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YCF正版可修改PPT（中职）数控加工技术训练第2章教学课件第第2章章 数控加工的基本操作数控加工的基本操作2.1 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度2.2 切削用量参数与切削层参数切削用量参数与切削层参数2.3 切削力与切削功率切削力与切削功率2.4 工件的定位工件的定位2.1 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度2.1.1 辅助平面辅助平面车刀的切削部分必须具备一定的几何形状才能顺利地进行切车刀的切削部分必须具备一定的几何形状才能顺利地进行切削工作，通过检测车刀的几何角度就可以确定其形状。削工作，通过检测车刀的几何角度就可以确定其形状。为了确定刀具切削部分各个表面和切削刃的空间位置，需要为了确定刀具切削部分各个表面和切削刃的空间位置，需要人为地假定以下几个辅助平面作为测量基准平面，即基面、人为地假定以下几个辅助平面作为测量基准平面，即基面、主切削平面、副切削平面、正交平面和假定工作平面。如主切削平面、副切削平面、正交平面和假定工作平面。如图图2-1所示。所示。下一页返回2.1 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度1.基面基面Pr指通过切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面，一般指通过切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面，一般来说，它平行或垂直于刀具在制造、刃磨及测量时适合于安来说，它平行或垂直于刀具在制造、刃磨及测量时适合于安装或定位的一个平面或轴线，对于车削，基面一般是通过工装或定位的一个平面或轴线，对于车削，基面一般是通过工作轴线的。作轴线的。2.主切削平面主切削平面Ps指通过主切削刃选定点与主切削刃相切并且垂直于基面的平指通过主切削刃选定点与主切削刃相切并且垂直于基面的平面，主切削平面面，主切削平面Ps垂直于基面垂直于基面Pr，当主切削刃为直线时，主，当主切削刃为直线时，主切削平面就是切削速度切削平面就是切削速度V与切削刃与切削刃S所构成的平面。所构成的平面。上一页 下一页返回2.1 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度3.副切削平面副切削平面Ps指通过副切削刃选定点与副切削刃相切并且垂直于基面的平指通过副切削刃选定点与副切削刃相切并且垂直于基面的平面。面。4.正交平面正交平面(主剖面主剖面)pa 指通过主切削刃选定点并同时垂直于基面和副切削刃的平面。指通过主切削刃选定点并同时垂直于基面和副切削刃的平面。5.假定工作平面假定工作平面Pf指通过切削刃选定点并且垂直于基面和平行于假定进给运动指通过切削刃选定点并且垂直于基面和平行于假定进给运动方向的平面。方向的平面。上一页 下一页返回2.1 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度2.1.2 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度在刀具静止角度参考系中，确定刀具的切削刃和刀面的角度，在刀具静止角度参考系中，确定刀具的切削刃和刀面的角度，就称为刀具标注角度。它是设计、制造、刃磨中所使用的角就称为刀具标注角度。它是设计、制造、刃磨中所使用的角度。下面以普通外圆车刀为例，介绍影响车刀切削性能的几度。下面以普通外圆车刀为例，介绍影响车刀切削性能的几个主要角度。如个主要角度。如图图2-2所示。所示。1.在基面内测量的角度在基面内测量的角度(1)主偏角主偏角Kr 指主切削平面与假定工作平面间的夹角。指主切削平面与假定工作平面间的夹角。(2)副偏角副偏角Kr 指副切削平面与假定工作平面间的夹角。指副切削平面与假定工作平面间的夹角。上一页 下一页返回2.1 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度(3)刀尖角刀尖角 刀尖角指主切削平面与副切削平面在基面上投刀尖角指主切削平面与副切削平面在基面上投影之间的夹角。刀尖角影之间的夹角。刀尖角 的大小会影响刀头的强度和传热性的大小会影响刀头的强度和传热性能，它与主偏角能，它与主偏角Kr和副偏角和副偏角Kr的关系为的关系为 =180o-(Kr+Kr)。