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1、第一章第一章 基本定义基本定义金属切削原理与刀具金属切削原理与刀具石家庄铁道学院石家庄铁道学院1.1 1.1 切削运动、工件表面与切削用量切削运动、工件表面与切削用量 1）主运动对切削起主要作用的工作运动，消耗机床的主要功率。机床主运动只有1个。主要形式：工件或刀具作回转运动，用转速（r/mim）表示；工件或刀具作直线运动，用速度（m/s）或行程次数（dst/min）表示；复合运动2）进给运动使工件不断投入切削的运动。机床的进给运动可以有一个或几个。两种形式：连续进给和间歇进给。表示方法：mm/s，mm/r，mm/dst表面成形运动表面成形运动1）切入（吃刀）运动2）空行程运动（趋进、退刀、返
2、回、调位）3）其他（分度、转位、变速、换刀、测量、补偿）辅助运动辅助运动1.1 切削运动、工件表面与切削用量切削运动、工件表面与切削用量 切削用量切削用量切削速度切削速度v vc c若主运动为往复运动时，其平均速度为：（1-1）式中n主运动转速（r/s）；d刀具或工件的最大直径（mm）。式中nr主运动每秒钟往复次数（str/s）；l往复运动行程长度（mm）。（1-2）进进给给量量：工工件件或或刀刀具具每每转转一一周周时时(或或主主运运动动一一循循环环时时)，两者沿进给方向上相对移动的距离，单位为两者沿进给方向上相对移动的距离，单位为mm/rmm/r。背吃刀量背吃刀量：主刀刃与工件切削表面接触长
3、度在主运动方主刀刃与工件切削表面接触长度在主运动方向及进给运动方向所组成的平面的法线方向上测量的值。向及进给运动方向所组成的平面的法线方向上测量的值。1.1 切削运动、工件表面与切削用量切削运动、工件表面与切削用量 1.2 1.2 刀具几何角度刀具几何角度车刀车刀a）焊接式车刀b）整体式车刀c）机夹式车刀图2-47车刀的结构 外圆车刀是最基本、最典型的刀具，由刀头和刀体组成。外圆车刀是最基本、最典型的刀具，由刀头和刀体组成。车刀的切削部分由车刀的切削部分由3 3个刀面（前刀面、主后刀面和副后刀个刀面（前刀面、主后刀面和副后刀面），面），2 2个刀刃（主切削刃和副切削刃）和个刀刃（主切削刃和副切
4、削刃）和1 1个刀尖组成。个刀尖组成。1.2 1.2 刀具几何角度刀具几何角度刨刀、铣刀、钻头等其他刀具可视为车刀的演变或组合图1-2各种刀具切削部分的形状1.2 刀具几何角度刀具几何角度 刀具标注角度坐标系刀具标注角度坐标系（主剖面坐标系）主切削刃主后刀面前刀面副切削刃主剖面PoA1）基面Pr：通过切削刃选定点与主运动方向垂直的平面。基面与刀具底面平行。切削平面Ps基面Pr图1-3车刀主剖面坐标系2）切削平面Ps：通过切削刃选定点与主切削刃相切且垂直于基面Pr的平面。3）主剖面Po：通过切削刃选定点垂直于基面Pr和切削平面Ps的平面。1 1）前角前角 oo 在在主主剖剖面面内内测测量量，是是
5、前前刀刀面面与与基基面面的的夹夹角角。通通过过选选定定点点的的基基面面位位于于刀刀头头实实体体之之外外时时 o o定定为为正正值值；位位于于刀刀头头实实体体之之内时内时 o o定为负值。定为负值。o o影影响响切切削削难难易易程程度度。增增大大前前角角可可使使刀刀具具锋锋利利，切切削削轻轻快快。但但前前角角过过大大，刀刀刃刃和和刀刀尖尖强强度度下下降降，刀刀具具导导热热体体积积减减小小，影影响刀具寿命。响刀具寿命。ArA向f图1-4车刀的主要角度0000rrs01.2 刀具几何角度刀具几何角度 刀具标注角度刀具标注角度q用硬质合金车刀切削钢件，o取1020；切削灰铸铁，o取515；切削铝及铝台
