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1、张银霞张银霞金属切削原理金属切削原理Metal Cutting Theory 20062006年博士毕业于大连理工大学现代制造技术研究所年博士毕业于大连理工大学现代制造技术研究所 主要研究方向：主要研究方向：精密超精密加工技术精密超精密加工技术,抗疲劳制造技术抗疲劳制造技术 EmailEmail： M.PhoneM.Phone:1393847636913938476369机械制造业的技术变迁。机械制造业的技术变迁。加工方法：加工方法：塑性加工、热压成型加工、机械加工、塑性加工、热压成型加工、机械加工、高能加工、电及化学加工等方法。高能加工、电及化学加工等方法。其中机械加工应用最为广泛，机械制造
2、中工作母其中机械加工应用最为广泛，机械制造中工作母机机80-90%80-90%为金属切削机床，机加工总量中切削加为金属切削机床，机加工总量中切削加工占工占30-40%30-40%。绪论绪论一、一、金属切削加工的特点及地位金属切削加工的特点及地位 金属切削加工是指用切削刀具从工件上切除多余的金属切削加工是指用切削刀具从工件上切除多余的金属，从而获得在形状、尺寸精度及表面质量等方面都金属，从而获得在形状、尺寸精度及表面质量等方面都合乎预定要求的加工。合乎预定要求的加工。videovideovideovideo金属切削过程金属切削过程金属切削过程金属切削过程.mpg.mpg.mpg.mpg1 1、切
3、削加工、切削加工a)a)机械加工（机工）机械加工（机工）利用机械力对各种工件进行加工。利用机械力对各种工件进行加工。方法：方法：车、铣、刨、钻、扩、铰、拉、镗、车、铣、刨、钻、扩、铰、拉、镗、插、锯插、锯等。等。b)b)钳工加工（钳工）钳工加工（钳工）在钳台上以手工工具为主对工件在钳台上以手工工具为主对工件进行加工的各种加工方法。进行加工的各种加工方法。方法：方法：划线、锯削、锉削、刮削、研磨等。划线、锯削、锉削、刮削、研磨等。2 2、磨削、磨削 外圆磨、内圆磨、平面磨、齿轮磨、蜗杆砂轮磨、外圆磨、内圆磨、平面磨、齿轮磨、蜗杆砂轮磨、单线砂轮磨单线砂轮磨 多线砂轮磨多线砂轮磨 各种成形磨、抛光
4、等；各种成形磨、抛光等；3 3、特种加工、特种加工 电加工、化学加工、超声加工电加工、化学加工、超声加工.其中切削加工和磨削加工应用最为广泛。其中切削加工和磨削加工应用最为广泛。金属切削加工在整个国民经济中占有十分重要的地金属切削加工在整个国民经济中占有十分重要的地位。位。金属切割金属切割.rmvbrmvb金属切削加工的特点：金属切削加工的特点：a)a)切削加工的精度和表面粗糙度范围广泛。切削加工的精度和表面粗糙度范围广泛。b)b)切削加工零件的材料、形状、尺寸和重量范围切削加工零件的材料、形状、尺寸和重量范围较大。较大。c)c)切削加工的生产率较高。切削加工的生产率较高。d)d)切削加工存在
5、切削力，刀具和工件均需具有一切削加工存在切削力，刀具和工件均需具有一定刚度和强度，且刀具材料的硬度必须大于工定刚度和强度，且刀具材料的硬度必须大于工件材料的硬度件材料的硬度.e)e)缺点：缺点：切除大量切屑，造成了材料的浪费。切除大量切屑，造成了材料的浪费。公元前公元前20002000多年多年 青铜器时代青铜器时代 春秋中晚期春秋中晚期 考工记考工记金工知识金工知识 铁器铁器唐代唐代 原始的车床原始的车床1668 1668 畜力铣磨机畜力铣磨机 脚踏刃磨机脚踏刃磨机1915 1915 第一台国产车床第一台国产车床1947 1947 放电加工放电加工18641864年法国年法国JoesselJo