上一页 下一页返回2.1 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度2.在主切削刃正交平面内测量的角度在主切削刃正交平面内测量的角度(1)前角前角 指前刀面与基面间的夹角，前角对刀具的切削性指前刀面与基面间的夹角，前角对刀具的切削性能有很大的影响，若前角较大可使切削力减小，从而减少切能有很大的影响，若前角较大可使切削力减小，从而减少切削层变形，降低切削温度，减小刀具的磨损。如果前角过大，削层变形，降低切削温度，减小刀具的磨损。如果前角过大，会使切削刃强度降低，易磨损，易崩刀，反而降低了刀具的会使切削刃强度降低，易磨损，易崩刀，反而降低了刀具的耐用度。耐用度。(2)后角后角 指后刀面与切削平面间的夹角，后角的作用主要指后刀面与切削平面间的夹角，后角的作用主要是减小刀具后刀面与工件间的摩擦，同时影响刀头的强度，是减小刀具后刀面与工件间的摩擦，同时影响刀头的强度，一般在一般在3o120o。上一页 下一页返回2.1 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度前角前角 和后角和后角 都可以是正值都可以是正值(+)，负值，负值(-)或零，如或零，如图图2-3所示，其正负值规定为：当前刀面与基面重合时所示，其正负值规定为：当前刀面与基面重合时 ，当前，当前刀面与切削平面之间的夹角小于刀面与切削平面之间的夹角小于90o时时 为正值，大于为正值，大于90o时时Y。为负值。当后刀面与切削平面重合时，。为负值。当后刀面与切削平面重合时，当后刀，当后刀面与基面间的夹角小于面与基面间的夹角小于90o时，时，为正值，大于为正值，大于90o时为负时为负值。值。(3)楔角楔角 指前刀面与后刀面之间的夹角，它影响刀头指前刀面与后刀面之间的夹角，它影响刀头强度。强度。上一页 下一页返回2.1 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度4.在主切削平面内测量的角度在主切削平面内测量的角度刃倾角是指在主切削平面内，主切削刃与基面之间的夹角。刃倾角是指在主切削平面内，主切削刃与基面之间的夹角。刃倾角也有正值、负值和零三种，如刃倾角也有正值、负值和零三种，如图图2-4所示，规定为：所示，规定为：当刀尖位于主切削刃的最高点时，刃倾角为正值当刀尖位于主切削刃的最高点时，刃倾角为正值()，当刀尖位于主切削刃的最低点时，刃倾角为负值当刀尖位于主切削刃的最低点时，刃倾角为负值()，当主切削刃和基面平行时，刃倾角为零当主切削刃和基面平行时，刃倾角为零()。刃倾角主。刃倾角主要影响切屑流向和刀头强度。当要影响切屑流向和刀头强度。当 时，切屑流向待加工表时，切屑流向待加工表面，车出工件表面粗糙度值小，但刀头易受冲击，刀头强度面，车出工件表面粗糙度值小，但刀头易受冲击，刀头强度差；当差；当 时，切屑流向已加工表面，容易擦毛已加工表时，切屑流向已加工表面，容易擦毛已加工表面，但此时是切削刃先接触工件，如刀具受到冲击，冲击点面，但此时是切削刃先接触工件，如刀具受到冲击，冲击点在远离刀头的切削刃处，从而保护了刀尖，刀头强度较好。在远离刀头的切削刃处，从而保护了刀尖，刀头强度较好。当当 时，切削基本上垂直于主切削刃方向排出。刀倾角时，切削基本上垂直于主切削刃方向排出。刀倾角入的角度一般在入的角度一般在-5o+10o之间。之间。上一页 下一页返回2.1 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度2.1.3 工作时刀具角度的变化工作时刀具角度的变化前面所讲的刀具切削部分的几何角度是指在刃磨刀具时要掌前面所讲的刀具切削部分的几何角度是指在刃磨刀具时要掌握的角度，并没有考虑到刀具的安装位置和刀具与工件间相握的角度，并没有考虑到刀具的安装位置和刀具与工件间相对运动的影响。在实际切削过程中，实际起作用的角度与刃对运动的影响。在实际切削过程中，实际起作用的角度与刃磨角度会有所不同，这种变化的实际切削角度称为工作角度。磨角度会有所不同，这种变化的实际切削角度称为工作角度。1.刀尖安装的高低对工作角度的影响刀尖安装的高低对工作角度的影响(1)纵车纵车 刀尖高于工件中心线时，工作基面变为刀尖高于工件中心线时，工作基面变为 ，工作切，工作切削平面变为削平面变为 ，由，由图图2-5可知工作角度可知工作角度 增大，增大，减小，减小，在工作背平面的角度变化值。在工作背平面的角度变化值。上一页 下一页返回2.1 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度式中式中h刀尖高于工件中心线的数值刀尖高于工件中心线的数值(mm)。