的外圓車刀，它由刀頭（或刀片）和刀柄兩

8、部分組成。（或刀片）和刀柄兩部分組成。刀頭承擔(dān)切削工作，又叫切削部分；刀頭承擔(dān)切削工作，又叫切削部分；刀柄用來裝夾車刀刀柄用來裝夾車刀。 刀具切削部分由若干刀面和切削刃構(gòu)成刀具切削部分由若干刀面和切削刃構(gòu)成 。本章重點介紹刀具的切削部分。本章重點介紹刀具的切削部分。三面、兩刃、一尖三面、兩刃、一尖1、前刀面：刀具上切屑流過的表面、前刀面：刀具上切屑流過的表面 2后刀面：切削過程中與過渡表面相對的刀具表面。后刀面：切削過程中與過渡表面相對的刀具表面。6刀尖：是主切削刃與副切削刃交匯處相當(dāng)少的一部分切刀尖：是主切削刃與副切削刃交匯處相當(dāng)少的一部分切削刃，它可以是一小段直線或圓弧。削刃，它可以是一小

9、段直線或圓弧。5副切削刃：配合主切削刃完成少量切削任務(wù)的切削刃，副切削刃：配合主切削刃完成少量切削任務(wù)的切削刃，它是前刀面與副后刀面相交的部位。它是前刀面與副后刀面相交的部位。4主切削刃（主切削刃（S）：承擔(dān)主要切削任務(wù)的切削刃，它是）：承擔(dān)主要切削任務(wù)的切削刃，它是前刀面與后刀面相交的部位。前刀面與后刀面相交的部位。3副后刀面：切削過程中與工件上已加工表面相對著的副后刀面：切削過程中與工件上已加工表面相對著的刀具表面。刀具表面。AAAS二、刀具角度的參考系 為了確定刀具切削部分的幾何形狀，即確定刀具前刀為了確定刀具切削部分的幾何形狀，即確定刀具前刀面、后刀面及切削刃在空間的相對位置，需要用一

10、定的面、后刀面及切削刃在空間的相對位置，需要用一定的幾何角度表示。刀具角度需要設(shè)定在一定的參考系中。幾何角度表示。刀具角度需要設(shè)定在一定的參考系中。 用來定義刀具角度的參考系有兩大類：用來定義刀具角度的參考系有兩大類： 一類是靜止參考系，是用于定義刀具在一類是靜止參考系，是用于定義刀具在設(shè)計、制造、設(shè)計、制造、刃磨和測量刃磨和測量時刀具幾何參數(shù)的參考系，它由時刀具幾何參數(shù)的參考系，它由主運動方向主運動方向確確定。定。 另一類是刀具工作參考系，用來規(guī)定刀具另一類是刀具工作參考系，用來規(guī)定刀具實際切削加工實際切削加工時幾何角度的參考系，該參考系考慮了切削運動和實際安時幾何角度的參考系，該參考系考慮

11、了切削運動和實際安裝情況對刀具幾何參數(shù)的影響，它由裝情況對刀具幾何參數(shù)的影響，它由合成切削運動合成切削運動確定。確定。 本節(jié)只講述刀具靜止參考系及其幾何角度的定義。本節(jié)只講述刀具靜止參考系及其幾何角度的定義。 假 定 條 件 在建立刀具靜止參考系時在建立刀具靜止參考系時 ，需要規(guī)定刀具的假定主運動，需要規(guī)定刀具的假定主運動方向及進給運動方向。方向及進給運動方向。 （1）假定主運動方向假定主運動方向 假定刀具切削刃上選定點位假定刀具切削刃上選定點位于工件中心高處于工件中心高處，此時切削刃上選定點的主運動方向即，此時切削刃上選定點的主運動方向即為假定主運動方向。車刀假定主運動方向垂直于車刀刀為假定

12、主運動方向。車刀假定主運動方向垂直于車刀刀柄的安裝面。柄的安裝面。（2）假定進給運動方向假定進給運動方向 假定進給運動垂直（外圓車假定進給運動垂直（外圓車刀）或平行于（內(nèi)孔車刀、切斷刀等）刀柄軸線刀）或平行于（內(nèi)孔車刀、切斷刀等）刀柄軸線，此時，此時切削刃選定點的進給運動方向稱為假定進給運動方向。切削刃選定點的進給運動方向稱為假定進給運動方向。1正交平面參考系 基面：過切削刃選定點垂直于假定主運動方向的平基面：過切削刃選定點垂直于假定主運動方向的平面。車刀的基面平行于刀柄的安裝面。面。車刀的基面平行于刀柄的安裝面。正交平面參考系正交平面參考系 正交平面：過切削刃選定點同時垂直于基面和切削正交平