6、essel研究了刀具几何形状对切削力的影响研究了刀具几何形状对切削力的影响1870-18771870-1877年年俄俄国国的的H.A.THMeH.A.THMe研研究究了了切切屑屑的的形形成成和和切切屑屑的的种种类类1906-19071906-1907年年美美国国F.W.TaylorF.W.Taylor发发表表了了“关关于于金金属属切切削削技技术术”及刀具耐用度与切削速度的关系式及刀具耐用度与切削速度的关系式二、二、金属切削加工的的发展金属切削加工的的发展 直径直径2丈（丈（6.7米），米），加工天文仪器上加工天文仪器上的铜环的铜环或磨石或磨石18601860年以后，车、铣、刨、磨以及齿轮和螺纹
7、加年以后，车、铣、刨、磨以及齿轮和螺纹加工的机床相继出现工的机床相继出现 刀具材料相继出现了碳素工具钢、合金工具钢、刀具材料相继出现了碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、单晶金刚石刀具、各种涂层高速钢、硬质合金、单晶金刚石刀具、各种涂层硬质合金刀具及陶瓷刀具和各种新型磨料（如立硬质合金刀具及陶瓷刀具和各种新型磨料（如立方氮化硼）方氮化硼）切削加工朝着高精度、高效率、自动化、柔性化和智切削加工朝着高精度、高效率、自动化、柔性化和智能化方向发展，体现在以下三方面：能化方向发展，体现在以下三方面：（1)1)加工设备朝着数控技术、精密和超精密、高速和加工设备朝着数控技术、精密和超精密、高速和超高
8、速方向发展超高速方向发展（2)2)刀具材料朝超硬材料方向发展刀具材料朝超硬材料方向发展（3)3)生产规模由小批量和单品种大批量向多品种变批生产规模由小批量和单品种大批量向多品种变批量的方向发展。生产方式由手工操作、机械化、单量的方向发展。生产方式由手工操作、机械化、单机自动化、刚性流水线自动化向柔性自动化和智能机自动化、刚性流水线自动化向柔性自动化和智能自动化方向发展自动化方向发展二、二、金属切削加工的的发展金属切削加工的的发展 1.1.金属切削原理课程的性质金属切削原理课程的性质 是是一门一门专业基础课，专业基础课，是机械加工专业人员的一门必是机械加工专业人员的一门必修课修课 .为机械制造专
9、业的后续课程如金属切削刀具、金属为机械制造专业的后续课程如金属切削刀具、金属切削机床、机械制造工艺学和其它专业选修课等以切削机床、机械制造工艺学和其它专业选修课等以及专业课课程设计、毕业设计提供必要的基础知识。及专业课课程设计、毕业设计提供必要的基础知识。三、三、本课程的性质和任务本课程的性质和任务研究内容：研究内容：基本理论方面：基本理论方面：切削变形，力，热，温度，刀具磨切削变形，力，热，温度，刀具磨损、破损等基本理论、规律；损、破损等基本理论、规律；基本知识方面：基本知识方面：刀具材料的种类、应用，工件材料刀具材料的种类、应用，工件材料加工性能、评定，加工质量，切削用量选用加工性能、评定
10、，加工质量，切削用量选用;基本技能方面：基本技能方面：会选刀具材料，刀具几何参数，切会选刀具材料，刀具几何参数，切削用量，简单计算等。削用量，简单计算等。2.2.金属切削原理课程的内容金属切削原理课程的内容3.3.金属切削原理课程的任务金属切削原理课程的任务 基本任务基本任务:研究金属切削过程的基本规律，研究新型刀具材料研究金属切削过程的基本规律，研究新型刀具材料的切削性能，研究如何提高切削效率，保证加工零件的表面质的切削性能，研究如何提高切削效率，保证加工零件的表面质量。量。主要内容主要内容:刀具角度和角度换算，金属切削的基本规律，应用刀具角度和角度换算，金属切削的基本规律，应用部分，磨削等
11、。部分，磨削等。主要目标主要目标:通通过对金属切削过程一般现象的认识，掌握其内在过对金属切削过程一般现象的认识，掌握其内在的基本规律，能按具体条件合理地选择刀具材料、切削部分几的基本规律，能按具体条件合理地选择刀具材料、切削部分几何参数和切削用量，计算切削力和功率，了解金属切削实验的何参数和切削用量，计算切削力和功率，了解金属切削实验的基本方法。并能用所学基本方法。并能用所学金属切削的科学理论金属切削的科学理论知识对生产中的一知识对生产中的一些问题进行分析、解释和解决。些问题进行分析、解释和解决。金属切削原理与切削刀具之间的联系金属切削原理与切削刀具之间的联系第一章第一章 基本定义基本定义一、
