机械加工及设备的基础理论10778.pptx
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1、北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论第二章 机械加工及设备的基础理论北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论目录o第一节 金属切削基本知识 o第二节 金属切削机床的基本知识 o第三节 金属切削过程 o第四节 切削力、切削热与切削温度 o第五节 刀具的磨损与刀具使用寿命北京信息科技大学第一节 金属切削基本知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论第一节 金属切削知识 1 1、切削运动、切削运动 (1 1)主主运运动动:使刀具和工件之间产生相对运动,以进行切削的最基本运动。主运动的速度最高、所消耗的功率最大。(2 2)进进给给运运动动:不断地把待切金属投入切削过程,从而加工
2、出全部已加工表面的运动。(3 3)合合成成切切削削运运动动:由主运动和进给运动合成的运动。一、切削运动和切削用量一、切削运动和切削用量北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论 由机床或人力提供的主要运动,能使刀具从工件上切除金属层使之变为切屑。例如:车削时,车床主轴带动工件作的旋转运动;铣削时,铣床主轴带动铣刀作的旋转运动。主运动是一个矢量主运动方向:是指切削刃选定点相对于工件的瞬时主运动方向。(1)(1)主运动主运动第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论(2)(2)进给运动进给运动 进给运动:由机床或人力提供的附加运动,它能使把工件切削层不断地投入切削过程。
3、进给运动方向:是指切削刃选定点相对于工件的瞬时进给运动方向。第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论进给运动速度进给运动速度例:外圆车削时,进给运动速度常常用进给量f来表述,单位:mm/r 刨削时,进给运动速度用每一行程多少毫米来表述,单位为mm/str。铣削时,进给运动速度常用每齿进给量f来表述,单位:mm/z。进给速度vf、进给量f、每齿进给量fz 和刀具齿数Z之间的关系如下:vf=nvf=nf f=n=nz zfzfz 第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论(3)(3)合成切削运动合成切削运动 切削过程中,由主运动和进给运动合成的运动
4、称为合成切削运动。合成切削运动方向:就是切削刃选定点相对于工件的瞬时合成切削运动的方向。合成切削速度ve:就是切削刃选定点相对于工件的合成切削运动的瞬时速度。第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论车削时的切削运动将被切去金属层的表面将被切去金属层的表面已经切去一部分金属形成的新表面已经切去一部分金属形成的新表面切削刃正在切削着的表面切削刃正在切削着的表面 一、切削运动与切削用量一、切削运动与切削用量第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备
5、的基础理论第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论2 2、切削用量、切削用量指切削过程中切削速度、进给量和背吃刀量的总称第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论(1 1)切削速度)切削速度:切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。单位为m/s或m/min。式中 工件待加工表面直径(mm);工件转速(r/s或者r/min)。第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论 工件或刀具每转一转或刀具往复一次,刀具相对工件在进给运动方向上的位移量,用 mm/r(
6、行 程)表示。进给速度 vf 是单位时间的进给量,单位为mm/s 或mm/min 钻头、铣刀还规定每一个刀齿的进给量 Z刀齿数(2 2)进给量)进给量第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论(3 3)背吃刀量)背吃刀量a ap p 指工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离,单位为mm。式中 待加工表面直径(mm);已加工表面直径(mm)。第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论 确定吃刀量有三点要注意:1)确定切削刃的两个端点;2)确定测量的方向;3)确定两界限平面。第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论(4)(
7、4)吃刀量吃刀量在一般切削加工中,常用的吃刀量有背吃刀量ap)和侧吃刀量ae)两个,其单位为mm。例:车削 背吃刀量;铣削 背吃刀量、侧吃刀量第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论a)车外圆 b)车端面 c)切槽第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论(一)、车刀的组成(一)、车刀的组成第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基
8、础理论(一)(一)、车刀的组成、车刀的组成车刀切削部分结构要素车刀切削部分结构要素刀面前刀面后刀面副后刀面刀刃主切削刃副切削刃刀尖第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论刀尖的类型刀尖的类型主切削刃与副切削刃的连接部分,它可以是曲线、直线或实际交点。刀尖的类型第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论 前刀面前刀面:切屑沿其流出的刀面 后刀面后刀面:刀具上同前刀面相交形成主切削刃的表面,它对着加工表面 副后刀面副后刀面:刀具上同前面相交形成副切削刃的表面,它对着已加工表面 主切削刃主切削刃:前刀面与后刀面的交线。它担负着主要的切削工作 副切削刃
