§1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng)課件

1、1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng),第一章 金屬切削基礎(chǔ),各種機(jī)械產(chǎn)品的用途和零件結(jié)構(gòu)的差別雖然很大，但它們的制造工藝卻有共同之處，即都是構(gòu)成零件的各種表面的成形過(guò)程。機(jī)械零件表面的切削加工成形過(guò)程是通過(guò)刀具與被加工零件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)完成的。這一過(guò)程要在由金屬切削機(jī)床、刀具、夾具、工件構(gòu)成的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中完成。機(jī)床是加工機(jī)械零件的工作機(jī)械，刀具直接對(duì)零件進(jìn)行切削，夾具用來(lái)固定加工對(duì)象即工件，使之占有正確位置。本章從對(duì)構(gòu)成零件的表面及其成形方法的理論分析入手，介紹機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的構(gòu)成及特性。,1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng),3-2 零件表面的成形和機(jī)械加工運(yùn)動(dòng) 一、零件表面的成形 任何一個(gè)機(jī)器零件的形狀都是由

2、它的功用來(lái)確定的。實(shí)現(xiàn)同樣的功用，可以有多種多樣的工件表面形狀。在實(shí)際生產(chǎn)中常選用那些加工最方便、最經(jīng)濟(jì)、最準(zhǔn)確和最迅速的工件表面形狀。這往往是形狀比較簡(jiǎn)單的表面，例如平面、圓柱面、圓錐面、球面、螺旋面等。 任何一個(gè)表面都可以看作是一條曲線(xiàn)沿另一條曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的軌跡。這兩條曲線(xiàn)(包括直線(xiàn)，它是曲線(xiàn)的特例)叫作該表面的發(fā)生線(xiàn)，而前一條發(fā)生線(xiàn)，稱(chēng)為母線(xiàn)，后一條發(fā)生線(xiàn)，稱(chēng)為導(dǎo)線(xiàn)。,1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng),例如，為了形成平面須使直線(xiàn)形母線(xiàn)1沿著直線(xiàn)形導(dǎo)線(xiàn)2移動(dòng)，如圖a)所示。,1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng),在形成表面的過(guò)程中，有些表面的兩條發(fā)生線(xiàn)的形狀都保持固定不變，如圓柱面；有些表面只有一條發(fā)生線(xiàn)的形狀保

3、持不變，如當(dāng)母線(xiàn)為圓，導(dǎo)線(xiàn)為直線(xiàn)形成圓錐面；而另外一些表面則兩條發(fā)生線(xiàn)的形狀都要發(fā)生變化，如螺旋槳的表面。 第一類(lèi)表面的加工方法可以有很多種，第二類(lèi)表面的加工方法種數(shù)就受到了限制，第三類(lèi)表面的加工方法一般說(shuō)來(lái)只有一種。 有些表面的兩條發(fā)生線(xiàn)是可以互換的，例如圓柱面亦可以由圓母線(xiàn)沿著直線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)移動(dòng)而成；有些表面的兩條發(fā)生線(xiàn)則不可互換的，如圓錐面。前者叫可逆表面，后者叫不可逆表面。很明顯可逆表面的加工方法要比不可逆表面的多。,1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng),要研究表面的形成方法，必須先研究表面發(fā)生線(xiàn)的形成方法。 工件表面發(fā)生線(xiàn)的形成過(guò)程，與所用刀具的刀刃形狀有關(guān)。同樣一條發(fā)生線(xiàn)在采用不同刀刃形狀的情況下就