12、切削运动一、切削运动切削加工必备三个条件：切削加工必备三个条件：刀具与工件之间要有相对运动刀具与工件之间要有相对运动 刀具具有适当的几何参数，即切削角度刀具具有适当的几何参数，即切削角度 刀具材料具有一定的切削性能刀具材料具有一定的切削性能切削运动切削运动 是切削加工中，工件与刀具之间必须完成一是切削加工中，工件与刀具之间必须完成一定的相对运动，一般是定的相对运动，一般是主运动主运动和和进给运动进给运动的合成。的合成。1.1 1.1 切削运动和切削用量切削运动和切削用量1 1、主运动：、主运动：使工件与刀具产生相对运动而进行切削的最主使工件与刀具产生相对运动而进行切削的最主要的运动是切下金属所
13、必须的基本运动。要的运动是切下金属所必须的基本运动。特点特点:运动速度最高，运动速度最高，消耗功率最大。一般只有一个消耗功率最大。一般只有一个。如车削中工件的旋转或铣削中刀具的旋转等。如车削中工件的旋转或铣削中刀具的旋转等。2 2、进给运动：、进给运动：在切削运动中不断把切削层投入，使切削工在切削运动中不断把切削层投入，使切削工作得以继续下去的运动。作得以继续下去的运动。特点：特点：运动速度低，消耗功率小。运动速度低，消耗功率小。个数可能不止一个。个数可能不止一个。可以是连续运动，也可以是间歇运动。可以是连续运动，也可以是间歇运动。主运动和进给运动可以由工件完成，也可以由刀具完成。主运动和进给
14、运动可以由工件完成，也可以由刀具完成。3.3.主运动和进给运动的合成主运动和进给运动的合成主主运运动动和和进进给给运运动动同同时时进进行行，如如车车削削时时刀刀具具上上切切削削刃刃某某一一点点相相对对于于工工件件的的合合成成运运动动称称合合成成切切削削运运动动，可可用用合合成成速速度度向向量量v ve e表表示示。它它等等于于主主运运动动速速度度v vc c与与进进给给速速度度v vf f的向量和，的向量和，即即 ve=vc+vf 沿切削刃各点的合成速度向量并不相等。沿切削刃各点的合成速度向量并不相等。二、加工中的工件表面二、加工中的工件表面(1)(1)待加工表面：待加工表面：即将被切去金属层
15、的表面。即将被切去金属层的表面。(2)(2)加工加工(过渡）表面：过渡）表面：切削刃正在切削的表面。切削刃正在切削的表面。(3)(3)已已加加工工表表面面：切切削削后后形形成成的的新新表表面面video6video6车车削削.swfswf工件上的加工表面工件上的加工表面工件上的加工表面的工程图表示工件上的加工表面的工程图表示三、切削用量三、切削用量 1.1.切削速度切削速度 v vc c（m/sm/s或或m/minm/min）切削加工时，切削刃上选定点相对于工件主运动的速度。切削加工时，切削刃上选定点相对于工件主运动的速度。旋转运动：旋转运动：（m/s）往复直线运动：往复直线运动：（m/s）切
16、削刃上各点的切削速度有可能不同，考虑到刀具的磨损和切削刃上各点的切削速度有可能不同，考虑到刀具的磨损和工件的表面加工质量，在计算时应以切削刃上各点中的最大工件的表面加工质量，在计算时应以切削刃上各点中的最大切削速度为准。切削速度为准。2.2.进给量进给量f f（mmmm）刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量称为刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量称为进给量。进给量是进给运动的单位量。可用刀具每转进给量。进给量是进给运动的单位量。可用刀具每转或每行程的位移量来表述。或每行程的位移量来表述。(mm/r)(mm/r)进给速度进给速度v vf f 切削加工时，刀刃上选定点相对切削加工时，刀刃上选定
