第1章金屬切削加工的基礎(chǔ)知識(shí)(3)

1、2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)12022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)22022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)3 1.1.1 零件表面的形成零件表面的形成平面平面：是以直線為母線作直線運(yùn)動(dòng)形成的表面是以直線為母線作直線運(yùn)動(dòng)形成的表面； 成型方法：成型方法：銑削、刨削、平面磨削等。銑削、刨削、平面磨削等。 曲面曲面：是以曲線為母線作旋轉(zhuǎn)或平移所形成的是以曲線為母線作旋轉(zhuǎn)或平移所形成的表面；表面； 成型方法：成型方法：銑削、成形磨削、數(shù)控銑削、電火銑削、成形磨削、數(shù)控銑削、電火花加工、激光加工等?；庸ぁ⒓す饧庸さ?。2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)4l 分類(lèi)分類(lèi)： 1

2、）主運(yùn)動(dòng)）主運(yùn)動(dòng)：切除切屑所需的基本運(yùn)動(dòng)。：切除切屑所需的基本運(yùn)動(dòng)。 3個(gè)特點(diǎn)：速度最快；消耗功率最大；唯一性。個(gè)特點(diǎn)：速度最快；消耗功率最大；唯一性。l 概念概念：刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以切除多余的：刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以切除多余的金屬金屬 2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：使金屬層不斷投入被切削的運(yùn)動(dòng)。：使金屬層不斷投入被切削的運(yùn)動(dòng)。 3個(gè)特點(diǎn)：速度較慢；消耗功率較小；可以為一個(gè)特點(diǎn)：速度較慢；消耗功率較?。豢梢詾橐粋€(gè)或多個(gè)。個(gè)或多個(gè)。3）其它運(yùn)動(dòng)：）其它運(yùn)動(dòng)：吃刀運(yùn)動(dòng)吃刀運(yùn)動(dòng) 分度運(yùn)動(dòng)分度運(yùn)動(dòng)2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)52022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)6進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)

3、主 運(yùn) 動(dòng)待 加 工 表 面加 工 表 面已 加 工 表 面已 加 工 表 面加 工 表 面待 加 工 表 面主 運(yùn) 動(dòng)進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)7進(jìn)給運(yùn)動(dòng)加工表面待加工表面待加工表面主運(yùn)動(dòng)已加工表面加工表面進(jìn)給運(yùn)動(dòng)已加工表面主運(yùn)動(dòng)2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)8進(jìn)給量：進(jìn)給量：刀具相對(duì)工件沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離。刀具相對(duì)工件沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離。 1）（周期）進(jìn)給量）（周期）進(jìn)給量f(mm/r)f(mm/r)：主運(yùn)動(dòng)一個(gè)循環(huán)主運(yùn)動(dòng)一個(gè)循環(huán) 2）進(jìn)給速度）進(jìn)給速度v vf f(mm/min)(mm/min)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位時(shí)間內(nèi) 3）每齒進(jìn)給量）每齒進(jìn)給

4、量a af f(mm/z)(mm/z)：刀具每個(gè)刀齒刀具每個(gè)刀齒背吃刀量（切削深度）背吃刀量（切削深度）a ap p(mm):(mm):已加工表面與待加已加工表面與待加工表面間的距離。工表面間的距離。 補(bǔ)充定義：補(bǔ)充定義：在垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上測(cè)量的主切在垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上測(cè)量的主切削刃切入工件的深度。削刃切入工件的深度。2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)9l切削層公稱厚度切削層公稱厚度h hD D（老標(biāo)準(zhǔn)老標(biāo)準(zhǔn)a ac c）：）： h hD D=f=f sinK sinKr rl切削層公稱寬度切削層公稱寬度b bD D（老標(biāo)準(zhǔn)老標(biāo)準(zhǔn)a aw w）: b bD D=a=ap p/si

5、nK/sinKr rl切削層公稱截面積切削層公稱截面積A AD D： A AD D=a=ap p f=bf=bD D h hD Dl殘留面積殘留面積A AD D 殘留面積高度殘留面積高度 ： H=f/( ctgKr+ctgKr) r=0 H=f 2 / 8r r0 2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)102022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)11r0 時(shí)時(shí) 222121)2(frrEODOr移項(xiàng)后兩邊平方移項(xiàng)后兩邊平方,并忽略并忽略H2(H r)： 4 2H-2222frHrr殘留面積高度殘留面積高度： H=f2/8r 2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)12l 刀具結(jié)構(gòu)及其幾