则工作角度则工作角度上一页 下一页返回2.1 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度(2)横车横车 如如图图2-6所示，当刀尖安装高于工件中心线时，所示，当刀尖安装高于工件中心线时，工作前角增大，工作后角减小。工作前角增大，工作后角减小。当刀尖低于工件中心线时，则作前角减小，工作后角增大当刀尖低于工件中心线时，则作前角减小，工作后角增大式中式中 正交平面正交平面 内与内与 的转角的转角h刀尖高于或低于工件中心的数值，刀尖高于或低于工件中心的数值，mm；切削刃上选定点处的工件直径，切削刃上选定点处的工件直径，mm。上一页 下一页返回2.1 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度2.刀杆中心线与进给方向不垂直时工作角度的变化刀杆中心线与进给方向不垂直时工作角度的变化车刀杆与进给运动方向不垂直时，如车刀杆与进给运动方向不垂直时，如图图2-7所示，工作主偏所示，工作主偏角和工作副偏角都发生了变化。角和工作副偏角都发生了变化。3.进给运动对刀具工作角度的变化进给运动对刀具工作角度的变化(1)纵车纵车 如如图图2-8所示，由于工作中基面和切削平面发生了所示，由于工作中基面和切削平面发生了变化，形成了一个合成切了一个角，则工削速度角刀，引起变化，形成了一个合成切了一个角，则工削速度角刀，引起了工作角度的变化。刀具工作角度参考系了工作角度的变化。刀具工作角度参考系 倾斜作进倾斜作进给平面内的工作角度为：给平面内的工作角度为：上一页 下一页返回2.1 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度合成切削速度角刀为：合成切削速度角刀为：式中式中 假定工作平面内假定工作平面内Pr与与 的转角；的转角；F进给速度，进给速度，mm/r；dw切削刃选定点处工件待加工表面直径，切削刃选定点处工件待加工表面直径，mm上述角度换算至正交平面内得：上述角度换算至正交平面内得：上一页 下一页返回2.1 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度(2)横车横车 如如图图2-9所示，切断刀在不考虑进给运动时，车刀所示，切断刀在不考虑进给运动时，车刀主切削刃选定点相对于工件的运动轨迹为一圆周，当考虑横主切削刃选定点相对于工件的运动轨迹为一圆周，当考虑横向进给运动之后，切削刃选定点相对于工件的运动轨迹是阿向进给运动之后，切削刃选定点相对于工件的运动轨迹是阿基米德螺旋线，切削平面由基米德螺旋线，切削平面由 变为通过切削刃切于阿基米德变为通过切削刃切于阿基米德螺旋线的平面螺旋线的平面 ，结果使刀具工作前角增加，工作后角减，结果使刀具工作前角增加，工作后角减少，即：少，即：式中式中 正交平面内正交平面内 与与 的转角。的转角。上一页返回2.2 切削用量参数与切削层参数切削用量参数与切削层参数2.2.1 切削用量参数切削用量参数切削用量是用来表示切削加工中主运动及进给运动大小的参切削用量是用来表示切削加工中主运动及进给运动大小的参数，切削用量包括切削速度、进给速度、切削深度三个参数，数，切削用量包括切削速度、进给速度、切削深度三个参数，切削用量影响刀具耐用度、生产率和加工质量，合理选择切切削用量影响刀具耐用度、生产率和加工质量，合理选择切削用量可以有效地提高生产效率。削用量可以有效地提高生产效率。1.进给速度进给速度F工件或刀具每旋转一周或往复运动一个行程时，工件与刀具工件或刀具每旋转一周或往复运动一个行程时，工件与刀具在进给运动方向上的相对位移即称为进给速度，进给速度的在进给运动方向上的相对位移即称为进给速度，进给速度的单位是单位是mm/r。下一页返回2.2 切削用量参数与切削层参数切削用量参数与切削层参数2.切削速度：切削速度：在进行切削加工时，刀具切削刃上选定点相对于待加工表面，在进行切削加工时，刀具切削刃上选定点相对于待加工表面，在主运动方向的瞬时速度称为切削速度。切削速度的单位是在主运动方向的瞬时速度称为切削速度。切削速度的单位是m/min。主运动为旋转运动时主运动为旋转运动时(如车削加工运动如车削加工运动)切削速度计算公式为：切削速度计算公式为：式中式中dw工件待加工表面的直径，工件待加工表面的直径，mm。n工件的转速，工件的转速，r/min。上一页 下一页返回2.2 切削用量参数与切削层参数切削用量参数与切削层参数当主运动为往复直线运动时，切削速度计算公式为：当主运动为往复直线运动时，切削速度计算公式为：式中式中L往复直线运动的行程，往复直线运动的行程，mm；n主运动每分钟往复的次数，主运动每分钟往复的次数，str/min。