模块一金属切削原理.ppt

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1、 模块一模块一 金属切削原理金属切削原理课题一课题一 金属切削的基本定义的认识金属切削的基本定义的认识知识点知识点l切削运动切削运动l切削形成的加工表面切削形成的加工表面l切削用量切削用量 l刀具的几何角度刀具的几何角度 l切削层参数切削层参数 技能点技能点l认识切削运动、加工表面、切削用量切削层参数认识切削运动、加工表面、切削用量切削层参数等相关概念等相关概念l认识刀具的几何角度认识刀具的几何角度一、任务引入一、任务引入 图图1-1为车加工示意图，该工序将外圆由为车加工示意图，该工序将外圆由 车削车削至至 。试分析车削加工需要哪些切削运动？加工过。试分析车削加工需要哪些切削运动？加工过程中形

2、成的表面有哪些？计算切削速度和背吃刀量，并绘程中形成的表面有哪些？计算切削速度和背吃刀量，并绘制车刀工作图。制车刀工作图。金属切削加工就是在机床上利用切削工具金属切削加工就是在机床上利用切削工具从工件上切除多余金属，使之成为具有一定几从工件上切除多余金属，使之成为具有一定几何形状、尺寸精度和表面质量的加工方法。在何形状、尺寸精度和表面质量的加工方法。在切削加工过程中，除了要有一定切削性能的切切削加工过程中，除了要有一定切削性能的切削刀具外，还要有机床提供工件与切削刀具间削刀具外，还要有机床提供工件与切削刀具间所必需的相对运动，而且这种相对运动还要与所必需的相对运动，而且这种相对运动还要与工件各

3、种表面的形成规律和几何特征相适应。工件各种表面的形成规律和几何特征相适应。本课题主要学习切削运动和切削用量、刀具的本课题主要学习切削运动和切削用量、刀具的组成及其几何参数、车刀的工作角度等内容。组成及其几何参数、车刀的工作角度等内容。二、课题分析二、课题分析三、相关知识三、相关知识(一一)切削运动切削运动1.零件表面的形成零件表面的形成车外圆面车外圆面车成形面车成形面车床上镗孔车床上镗孔磨外圆面磨外圆面播放播放钻孔钻孔播放播放铣平面铣平面播放播放铣成形面铣成形面播放播放 2.2.切削运动切削运动切削加工中刀具和工切削加工中刀具和工件之间的相对运动即件之间的相对运动即切削运动切削运动(cutti

4、ng(cutting motions)motions)。切削运动可以是旋转切削运动可以是旋转运动或直线运动，也运动或直线运动，也可以是连续的或间歇可以是连续的或间歇的的（1 1）主运动）主运动由机床或人力提供的刀具与由机床或人力提供的刀具与工件之间主要的相对运动工件之间主要的相对运动,它使刀具切削刃及其邻近的它使刀具切削刃及其邻近的刀具表面切入工件材料，使刀具表面切入工件材料，使被切削层转变为切屑被切削层转变为切屑,从而从而形成工件的新表面。形成工件的新表面。在切削运动中，主运动在切削运动中，主运动(primary motion)(primary motion)速度最高、速度最高、耗功最大。耗

5、功最大。主运动只有一个。主运动只有一个。刀具与工件之间附加刀具与工件之间附加的相对运动的相对运动,它配合主运动它配合主运动依次地或连续不断地切除依次地或连续不断地切除切屑切屑,从而形成具有所需几从而形成具有所需几何特性的已加工表面。何特性的已加工表面。进给运动进给运动(feed movement)(feed movement)可由刀可由刀具完成具完成(如车削如车削)，也可由工，也可由工件完成件完成(如铣削如铣削)，可以是间，可以是间歇的（如刨削）歇的（如刨削）,也可以是也可以是连续的（如车削）。连续的（如车削）。进给运动可以是进给运动可以是1 1个或多个个或多个（2 2）进给运动进给运动主运动

6、和进给运动主运动和进给运动合成的运动称为合合成的运动称为合成切削运动。成切削运动。（3 3）合成切削运动）合成切削运动各种切削加工的切削运动各种切削加工的切削运动3.3.切削切削加工过程中的工件表面加工过程中的工件表面切削刃相对于工件的运动过程切削刃相对于工件的运动过程,就是表面形成过程。就是表面形成过程。有两个要素，一是切削刃有两个要素，一是切削刃,二是切削运动。二是切削运动。不同的切削运动的组合不同的切削运动的组合,即可形成各种工件表面。即可形成各种工件表面。(1)(1)待加工表面待加工表面工件上待切除工件上待切除的表面。的表面。(2)(2)已已加工表面加工表面工件上已加工工件上已加工好的

