金屬切削原理與刀具課件-刀具幾何角度及切削要素

金屬切削原理與刀具1第1章刀具幾何角度及切削要素教學(xué)目標(biāo)：理解切削過(guò)程中加工方式的運(yùn)動(dòng)形式、切削用量的基本定義、刀具在制造和刃磨過(guò)程中所依據(jù)的標(biāo)注角度，掌握切削用量包含的三個(gè)因素和表示刀具形狀的幾何參數(shù)，理解切削層參數(shù)與切削方式。重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)是切削用量的基本定義和刀具的幾何參數(shù)；難點(diǎn)是刀具標(biāo)注角度的參考系以及在參考系中的角度標(biāo)注。

本章內(nèi)容：以車刀為代表，講解刀具切削部分基本定義及有關(guān)名詞術(shù)語(yǔ)，同時(shí)說(shuō)明刀具幾何形狀的分析及其圖示方法。

概述2§1切削運(yùn)動(dòng)與切削用量零件的形狀外圓面、孔：以某一直線為母線，以圓為軌跡旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形成平面：以一直線為母線，以另一直線為軌跡平移運(yùn)動(dòng)形成成形面：以曲線為母線，以圓或直線為軌跡旋轉(zhuǎn)平移運(yùn)動(dòng)(1)回轉(zhuǎn)面

(2)平面(3)成型面3（a）車外圓面（b）磨外圓面（c）鉆孔（d）車床上鏜孔（e）刨平面（f）銑平面（g）車成形面（h）銑成形面（a）車外圓面（b）磨外圓面（c）鉆孔（d）鏜孔各種表面的加工方法41．主運(yùn)動(dòng)（Vc）：主要完成切削的運(yùn)動(dòng)，消耗功率最多，一種加工主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)。2．進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（Vf）：使切削加工保持連續(xù)進(jìn)行，一種加工可以有一種（或以上）的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。（進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是連續(xù)的也可以是間歇的）實(shí)際的切削運(yùn)動(dòng)是一個(gè)合成運(yùn)動(dòng)，合成切削速度：Ve＝Vc+Vf

是矢量和。一、切削運(yùn)動(dòng)與切削層切削層公稱橫截面積（AD）

切削層公稱寬度（bD）

切削層公稱厚度（hD）3、切削層561、主運(yùn)動(dòng)可以使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也可以是往復(fù)運(yùn)動(dòng)；2、主運(yùn)動(dòng)可以是工件來(lái)實(shí)現(xiàn)（車外圓）,主運(yùn)動(dòng)也可以是刀具來(lái)實(shí)現(xiàn)（切斷、刨、銑加工）;3、主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以一個(gè)以上。切削運(yùn)動(dòng)及其特點(diǎn)7nf切削表面待加工表面主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)已加工表面主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)f切削運(yùn)動(dòng)與三個(gè)表面dDfn12fap8待加工表面即將被切除金屬層的表面過(guò)渡表面主切削刃正對(duì)的表面已加工表面切除多余金屬后形成的表面主運(yùn)動(dòng)刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)刀具與工件之間的附加運(yùn)動(dòng)切削層刀具單程切過(guò)工件的一個(gè)工件材料層9待加工表面：指加工時(shí)工件上有待切除的表面；已加工表面：指工件上經(jīng)刀具切削后產(chǎn)生的表面；加工表面：指工件上由刀具切削刃形成的表面。

10二、切削用量、切削時(shí)間與材料切除率1、切削速度（Vc

）：切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：m/s或m/min主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)：m/s或m/min2、進(jìn)給量（f）：刀具在進(jìn)給方向上相對(duì)工件的位移量。單齒刀具：刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程，刀具在進(jìn)給方向上相對(duì)工件的位移量多齒刀具：刀具每轉(zhuǎn)或每行程中每齒相對(duì)工件在進(jìn)給方向上的位移量3、背吃刀量（切削深度）（ap）：垂直與進(jìn)給速度方向測(cè)量的切削層最大尺寸（mm）。11切削運(yùn)動(dòng)三要素12切削用量4、切削時(shí)間（tm）：切削時(shí)直接改變工件尺寸、形狀等工藝過(guò)程所需的時(shí)間，單位為min。它反應(yīng)了切削效率高低。5、材料切除率Q：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)所切除材料的體積，是衡量切削效率高低的另一個(gè)指標(biāo)，單位為mm3/min三、合成切削運(yùn)動(dòng)與合成切削速度主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成的運(yùn)動(dòng)稱為合成切削運(yùn)動(dòng)，切削刃選定點(diǎn)相對(duì)于工件合成切削運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度稱為合成切削速度：13§2刀具切削部分的基本定義一、刀具的組成1、刀柄：是刀具上的夾持部分；一般由采用碳鋼。2、切削部分：是刀具上直接參加切削工作的部分，也稱刀頭。1、車刀切削部分的組成(三面、兩刃、一尖)三面前刀面Ar主后刀面Aα副后刀面Aα/兩刃主切削刃S副切削刃S/一尖：刀尖主副切削刃交點(diǎn)14刀具組成視頻