6、何形狀刀具結(jié)構(gòu)及其幾何形狀前刀面前刀面Ar 主切削刃主切削刃S主后面主后面Aa 刀尖刀尖副后面副后面Aa 副切削刃副切削刃S l 切削部分組成切削部分組成2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)13（2）輔助平面：）輔助平面： 切削平面切削平面Ps：過(guò)切削刃上一點(diǎn)，與加工表面相切過(guò)切削刃上一點(diǎn)，與加工表面相切的平面。的平面。 基面基面Pr：過(guò)切削刃上同一點(diǎn)，與切削速度相垂過(guò)切削刃上同一點(diǎn)，與切削速度相垂直的平面。直的平面。 正交平面正交平面Po（主剖面）：主剖面）：過(guò)切削刃上同一點(diǎn)，過(guò)切削刃上同一點(diǎn)，與切削平與切削平 和基面相垂直的平面。和基面相垂直的平面。進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)主 運(yùn) 動(dòng)加 工 表

7、 面正 交 平 面切 削 平 面2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)14前角的作用：前角的作用：前角前角 切屑變形切屑變形切削力切削力刃口強(qiáng)刃口強(qiáng)度度前刀面磨損前刀面磨損 導(dǎo)熱體積導(dǎo)熱體積刀具前角的選用：刀具前角的選用：加工塑性材料選大前角加工塑性材料選大前角 加工脆性材料、斷續(xù)切削選小前角加工脆性材料、斷續(xù)切削選小前角 加工硬材料選用負(fù)前角加工硬材料選用負(fù)前角進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)加工表面正交平面切削平面基面r2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)15后角的作用：后角的作用：后角后角 后刀面與加工表面間的摩擦后刀面與加工表面間的摩擦 后刀面磨損后刀面磨損 刃口強(qiáng)度刃口強(qiáng)度 導(dǎo)熱體積導(dǎo)熱體積

8、刀具后角的選用：刀具后角的選用：粗加工選小后角粗加工選小后角 精加工選大后角精加工選大后角 選大前角時(shí)選小后角以增大刃口選大前角時(shí)選小后角以增大刃口強(qiáng)度強(qiáng)度進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)加工表面正交平面切削平面基面r2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)16主偏角的作用：主偏角的作用：主偏角主偏角 切削刃工作長(zhǎng)度切削刃工作長(zhǎng)度 刀尖強(qiáng)刀尖強(qiáng)度度 導(dǎo)熱體積導(dǎo)熱體積 徑向分力徑向分力刀具主偏角的選用：刀具主偏角的選用：一般為一般為3075 加工細(xì)長(zhǎng)工件采用加工細(xì)長(zhǎng)工件采用9093 副偏角的作用：副偏角的作用：副偏角副偏角 副后面與工件已加工表面副后面與工件已加工表面摩擦摩擦 刀尖強(qiáng)度刀尖強(qiáng)度 表面粗糙度表面粗

9、糙度刀具副偏角的選用：刀具副偏角的選用：一般為一般為520 特殊要求可采用特殊要求可采用Kr=0 的修光刃的修光刃進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)加工表面正交平面2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)17刀具刃傾角的選用：刀具刃傾角的選用： 精加工取精加工取S 0 粗加工取粗加工取S 0 加工細(xì)長(zhǎng)工件采用加工細(xì)長(zhǎng)工件采用S 0 刃傾角的作用：刃傾角的作用：（1）影響排屑方向：）影響排屑方向： S 0 排向待加工表面排向待加工表面 ； S 0 排向已加工表面；排向已加工表面； S =0 前刀面上卷曲前刀面上卷曲 （2）影響切入切出的穩(wěn)定性）影響切入切出的穩(wěn)定性（3）影響背向分力大?。┯绊懕诚蚍至Υ笮∠蜻M(jìn) 給