上一页 下一页返回2.2 切削用量参数与切削层参数切削用量参数与切削层参数3.切削深度切削深度a又称背吃刀量，是指在通过切削刃选定点，并在垂直于工作又称背吃刀量，是指在通过切削刃选定点，并在垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量，也就是零件上已加工表面到待平面的方向上测量的吃刀量，也就是零件上已加工表面到待加工表面的垂直距离，单位是加工表面的垂直距离，单位是mm。对于外圆车削，切削深度可用下式计算对于外圆车削，切削深度可用下式计算：式中式中dw工件待加工表面直径，工件待加工表面直径，mm；dm工件已加工表面直径，工件已加工表面直径，mm。上一页 下一页返回2.2 切削用量参数与切削层参数切削用量参数与切削层参数2.2.2 切削层参数切削层参数切削层是指工件每转一转，主切削刃相邻两个位置之间的一切削层是指工件每转一转，主切削刃相邻两个位置之间的一层金属，切削层参数是指切削层在切削层尺寸平面内所截得层金属，切削层参数是指切削层在切削层尺寸平面内所截得的形状和尺寸。如的形状和尺寸。如图图2-10所示，当主、副切削刃均为直线，所示，当主、副切削刃均为直线，且且 =0o时，时，。时，切削层的横截面为平行四边形，。时，切削层的横截面为平行四边形，若若 时，切削层的横截面为矩形。时，切削层的横截面为矩形。上一页 下一页返回2.2 切削用量参数与切削层参数切削用量参数与切削层参数1.切削层公称厚度切削层公称厚度hD 指在同一瞬间的切削层横截面上，垂直于加工表面所测得的指在同一瞬间的切削层横截面上，垂直于加工表面所测得的切削层尺寸，单位是切削层尺寸，单位是mm。车削外圆，当刀具的车削外圆，当刀具的 时，时，hD 的计算公式为：的计算公式为：切削层公称厚度的大小可反映主切削刃单位长度上的工作量，切削层公称厚度的大小可反映主切削刃单位长度上的工作量，对切削层的变形、断切削力、刀具磨损等都有很大的影响。对切削层的变形、断切削力、刀具磨损等都有很大的影响。当当 时，时，。上一页 下一页返回2.2 切削用量参数与切削层参数切削用量参数与切削层参数2.切削层公称宽度切削层公称宽度bD 指在给定瞬间，在切削层尺寸平面中测量的，作用在主切削指在给定瞬间，在切削层尺寸平面中测量的，作用在主切削刃截形上两个极限点的距离，单位是刃截形上两个极限点的距离，单位是mm。车削外圆，当刀具的车削外圆，当刀具的 时，时，bD 的计算公式为：的计算公式为：切削层公称宽度切削层公称宽度 bD 的大小，直接表示主切削刃参加切削的的大小，直接表示主切削刃参加切削的长度。在一定条件下，增加主切削刃的切削长度可以提高生长度。在一定条件下，增加主切削刃的切削长度可以提高生产效率，当产效率，当 时，时，。上一页 下一页返回2.2 切削用量参数与切削层参数切削用量参数与切削层参数3.切削层公称横截面积切削层公称横截面积AD 是指在给定瞬间，切削层在切削层平面里的实际横截面积，是指在给定瞬间，切削层在切削层平面里的实际横截面积，单位是单位是mm2。当刀具的当刀具的 时：时：上一页返回2.3 切削力与切削功率切削力与切削功率2.3.1 切削力切削力切削力是工件材料抵抗刀具切削时所产生的阻力。对刀具寿切削力是工件材料抵抗刀具切削时所产生的阻力。对刀具寿命，机床功率的消耗和加工质量有较大的影响。是工艺分析命，机床功率的消耗和加工质量有较大的影响。是工艺分析和设计机床、刀具、夹具的重要依据。和设计机床、刀具、夹具的重要依据。(1)切削力的来源切削力的来源 切削过程中，由于刀具的切割与推挤作切削过程中，由于刀具的切割与推挤作用，使被切金属层产生弹性及塑性变形，产生了工件内部的用，使被切金属层产生弹性及塑性变形，产生了工件内部的变形抗力和切屑与工件对刀具的摩擦阻力，从而形成了作用变形抗力和切屑与工件对刀具的摩擦阻力，从而形成了作用在刀具上的合力在刀具上的合力F，如，如图图2-11所示。所示。下一页返回2.3 切削力与切削功率切削力与切削功率切削力的来源有两个方面：切削力的来源有两个方面：变形抗力。变形抗力是克服被切金属层的弹性变形和塑性变变形抗力。变形抗力是克服被切金属层的弹性变形和塑性变形所需要的力。形所需要的力。摩擦阻力。摩擦阻力是克服刀具与加工表面和切屑与刀具间摩擦阻力。摩擦阻力是克服刀具与加工表面和切屑与刀具间的摩擦所需要的力。的摩擦所需要的力。(2)切削力的分解切削力的分解 切削时，合力切削时，合力F作用在靠近切削刃空间作用在靠近切削刃空间某方向上，其大小与方向都不易确定。