前刀面Ar：刀具上切屑流過(guò)的表面

后刀面：刀具上與工件上切削中產(chǎn)生的表面相對(duì)的表面主后刀面：與前刀面相交形成的主切削刃后刀面，正對(duì)正在加工表面。副后刀面：與前刀面相交形成的副切削刃后刀面，正對(duì)已經(jīng)成型的加工表面。15前倒棱面：Aγ1倒棱寬度：bγ1后倒棱面：Aα1倒棱寬度：bα1鈍圓半徑：rn刀尖圓弧半徑：rε倒角刀尖長(zhǎng)度：bε刀尖倒角偏角：κγε刀楔刀尖形狀參數(shù)16二、刀具角度參考系靜止參考系：刀具設(shè)計(jì)時(shí)表明刀具角度形狀

工作參考系：工作時(shí)反映刀具有效的工作角度

正交平面參考系（Pr、Ps、Po）：用于刀具設(shè)計(jì)時(shí)、標(biāo)注、刃磨、測(cè)量角度。

法平面參考系（Pr、Ps、Pn）：用于標(biāo)注可轉(zhuǎn)位刀具或大刃傾角刀具。

假定工作平面參考系（Pf、Pp、Pr）：用于刀具制造過(guò)程中，如銑削刀槽、刃磨刀面。刀具角度是確定刀具切削部分幾何形狀的重要參數(shù)，用于定義刀具角度的各基準(zhǔn)坐標(biāo)系稱為參考系。17①基面：過(guò)切削刃選定點(diǎn)，垂直于該點(diǎn)假定主運(yùn)動(dòng)方向的平面（Pr）；②切削平面：過(guò)切削刃選定點(diǎn)，與切削刃相切，并垂直于基面的平面，主切削平面（Ps），副切削平面（P′s）；③正交平面：過(guò)切削刃選定點(diǎn)，并同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面（Po）正交平面參考系（Pr、Ps、Po）Pr-Ps-Po三個(gè)面互相垂直，我們稱之為正交平面參考系。18參考系與道具角度

正交平面參考系建立過(guò)程1920

法平面(法剖面)參考系（Pr、Ps、Pn）基面Pr和切削平面Ps(同正交平面參考系)法平面Pn：通過(guò)切削刃上某一選定點(diǎn)，垂直于切削刃的平面。用于標(biāo)注可轉(zhuǎn)位刀具或大刃傾角刀具21假定進(jìn)給平面Pf過(guò)切削刃選定點(diǎn)平行于假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向并垂直于基面的平面假定切深平面Pp過(guò)切削刃選定點(diǎn)既垂直假定工作平面又垂直于基面的平面

假定工作平面(進(jìn)給-切深剖面)參考系（Pr、Pf、Pp）22三、刀具角度刀具切削部分投影圖的畫法副切削刃的正交平面視圖主切削刃的正交平面視圖Pr投影視圖Ps投影視圖23

正交平面參考系刀具角度定義前角γ0

：前刀面與基面的夾角后角α0

：后刀面與切削平面的夾角楔角β0

：前刀面與后刀面的夾角

（派生角度）1.在正交平面Po內(nèi)測(cè)量刀具角度標(biāo)注符號(hào)下標(biāo)的英語(yǔ)小寫字母，與測(cè)量該角度用的參考系平面符號(hào)下標(biāo)一致，如r表示Pr平面（基面），右上角加一撇表示副切削刃上的平面或角度。242.在基面Pr內(nèi)測(cè)量主偏角κr：主切削刃與進(jìn)給方向在基面上投影的夾角副偏角κr’：副切削刃與進(jìn)給方向在基面上投影的夾角刀尖角εr：主、副切削刃在基面上投影的夾角(派生角度)余偏角ψr：主切削刃與假定切深方向在基面上投影的夾角(派生角度)ψr253.在副切削刃的正交平面內(nèi)測(cè)量副后角α0’副后刀面與副切削平面的夾角副前角γ0’前刀面與基面的夾角4.在切削平面Ps內(nèi)測(cè)量刃傾角λs

主切削刃與基面的夾角在這些角度中，有一些是派生出來(lái)的角度，如副刃傾角λs/

，副前角γ0’等。26

其他參考系刀具角度1.在法平面中測(cè)量法后角αn法前角γn272.在假定進(jìn)給平面Pf背平面Pp參考系側(cè)后角αf側(cè)前角γf假定進(jìn)給平面背平面背后角αp背前角γp283.刀具角度正負(fù)的規(guī)定－刀尖為最低點(diǎn)－刀尖為最高點(diǎn)要求掌握10個(gè)刀具角度