10、運(yùn) 動(dòng)主 運(yùn) 動(dòng)正 交 平 面切 削 平 面2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)182022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)19進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)待加工表面加工表面已加工表面正交平面切削平面基面進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)待加工表面加工表面已加工表面正交平面切削平面基面向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)待加工表面加工表面已加工表面正交平面切削平面基面2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)20進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)主 運(yùn) 動(dòng)已 加 工 表 面加 工 表 面待 加 工 表 面正 交 平 面切 削 平 面基 面進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)主 運(yùn) 動(dòng)已 加 工 表 面加 工 表 面待 加 工 表 面正 交 平 面切 削 平 面基 面KrKrK向進(jìn)

11、 給 運(yùn) 動(dòng)主 運(yùn) 動(dòng)已 加 工 表 面加 工 表 面待 加 工 表 面正 交 平 面切 削 平 面基 面KrKr2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)21進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)待加工表面加工表面已加工表面正交平面切削平面基面進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)待加工表面加工表面已加工表面正交平面切削平面基面K向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)待加工表面加工表面已加工表面正交平面切削平面基面2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)22進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)已加工表面加工表面待加工表面正交平面切削平面基面進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)已加工表面加工表面待加工表面正交平面切削平面基面K向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)已加工表面加工表面待加工表面正交平面切削平面基面2022-2-

12、22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)23vvfcvf 1. 1. 刀具工作參考系（刀具工作參考系（PrePsePoe）刀具工作角度刀具工作角度又稱刀具切削角度：刀具實(shí)際切削條又稱刀具切削角度：刀具實(shí)際切削條件下的實(shí)際角度。件下的實(shí)際角度。工作參考系與靜止參考系的差別工作參考系與靜止參考系的差別：工作條件下，合：工作條件下，合成切削速度為主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的合成速度；而靜成切削速度為主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的合成速度；而靜止條件下合成速度與切削速度是一致的。止條件下合成速度與切削速度是一致的。2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)24（3）刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直時(shí)工作角）刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直時(shí)工作角

13、度變化度變化（2）刀尖安裝高低對(duì)工作角度的影響）刀尖安裝高低對(duì)工作角度的影響車(chē)外圓刀尖安裝偏高（低）：工作前角增大（?。?chē)外圓刀尖安裝偏高（低）：工作前角增大（?。?，工作后角減?。ù螅?；工作后角減小（大）；鏜內(nèi)孔刀尖安裝偏高（低）：工作前角減小鏜內(nèi)孔刀尖安裝偏高（低）：工作前角減?。ù螅ù螅?，工作后角增大（小），工作后角增大（小） 。2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)252022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)262022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)27崩碎切屑：崩碎切屑：不規(guī)則屑片，較低不規(guī)則屑片，較低 vc，較大較大ap，f 加工脆性金加工脆性金屬時(shí)產(chǎn)生。屬時(shí)產(chǎn)生。l

14、 切屑的種類(lèi)（不考慮刀具斷屑等因素的影響）切屑的種類(lèi)（不考慮刀具斷屑等因素的影響）帶狀切屑：帶狀切屑：上表面毛茸狀，下表面光滑的連續(xù)切屑，大上表面毛茸狀，下表面光滑的連續(xù)切屑，大0，高高vc，小小ap，f 加工塑性金屬時(shí)產(chǎn)生。加工塑性金屬時(shí)產(chǎn)生。節(jié)狀（擠裂）切屑：節(jié)狀（擠裂）切屑：上表面鋸齒狀，下表面光滑的連上表面鋸齒狀，下表面光滑的連續(xù)切屑，較低續(xù)切屑，較低 vc，較大較大ap，f 加工中等硬度塑性金屬時(shí)產(chǎn)生。加工中等硬度塑性金屬時(shí)產(chǎn)生。粒狀（單元）切屑：粒狀（單元）切屑：菱形單元分離體，較低菱形單元分離體，較低 vc，較大較大ap，f 加工硬度較高塑性較差金屬時(shí)產(chǎn)生。加工硬度較高塑性較差金