17、点相对于工件的进给运动的速度，（于工件的进给运动的速度，（mm/smm/s）多齿刀具，如铣刀，钻头，每齿进给量多齿刀具，如铣刀，钻头，每齿进给量3.3.背吃刀量背吃刀量a ap p背吃刀量是垂直于进给运动方向测量的切削层横截面尺寸，背吃刀量是垂直于进给运动方向测量的切削层横截面尺寸，车外圆时：车外圆时：式中式中:d dw w待加工表面直径待加工表面直径(mm)(mm)；d dm m已加工表面直径已加工表面直径(mm)(mm)d dm md dw wf fn1 12 2f fa ap pKrKr刀具种类繁多，形状复杂，但却有共同特征，刀具种类繁多，形状复杂，但却有共同特征，都具有楔形的切削部分。
18、都具有楔形的切削部分。车刀是最简单的刀具，其它刀具则可认为是车车刀是最简单的刀具，其它刀具则可认为是车刀的演变和组合。刀的演变和组合。刀具切削部分的组成刀具切削部分的组成 车刀：车刀：刀杆和刀头两部分刀杆和刀头两部分1.2 1.2 刀具的几何参数刀具的几何参数 由夹持部分由夹持部分(刀柄刀柄)和切削和切削部分部分(刀头刀头)两大部分组成。两大部分组成。夹持部分夹持部分:为矩形为矩形(外圆车外圆车削削)或圆形或圆形(镗孔镗孔)切削部分根据需要制造成切削部分根据需要制造成多种形状。多种形状。车刀切削部分的结构要素车刀切削部分的结构要素:包括三个切削刀面、两条包括三个切削刀面、两条切削刃和一个刀尖。
19、切削刃和一个刀尖。一、刀具切削部分的一、刀具切削部分的表面与刀刃表面与刀刃 前刀面前刀面A A切屑沿其流出的刀面切屑沿其流出的刀面主后刀面主后刀面A A与工件加工面相对与工件加工面相对 的刀面的刀面副后刀面副后刀面A A 与工件已加工面相对与工件已加工面相对 的刀面的刀面主刀刃主刀刃前刀面与主后刀面的交线，它完成主要切削工作前刀面与主后刀面的交线，它完成主要切削工作副刀刃副刀刃前刀面与副后刀面的交线，它配合主刀刃最终形成已加工前刀面与副后刀面的交线，它配合主刀刃最终形成已加工表面表面刀尖（过渡刃）刀尖（过渡刃）主刀刃与副刀刃的交点主刀刃与副刀刃的交点夹持部分夹持部分（刀体）（刀体）切削部分切削
20、部分（刀头）（刀头）前刀面前刀面主后刀面主后刀面副后刀面副后刀面主刀刃主刀刃副刀刃副刀刃刀尖刀尖刀尖形式刀尖形式a)a)实际交点实际交点b)b)曲线刃曲线刃c)c)直线刃直线刃各种复杂刀具或多齿刀具，拿出其中一个刀各种复杂刀具或多齿刀具，拿出其中一个刀齿，其几何形状都相当于一把车刀的刀头齿，其几何形状都相当于一把车刀的刀头以普通外圆车刀为代表来确定切削部分的基以普通外圆车刀为代表来确定切削部分的基本定义，也必然适用于其他刀具本定义，也必然适用于其他刀具二、确定刀具切削角度的参考平面、参考系二、确定刀具切削角度的参考平面、参考系 为了确定刀具切削部分的几何形状，可用一定的几何角为了确定刀具切削部
21、分的几何形状，可用一定的几何角度表示度表示参考平面：参考平面：基面和切削平面基面和切削平面测量平面：测量平面：正交平面、法平面、背平面和假定工作平面正交平面、法平面、背平面和假定工作平面参考系：参考系：定义刀具几何角度的参照平面系，以确定刀定义刀具几何角度的参照平面系，以确定刀面和刀刃的空间位置，有正交平面参考系、法平面参考面和刀刃的空间位置，有正交平面参考系、法平面参考系、背平面和假定工作平面参考系系、背平面和假定工作平面参考系为为便便于于刀刀具具设设计计者者在在设设计计刀刀具具时时的的标标注注，一一般般先先合理地规定一些条件。在车削时，这些条件是：合理地规定一些条件。在车削时，这些条件是：
