机械制造技术基础详解.pptx

第六章第六章 机床夹具设计机床夹具设计在分析几个定位元件组合定位限制工件的自由度在分析几个定位元件组合定位限制工件的自由度时，应分清主要和次要定位元件。时，应分清主要和次要定位元件。所谓主要定位元件是指限制工件自由度数目多的所谓主要定位元件是指限制工件自由度数目多的定位元件，应先对其进行分析；而次要定位元件定位元件，应先对其进行分析；而次要定位元件是指限制工件自由度数相对少的。应分析完主要是指限制工件自由度数相对少的。应分析完主要定位元件之后再分析次要定位元件。这样做可以定位元件之后再分析次要定位元件。这样做可以达到事半功倍的效果。达到事半功倍的效果。第1页/共42页第一章第一章 绪绪 论论消除过定位的两种途径：消除过定位的两种途径：（1）改变定位元件的结构，以消除被重复限制）改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度。的自由度。（2）提高工件定位基准（面）之间及夹具定位）提高工件定位基准（面）之间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度，以减小或消除过元件工作表面之间的位置精度，以减小或消除过定位所引起的干涉现象。定位所引起的干涉现象。第2页/共42页第一章第一章 绪绪 论论解决的两类问题：解决的两类问题：1根据工序的加工要求，分析确定工件位置应根据工序的加工要求，分析确定工件位置应限制的自由度数。限制的自由度数。用限制工件工序基准自由度的方法来分析。用限制工件工序基准自由度的方法来分析。2根据实际的定位方案，分析确定定位元件所根据实际的定位方案，分析确定定位元件所限制的自由度数。限制的自由度数。应分清主要和次要定位元件。应分清主要和次要定位元件。第3页/共42页第一章第一章 绪绪 论论切削过程是指刀具和工件相互作用，刀具从工件切削过程是指刀具和工件相互作用，刀具从工件表面上切去多余材料得到预期零件表面的过程。表面上切去多余材料得到预期零件表面的过程。伴随着切削过程，会产生切削变形、切削力、切伴随着切削过程，会产生切削变形、切削力、切削热和刀具磨损等一系列现象。削热和刀具磨损等一系列现象。本章在讲授有关切削刀具基本知识的基础上，对本章在讲授有关切削刀具基本知识的基础上，对切削过程中的上述各种现象进行研究，揭示它们切削过程中的上述各种现象进行研究，揭示它们的产生机理和相互之间的内在联系。的产生机理和相互之间的内在联系。第4页/共42页第一章第一章 绪绪 论论第一节第一节 金属切削刀具基础金属切削刀具基础 一、切削加工的基本概念一、切削加工的基本概念（一）切削运动与切削中的工件表面（一）切削运动与切削中的工件表面用刀具切除工件材料，刀具和工件之间必须要有用刀具切除工件材料，刀具和工件之间必须要有一定的相对运动，该相对运动由主运动和进给运一定的相对运动，该相对运动由主运动和进给运动组成。动组成。第5页/共42页第一章第一章 绪绪 论论主运动是使刀具和工主运动是使刀具和工件间产生相对切削速件间产生相对切削速度并消耗大部分切削度并消耗大部分切削动力的运动。刀具相动力的运动。刀具相对于工件的主运动速对于工件的主运动速度称为切削速度，用度称为切削速度，用vc表示。表示。图图2-1 外圆车削的切削运动与加工表面外圆车削的切削运动与加工表面第6页/共42页第一章第一章 绪绪 论论进给运动是使切削进给运动是使切削能持续进行以形成能持续进行以形成所需工件表面的运所需工件表面的运动。进给运动的速动。进给运动的速度称为进给速度，度称为进给速度，用用vf表示。表示。图图2-1 外圆车削的切削运动与加工表面外圆车削的切削运动与加工表面第7页/共42页第一章第一章 绪绪 论论主运动通常是切削运动中速度最高、消耗功率最主运动通常是切削运动中速度最高、消耗功率最多的运动，且主运动一般只有一个。多的运动，且主运动一般只有一个。进给运动的速度较低，它可以是连续性或间歇性进给运动的速度较低，它可以是连续性或间歇性的运动；它可以有一个或几个，甚至没有。的运动；它可以有一个或几个，甚至没有。