4、有不同的形成方法。切削加工過(guò)程中可能的刀刃形狀有下列三種： 1)刀刃是一個(gè)點(diǎn)(實(shí)際上是很短的一段線(xiàn))，在切削加工時(shí)，刀刃2作軌跡運(yùn)動(dòng)3，切削點(diǎn)的軌跡形成發(fā)生線(xiàn)。例如外圓車(chē)刀、刨刀等。 2)刀刃是一段曲線(xiàn)，其輪廓與工件發(fā)生線(xiàn)相吻合。在切削加工時(shí)，刀刃2與被形成的表面作線(xiàn)接觸，刀具無(wú)需任何運(yùn)動(dòng)即可得到所需要的發(fā)生線(xiàn)。例如螺紋車(chē)刀、模數(shù)銑刀等。,1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng),3)刀刃是一段曲線(xiàn)，其輪廓與工件發(fā)生線(xiàn)不相吻合。在切削加工時(shí)刀刃2與被形成表面相切，工件發(fā)生線(xiàn)1是刀刃形狀2的運(yùn)動(dòng)軌跡的包絡(luò)線(xiàn)。因此，刀具與工件需要有共同的范成運(yùn)動(dòng)。例如插齒刀、齒輪滾刀等。,1-發(fā)生線(xiàn)； 2-刀刃； 3-軌跡運(yùn)動(dòng),

5、1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng),在切削加工中，發(fā)生線(xiàn)的形成方法有下列四種： 1)軌跡法(描跡法) 刀刃1為一個(gè)點(diǎn)，發(fā)生線(xiàn)2是由刀刃1作軌跡運(yùn)動(dòng)3而形成，這時(shí)刀具5和工件4之間需要有一個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 2)成型法(仿型法) 刀刃為一線(xiàn)段1，它與工件發(fā)生線(xiàn)2相吻合。因此發(fā)生線(xiàn)2由刀刃1實(shí)現(xiàn)，這時(shí)刀具5和工件4之間不需要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 3)展成法(范成法) 刀刃為一線(xiàn)段，它與工件發(fā)生線(xiàn)2不相吻合，發(fā)生線(xiàn)2是由刀刃1在刀具5與工件4作對(duì)滾運(yùn)動(dòng)(又稱(chēng)范成運(yùn)動(dòng))時(shí)所形成的一系列軌跡線(xiàn)的包絡(luò)線(xiàn)。這時(shí)刀具與工件之間只需要一個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為范成運(yùn)動(dòng)(AB)，由刀具運(yùn)動(dòng)A和工件轉(zhuǎn)動(dòng)B復(fù)合而成。,1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng),4)

6、相切法(旋切法) 刀刃為一個(gè)點(diǎn)1，發(fā)生線(xiàn)2是旋轉(zhuǎn)著的刀刃的運(yùn)動(dòng)軌跡的切線(xiàn)。切削時(shí)刀具5的旋轉(zhuǎn)中心按一定規(guī)律作軌跡運(yùn)動(dòng)3，刀刃1運(yùn)動(dòng)軌跡為一系列圓，它們的切線(xiàn)形成了發(fā)生線(xiàn)2。這時(shí)刀具和工件之間要有二個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，一個(gè)是刀刃的轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)是刀刃相對(duì)于工件的移動(dòng)。,1-刀刃； 2-發(fā)生線(xiàn)；3-軌跡運(yùn)動(dòng)； 4-工件；5-刀具,1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng),二、機(jī)械加工運(yùn)動(dòng) 按機(jī)床上運(yùn)動(dòng)的功用來(lái)看，可分為成形運(yùn)動(dòng)和非成形運(yùn)動(dòng)兩大類(lèi)。 1表面成形運(yùn)動(dòng) 從幾何的角度來(lái)分析，為保證得到工件表面的形狀所需的運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為成形運(yùn)動(dòng)。它是機(jī)床上的刀具和工件為了形成表面發(fā)生線(xiàn)而作的相時(shí)運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)稱(chēng)成形運(yùn)動(dòng)，是機(jī)床上最基本的運(yùn)動(dòng)。