22、(1)(1)装刀时，刀尖恰在工件的中心线上。装刀时，刀尖恰在工件的中心线上。(2)(2)刀杆中心线垂直于工件轴线。刀杆中心线垂直于工件轴线。(3)(3)没有进给运动。没有进给运动。(4)(4)工件已加工表面的形状是圆柱表面。工件已加工表面的形状是圆柱表面。d dw wd dm mnf f1 1、基面、基面Pr过主切削刃选定点过主切削刃选定点，与该点切削，与该点切削速度方向相垂直的平面。速度方向相垂直的平面。video车刀基面车刀基面.avi2 2、切削平面、切削平面Ps过过主主切削刃选定点，与该点过渡切削刃选定点，与该点过渡表面相切，并垂直于基面的平面。表面相切，并垂直于基面的平面。video
23、切削平面切削平面Ps.avi3 3、正交平面（主剖面）、正交平面（主剖面）Po Po 过过主主切削刃选定点，并同时垂直切削刃选定点，并同时垂直与基面和切削平面的平面与基面和切削平面的平面video正交平面正交平面Po.avi切削平面切削平面正交平面正交平面横车的基面、横车的基面、切削平面和主面切削平面和主面 4 4、法平面法平面PnPn通过主切削刃上选定点并垂直于切削刃的平面。通过主切削刃上选定点并垂直于切削刃的平面。video法法平面平面Pn.avi5 5、背平面、背平面Pp Pp 通过主切削刃上选定点平行于刀杆轴线并垂直于基面的平通过主切削刃上选定点平行于刀杆轴线并垂直于基面的平面，它与进
24、给方向是垂直的，面，它与进给方向是垂直的，video背平面背平面pp.avi6 6、假定工作平面假定工作平面PfPf通过主切削刃上选定点，同时垂直于刀杆轴线及基面的平通过主切削刃上选定点，同时垂直于刀杆轴线及基面的平面，它与进给方向平行。面，它与进给方向平行。video假定工作平面假定工作平面Pf.avi刀具的常用标注参考系组成刀具的常用标注参考系组成 注意：注意：1 1、主主、副副刀刀刃刃上上不不同同点点都都可可能能有有不不同同的的 Pr Pr、Ps Ps 及及不不同同的参考系，副刀刃点上不同相应符号右上角加的参考系，副刀刃点上不同相应符号右上角加“”。2 2、参参考考系系的的意意义义：仅仅
25、标标注注刀刀具具几几何何角角度度用用，实实际际刀刀具具中中并并没有，是想象出来的。没有，是想象出来的。正交平面参考系正交平面参考系（PrPr、Ps Ps、Po Po）法平面参考系法平面参考系（PrPr、Ps Ps、PnPn ）背平面和假定工作平面参考系（背平面和假定工作平面参考系（PrPr、Pp Pp、Pf)Pf)正交平面参考系（pr-ps-po）正交平面系及其角度正交平面系及其角度 法平面参考系（法平面参考系（pr-ps-pn）法平面系及其角度法平面系及其角度 假定工作（进给）平面、背（切深）平面参考系假定工作（进给）平面、背（切深）平面参考系（pr-（ps）-pf-pp）假定工作假定工作(
26、进给进给)平面、背平面、背(切深切深)平面参考系及其角度平面参考系及其角度 车刀标注角车刀标注角度参考系的度参考系的各平面位置各平面位置（工程图表示法）（工程图表示法）1 1、前角（、前角（0 0）前刀面和前刀面和基面之间的夹角。有正基面之间的夹角。有正负之分，小于负之分，小于90度为度为正，大于正，大于90度为负。度为负。在主剖面在主剖面Po内度量内度量2 2、后角（、后角（0 0）主后刀面主后刀面和切削平面之间的夹角。和切削平面之间的夹角。在主剖面在主剖面Po内度量。内度量。d dw wd dm mnf f切削平面切削平面正交平正交平面面 0 0 0 0krkrKrKr三、刀具的标注角度三