主运动和进给运动是实现切削加工的基本运动，主运动和进给运动是实现切削加工的基本运动，可以单独由刀具或工件完成，还可以由刀具和工可以单独由刀具或工件完成，还可以由刀具和工件共同完成。同时，主运动和进给运动可以采用件共同完成。同时，主运动和进给运动可以采用不同的运动形式。不同的运动形式。第8页/共42页第一章第一章 绪绪 论论主运动和进给运动合成后的运动，称为合成切削主运动和进给运动合成后的运动，称为合成切削运动。运动。（2-1）外圆车削时，合成切外圆车削时，合成切削运动速度的大小和削运动速度的大小和方向由下式确定方向由下式确定图图2-1 外圆车削的切削运动与加工表面外圆车削的切削运动与加工表面第9页/共42页第一章第一章 绪绪 论论已加工表面已加工表面切去材料后形成的新的切去材料后形成的新的工件表面。工件表面。过渡表面过渡表面加工时主切削刃正在切加工时主切削刃正在切削的表面，它处于前两削的表面，它处于前两种表面之间。种表面之间。已加工已加工表面表面过渡过渡表面表面图图2-1 外圆车削的切削运动与加工表面外圆车削的切削运动与加工表面第10页/共42页第一章第一章 绪绪 论论（二）切削用量（二）切削用量切削用量是指切削速切削用量是指切削速度度 vc、进给量、进给量 f（或（或进给速度进给速度vf）和背吃）和背吃刀量刀量ap。vc、f、ap三者又称为三者又称为切削用量三要素。切削用量三要素。图图2-2 切削层参数切削层参数第11页/共42页第一章第一章 绪绪 论论3.背吃刀量背吃刀量 ap(mm)背吃刀量为工件已加工表背吃刀量为工件已加工表面和待加工表面间的垂直面和待加工表面间的垂直距离。外圆车削的背吃刀距离。外圆车削的背吃刀量为（参见图量为（参见图2-2）式中式中 dw 工件上待加工表面直径（工件上待加工表面直径（mm）；）；dm 工件上已加工表面直径（工件上已加工表面直径（mm）。）。（2-4）第12页/共42页第一章第一章 绪绪 论论（三）切削层参数（三）切削层参数切削刃在一次走刀中从工件上切下的一层材料称切削刃在一次走刀中从工件上切下的一层材料称为切削层。切削层的截面尺寸参数称为切削层参为切削层。切削层的截面尺寸参数称为切削层参数。数。切削层参数通常在与主运动方向相垂直的平面内切削层参数通常在与主运动方向相垂直的平面内观察和度量。观察和度量。第13页/共42页第一章第一章 绪绪 论论图图2-2 切削层参数切削层参数第14页/共42页第一章第一章 绪绪 论论1.切削层公称厚度切削层公称厚度 hD 垂直于过渡表面度量的切削层尺寸称为切削层公垂直于过渡表面度量的切削层尺寸称为切削层公称厚度（以下简称为切削厚度）。称厚度（以下简称为切削厚度）。车外圆时如车刀主切削刃为直线，则车外圆时如车刀主切削刃为直线，则hD反映了切削刃单位长度上的切削负荷。反映了切削刃单位长度上的切削负荷。（2-5）第15页/共42页第一章第一章 绪绪 论论2.切削层公称宽度切削层公称宽度 bD沿过渡表面度量的切削层尺寸称为切削层公称宽沿过渡表面度量的切削层尺寸称为切削层公称宽度（以下简称为切削宽度）。度（以下简称为切削宽度）。如车刀主切削刃为直线，则如车刀主切削刃为直线，则bD反映了切削刃参加切削的工作长度。反映了切削刃参加切削的工作长度。（2-6）第16页/共42页第一章第一章 绪绪 论论3.切削层公称横截面积切削层公称横截面积 AD切削层在切削层尺寸度量平面内的横截面积称为切削层在切削层尺寸度量平面内的横截面积称为切削层公称横截面积（以下简称为切削面积）。切削层公称横截面积（以下简称为切削面积）。对于车削，切削面积即为切削层公称厚度与切削对于车削，切削面积即为切削层公称厚度与切削层公称宽度的乘积。层公称宽度的乘积。（2-7）第17页/共42页第一章第一章 绪绪 论论 二、刀具角度二、刀具角度切削刀具的种类繁多，结构各异，但是各种刀具切削刀具的种类繁多，结构各异，但是各种刀具的切削部分却具有共同的特征。的切削部分却具有共同的特征。外圆车刀是最基本、最典型的刀具，车刀的切削外圆车刀是最基本、最典型的刀具，车刀的切削部分与其它各种刀具刀齿上的切削部分是基本相部分与其它各种刀具刀齿上的切削部分是基本相同的。下面以外圆车刀为例，讲述刀具几何参数同的。