刀具几何角度与切削要素.ppt
第一章第一章 刀具几何角度及切削要素刀具几何角度及切削要素 本章主要介绍国际标准规定的有关“金属切削与工具”的术语、符号及定义。其主要内容是以车刀为代表,它在切削时具有的运动，瞬时切下金属层的形状及测定的尺寸，刀头形状及具有的角度。本章难点是车刀刀头上不同剖面角度间的关系；刀具工作角度的变化规律。第一节第一节 切削运动与切削用量切削运动与切削用量 一一.切削运动与切削层切削运动与切削层 切削运动切削运动指切削加工时，切削工具和工件之间指切削加工时，切削工具和工件之间的相对运动。的相对运动。1、主运动主运动由机床或人力提供的刀具与工件之间主要的相对运动,它使刀具切削刃及其邻近的刀具表面切入工件材料，使被切削层转变为切屑,从而形成工件的新表面。在切削运动中，主运动速度最高、耗功最大，是切下切屑所必须的基本运动。主运动方向主运动方向切削刃上选定点相对于工件的瞬时主运动方向。切削速度切削速度vc切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。刀具与工件之间附加的相对运动,它配合主运动依次地或连续不断地切除切屑,从而形成具有所需几何特性的已加工表面。进给运动可由刀具完成(如车削)，也可由工件完成(如铣削)，可以是间歇的（如刨削）,也可以是连续的（如车削）。2、进给运动进给运动进给运动方向进给运动方向切削刃上选定点相对于工件的瞬时进给方向。进给速度进给速度vf 切削刃上选定点相对于工件的进给运动的瞬时速度。3、切削层切削层 切削时刀具切过工件的一个单程所切除的工件材料层。其中，四边形ABCD称为切削层公称横截面积。切削层实际横截面积是四边形ABCE，AED为残留在已加工表面上的横截面积。切削加工过程中的工件表面切削加工过程中的工件表面（1）待加工表面待加工表面工件上待切除的表面。（2）已）已加工表面加工表面工件上经刀具切削后产生的新表面。（3）过渡表面）过渡表面工件上切削刃正在切削的表面。它是待加工表面和已加工表面之间的过渡表面。二、切削用量、切削时间与材料切除率二、切削用量、切削时间与材料切除率1、切削速度切削速度指切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度。外圆车削的切削速度为vc=dn/10002、进给量、进给量是指刀具或工件在进给运动方向上相对工件或刀具的位移量。当主运动是回转运动时，进给量指工件或刀具每回转一周，两者沿进给方向的相对位移量，单位为mm/r；当主运动是直线运动时，进给量指刀具或工件每往复直线运动一次，两者沿进给方向的相对位移量，单位为mm/str或mm/单行程；切削用量是切削加工过程中切削速度、进给量和背吃刀量的总称。车削时，进给运动速度：Vf=nf 3、背吃刀量背吃刀量a ap p在基面上垂直于进给运动方向测量的切削层最大尺寸,外圆车削:ap(dw-dm)/2 三要素的乘积作为衡量指标，单位为mm3/min，Q=1000vcfap 4、切削时间切削时间t tm m切削时直接改变工件尺寸、形状等工艺过程所需的时间，单位为mintm=LA/vcap 5、材料切除率材料切除率Q Q三、合成切削速度与合成切削运动三、合成切削速度与合成切削运动 合成切削运动是主运动与进给运动合成的运动。切削刃选定点相对工件合成切削运动的瞬时速度称合成切削速度。Ve=Vc+Vf 第二节第二节 刀切削部分的基本定义刀切削部分的基本定义一、刀具的构成一、刀具的构成 由工作部分和非工作部分构成。由工作部分和非工作部分构成。车刀的工作部分比较简单，只由切削部分构成，非工作部分就是车刀的柄部(或刀杆)。不论刀具结构如何复杂，就其单刀齿切削部分，都可以看成由外圆车刀的切削部分演变而来，本节以外圆车刀为例来介绍其几何参数。（1)1)前刀面前刀面A A 切屑流过的刀面。切屑流过的刀面。1.1.刀刀 面面（2)2)主后刀面主后刀面A Aa a 与工件正在被切削加工的表面与工件正在被切削加工的表面 （过渡表面）相对的刀面。（过渡表面）相对的刀面。（3)3)副后刀面副后刀面A Aaa 与工件已切削加工的表面相对与工件已切削加工的表面相对 的刀面。的刀面。图图24图图24 车车 刀刀 的的 构构 成成 2.2.刀刃刀刃（1 1）主切削刃）主切削刃S S 前面与主后面在空间的交线。前面与主后面在空间的交线。（2 2）副切削刃）副切削刃SS 前面与副后面在空间的交线。前面与副后面在空间的交线。3 3刀尖刀尖 三个刀面在空间的交点，也可理解为主、副切削刃三个刀面在空间的交点，也可理解为主、副切削刃二条刀刃汇交的一小段切削刃。二条刀刃汇交的一小段切削刃。在实际应用中，为增加刀尖的强度与耐磨性，在实际应用中，为增加刀尖的强度与耐磨性，一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。