6、金，o取2535；切削高强度钢，o取-5-10。ArA向f图1-5车刀的主要角度0000rrs2 2）后角后角 oo 后后角角 o o在在主主剖剖面面内内测测量量，是是主主后后刀刀面面与与切切削削平面的夹角。平面的夹角。后角的作用是为了减后角的作用是为了减小主后刀面与工件加工小主后刀面与工件加工表面之间的摩擦以及主表面之间的摩擦以及主后刀面的磨损。但后角后刀面的磨损。但后角过大，刀刃强度下降，过大，刀刃强度下降，刀具导热体积减小，反刀具导热体积减小，反而会加快主后刀面的磨而会加快主后刀面的磨损。损。01.2 1.2 刀具几何角度刀具几何角度 q粗加工和承受冲击载荷的刀具，为了使刀刃有足够强度，
7、后角可选小些，一般为46；精加工时切深较小，为保证加工的表面质量，后角可选大一些，一般为812。q主偏角应根据加工对象正确选取，车刀常用的主偏角有45、60、75、90几种。3 3）主偏角主偏角 r r 在在基基面面内内测测量量，是是主主切切削削刃刃在在基基面面上上投投影影与与假定进给方向的夹角。假定进给方向的夹角。r r的的大大小小影影响响刀刀具具寿寿命命。减减小小主主偏偏角角，主主刃刃参参加加切切削削的的长长度度增增加加，负负荷荷减减轻轻，同同时时加加强强了了刀刀尖尖，增增大大了了散散热热面面积积，使刀具寿命提高。使刀具寿命提高。r r的的大大小小还还影影响响切切削削分分力力。减减小小主主
8、偏偏角角使使吃吃刀刀抗抗力力增增大大，当当加加工工刚刚性性较较弱弱的的工工件件时时，易易引引起工件变形和振动。起工件变形和振动。1.2 1.2 刀具几何角度刀具几何角度 ArA向f图1-5车刀的主要角度0000rrsrrAA向f图1-5车刀的主要角度0000rrs4 4）副偏角副偏角 r r r r 在在基基面面内内测测量量，是是副副切切削削刃刃在在基基面面上上的的投投影影与与假假定定进进给给反反方方向向的的夹角。夹角。副副偏偏角角的的作作用用是是为为了了减减小小副副切切削削刃刃与与工工件件已已加加工工表表面面之之间间的的摩摩擦擦，以以防防止止切切削削时时产产生生振振动动。副副偏偏角角的的大大
9、小小影影响响刀刀尖尖强度和表面粗糙度。强度和表面粗糙度。1.2 1.2 刀具几何角度刀具几何角度 rq在切深、进给量和主偏角相同的情况下，减小副偏角可使残留面积减小，表面粗糙度降低。a）b）c）图1-6刃倾角对排屑方向的影响1.2 1.2 刀具几何角度刀具几何角度 5）刃倾角s切削平面内测量，是主切削刃与基面的夹角。当刀尖是切削刃最高点时,s定为正值；反之位负。qs影响刀尖强度和切屑流动方向。粗加工时为增强刀尖强度，s常取负值；精加工时为防止切屑划伤已加工表面，s常取正值或零。刀具工作角度刀具工作角度刀具安装对工作角度的影响图1-7车刀安装高度对工作角度的影响re=r0e=0a）0e0b）0e
10、0c）rer rer1.2 1.2 刀具几何角度刀具几何角度 刀具工作角度刀具工作角度式中角是主运动方向与合成切削速度方向间的夹角。进给运动对工作角度的影响横切横切（图1-8）0e=0-0e=0+0PsPes图1-8切断刀的工作角度fx0（1-3）1.2 刀具几何角度刀具几何角度 （1-3a）纵切纵切（图1-9）在进给剖面，有：将其换算到主剖面内得到：在主剖面内：（1-4）O O图1-9外圆车刀工作角度ffoeoedwooforACAOvfBCBfOdwf ffefef ffefe1.2 1.2 刀具几何角度刀具几何角度 切削层截面参数切削层截面参数切削切削厚度厚度（1-5）切削切削宽度宽度（1-6）图1-10切削层截面bDhD=ffdwDmapa）rhDbD=apb）c）1.3 切削层截面参数与切削方式切削层截面参数与切削方式直角切削直角切削没有副刃参加切削，且s=0。图1-10直角、斜角自由切削与不自由切削a）直角切削直角切削b）斜角切削斜角切削c）不自由切削不自由切削1.3 切削层截面参数与切削方式切削层截面参数与切削方式