下面以外圆车刀为例，讲述刀具几何参数方面的有关定义。方面的有关定义。第18页/共42页第一章第一章 绪绪 论论（一）刀具切削部分的构造（一）刀具切削部分的构造刀具上承担切削工作的部分称为刀具的切削部分。刀具上承担切削工作的部分称为刀具的切削部分。外圆车刀的切削部分由六个基本结构要素构造而外圆车刀的切削部分由六个基本结构要素构造而成：成：图图2-3 外圆车刀的切削部分外圆车刀的切削部分第19页/共42页第一章第一章 绪绪 论论前刀面前刀面 切屑沿其流出的刀具表面。切屑沿其流出的刀具表面。主后刀面主后刀面 与工件上过渡表面相对的刀具表面。与工件上过渡表面相对的刀具表面。副后刀面副后刀面 与工件上已加工表面相对的刀具表与工件上已加工表面相对的刀具表面。面。主切削刃主切削刃 前刀面与主后刀面的交线，它承担主前刀面与主后刀面的交线，它承担主要切削工作，也称为主刀刃。要切削工作，也称为主刀刃。第20页/共42页第一章第一章 绪绪 论论副切削刃副切削刃 前刀面与副后刀面的交线，它协同主前刀面与副后刀面的交线，它协同主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面，切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面，也称为副刀刃。也称为副刀刃。刀尖刀尖 连接主切削刃和副切削刃的一段刀刃，它连接主切削刃和副切削刃的一段刀刃，它可以是小的直线或圆弧。可以是小的直线或圆弧。第21页/共42页第一章第一章 绪绪 论论图图2-3 外圆车刀的切削部分外圆车刀的切削部分第22页/共42页第一章第一章 绪绪 论论自由切削自由切削 刀具只有一刀具只有一条直线主切削刃参与切条直线主切削刃参与切削的切削过程。削的切削过程。非自由切削非自由切削 刀具的曲刀具的曲线刃参与切削或刀具的线刃参与切削或刀具的主、副切削刃同时参与主、副切削刃同时参与切削的切削过程。切削的切削过程。第23页/共42页第一章第一章 绪绪 论论（二）刀具的标注角度（二）刀具的标注角度1刀具标注角度的参考系刀具标注角度的参考系刀具要从工件上切除材料，就必须具有一定的切刀具要从工件上切除材料，就必须具有一定的切削角度。切削角度决定了刀具切削部分各表面之削角度。切削角度决定了刀具切削部分各表面之间的相对位置。间的相对位置。为了确定和测量刀具的角度，此处引入一个由以为了确定和测量刀具的角度，此处引入一个由以下三个参考平面组成的空间坐标参考系。下三个参考平面组成的空间坐标参考系。第24页/共42页第一章第一章 绪绪 论论组成刀具标注角度参考组成刀具标注角度参考系的各参考平面定义如系的各参考平面定义如下：下：（1）基面）基面 Pr 通过主切削刃上某一指通过主切削刃上某一指定点，并与该点切削速定点，并与该点切削速度方向相垂直的平面。度方向相垂直的平面。图图2-4 正交平面参考系正交平面参考系基面基面Pr第25页/共42页第一章第一章 绪绪 论论（2）切削平面）切削平面Ps 通过主切削刃上通过主切削刃上某一指定点，与某一指定点，与主切削刃相切并主切削刃相切并垂直于该点基面垂直于该点基面的平面。的平面。图图2-4 正交平面参考系正交平面参考系切削平面切削平面Ps第26页/共42页第一章第一章 绪绪 论论（3）正交平面）正交平面Po 通过主切削刃上通过主切削刃上某一指定点，同某一指定点，同时垂直于该点基时垂直于该点基面和切削平面的面和切削平面的平面。平面。图图2-4 正交平面参考系正交平面参考系正交平面正交平面Po第27页/共42页第一章第一章 绪绪 论论根据定义可知，上根据定义可知，上述三个参考平面是述三个参考平面是互相垂直的，由它互相垂直的，由它们组成的刀具标注们组成的刀具标注角度参考系称为正角度参考系称为正交平面参考系，如交平面参考系，如图图2-4所示。所示。图图2-4 正交平面参考系正交平面参考系第28页/共42页第一章第一章 绪绪 论论除正交平面参考系外，常用的标注刀具角度的参除正交平面参考系外，常用的标注刀具角度的参考系还有法平面参考系、背平面参考系和假定工考系还有法平面参考系、背平面参考系和假定工作平面参考系。