因此，为便于测量、某方向上，其大小与方向都不易确定。因此，为便于测量、计算和反映实际作用的需要，将切削力计算和反映实际作用的需要，将切削力F分解为三个互相垂直分解为三个互相垂直的分力，如的分力，如图图2-11(a)所示。所示。上一页 下一页返回2.3 切削力与切削功率切削力与切削功率主切削力主切削力Fe 作用在工件上，是合力作用在工件上，是合力F在主运动方向上的分在主运动方向上的分力。它是计算机床主运动机构强度、设计机床夹具、选择切力。它是计算机床主运动机构强度、设计机床夹具、选择切削用量和计算机床功率的主要依据削用量和计算机床功率的主要依据Fe消耗机床功率的消耗机床功率的95%左右。左右。背向力背向力(径向力径向力)Fn 在工作基面内，切削合力在工作基面内，切削合力Fn在垂直于进给在垂直于进给方向上的分力。在外圆车削时，该方向无相对运动，方向上的分力。在外圆车削时，该方向无相对运动，Fn不消不消耗机床功率它是影响工件加工精度和引起切削振动的主要原耗机床功率它是影响工件加工精度和引起切削振动的主要原因。因。上一页 下一页返回2.3 切削力与切削功率切削力与切削功率进给力进给力(轴向力轴向力)Ff在工作基面内，合力在工作基面内，合力F在进给方向上的分力。在进给方向上的分力。Ff作用在进给机构上，作用在进给机构上，Ff消耗机床功率的消耗机床功率的1%5%。背向力背向力Fn与进给力与进给力Ff也是推力也是推力FD的分力，推力的分力，推力FD作用在工作作用在工作基面内且垂直于主切削刃。基面内且垂直于主切削刃。合力合力F、推力、推力FD与各分力之间的关系如下：与各分力之间的关系如下：上一页 下一页返回2.3 切削力与切削功率切削力与切削功率 2.3.2 切削功率切削功率切削功率是指在切削过程中消耗的总功率，用切削功率是指在切削过程中消耗的总功率，用P表示，因背向表示，因背向力力Fe不消耗机床功率，所以它是主切削力式与进给力不消耗机床功率，所以它是主切削力式与进给力Ff消耗消耗的功率之和。由于进给力占总消耗功率的的功率之和。由于进给力占总消耗功率的1%5%，可忽，可忽略不计，故一般只计算切削功率略不计，故一般只计算切削功率式中式中Fe 主切削力，主切削力，N；Ve 切削速度，切削速度，m/min。上一页 下一页返回2.3 切削力与切削功率切削力与切削功率2.3.3 切削热的来源与切削热的传出切削热的来源与切削热的传出在切削过程中，由于被切削金属层弹性和塑性变形，以及工在切削过程中，由于被切削金属层弹性和塑性变形，以及工件与刀具、切屑与刀具之间摩擦，使切削区间件与刀具、切屑与刀具之间摩擦，使切削区间(工件、切屑、工件、切屑、刀具的接触区间刀具的接触区间)产生大量的热，称之为切削热。当材料发生产生大量的热，称之为切削热。当材料发生弹性变形时，所需要的外界能量作为应变能被储存在材料中，弹性变形时，所需要的外界能量作为应变能被储存在材料中，因而不产生热量。但是，当材料发生塑性变形时，切削过程因而不产生热量。但是，当材料发生塑性变形时，切削过程中变形和摩擦所消耗功的绝大部分转变为热能。如中变形和摩擦所消耗功的绝大部分转变为热能。如图图2-12所所示，切削热来源于三个变形区。在第一变形区内由于切削材示，切削热来源于三个变形区。在第一变形区内由于切削材料发生弹性变形和塑性变形产生大量的热热，分别用料发生弹性变形和塑性变形产生大量的热热，分别用Q弹弹和和Q塑塑表示；第二变形区由于刀具前刀面跟切屑摩擦而产生的热量，表示；第二变形区由于刀具前刀面跟切屑摩擦而产生的热量，用用Q前摩前摩表示；第三变形区内由于刀具后刀面跟工件摩擦而产表示；第三变形区内由于刀具后刀面跟工件摩擦而产生的热量，用生的热量，用Q后摩后摩表示。切削时所产生的热量由切屑、工件、表示。切削时所产生的热量由切屑、工件、刀具及周围介质传出，分别用刀具及周围介质传出，分别用Q屑屑、Q工工、Q 刀刀和和Q介介表示。表示。上一页 下一页返回2.3 切削力与切削功率切削力与切削功率上述切削热的产生和传散可以写出平衡方程式：上述切削热的产生和传散可以写出平衡方程式：上一页 下一页返回2.3 切削力与切削功率切削力与切削功率2.3.4 切削区温度的分布和切削温度的测切削区温度的分布和切削温度的测定定1.切削区温度切削区温度切削区温度是一个重要的概念，对刀具的磨损及工件的加工切削区温度是一个重要的概念，对刀具的磨损及工件的加工精度等都有很大的影响。通常所说的切削区温度是指切屑、精度等都有很大的影响。通常所说的切削区温度是指切屑、工件与刀具接触表面上的平均温度。实际上，切屑、工件和工件与刀具接触表面上的平均温度。实际上，切屑、工件和刀具上各点处的温度是不相同的。根据测量和计算，三者在刀具上各点处的温度是不相同的。