金属切削的基本定义课件.ppt

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1、第一章 金属切削的基本定义1.1 切削运动与切削用量1.2 刀具角度和刀具的工作角度1.3 刀具角度的换算1.4 切削层参数与切削方式1.5 旋转刀具的角度至总目录 第1章 金属切削的基本定义1.1 切削运动与切削用量 1.1.1 工件表面的成形方法（1）工件的表面形状 图1-1基本的几何表面：平面、圆柱面、圆锥面、螺旋面及成形面等。返回本章目录（2）工件表面的成形方法“线性表面”由一条线（称为母线）沿着另一条线（称为导线）运动而形成的轨迹。如图1-2a。如图1-3中，母线均为直线1，导线均为圆2，轴线均为O-O，所需的运动也相同，原始位置不同，所产生的表面不同。返回本章目录返回本章目录 有些

2、表面的母线和导线可以互换，如平面、圆柱面和直牙齿圆柱齿轮的渐开线柱面等，这些表面称为可逆表面。另一些表面，其母线和导线不可互换，如圆锥面、螺旋面等，称为不可逆表面。返回本章目录（3）发生线的形成方法及所需运动 1）轨迹法 如图1-4a所示，切削刃的形状可看做是一个切削点1，轨迹法形成发生线需要一个独立的成形运动。2）成形法 切削刃为一条切削线1，它的形状和长短与需要形成的发生线2完全一致。因此，用成形法形成发生线不需要专门的成形运动。返回本章目录 3）相切法 除自身轴线旋转外，铣刀轴线还需按一定的规律作轨迹运动3，此时，铣刀切削点1运动轨迹的下包络线（相切线）就形成了发生线2。所以用相切法形成

3、发生线需要两个独立的成形运动。返回本章目录 4）展成法（范成法）如图1-4d所示，齿条刀具的直线移动A和工件齿坯的旋转运动B符合齿条与齿轮的啮合运动关系时，切削线1就包络出了所需形成的发生线2，因此，用展成法形成发生线时需要一个复合运动。返回本章目录返回本章目录 1.1.2 切削运动 在机床上切削工件，工件与刀具之间要有相对运动，这个相对运动即称为切削运动。图1-5外圆车削时，圆母线沿直导线运动时就形成了工件上的外圆表面，故工件的旋转运动和车刀的纵向直线运动就是外圆车削时的切削运动。返回本章目录 图1-6表示牛头刨床上刨平面的情况。直母线沿直导线运动时就形成了工件 上的平面，故在牛头刨床上刨平

4、面时，刨刀的直线往复运动和工件的间歇直线运动就是切削运动。返回本章目录返回本章目录 切削运动分为两种：（1）主运动 使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本的运动称为主运动。主运动的速度最高，消耗的功率最大。（2）进给运动 使主运动能够继续切除工件上多余的金属，以便形成工件表现所需的运动称为进给运动。总之，任何切削加工方法都必须有一个主运动，有一个或几个进给运动。返回本章目录返回本章目录1.1.3 工件上的加工表面（1）待加工表面 工件上即将被切去的表面。（2）已加工表面 刀具切削后在工件上形成的新表面。（3）过渡表面 切削刃正在切削的表面。返回本章目录 1.1.4 切削用量（1）切削速度

5、是切削加工时，切削刃上选定点相对于工件的主运动速度。主运动为旋转运动时，工件或刀具最大直径处：返回本章目录（2）进给量 工件或刀具的主运动每转一转或每一行程时，工件和刀具两者在进给运动方向上的相对位移量。进给速度 切削刃上选定点相对于工件的进给运动速度，在外圆车削中 式中 车刀每转进给量（mm/r）工件转速（r/s）返回本章目录（3）合成速度（4）背吃刀量asp 对外圆车削（图1-5）和平面刨削（图1-6）而言，背吃刀量asp等于工件已加工表现与待加工表现间的垂直距离。外圆车削的背吃刀量：返回本章目录 1.2 刀具角度和刀具的工作角度 1.2.1 刀具角度的静止参考系（1）刀具切削部分的表面与

6、切削刃 切削刀具的种类繁多，形状结构各异，但都是外圆车切削部分的演变。以外圆车刀来为例来介绍刀具切削部分的一般术语，同样适用于其他金属切削刀具。返回本章目录 前面（）切下的切屑沿其流出的表面 主后面（）与工件上过渡表面相对的表面 副后面（）与工件上已加工表面相对的表面 主切削刃（S）前面与主后面的交线。它承担主要的金属切除工作并形成工件上的过渡表面。副切削刃（S）前面与副后面的交线。它参与部分的切削工件并最终形成工件上的已加工表面。返回本章目录返回本章目录（2）刀具角度的静止参考系 刀具角度是指在刀具工作图上需要标出的角度。刀具制造、刃磨和测量就按这种角度进行。为便于测量，建立刀具静止参考系时