27、、刀具的标注角度3 3、主偏角（、主偏角（k kr r）在基面上，主切削刃的投影与进给方向的夹角。在基面上，主切削刃的投影与进给方向的夹角。它总为正值。它总为正值。4、副偏角（、副偏角（kr）在基面上，主切削刃的投影与进给方向的夹在基面上，主切削刃的投影与进给方向的夹角。它总为正值。角。它总为正值。5 5、刃倾角、刃倾角s s：在在切切削削平平面面s内内，主主切切削削刃刃与与基基面面之之间间的的夹夹角角。根根据据ISOISO规规定定，当当刀刀尖尖是是主主切切削削刃刃上上最最低低点点时时，s s为为负负值值(如如图图 (b)(b)所所示示)；当当刀刀尖尖是是主主切切削削刃刃上上最最高高点点时，时
28、，s s为正值为正值(如图如图 (c)(c)所示所示)。6 6、副副前前角角o o：在在副副切切削削刃刃的的主主剖剖面面中中前前刀刀面面与与基基面面之之间间的的夹夹角角。在在副副切切削削刃刃主主剖剖面面Po（垂垂直直于于副副切切削削刃刃在在基基面面上上的的投投影影）内内当当o、s、r、r为为已已定定值值，o即即被惟一确定。被惟一确定。7 7、副副后后角角o o：副副后后刀刀面面与与切切削削平平面面之之间间的的夹夹角角。此此外外，根根据据分分析析刀刀具具的的需需要要，还还需需给给定定几几个个派派生生角度，角度，其名称和定义如下：其名称和定义如下：8 8、楔角、楔角oo：前刀面与后刀面之间的夹角。
29、当前刀面与后刀面之间的夹角。当o、o已已知，知，o可按下式求得可按下式求得 9 9、刀刀尖尖角角rr：在在基基面面Pr内内，主主切切削削刃刃与与副副切切削削刃刃在在基基面上的投影之间的夹角。面上的投影之间的夹角。r=180-(r+r)车刀的标注角度车刀的标注角度 刀刀具具基基本本角角度度标标注注1 1、进给运动对刀具工作角度的影响、进给运动对刀具工作角度的影响横向进给：横向进给：如切断刀，工作时切削刃相对于工件的运动轨如切断刀，工作时切削刃相对于工件的运动轨迹为阿基米德螺旋面，引起了实际切削时前、后角数值的迹为阿基米德螺旋面，引起了实际切削时前、后角数值的改变。改变。四、刀具的工作角度四、刀具
30、的工作角度值随切削刃趋近工件中心而增大。进一步靠近中心，值随切削刃趋近工件中心而增大。进一步靠近中心，值急剧增大，值急剧增大，实际工作后角变为负值。切断工件时，实际工作后角变为负值。切断工件时，往往切至直径为往往切至直径为1mm1mm时工件就被挤断，就是这个道理。时工件就被挤断，就是这个道理。切断刀的工作角度切断刀的工作角度纵向进给纵向进给车右（左）螺纹时的车刀左（右）侧刀刃，车右（左）螺纹时的车刀左（右）侧刀刃，应适当增大刃磨后角（前角）应适当增大刃磨后角（前角）纵纵向向进进给给运运动动对对工工作作角角度度的的影影响响2 2 刀具安装位置对工作角度的影响刀具安装位置对工作角度的影响刀尖不过中
31、心线刀尖不过中心线 刀刀尖尖通通过过工工件件中中心心线线时时，所所得得的的前前、后后角角为为o o、o o；当当刀刀尖尖不不在在工工件件中中心心线线时时，由由于于基基面面、切切削削平平面面已已变变动动为为P Prere、P Psese，此时的实际工作前、后角将改变为此时的实际工作前、后角将改变为oeoe、oeoe。刀具安装偏高对工作角度的影响刀具安装偏高对工作角度的影响刀杆中心线不垂直于进给方向刀杆中心线不垂直于进给方向如如图图所所示示，当当中中心心线线、轴轴线线互互不不垂垂直直时时，将将引引起起主主偏角偏角r r、副偏角副偏角r r数值的改变。数值的改变。G的正、负由刀杆偏斜方向确的正、负由
32、刀杆偏斜方向确定，右偏为正，左偏为负。定，右偏为正，左偏为负。一、正交平面与法平面之间角度的换算一、正交平面与法平面之间角度的换算有些切削刀具，往往需要知道或标注法剖面的角度。有些切削刀具，往往需要知道或标注法剖面的角度。法法剖剖面面P Pn n：通通过过切切削削刃刃某某选选定定点点，垂垂直直于于主主切切削削刃刃或或其其切切线的平面。线的平面。法剖面上的前角法剖面上的前角n n与主剖面上的前角与主剖面上的前角o o的关系可用解析的关系可用解析法求得法求得 tann=tano coss 1.3 1.3 刀具标注角度的换算刀具标注角度的换算 cotn=coto coss 二、任意剖面与正交平面内前