13、面：過切削刃選定點同時垂直于基面和切削平面的平面。平面的平面。 主切削平面：過主切削刃選定點與主切削刃相切并垂主切削平面：過主切削刃選定點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。對應(yīng)于副切削刃的切削平面稱為副切削平面。的平面。對應(yīng)于副切削刃的切削平面稱為副切削平面。opsprprpspop2法平面參考系法平面參考系 法平面參考系由基面法平面參考系由基面 、切削平面、法平面三個、切削平面、法平面三個平面組成。平面組成。 sprpnp 法平面：過切削刃選定點并垂直于切削刃的法平面：過切削刃選定點并垂直于切削刃的平面平

14、面 sprpfp 3假定工作平面參考系假定工作平面參考系 假定工作平面：過切削刃選定點平行于假定進給運假定工作平面：過切削刃選定點平行于假定進給運動方向并垂直于基面的平面。動方向并垂直于基面的平面。sprppp三、刀具角度的基本定義三、刀具角度的基本定義 刀具在設(shè)計、制造、刀磨和測量時，用刀具刀具在設(shè)計、制造、刀磨和測量時，用刀具靜止參考系中的角度來標(biāo)明切削刃和刀面在空靜止參考系中的角度來標(biāo)明切削刃和刀面在空間的位置，這樣的角度稱為刀具的靜態(tài)角度或間的位置，這樣的角度稱為刀具的靜態(tài)角度或標(biāo)注角度。標(biāo)注角度。 由于刀具的參考系在切削刃上各點是變化由于刀具的參考系在切削刃上各點是變化的，因此應(yīng)指明

15、選定點。的，因此應(yīng)指明選定點。 （一）刀具角度的基本定義（一）刀具角度的基本定義v1正交平面參考系內(nèi)的刀具角度正交平面參考系內(nèi)的刀具角度v2在法平面參考系內(nèi)測量的角度 v3在假定工作平面參考系測量的角度 v背平面參考系中測量的角度 1正交平面參考系內(nèi)的刀具角度：opsprp（1）在正交平面內(nèi)測量的角度）在正交平面內(nèi)測量的角度前角：前面與基面之間的夾角。前角：前面與基面之間的夾角。楔角楔角 ：前面與后面之間的夾角。楔角是一：前面與后面之間的夾角。楔角是一派生角度，當(dāng)前角和后角確定后，楔角可由派生角度，當(dāng)前角和后角確定后，楔角可由下式求得下式求得后角后角 ：后面與切削平面的夾角：后面與切削平面的夾

16、角。 ooo90 ooo（2）在基面內(nèi)測量的角度主偏角：主切削平面與假定工作平面之間的夾角。主偏角：主切削平面與假定工作平面之間的夾角。即主切削刃在基面內(nèi)的投影與進給運動方向的夾角。即主切削刃在基面內(nèi)的投影與進給運動方向的夾角。主偏角總是正值。主偏角總是正值。副偏角副偏角 ：副切削平面與假定工作平面之間的夾：副切削平面與假定工作平面之間的夾角。即副切削刃在基面內(nèi)的投影與反向進給運動的角。即副切削刃在基面內(nèi)的投影與反向進給運動的夾角。夾角。刀尖角刀尖角 ：主切削平面與副切削平面之間的夾角。：主切削平面與副切削平面之間的夾角。刀尖角也是一派生角度。主偏角和副偏角確定后，刀尖角也是一派生角度。主偏角

17、和副偏角確定后，刀尖角可由下式求得刀尖角可由下式求得rrrrrr180 （二）刀具角度正負的規(guī)定（二）刀具角度正負的規(guī)定、在正交平面內(nèi)，前面與切削平面間夾角小于、在正交平面內(nèi)，前面與切削平面間夾角小于90時前角為正值，大于時前角為正值，大于90時前角為負值。時前角為負值。當(dāng)后刀面與基面夾角小于當(dāng)后刀面與基面夾角小于90時后角為正值，時后角為正值，大于大于90時，后角為負值。如圖時，后角為負值。如圖1-10所示所示2、當(dāng)?shù)都庀鄬嚨兜侗惭b面處于最高點時，、當(dāng)?shù)都庀鄬嚨兜侗惭b面處于最高點時，刃傾角為正值；刃傾角為正值；刀尖處于最低點時，刃傾角為負值；刀尖處于最低點時，刃傾角為負值；當(dāng)切削刃平行于刀柄安裝面時，刃傾角為零度，當(dāng)切削刃平行于刀柄安裝面時，刃傾角為零度，這時，切削刃在基面內(nèi)。這時，切削刃在基面內(nèi)。四、刀