9、副切削刃:前刀面与副后刀面的交线。它担负少量切削工作 刀尖刀尖:主、副切削刃连接处相当少的一部分切削刃。第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论 (二)、刀具角度的参考系(二)、刀具角度的参考系 刀具标注角度刀具标注角度参考系 由主运动方向确定。刀具设计时标注、刃磨和测量的基准,用此定义的刀具角度称刀具标注角度。刀具工作角度刀具工作角度参考系 由合成切削运动方向确定。确定刀具切削工作时角度的基准,用此定义的刀具角度称刀具工作角度。第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论刀具的静态角度刀具的静态角度 确定刀具角度的坐标参考系:确定刀具角度的坐标
10、参考系:主运动方向 静止参考系 进给运动方向 刀具安装位置第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论刀具的静态角度刀具的静态角度确定刀具角度的坐标参考系:确定刀具角度的坐标参考系:实际合成切削运动方向 工作参考系 进给运动方向 刀具实际安装位置第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论刀具的静态角度刀具的静态角度确定刀具角度的坐标参考系:确定刀具角度的坐标参考系:工作参考系 工作角度 静止参考系 静态角度第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论 刀具静止参考系刀具静止参考系刀具静止参考系是在下列假定条件下建立的:1)刀刃
11、上的选定点位于假定工件的轴平面内,是刀具静止参考系的原点;2)过刀具切削刃选定点的假定的进给运动方向位于车刀刀体(轴线)的法平面内并与车刀底面相平行;3)过刀具切削刃选定点的假定的主运动方向垂直于车刀刀体的底面。第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论 1 1、正交平面参考系、正交平面参考系 (1 1)基面)基面P Pr r 通过切削刃选定点 垂直于假定主运动方向的平面。基面应平行或垂直于刀具上便于制造、刃磨和测量的某一安装定位平面或轴。如图所示为普通车刀、刨刀的基面Pr。车刀的基面平行于刀体底面。第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论1
12、1、正交平面参考系、正交平面参考系(2)(2)切削平面切削平面P Ps s 通过切削刃选定点,与主切削刃相切,并垂直于基面P Pr的平面。也就是主切削刃与切削速度方向构成的平面。(3 3)正交平面)正交平面P0P0 通过切削刃选定点,同时垂直于P Pr和切削平面P Ps的平面。第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论法平面参考系:Pr、Ps、Pn组成。法平面Pn是过切削刃上选定点并垂直于切削刃的平面。由基准平面PrPsPn组成的静止参考系称为刀具的法平面参考系。2 2、法平面参考系、法平面参考系第一节
13、金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论 3.3.假定工作平面参考系假定工作平面参考系 由基准平面PrPfPp组成的静止参考系称为刀具的假定工作平面背平面参考系。假定工作平面Pf。过切削刃上选定点平行于进给方向并垂直于基面Pr。背平面 切削刃上选定点的背平面是过该点且垂直于基面和假定工作平面的平面,记为Pp。第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论b)法a)正交平面参考系 b)法平面参考系 c)假定工作平面和背平面参考系
14、第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论(三)刀具的标注角度(三)刀具的标注角度 刀具的标注角度是刀具设计、制造、刃磨和测量的依据。第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论(1)前角 在正交平面Po上测量的刀具前刀面Ag 与基面Pr之间的夹角。,记为o;有正负之分,前刀面A位于基面之前角,o 0。(2)后角 在正交平面Po内测量的后刀面A与切削平面PS间的夹角,记为o。(3)楔角 前刀面和后刀面的夹角。1 1、正交平面、正交平面PoPo内标注的角度内标注的角度第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论 刃倾角s 在切削
15、平面Ps内测量的主切削刃S与基面Pr间的夹角称刃倾角,记为s;当刀尖位于主切削刃的最高点时,刃倾角为正值;反之为负值。切削刃的选定点、刃倾角和主偏角这三个参数,确定了主切削刃在参考系中的位置。2 2、切削平面、切削平面PS PS 内的角度内的角度第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论 主偏角 在基面在基面PrPr上测量的切削平面上测量的切削平面PsPs与与假定工作平面假定工作平面PfPf之间的夹角。之间的夹角。副偏角 是在基面是在基面PrPr上测量的副切削平面上测量的副切削平面PsPs与假定工作平面与假定工作平面PfPf之间的夹角。副偏角一般为锐角。之间的夹角。副偏
16、角一般为锐角。刀尖角 主切削刃和副切削刃的夹角。主切削刃和副切削刃的夹角。3 3、基面、基面PrPr内的角度内的角度第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论副后角ao:副后角ao是在副正交平面Po上测量的副后面Aa与副切削平面Ps之间的夹角。第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论车刀的标注角度车刀的标注角度第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论三、刀具的工作角度三、刀具的工作角度 刀具的工作角度是刀具在工作时的实际切削角度。由于刀具标注角度是在进给量f=0条件下规定的角度,如果考虑合成运动和实际安装情况,则刀具的
17、参考系将发生变化。在刀具工作角度参考系中所确定的角度称工作角度。第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论三、刀具的工作角度三、刀具的工作角度 例例11 基面Pr与工作基面Pre的比较:基面Pr是通过切削刃上选定点且垂直于假定主运动方向的平面;而工作基面Pre是通过切削刃上选定点,垂直于合成切削运动方向的平面。二者的不同点在于前者的主运动方向是假定的,而后者的合成切削运动方向是实际存在的。第一节 金属切削知识北京信息科技大学第二章机械加工及设备的基础理论 例二例二 前角go与工作前角goe的比较:前角go是在正交平面Po上测量的前面Ag 与基面Pr之间的夹角;而工作前角
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