7、為了在機(jī)床上加工出所需的零件表面，機(jī)床必須具備成形運(yùn)動(dòng)。 根據(jù)工件表面形狀和成形方法的不同，成形運(yùn)動(dòng)有以下類(lèi)型： (1)簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng) 是獨(dú)立的成形運(yùn)動(dòng)，都是最基本的成形運(yùn)動(dòng)。如果成形運(yùn)動(dòng)僅僅是執(zhí)行件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則稱(chēng)為簡(jiǎn)單的成形運(yùn)動(dòng)。,1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng),以車(chē)削回轉(zhuǎn)體表面為例，工件回轉(zhuǎn)n和刀具直線(xiàn)移動(dòng)f是速度各自獨(dú)立的運(yùn)動(dòng),即為兩個(gè)簡(jiǎn)單的表面成形運(yùn)動(dòng)。 (2)復(fù)合成形運(yùn)動(dòng) 是由兩個(gè)或兩個(gè)以上簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)按照一定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系合成的成形運(yùn)動(dòng)。 車(chē)削螺紋時(shí)，為了保證被加工導(dǎo)程T，工件轉(zhuǎn)一周時(shí)刀具必須移動(dòng)T，工件轉(zhuǎn)動(dòng)n1和刀具移動(dòng)n2組成一個(gè)復(fù)合的成形運(yùn)動(dòng)(n1 n2)。,1-導(dǎo)線(xiàn)； 2-母線(xiàn)

8、,1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng),又如當(dāng)車(chē)削圓錐面時(shí)，刀具縱、橫向移動(dòng)f2和f3必須保持一定的速度比，稱(chēng)為復(fù)合的成形運(yùn)動(dòng)(f2f3)， f2和f3稱(chēng)為單元運(yùn)動(dòng)。 雖然復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)是由兩個(gè)或兩個(gè)以上單元運(yùn)動(dòng)組合而成的，但在形成表面的過(guò)程中，它們是相互依存的，在它們之間應(yīng)保持準(zhǔn)確的速比關(guān)系，其中任一個(gè)運(yùn)動(dòng)都不是獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)，一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)。,1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng),成形運(yùn)動(dòng)是為了形成工件表面發(fā)生線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)。相同的表面可以有不同的成形方法和不同的成形運(yùn)動(dòng)。例如在車(chē)削回轉(zhuǎn)曲面時(shí)，用成形法加工，只需工件回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；用軌跡法加工，則需要兩個(gè)獨(dú)立的成形運(yùn)動(dòng)。,1-刀刃； 2-發(fā)生線(xiàn)；3-軌跡運(yùn)動(dòng)； 4-

9、工件；5-刀具,1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng),從保證金屬切削過(guò)程的實(shí)現(xiàn)和連續(xù)進(jìn)行的角度看，成形運(yùn)動(dòng)可分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)兩種： (1)主運(yùn)動(dòng) 是進(jìn)行切削的最基本、最主要的運(yùn)動(dòng)，也稱(chēng)為切削運(yùn)動(dòng)，通常它的速度最高，消耗機(jī)床動(dòng)力最多。 主運(yùn)動(dòng)是必不可少的成形運(yùn)動(dòng)，一般機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)。主運(yùn)動(dòng)可由工件或刀具來(lái)實(shí)現(xiàn)。 例如車(chē)床主軸帶著工件的轉(zhuǎn)動(dòng)和鉆床主軸帶動(dòng)鉆頭的轉(zhuǎn)動(dòng)、刨削時(shí)刨刀的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)等就是主運(yùn)動(dòng)。 主運(yùn)動(dòng)可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也可是直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。,1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng),(2)進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與主運(yùn)動(dòng)配合，使切削工作能夠連續(xù)地進(jìn)行。通常它消耗動(dòng)力較少，可由一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)組成。 當(dāng)表面成形運(yùn)動(dòng)僅有一個(gè)

10、運(yùn)動(dòng)時(shí)，則只有主運(yùn)動(dòng)而無(wú)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，如拉床等。當(dāng)表面成形運(yùn)動(dòng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，其中一個(gè)為主運(yùn)動(dòng)，其余為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 根據(jù)刀具相對(duì)于工件被加工表面運(yùn)動(dòng)方向的不同，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分為縱向進(jìn)給、橫向進(jìn)給、圓周進(jìn)給、徑向進(jìn)給和切向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)等。此外，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也可以分為軸向(鉆床)、垂直和水平(銑床)方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是連續(xù)的(車(chē)削)，也可以是周期間斷的(刨削)。,1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng),2輔助運(yùn)動(dòng)（非成形運(yùn)動(dòng)） 在機(jī)床上除了上述表面成形運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)外，為完成機(jī)床工作循環(huán)，還需一些其他的輔助運(yùn)動(dòng)，即與形成發(fā)生線(xiàn)無(wú)關(guān)的一些非成形運(yùn)動(dòng)。 (1)空行程運(yùn)動(dòng) 刀架、工作臺(tái)的快速接近和退出工件等，可節(jié)省輔