7、，特作三点假设：a)不考虑进给运动的影响，即 f=0；b）安装车刀时应使刀尖与工件中心等高，且车刀刀杆中心线与工件轴心线垂直；c）主切削刃上选定点x与工件中心等高。返回本章目录 三个刀具静止参考系：1）正交平面参考系 基面（Pr）过切削刃上选定点并垂直于该点切削速度向量 的平面。对于普通车刀，它的基面总是平行于刀杆的底面。切削平面（Ps）过切削刃上选定点作切削刃切线，此切线与该点切削速度向量 组成的平面。正交平面（P0）过切削刃上选定点，同时垂直于该点表面 Pr 和切削平面 Ps 的平面。返回本章目录 正交平面参考系返回本章目录 对于切削刃上某一选定点，该点的正交平面 P0、基面 Pr 和切削

8、平面 Ps 构成了一个两两互相垂直的空间直角坐标系，将此坐标系称为正交平面参考系（见图1-9）。Pn、Pr、Ps 构成。2）法平面参考系 法平面（Pn）过切削刃上选定点垂直于切削刃或其切线的平面。Pn、Pr和 Ps构成了法平面参考系（见图1-10）。返回本章目录 3）背平面和假定工作平面参考系 基面 的定义同正交平面参考系。背平面（）过切削上选定点，平行于刀杆中心线并垂直于基面 的平面，它与进给方向 是垂直的。假定工作平面（）过切削刃上选定点，同时垂直于刀杆中心线与基面 的平面，它与进给方向 平行。返回本章目录图1-11 背平面和假定工作平面参考系返回本章目录 1.2.2 刀具角度（1）刀具在

9、正交平面参考系中的角度 确定车刀主切削刃空间位置的角度有两个：主偏角 主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角，在基面 上测量。刃倾角 主切削刃与基面 的夹角，在切削平面 中测量。返回本章目录 确定车刀前面与后面空间位置的角度有两个：前角 在主切刃上选定点的正交平面 内，前面与基面之间的夹角。后角 在同一正交平面 内，后面与切削平面之间的夹角。返回本章目录 与副切削刃有关的独立角度还有：副偏角 副切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角，它在基面 上测量。副后角 在副切削刃上选定点的副正交平面 内，副后面与副切削平面之间的夹角。返回本章目录 标 注 角 度返回本章目录 副 偏 角返回本章目录

10、 负 前 角返回本章目录 负 后 角返回本章目录 后角o=0 返回本章目录后角o=10返回本章目录正刃倾角返回本章目录 负 刃 倾 角返回本章目录 正、负刃倾角返回本章目录 有了六个基本角度，外圆车刀的三面、两刃、一尖的空间位置就确定了。楔角 在主切削刃上选定点的正交平面 内，前面与后面的夹角，刀尖角 主、副切削刃在基面上投影之间的夹角，在基面 上测量，余偏角 主切削刃在基面上的投影与进给方向垂线之间的夹角，在基面 上测量，返回本章目录（2）刀具在法平面参考系中的角度在基面 上表示的角度、和在切削平面 内表示的角度，二参考系是相同的，所不同的只需将正交平面 内的、和，改为法平面 内的法前角，法

11、后角 与法楔角（图1-13）。法前角、法后角、法楔角 的定义与、相同，所不同的只是、在法平面 内，、在正交平面 内。返回本章目录返回本章目录外圆车刀在法平面参考系的角度返回本章目录（3）刀具在背平面和假定工作平面参考系中的角度除基面上表示的角度与上面相同外，前角、后角和楔角是分别在背平面 和假定工作平面 内标出的，故有背前角、背后角、背楔角 和侧前角、侧后角、侧楔角 诸角度（图1-14）。前角、后角、楔角定义同前，只不过、和 在背平面 内；、和 在假定工作平面 内。返回本章目录 1.2.3 刀具的工作角度（1）刀具工作参考系及工作角度 刀具改工作参考系也有三种：工作正交平面参系；工作法平面参考