33、、后角的关系二、任意剖面与正交平面内前、后角的关系任任意意剖剖面面是是指指通通过过车车刀刀主主切切削削刃刃上上任任意意一一点点O O所所作作的的垂垂直直于于基面的剖面基面的剖面PiPi。PiPi与切削平面与切削平面PsPs的夹角为的夹角为 有有三、背平面与假定工作平面内的角度三、背平面与假定工作平面内的角度假假定定工工作作平平面面f f：通通过过切切削削刃刃某某选选定定点点，平平行行于于进进给给运运动动方向并垂直于基面的平面。方向并垂直于基面的平面。(进给剖面）进给剖面）背背平平面面PpPp：通通过过切切削削刃刃某某选选定定点点，同同时时垂垂直直于于进进给给运运动动方方向和基面的平面。（切深剖
34、面）向和基面的平面。（切深剖面）假假定定工工作作平平面面和和背背平平面面为为互互相相垂垂直直的的平平面面。在在背背平平面面中中可可得得切切深深前前角角p p、切切深深后后角角p p；在在假假定定工工作作平平面面中中可可得得进进给给前前角角f f、进给后角进给后角f f。tanp=tano cosr+tans sinrtanf=tanosinr-tans cosrcotp=coto cosr+tans sinr cotf=coto sinr-tans cosr四、最大前角、最小后角的确定四、最大前角、最小后角的确定刀刀具具前前角角过过大大，会会削削弱弱切切削削刃刃和和刀刀头头的的强强度度，降降低
35、低散散热热能能力力。后后角角过过小小，则则后后面面与与过过渡渡表表面面间间的的磨磨擦擦加加剧剧。因因此此，在在刀刀具具设设计计时时要要算算出出刀刀具具的的最最大大前前角角和和最最小小后后角角及及其其在在切切削削刃刃上上相相应应点点的的位位置置。最最大大前前角角 与与最最小小后后角角 所所在在剖剖面面与与切切削削平平面的夹角分别为面的夹角分别为 和和切切削削层层：在在切切削削过过程程中中，刀刀具具的的刀刀刃刃在在一一次次走走刀刀中中从从工工件待加工表面切下的金属。件待加工表面切下的金属。切切削削层层参参数数：切切削削层层的的截截面面尺尺寸寸。它它直直接接决决定定了了切切削削刃刃切削部分所承受的负
36、荷大小及切下切屑的形状的切削部分所承受的负荷大小及切下切屑的形状的尺寸。尺寸。1 1、切削厚度、切削厚度a ac c：即切削层厚度，也就是相邻两个加工表即切削层厚度，也就是相邻两个加工表面之间在基面上测量的垂直距离，垂直于过渡表面度量。面之间在基面上测量的垂直距离，垂直于过渡表面度量。2 2、切切削削宽宽度度a aw w：即即切切削削层层宽宽度度，它它是是沿沿加加工工表表面面在在基基面面上测量的切削层尺寸，沿过渡表面度量。上测量的切削层尺寸，沿过渡表面度量。3 3、切削面积、切削面积A Ac c：即切削层在基面内的面积。即切削层在基面内的面积。1.4 1.4 切削层参数与切削方式切削层参数与切
37、削方式 一、切削层参数一、切削层参数切削层要素切削层要素当当s s=0=0时，时，a ac c、a aw w与与f f、a ap p的关系为的关系为 可见，可见，f f、a ap p一定时，一定时，r r增大，增大，a ac c增大，增大，a aw w减小减小对对于于曲曲线线的的切切削削刃刃，切切削削层层各各点点的的切切削削厚厚度度是是互互不不相相等等的的（上上图）。图）。不同不同r时时 ac、aw的变化的变化 4 4、残留面积及其高度残留面积及其高度按按式式 计计算算的的切切削削面面积积A Ac c是是近近似似的的，称称名名义义切切削削面面积积。由由于于切切削削运运动动和和刀刀具具几几何何形