根据测量和计算，三者在正交平面内的温度分布如正交平面内的温度分布如图图2-13所示，前刀面上切削温度分所示，前刀面上切削温度分布如布如图图2-14所示。所示。上一页 下一页返回2.3 切削力与切削功率切削力与切削功率从图中可以看出，由于切削热的产生与散失，切屑、工件和从图中可以看出，由于切削热的产生与散失，切屑、工件和刀具的温度在一定范围内都有不同程度的升高。加工不同的刀具的温度在一定范围内都有不同程度的升高。加工不同的金属材料，温度最高区的分布亦不相同。金属材料，温度最高区的分布亦不相同。切削塑性金属。最高温度区一般在离刀刃有一定距离的前刀切削塑性金属。最高温度区一般在离刀刃有一定距离的前刀面上，即切屑作用在前刀面上的重心位置。切屑上的最高温面上，即切屑作用在前刀面上的重心位置。切屑上的最高温度区在切削刚离开前刀面的底层处，这是由于切屑与前刀面度区在切削刚离开前刀面的底层处，这是由于切屑与前刀面发生剧烈摩擦和变形所致。工件的最高温度区在接近刀刃处。发生剧烈摩擦和变形所致。工件的最高温度区在接近刀刃处。切削脆性金屑。因切屑呈崩碎形，切屑与前面之间的摩擦极切削脆性金屑。因切屑呈崩碎形，切屑与前面之间的摩擦极小，因此最高温度区在接近刀刃的后刀面上，其次在接近刀小，因此最高温度区在接近刀刃的后刀面上，其次在接近刀刃的前刀面上。刃的前刀面上。上一页 下一页返回2.3 切削力与切削功率切削力与切削功率2.切削温度的测定切削温度的测定目前比较成熟的有人工热电偶法和自然电偶法。目前比较成熟的有人工热电偶法和自然电偶法。图图2-15所示所示的人工热电偶的基本原理是：将两种预先标定的金属丝的人工热电偶的基本原理是：将两种预先标定的金属丝(或两或两种金属丝材料种金属丝材料)组成热电偶，将其热端连接组成热电偶，将其热端连接(或焊接或焊接)在预测点在预测点上，冷端串接在电压表上。当热端温度升高时，电偶回路中上，冷端串接在电压表上。当热端温度升高时，电偶回路中产生温差电动势，在电压表上读到此值，并在标定的曲线上产生温差电动势，在电压表上读到此值，并在标定的曲线上读到此值对应的预测点上的温度。读到此值对应的预测点上的温度。自然热电偶的基本原理是：由于刀具和工件材料不同，测量自然热电偶的基本原理是：由于刀具和工件材料不同，测量切削时形成的热电势，在标定曲线上读到此值对应的切削区切削时形成的热电势，在标定曲线上读到此值对应的切削区的温度即平均温度。的温度即平均温度。上一页 下一页返回2.3 切削力与切削功率切削力与切削功率2.3.5 切屑颜色与切削平均温度切屑颜色与切削平均温度在切削碳素结构钢时，可以根据切屑的颜色大致估计出切削在切削碳素结构钢时，可以根据切屑的颜色大致估计出切削的平均温度：的平均温度：为银白色时，温度大约小于为银白色时，温度大约小于220oC为淡黄色时，温度约为为淡黄色时，温度约为220 oC为深蓝色时，温度约为为深蓝色时，温度约为300 oC为淡灰色时，温度约为为淡灰色时，温度约为400 oC为紫黑色时为紫黑色时.温度约为温度约为500 oC上一页返回2.4 工件的定位工件的定位2.4.1 定位及六点定位原理定位及六点定位原理1.定位定位在机床上用夹具安装法加工时，为了保证加工出合格的工件，在机床上用夹具安装法加工时，为了保证加工出合格的工件，就必须使机床、刀具、夹具、工件四者之间始终保持相对的就必须使机床、刀具、夹具、工件四者之间始终保持相对的正确位置。这需要采取两个方面的措施：一是将夹具安装在正确位置。这需要采取两个方面的措施：一是将夹具安装在机床上，经过调整后使夹具、刀具及机床之间获得正确的相机床上，经过调整后使夹具、刀具及机床之间获得正确的相对位置，即所谓的夹具在机床上的定位；另一个是使工件在对位置，即所谓的夹具在机床上的定位；另一个是使工件在夹具中占有一个正确的位置，即工件在夹具中的定位。夹具中占有一个正确的位置，即工件在夹具中的定位。定位的实质就是确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置。定位的实质就是确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置。同批工件逐次放到夹具上有相同的位置。同批工件逐次放到夹具上有相同的位置。下一页返回2.4 工件的定位工件的定位2.六点定位原理六点定位原理任何刚体任何刚体(工件工件)对空间直角坐标系都有六个自由度，如对空间直角坐标系都有六个自由度，如图图2-16所示。工件可沿所示。工件可沿OX，OY，OZ三个轴线移动，分别表示三个轴线移动，分别表示为为 ，另外还可绕三条轴线转动，也就是说工，另外还可绕三条轴线转动，也就是说工件在这六个自由度方向上没有确定的位置。