作平面参考系。2.刀具的标注角度刀具的标注角度在刀具标注角度参考系中测得的角度称为刀具的在刀具标注角度参考系中测得的角度称为刀具的标注角度。标注角度应标注在刀具的设计图中，标注角度。标注角度应标注在刀具的设计图中，用于刀具制造、刃磨和测量。用于刀具制造、刃磨和测量。第29页/共42页第一章第一章 绪绪 论论在正交平面在正交平面参考系中，参考系中，刀具的主要刀具的主要标注角度有标注角度有以下五个，以下五个，其定义如下其定义如下(见图见图2-5)：图图2-5 车刀在正交平面参考系中的标注角度车刀在正交平面参考系中的标注角度第30页/共42页第一章第一章 绪绪 论论（1）前角）前角 在正在正交平面内测量的前交平面内测量的前刀面和基面间的夹刀面和基面间的夹角。角。前刀面在基面之下前刀面在基面之下时前角为正值，前时前角为正值，前刀面在基面之上时刀面在基面之上时前角为负值。前角为负值。PrOOPoPrO-O-+第31页/共42页第一章第一章 绪绪 论论（2）后角）后角 在正交平面内在正交平面内测量的主后刀测量的主后刀面与切削平面面与切削平面间的夹角。间的夹角。后角一般为正后角一般为正值。值。PrOOPoPrO-O-+Ps-+楔角楔角第32页/共42页第一章第一章 绪绪 论论第33页/共42页第一章第一章 绪绪 论论（3）主偏角）主偏角 在基面内测量的主切削刃在基面在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。上的投影与进给运动方向的夹角。Prvf第34页/共42页第一章第一章 绪绪 论论（4）副偏角）副偏角 在基面内测量的副切削刃在基面在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。上的投影与进给运动反方向的夹角。Prvf主偏角与副偏角一般均为正值。主偏角与副偏角一般均为正值。刀尖角刀尖角第35页/共42页第一章第一章 绪绪 论论（5）刃倾角）刃倾角 在切削平面内测量在切削平面内测量的主切削刃与基面的主切削刃与基面之间的夹角。之间的夹角。刃倾角可以为正值、刃倾角可以为正值、负值和零。负值和零。PrSS-+Pr第36页/共42页第一章第一章 绪绪 论论第37页/共42页第一章第一章 绪绪 论论在主切削刃上，刀尖为最高点时刃倾角为正值，在主切削刃上，刀尖为最高点时刃倾角为正值，刀尖为最低点时刃倾角为负值。主切削刃与基面刀尖为最低点时刃倾角为负值。主切削刃与基面平行时，刃倾角为零。平行时，刃倾角为零。附图附图 车刀在正交平面参考系中的刃倾角车刀在正交平面参考系中的刃倾角第38页/共42页第一章第一章 绪绪 论论以刃倾角为零的刀具进行切以刃倾角为零的刀具进行切削时，主切削刃与切削速度削时，主切削刃与切削速度方向垂直，称为直角切削。方向垂直，称为直角切削。以刃倾角不等于零的刀具进以刃倾角不等于零的刀具进行切削时，主切削刃与切削行切削时，主切削刃与切削速度方向不垂直，称为斜角速度方向不垂直，称为斜角切削。切削。附图附图 直角切削直角切削附图附图 斜角切削斜角切削第39页/共42页第一章第一章 绪绪 论论要完全确定车刀要完全确定车刀切削部分所有表切削部分所有表面的空间位置，面的空间位置，还需要标注副后还需要标注副后角角 ，副后角确副后角确定副后刀面的空定副后刀面的空间位置。间位置。图图2-5 车刀在正交平面参考系中的标注角度车刀在正交平面参考系中的标注角度第40页/共42页第一章第一章 绪绪 论论也可以用以下方法来判断前角、后角及刃倾角的也可以用以下方法来判断前角、后角及刃倾角的正负：角度的顶点取在刀尖上，空心的角度为正，正负：角度的顶点取在刀尖上，空心的角度为正，实心的角度为负。实心的角度为负。上面讨论的外圆车刀的标注角度，是在忽略进给上面讨论的外圆车刀的标注角度，是在忽略进给运动的影响并假定刀杆轴线与纵向进给运动方向运动的影响并假定刀杆轴线与纵向进给运动方向垂直以及切削刃上选定点与工件中心等高的条件垂直以及切削刃上选定点与工件中心等高的条件下确定的。下确定的。第41页/共42页第一章第一章 绪绪 论论感谢您的观看。感谢您的观看。第42页/共42页