基本角度γ0、α0

、α0’、Κr

、Κr’、λs

派生角度β0

、εr

、ψr

、γ0’角度之間可以相互換算2930刃傾角λs

主切削刃與基面的夾角四、不同參考系角度小結(jié)31§3刀具角度的換算刀具角度是設(shè)計(jì)選用刀具的重要參數(shù)，也是加工、刃磨時(shí)調(diào)整機(jī)床的原始數(shù)據(jù)。角度換算的目的是根據(jù)設(shè)計(jì)、工藝的需要，將某一參考系的角度變換為另一所需參考系的角度。一、正交平面、法平面系前、后角換算/v/b/19174413-1593447370.html32主切削平面正交平面基面33二、垂直于基面任一斷面Pi與正交平面前后角換算過(guò)切削刃任一點(diǎn)S作出靜止參考坐標(biāo)系及任一斷面Pi（其與Ps夾角為i并且垂直于Pr）。34(1-15)(1-14)3536在前面的圖中若假想圖中的前面為刀具的后面，則上面推導(dǎo)的公式中的角度可以用代替，則公式變?yōu)槿魟t假定進(jìn)給平面、背平面后角換算公式為：37§4刀具角度的一面二角分析法表示空間任一個(gè)平面方位的定向角度只需兩個(gè)，所以判斷刀具切削部分需要標(biāo)注的獨(dú)立角度數(shù)量可用一面二角分析法確定，即刀具需要標(biāo)注的獨(dú)立角度數(shù)量是刀面數(shù)量的二倍。對(duì)于復(fù)雜刀具的幾何參數(shù)，都可以將復(fù)雜的刃形分為一個(gè)個(gè)切削刃，每個(gè)切削刃應(yīng)有前角、后角兩個(gè)刀面，且每個(gè)刀面均應(yīng)標(biāo)注兩個(gè)獨(dú)立的角度。刨刀攻絲絲錐拉刀切斷車刀普通車刀成型刀麻花鉆銑刀鉸刀38用工作圖標(biāo)注刀具幾何參數(shù)時(shí)，應(yīng)先判斷或假設(shè)刀具上哪條是主切削刃，哪條是副切削刃，然后就確定各切削刃的基準(zhǔn)坐標(biāo)平面及全部標(biāo)注參數(shù)。三面六角前面定向角γo、λs

后面定向角αo、κr

副后面定向角αo'、κr'1．直頭外圓車刀392、45o彎頭車刀四面八角主切削刃12前面定向角γo、λs；主切削刃12后面定向角αo、κr；副切削刃23副后面定向角αo‘、κr‘，副切削刃14副后面定向角αo'、κr'

403、

切斷刀四面八角習(xí)慣上標(biāo)注左切削刃上的角為主角，右刃為派生角度。前面定向角γo、λsL后面定向角αo、κrL左副后面定向角αoL'、κrL‘右副后面定向角αoR'、κrR'

414、倒角刀尖、倒棱的參數(shù)一面二角倒角刀尖刃：倒角切削刃后角αoε偏角κrε

倒棱刃：倒棱刃前角γo1倒棱刃傾角λs1=λs倒棱刃寬度bγ1

42§5刀具的工作角度刀具安裝位置、切削合成運(yùn)動(dòng)方向的變化，都會(huì)引起刀具工作角度的變化。工作參考系：以刀具與工件的相對(duì)位置、相對(duì)運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)建立的參考系，用工作參考系定義的刀具角度稱為工作角度。一、刀具工作參考系及工作角度43工作正交平面poe

通過(guò)切削刃選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于工作切削平面與工作基面的平面。工作正交平面參考系工作基面pre通過(guò)切削刃選定點(diǎn)垂直于合成切削速度方向的平面工作切削平面pse通過(guò)切削刃選定點(diǎn)與切削刃相切，且垂直于工作基面的平面。該平面包含合成切削速度方向1．刀具工作參考系44刀具工作角度的定義與標(biāo)注角度類似，它是前、后面與工作參考系平面的夾角。工作角度的標(biāo)注符號(hào)分別是：γoe,αoe,κre,λse,γfe,αfe,γpe,αpe2．刀具工作角度工作前角γ0e前刀面與基面的夾角工作后角α0e后刀面與切削平面的夾角工作主偏角Κre主切削刃與進(jìn)給方向在Pr上投影的夾角工作副偏角Κre’副切削刃與進(jìn)給方向在Pr上投影的夾角工作副后角α0e’副后刀面與副切削平面的夾角工作刃傾角λse

主切削刃與基面的夾角45車刀安裝傾斜對(duì)主偏角和副偏角的影響二、刀具安裝對(duì)工作角度的影響1、刀柄偏斜對(duì)工件主、副偏角的影響車刀軸線與進(jìn)給方向成鈍角，則工作主偏角koe＞標(biāo)注前角ko；工作副偏角koe、＜標(biāo)注后角ko、；若成銳角時(shí)則反之。46http:///programs/view/S6DbcD0mnFw/2、切削刃安裝高低對(duì)工件前后角的影響PsPr47車外圓時(shí)若刀尖高于工件的回轉(zhuǎn)軸線，則工作前角γoe＞標(biāo)注前角γo；工作后角αoe＜標(biāo)注后角αo；若刀尖低時(shí)則反之。

用γ0=5o

，α0=12o

的切斷刀切斷直徑為