11、助時(shí)間。(2)切入運(yùn)動(dòng) 為保證被加工面獲得所需尺寸，刀具相對(duì)于工件表面的深入運(yùn)動(dòng)。(3)分度運(yùn)動(dòng) 使工件或刀具回轉(zhuǎn)到所需要的角度，多用于加工若干個(gè)完全相同的沿圓周均勻分布的表面，也有在直線(xiàn)分度機(jī)上刻直尺時(shí)，工件相對(duì)刀具的直線(xiàn)分度運(yùn)動(dòng)。 (4)操縱及控制運(yùn)動(dòng) 包括變速、換向、啟停及工件的裝夾等。（5)校正運(yùn)動(dòng) 在精密機(jī)床上為了消除傳動(dòng)誤差的運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為校正運(yùn)動(dòng)，如精密螺紋車(chē)床或螺紋磨床等中的螺距校正運(yùn)動(dòng)。,1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng),1-1 切削用量和切削層參數(shù) 1切削過(guò)程中工件上的表面 刀具和工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)作用下，工件表面的一層金屬不斷被刀具切下轉(zhuǎn)變?yōu)榍行迹瑥亩庸こ鏊枰?/p>

12、的工件新表面。因此，被加工的工件上有三個(gè)依次變化著的表面：待加工表面 、已加工表面 、過(guò)渡表面。,1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng),2切削用量 在切削加工過(guò)程中，針對(duì)不同的工件材料、工件結(jié)構(gòu)、加工精度、刀具材料和其他技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，所需的成形運(yùn)動(dòng)的量值也不相同。根據(jù)加工要求選定適宜的成形運(yùn)動(dòng)量值，就是切削要素的選擇。主運(yùn)動(dòng)速度、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度或進(jìn)給量，還有切入運(yùn)動(dòng)的切入量等切削要素稱(chēng)為切削用量。,1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng),(1) 切削速度vc 切削速度是主運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度。主運(yùn)動(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)著的回轉(zhuǎn)體(刀或工件)上某一點(diǎn)的瞬時(shí)線(xiàn)速度為切削速度，單位是mmin，其計(jì)算公式如下： 式中：d作主運(yùn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)體上

13、某一點(diǎn)的回轉(zhuǎn)直徑 mm； n作主運(yùn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速，rmin或rs。 當(dāng)轉(zhuǎn)速值n一定時(shí)，選定點(diǎn)不同，其切削速度也不同，計(jì)算時(shí)取最大切削速度。如車(chē)外圓時(shí)，計(jì)算待加工表面速度，鉆削時(shí)計(jì)算鉆頭外徑處的速度。當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，切削速度是刀具相對(duì)于工件的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度。,1-1切削用量與切削運(yùn)動(dòng),(2)進(jìn)給速度vf、進(jìn)給量 f 和每齒進(jìn)給量 fz 刀具上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)速度，稱(chēng)為進(jìn)給速度(單位：mm/min或mms)。 進(jìn)給量是工件或刀具每回轉(zhuǎn)一周時(shí)，二者沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移量(單位：mm/r)。當(dāng)主運(yùn)動(dòng)是直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)給量是每一往復(fù)行程沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移量(單位：mm/行程)。 每齒進(jìn)給量：對(duì)于銑刀、拉刀等多齒刀具，在每轉(zhuǎn)或每行程中，每個(gè)刀齒相對(duì)于工件在進(jìn)給方向上的位移量，稱(chēng)為每齒進(jìn)給量 fz ，即后一個(gè)刀齒相對(duì)于前一個(gè)刀齒的進(jìn)給量(單位：mmz)。 各進(jìn)給量有