件在这六个自由度方向上没有确定的位置。若要使工件在空间的位置固定下来，就必须限制这六个自由若要使工件在空间的位置固定下来，就必须限制这六个自由度。限制这六个自由度的方法是在空间对工件安置合理的六度。限制这六个自由度的方法是在空间对工件安置合理的六个支承点个支承点(见图见图2-17)，其中：，其中：XOZ平面上的平面上的1，2，3三三个支承点，限制个支承点，限制 三个自由度；三个自由度；YOZ平面上的平面上的4，5两个支承点限制两个支承点限制 和和 两个自由度；两个自由度；XOY平面上的一平面上的一个支承点个支承点6限制最后一个自由度限制最后一个自由度 。这种以合理布置六个相应的支承点，限制工件六个自由度的这种以合理布置六个相应的支承点，限制工件六个自由度的方法，称为六点定位。方法，称为六点定位。上一页 下一页返回2.4 工件的定位工件的定位2.4.2 定位的方式定位的方式1.完全定位完全定位 工件的六个自由度全部被限制而在空间占有完全确定的唯一工件的六个自由度全部被限制而在空间占有完全确定的唯一位置，称为完全定位，如位置，称为完全定位，如图图2-17所示限制了六个自由度，故所示限制了六个自由度，故实现了完全定位。当零件在三个坐标方向均有尺寸或位置精实现了完全定位。当零件在三个坐标方向均有尺寸或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。度要求时，一般采用这种定位方式。2.不完全定位不完全定位并非在所有情况下都必须使工件完全定位。如并非在所有情况下都必须使工件完全定位。如图图2-18所示。所示。上一页 下一页返回2.4 工件的定位工件的定位3.欠定位欠定位所谓欠定位是指工件实际定位所限制的自由度数目少于按其所谓欠定位是指工件实际定位所限制的自由度数目少于按其加工要求限制的自由度数目。按欠定位方式进行加工，无法加工要求限制的自由度数目。按欠定位方式进行加工，无法保证工序所规定的加工要求。保证工序所规定的加工要求。图图2-18(a)中，若在球面上钻中，若在球面上钻孔时，孔时，Z的自由度没有被限制，则孔的深度会发生变化，满足的自由度没有被限制，则孔的深度会发生变化，满足不了图样的要求；若球的不了图样的要求；若球的X，Y自由度没有被限制，那么所自由度没有被限制，那么所加工孔的中心线将不能通过球的中心。由此可知，确定工件加工孔的中心线将不能通过球的中心。由此可知，确定工件在夹具中的定位方案时，决不允许发生欠定位的原则性错误。在夹具中的定位方案时，决不允许发生欠定位的原则性错误。上一页 下一页返回2.4 工件的定位工件的定位4.过定位过定位过定位是指多个支承点重复限制同一个自由度的一种定位状过定位是指多个支承点重复限制同一个自由度的一种定位状态，又称为重复定位。如态，又称为重复定位。如图图2-19(a)所示的插齿用夹具，零所示的插齿用夹具，零件以内孔在心轴上定位，则被限制件以内孔在心轴上定位，则被限制 四个自由度；四个自由度；又以端面在支承凸台上定位，被限制又以端面在支承凸台上定位，被限制 三个自由度。三个自由度。这样，自由度被重复限制了。若处理不当，将引起零件与心这样，自由度被重复限制了。若处理不当，将引起零件与心轴及支承凸台接触不良，造成定位不稳或夹紧变形，如轴及支承凸台接触不良，造成定位不稳或夹紧变形，如图图2-19(b)所示。所以，在这种情况下过定位是不允许的。但过所示。所以，在这种情况下过定位是不允许的。但过定位若使用得当，则可起到增加刚性和定位稳定性的作用。定位若使用得当，则可起到增加刚性和定位稳定性的作用。防止过定位或减小因过定位引起的干涉，通常采取下述两种防止过定位或减小因过定位引起的干涉，通常采取下述两种措施。措施。上一页 下一页返回2.4 工件的定位工件的定位改变定位元件的结构。如改变定位元件的结构。如图图2-19(c)所示，采用球面垫圈后，所示，采用球面垫圈后，支承凸台就只限制一个自由度，消除了过定位。这样，即使支承凸台就只限制一个自由度，消除了过定位。这样，即使齿坯内孔与端面的垂直度误差较大，零件或心轴也不会在夹齿坯内孔与端面的垂直度误差较大，零件或心轴也不会在夹紧时发生变形。紧时发生变形。提高定位基面之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。提高定位基面之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。如在如在图图1-19(a)所示的夹具中，若提高齿坯内孔与端面之间所示的夹具中，若提高齿坯内孔与端面之间的垂直度精度以及夹具心轴与凸台的垂直度精度，使其两个的垂直度精度以及夹具心轴与凸台的垂直度精度，使其两个误差之和小于或等于心轴与齿坯内孔之间的间隙。