12、系；工作背平面和工作平面参考系。返回本章目录（2）进给运动对刀具工作角度的影响 1）横向进给运动的影响 由于 与 相对于原来的 与 倾斜了一个角度，因此，现在的工作前角 和工件后角 应为：返回本章目录式中-合成切削速度角，是同一瞬时主运动方向与合成切削方向之间的夹角。f-工作每转一转刀具的横向进给量；d-切削刃上选定点A在横向进给切削过程中相对工作中心的直径，该直径是一个不断改变着的数值。返回本章目录返回本章目录返回本章目录 2）纵向进给运动的影响 考虑了进给运动后，使工作基面 和工作切削平面 都倾斜了一个 角，则工作平面（与假定工作平面重合）内的工作角度为：而 式中 纵向进给量；工作直径。返

13、回本章目录 上述角度换算到工作正交平面内，则 愈大或 愈小，则 值愈大。对于一般的外圆纵车，值仅为30-40,一般忽略不记。返回本章目录 工作角度返回本章目录返回本章目录（3）刀具安装情况对工作角度的影响 1）刀具安装高低的影响 在工作背平面 内，刀具工作前角 增大，工作后角 减小，两个角度的变化值均为，而 式中 刀尖高于中心线的值 工件直径 返回本章目录 换算到正交平面内为：2）刀杆中心线与进给方向不垂直的影响给方向不垂直时，则工作主偏角 将增大（或减小），而工作副偏角 将减小（或增大）。返回本章目录 图1-18 刀杆中心线不垂直于进给方向 返回本章目录 1.3 刀具角度换算 1.3.1 法

14、平面与正交平面内前、后角的关系即 1.3.2 任意剖面与正交平面内前、后角的关系 任意剖面指过车刀主切削刃上选定点所作的垂直于基面的剖面。返回本章目录图1-19 法平面与正交平面内的角度换算返回本章目录 图1-20 任意剖面内的角度换算返回本章目录 AGBE为过主切削刃上选定点A的基面，Po(AEF)为过A点的正交平面，所以返回本章目录 当 时，可得背平面 内的角：当 时，可得侧前角：最大前角为：返回本章目录 最大前面角所在的剖面与主切削刃在基面上的投影，即与切削平面 间的夹角 为：当 时 当 时返回本章目录 1.4 切削层参数与切削方式 1.4.1 切削层参数（1）切削层 刀具或工件沿进给运

15、动方向每移动一个(mm/r)或(mm/z)后，由一个刀齿正在切的金属层称为切削层。称为每齿进给量，对于多齿刀具，当刀具每转过一个齿，工件和刀具在进给运动方向上的相对位移量就称为每齿进给量，用（mm/z）表示。切削层参数就是指的这个切削层的截面尺寸。返回本章目录（2）切削层公称厚度 在主切削刃选定点的基面内，垂直于过渡表面度量的切削层尺寸（图1-21）称为切削层的公称厚度，以 表示。在外圆纵车时，若妨主切削刃为直线，则 刀主切削刃为圆弧或任意曲线（图1-22），则对应于主切削刃上各点的切削层公称厚度 是不相等的。返回本章目录（3）切削层公称宽度 在主切削刃选定点的基面内，沿过渡表面度量的切削层尺

16、寸（图1-21），称为切削层公称宽度，以 表示。当车刀主切削刃为直线时，外圆纵车的 为（4）切削层公称横截面积返回本章目录图1-21 外圆纵车时切削层的参数返回本章目录曲线切削刃工作时的 及返回本章目录 1.4.2 切削方式（1）自由切削与非自由切削 只有一条直线切削刃参加切削工作，这种情况称之为自由切削。切金属的变形基本上发生在二维平面内。切削刃为曲线，或有几条切削刃（包括副切削刃）都参加了切削，并且同时完成整个切削过程，称之为非自由切削。金属变形更为复杂，且发生在三维空间内。返回本章目录图1-23 直角切削与斜角切削返回本章目录（2）直角切削与斜角切削 直角切削是指刀具主切削刃的刃倾角=0的切削，此时，主切削刃与切削速度向量成直角，故又称它为正交切削。斜角切削是指刀具主切削刃的刃倾角 0的切削，此时主切削刃与切削速度向量不成直角。返回本章目录 1.5 旋转刀具的角度 1.5.1 螺旋齿圆柱铣刀的角度（1）静止参考系（2）刃倾角 1.5.2 麻花钻的结构和角度 麻花钻是孔加工中用得最广泛的一种粗加工刀具，既可在实心材料上钻孔，也可将已有孔进行扩大。可加工的孔径范围为0.10.8mm。返回本章目录积 屑 瘤返回本章目录 后角o=4返回本章目录 图1-27 钻头切削刃上各点的切削速度和基面 返回本章目录图1-28 麻花钻的角度至第二章返回本章目录