为提高刃口强度以满足不同加工要求，在前后面上均可磨出为提高刃口强度以满足不同加工要求，在前后面上均可磨出副倒棱面。副倒棱面。为了改善刀尖的切削性能，常将刀尖做成为了改善刀尖的切削性能，常将刀尖做成修圆刀尖或倒角刀尖。修圆刀尖或倒角刀尖。（二）刀具角度参考系（二）刀具角度参考系在设计、制造、刃磨和测量时，用于定义刀具几何参数的参考系称为刀具静止参考系或标注角度参考系。刀具静止参考系刀具静止参考系在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。静止参考系中最常用的刀具标注角度参考系是正交平正交平面参考系面参考系,其它参考系有法平面参考系、假定工作平面参考系等。1.正交平面参考系由以下三个在空间相互垂直的参考平面构成。(1)基面基面p pr r通过切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向的平面。通常平行于车刀的安装面（底面）。(2)切削平面切削平面p ps s 通过切削刃上选定点，垂直于基面并与主切削刃相切的平面。(3)正交平面正交平面p po o 通过切削刃上选定点，同时与基面和切削平面垂直的平面。正交平面参考系 2.法平面参考系法平面参考系 1)法平面 通过切削刃上选定点并垂直于切削刃的平面2)法平面参考系 pr、ps、pn组成的参考系。图图 正交平面参考系与法平面参考系正交平面参考系与法平面参考系3.3.假定工作参考系假定工作参考系1)假定工作平面 通过切削刃上选定点并垂直于该点基面以及其方位平行于假定进给运动方向的平面。2)假定工作平面参考系 pr、pf、pp组成的参考系。假定工作平面参考系的坐标平面假定工作平面参考系的坐标平面（1 1）正交平面中测量的刀具角度）正交平面中测量的刀具角度1)前角O 前面与基面之间的夹角。2)后角o 后面与切削平面之间的夹角。3)楔角o 前面与后面之间的夹角，它是个派生角。它与前角、后角有如下的关系：o90(Oo)o也是判断标注是否正确的验证式之一。说明：以上标注角度是在刀尖与工件回转轴线等高、刀说明：以上标注角度是在刀尖与工件回转轴线等高、刀杆纵向轴线垂直于进给方向，以及不考虑进给运动的影杆纵向轴线垂直于进给方向，以及不考虑进给运动的影响等条件下确定的。响等条件下确定的。（三）刀具的标注角度（三）刀具的标注角度正交平面参考系中的车刀标注角度正交平面参考系中的车刀标注角度（2 2）基面中测量的刀具角度）基面中测量的刀具角度1）主偏角r 主切削刃在基面上的投影与进给运动速度vf 方向之间的夹角。2）副偏角r 副切削刃在基面上的投影与进给运动速度vf反方向之间的夹角。3）刀尖角r 主、副切削刃在基面上的投影之间的夹角，它是派生角度。r=180-(r r)r是标注角度是否正确的验证公式之一。4）主切削刃和副切削刃之间的过渡刃参数将改变刀尖的几何形状,用刀尖圆弧半径r描述，当r=0时为尖角过渡，r0时为圆角过渡，直线过渡时用 和 b参数描述(图1-6)p10。（3）切削平面中测量的刀具角度）切削平面中测量的刀具角度1）刃倾角s 主切削刃与基面之间的夹角。它在切削平面内标注或测量，但有正负之分。当主切削刃与基面平行时s=0；当刀尖点相对基面处于主切削刃上的最高点时s 0;反之s 0。车刀前、后角和刃倾角正、负的规定车刀前、后角和刃倾角正、负的规定车刀前、后角和刃倾角正、负的规定车刀前、后角和刃倾角正、负的规定 a a）前、后角前、后角前、后角前、后角 b b）刃倾角）刃倾角）刃倾角）刃倾角第五节第五节 刀具的工作角度刀具的工作角度刀具工作参考系切断刀安装高低对工作角度的影响车刀刀杆轴线与进给方向不垂直对工作角度的影响一、切削层参数一、切削层参数 切削层是指在切削过程中，由刀具在切削部分的一个单一动作（或指切削部分切过工件的一个单程，或指只产生一圈过渡表面的动作）所切除的工件材料层。1.切削层公称厚度切削层公称厚度h hD D 垂直于正在加工的表面（过渡表面）度量的切削层参数。h hD Df fsinKsinKr r2.切削层公称宽度切削层公称宽度b bD D平行于正在加工的表面（过渡表面）度量的切削层参数。bDapsinKr第六节第六节 切削层与切削方式切削层与切削方式 车削时的切削层尺寸车削时的切削层尺寸切削层公称横截面积切削层公称横截面积A AD D在切削层参数平面内度量的横截面积。A AD Dh hD Db bD D=a ap pf f上述公式中可看出上述公式中可看出 h hD D、b bD D均与主偏角有均与主偏角有关，但切削层公称横截面积关，但切削层公称横截面积A AD D只与只与h hD D、b bD D或或f f、a ap p有关。有关。