这样，重误差之和小于或等于心轴与齿坯内孔之间的间隙。这样，重复定位的支承点之间就不会发生干涉，反而会提高齿坯在加复定位的支承点之间就不会发生干涉，反而会提高齿坯在加工中的刚性和稳定性，保证了加工精度。工中的刚性和稳定性，保证了加工精度。上一页 下一页返回2.4 工件的定位工件的定位2.4.3 定位元件定位元件工件的定位是靠工件的定位基准和定位元件相接触而实现的。工件的定位是靠工件的定位基准和定位元件相接触而实现的。必须与工件定位基准的形状、尺寸和精度相适应。必须与工件定位基准的形状、尺寸和精度相适应。1.以平面定位的定位元件以平面定位的定位元件以平面作为定位基准的工件很多，如箱体、机座、支架、杠以平面作为定位基准的工件很多，如箱体、机座、支架、杠杆、圆盘类零件等。定位元件按是否起限制自由度、能否调杆、圆盘类零件等。定位元件按是否起限制自由度、能否调整等分为下列几种。整等分为下列几种。上一页 下一页返回2.4 工件的定位工件的定位(1)主要支承主要支承 固定支承在夹具体上定位元件的位置固定不变时，称为固定固定支承在夹具体上定位元件的位置固定不变时，称为固定支承。常用的固定支承有支承钉和支承板，如支承。常用的固定支承有支承钉和支承板，如图图2-20所示。所示。a.支承钉支承钉 支承钉有三种形式，如支承钉有三种形式，如图图2-20(a)所示。其中所示。其中A型是平头支承钉，它与零件的接触面较大，用于精基准定型是平头支承钉，它与零件的接触面较大，用于精基准定位；位；B型是球头支承钉，它与定位基面的接触为点接触，因型是球头支承钉，它与定位基面的接触为点接触，因此容易保证接触点位置的相对稳定，但易磨损，多用于粗基此容易保证接触点位置的相对稳定，但易磨损，多用于粗基准定位；准定位；C型是齿纹头支承钉，常用于零件侧面定位，以增加型是齿纹头支承钉，常用于零件侧面定位，以增加摩擦系数，防止零件受力后滑动，但其上的切屑不易清除。摩擦系数，防止零件受力后滑动，但其上的切屑不易清除。b.支承板支承板 大中型零件以精基准面定位时，多采用支承板大中型零件以精基准面定位时，多采用支承板定位，因其与零件定位基面的接触面积大，可以减少它们之定位，因其与零件定位基面的接触面积大，可以减少它们之间的压强，避免压坏定位基面，减少支承的磨损，如间的压强，避免压坏定位基面，减少支承的磨损，如图图2-20(b)所示。所示。上一页 下一页返回2.4 工件的定位工件的定位可调支承可调支承 可调支承是指支承点的位置可以根据需要进行调可调支承是指支承点的位置可以根据需要进行调节的支承，如节的支承，如图图2-21所示为几种常用的可调支承。它主要用所示为几种常用的可调支承。它主要用于形状尺寸变化较大且又以粗基准定位的分批铸造毛坯。若于形状尺寸变化较大且又以粗基准定位的分批铸造毛坯。若采用固定支承，由于各批毛坯尺寸不稳定，将引起后续工序采用固定支承，由于各批毛坯尺寸不稳定，将引起后续工序的加工余量发生较大变化，影响加工质量。可调支承在调整的加工余量发生较大变化，影响加工质量。可调支承在调整时，应先松后调，调好后用防松螺母锁紧。应注意，可调支时，应先松后调，调好后用防松螺母锁紧。应注意，可调支承在一批零件加工前调整一次，在同一批零件的加工中应保承在一批零件加工前调整一次，在同一批零件的加工中应保持不变，其作用相当于固定支承。持不变，其作用相当于固定支承。上一页 下一页返回2.4 工件的定位工件的定位自位支承自位支承 自位支承是指在零件定位过程中，能自动调整自位支承是指在零件定位过程中，能自动调整位置的支承，也称为浮动支承，它通常用于毛坯平面、断续位置的支承，也称为浮动支承，它通常用于毛坯平面、断续平面以及阶梯平面的定位。这类支承一般具有两个以上的支平面以及阶梯平面的定位。这类支承一般具有两个以上的支承点，各点之间互有联系，零件定位基面压下其中一点，就承点，各点之间互有联系，零件定位基面压下其中一点，就迫使其余的点上升，直到各点全部与零件接触为止。接触点迫使其余的点上升，直到各点全部与零件接触为止。接触点的增加，提高了零件的装夹刚度和稳定性，但其作用仍相当的增加，提高了零件的装夹刚度和稳定性，但其作用仍相当于一个固定支承，只限制零件一个自由度。如于一个固定支承，只限制零件一个自由度。如图图2-22所示为所示为两点式自位支承，其中两点式自位支承，其中图图2-22(a)为杠杆式，为杠杆式，图图2-22(b)与与图图2-22(a)相同，适用于基准为阶梯定位。相同，适用于基准为阶梯定位。上一页 下一页返回2.4 工件的定位工件的定位(2)辅助支承辅助支承 辅助