38、形状状的的关关系系(如如图图2-2-18 18 所所示示)，使使加加工工后后仍仍有有一一部部分分金金属属未未被被切切除除，而而残残留留在在已已加加工工表表面面上上，构构成成已已加加工工表表面面的的横横向向不不平平度度(粗粗糙糙度度)，即即所所谓谓残残留面积。留面积。当刀尖圆弧半径当刀尖圆弧半径r r=0=0时，残留面积高时，残留面积高R Rmaxmax为为 当刀尖圆弧半径当刀尖圆弧半径r r00时，残留面积高时，残留面积高R Rmaxmax为为 减小减小f f、KrKr和和KrKr，增大刀尖圆弧半径，增大刀尖圆弧半径r r，R Rmaxmax会减小，表面粗糙度降低会减小，表面粗糙度降低残留面积
39、及其高度残留面积及其高度 (a)r=0;(b)r0 1 1、自由切削和非自由切削、自由切削和非自由切削自自由由切切削削是是指指只只有有一一个个直直线线切切削削刃刃参参加加切切削削。包包括括直角自由切削和斜角自由切削。直角自由切削和斜角自由切削。特特点点：切切削削变变形形简简单单，切切削削刃刃上上各各点点切切屑屑流流出出的的方方向大致相同。如宽刃刨削向大致相同。如宽刃刨削非非自自由由切切削削是是指指切切削削刃刃为为曲曲线线形形，或或主主切切削削刃刃和和副副切削刃同时参加切削。切削刃同时参加切削。特特点点：刃刃口口上上各各点点切切屑屑流流动动方方向向不不一一致致，互互相相干干涉涉，切屑变形比较复杂
40、。切屑变形比较复杂。如车外圆、车螺纹如车外圆、车螺纹二、切削方式二、切削方式s s0 0的的切切削削称称直直角角切切削削或或正正交交切切削削。这这时时主主切削刃与切削速度方向相垂直切削刃与切削速度方向相垂直(如下图如下图(a)(a)所示所示)；s0s0的的切切削削称称斜斜角角切切削削。这这时时主主切切削削刃刃与与切切削削速速度度方方向向不不垂垂直直(如如下下图图(b)(b)所所示示)。主主切切削削刃刃上上的的切切削削流偏离其法向。流偏离其法向。2 2、直角切削与斜角切削、直角切削与斜角切削 1 1、切切削削运运动动、主主运运动动、进进给给运运动动的的概概念念，切切削削用用量量三三要要素；素；2
41、 2、车车刀刀切切削削部部分分的的几几何何形形状状（1 1尖尖、2 2刃刃、3 3面面），掌掌握握定定义有清晰的空间概念，能标注各个平面的角度；义有清晰的空间概念，能标注各个平面的角度；3 3、前角、后角在不同平面内的标注与换算；、前角、后角在不同平面内的标注与换算；4 4、刀具标注角度与工作角度的区别；、刀具标注角度与工作角度的区别；5 5、切削层参数与、切削层参数与f f、a ap p及及k kr r之间的关系；之间的关系；6 6、直角切削和斜角切削及自由切削和非自由切削的概念。、直角切削和斜角切削及自由切削和非自由切削的概念。本章小结本章小结作业一作业一1 1、车外圆时工件加工前直径为车
42、外圆时工件加工前直径为62mm62mm，加，加工后直径为工后直径为56mm56mm，工件转速为，工件转速为4r/s4r/s，刀具，刀具每秒钟沿工件轴向移动每秒钟沿工件轴向移动2mm2mm，工件加工长，工件加工长度为度为110mm110mm，切入长度为，切入长度为3mm3mm。求求v v、f f、a ap p和切削工时和切削工时t t。1、分析麻花钻在钻床上钻孔时的主运动、进给运动、工分析麻花钻在钻床上钻孔时的主运动、进给运动、工件上的加工表面，切削厚度、切削宽度及其与进给量、背件上的加工表面，切削厚度、切削宽度及其与进给量、背吃刀量的关系。吃刀量的关系。作业二作业二2、适当补充视图，标出图中（适当补充视图，标出图中（a a）4545弯头车刀车端弯头车刀车端面及（面及（b b）内圆镗刀车内孔时零件的待加工表面、已加）内圆镗刀车内孔时零件的待加工表面、已加工表面，刀的主切削刃、副切削刃、切削平面、基面、工表面，刀的主切削刃、副切削刃、切削平面、基面、正交平面及几何角度正交平面及几何角度o o、o o、r r、r r，切削用量，切削用量f f、a ap p及切削层参数及切削层参数 a ac c、a aw w。