15、屬時(shí)產(chǎn)生。2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)282022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)292022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)30n 形成條件：形成條件：中低速切削塑性金屬中低速切削塑性金屬n 冷焊現(xiàn)象：冷焊現(xiàn)象：擠壓與摩擦產(chǎn)生高溫高壓，同時(shí)摩擦擠壓與摩擦產(chǎn)生高溫高壓，同時(shí)摩擦帶走雜質(zhì)，刀具表面與切屑表面新鮮金屬粒子間的帶走雜質(zhì)，刀具表面與切屑表面新鮮金屬粒子間的親合力和摩擦力之和大于切屑材料內(nèi)部粒子間的親親合力和摩擦力之和大于切屑材料內(nèi)部粒子間的親合力，就會(huì)從切屑上撕下一小塊金屬粘接在前刀面合力，就會(huì)從切屑上撕下一小塊金屬粘接在前刀面上，形成積屑瘤。上，形成積屑瘤。n 特性

16、：特性：無(wú)無(wú)有有小小大大脫落脫落 周期性周期性n 對(duì)切削過(guò)程的影響：對(duì)切削過(guò)程的影響：保護(hù)刀刃；使工作前角增大，保護(hù)刀刃；使工作前角增大，切削刀減小；切削平穩(wěn)性差；影響加工精度和表面切削刀減小；切削平穩(wěn)性差；影響加工精度和表面粗糙度。粗糙度。2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)312022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)322022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)33l l 切削力估算與切削功率切削力估算與切削功率 （1）Fc=kcAD=kcapf 其中；其中；kc為單位切削力，同一材料，在一定切削為單位切削力，同一材料，在一定切削條件下條件下kc是不變的，可測(cè)定是不變的，可測(cè)定 （

17、2）切削功率）切削功率Pc=FcVc2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)34（1）工件材料：）工件材料：材料成分、組織和力削性能是影材料成分、組織和力削性能是影響切削力的主要因素。強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性響切削力的主要因素。強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性越大切削力越大；越大切削力越大； （2）切削用量：）切削用量：影響最大的是影響最大的是ap ，其次是其次是f，切切削速度削速度 c最小，最小，F(xiàn)c與與c是是1：1，f影響影響7080%， c 影響積屑瘤的存在，有積屑瘤時(shí)影響積屑瘤的存在，有積屑瘤時(shí)F明顯減小。明顯減小。 （3）刀具幾何角度：）刀具幾何角度： 0增大，刃口鋒利、切削變?cè)龃螅锌阡h利、

18、切削變形小，摩擦小，切削力減??；形小，摩擦小，切削力減?。?o增大、摩擦減小，增大、摩擦減小，切削力減小；切削力減?。籏r增大增大Fp減??；正減??；正 s，F(xiàn)p減小減小Ff增大。增大。 （4）其它因素：）其它因素：切削液使用潤(rùn)滑條件好，切削切削液使用潤(rùn)滑條件好，切削力減小，刀具磨損后切削力劇增。力減小，刀具磨損后切削力劇增。2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)35l 切削溫度及其影響因素切削溫度及其影響因素 切削溫度取決于切削熱的產(chǎn)生與傳熱的綜合因素，切削切削溫度取決于切削熱的產(chǎn)生與傳熱的綜合因素，切削溫度太高，工件產(chǎn)生熱變形，加工精度下降，刀具壽命降溫度太高，工件產(chǎn)生熱變形，加工精度下

19、降，刀具壽命降低。低。 影響切削溫度的因素：切削用量、工件材料、刀具幾何影響切削溫度的因素：切削用量、工件材料、刀具幾何角度、其它條件角度、其它條件 切削量中影響最大的是切削速度切削量中影響最大的是切削速度 c ，其次是其次是f， ap影響影響最小最小2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)362022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)37l 刀具磨損形式刀具磨損形式（1）后面磨損：）后面磨損：切削脆性材料，切削塑性材料切削脆性材料，切削塑性材料hD0.5mm用用月牙洼最大深度月牙洼最大深度KT表示。表示。（3）前后面同時(shí)磨損：）前后面同時(shí)磨損：切削塑性材料切削塑性材料hD在在0.10.5mm之間之間大多數(shù)情況下前、后刀具都有磨損，后刀面磨損對(duì)加工質(zhì)大多數(shù)情況下前、后刀具都有磨損，后刀面磨損對(duì)加工質(zhì)量影響最大，測(cè)量方便，通常以量影響最大，測(cè)量方便，通常以VB來(lái)表示刀具磨損程度。來(lái)表示刀具磨損程度。2022-2-22機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械制造基礎(chǔ)38l 刀具壽命及其影