7、表面。好的表面。(3)(3)过渡表面过渡表面工件上切削刃正工件上切削刃正在切削的表面。在切削的表面。4.4.切削用量切削用量切削用量三要素切削用量三要素 切削速度切削速度 进给量进给量 背吃刀量。背吃刀量。(1)切削速度切削速度切削速度切削速度 是单位时间内是单位时间内刀具和工件在主运动方向刀具和工件在主运动方向上的相对位移。上的相对位移。（m/min）主运动为旋转运动主运动为旋转运动（车削、（车削、铣削），铣削），为最大线速度，为最大线速度，=dwn/1000主运动为往复直线运动主运动为往复直线运动（刨削、插削），（刨削、插削），为平为平均速度，均速度，=2Lnr/1000(2)进给量进给量

8、进给量进给量是指单位时间内刀具和工件在进给是指单位时间内刀具和工件在进给运动方向上相对位移。运动方向上相对位移。当主运动是回转运动时，进给量指工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，单位为相对位移量，单位为mm/rmm/r；当主运动是直线运动时，进给量指刀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，单位为给方向的相对位移量，单位为mm/mm/strstr或或mm/mm/单行程；单行程；对于多齿的旋转刀具对于多齿的旋转刀具(如铣刀、如铣刀、

9、切齿刀切齿刀)，常用每齿进给量，常用每齿进给量 f fz z，单位为单位为mm/zmm/z或或mm/mm/齿。它与进给量齿。它与进给量f f的关系为的关系为f=f=z zf fz z 进给速度为进给速度为 v vf f=fn=fn=z zf fz zn n(3)背吃刀量背吃刀量a ap p背吃刀量背吃刀量是指在基面上是指在基面上垂直于进给运动方向测垂直于进给运动方向测量的切削层最大尺寸量的切削层最大尺寸,工件上待加工表面与已工件上待加工表面与已加工表面之间的垂直距加工表面之间的垂直距离，外圆车削离，外圆车削:a ap p(d dw w-d dm m)/2)/2 5.5.刀具的几何参数刀具的几何

10、参数(1)(1)切削刀具结构切削刀具结构 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。车刀车刀(turning tools)(turning tools)的工作部分比较简单，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只由切削部分构成，非工作部分就是车刀的柄部的柄部(或刀杆或刀杆)。不论刀具结构如何复杂，就其单刀齿切削部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而来，本节以外圆车刀为例来介绍其几何参数。数。前刀面前刀面 切屑流过的刀面。切屑流过的刀面。1)1)刀

11、刀 面面主后刀面主后刀面 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。副后刀面副后刀面 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。刀具切削部分的基本定义刀具切削部分的基本定义2)2)刀刃刀刃主切削刃主切削刃 前刀面与主后刀面在空间的交线。前刀面与主后刀面在空间的交线。副切削刃副切削刃 前刀面与副后刀面在空间的交线。前刀面与副后刀面在空间的交线。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

12、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。(2)(2)车刀切削部分的主要角度车刀切削部分的主要角度切削车刀平面与角度视频切削车刀平面与角度视频刀具静止参考系或标注角度参考系：在设计、制刀具静止参考系或标注角度参考系：在设计、制造、刃磨和测量时，用于定义刀具几何参数的参造、刃磨和测量时，用于定义刀具几何参数的参考系。考系。1)1)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。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是静止参考系中最常用的是正交平

13、面参考系正交平面参考系。正交平面参考系正交平面参考系由以下三个在空间由以下三个在空间相互垂直的参考平相互垂直的参考平面构成。面构成。基面基面p pr r通过切削刃上选定通过切削刃上选定点，垂直于该点切点，垂直于该点切削速度方向的平面。削速度方向的平面。通常平行于车刀的通常平行于车刀的安装面（底面）。安装面（底面）。切削平面切削平面p ps s 通过切削刃通过切削刃上选定点，垂直上选定点，垂直于基面并与主切于基面并与主切削刃相切的平面。削刃相切的平面。正交平面正交平面p po o 通过切削刃上选定点，通过切削刃上选定点，同时与基面和切削平面垂同时与基面和切削平面垂直的平面。直的平面。2)2)刀具

14、的角度刀具的角度基面中测量的刀具角度基面中测量的刀具角度主偏角主偏角K Kr r 主切削刃在基面上的投影与进给主切削刃在基面上的投影与进给运动速度运动速度v vf f 方向之间的夹角方向之间的夹角。副偏角副偏角K Kr r 副切削刃在基面上的投影与进给副切削刃在基面上的投影与进给运动速度运动速度v vf f反方向之间的夹角反方向之间的夹角。切削平面中测量的刀具角度切削平面中测量的刀具角度刃倾角刃倾角s s 主切削刃与基面之间的夹角主切削刃与基面之间的夹角。它在切削平面内标注或它在切削平面内标注或测量，但有正负之分。测量，但有正负之分。当主切削刃与基面平行当主切削刃与基面平行时时s s=0=0；

15、当刀尖点相对基面处于当刀尖点相对基面处于主切削刃上的最高点时主切削刃上的最高点时s s 00；反之反之s s 00。正交平面中测量的刀具角度正交平面中测量的刀具角度前角前角O O 前面与基面之间的夹角。前面与基面之间的夹角。后角后角0 0 后面与切削平面之间的夹角。后面与切削平面之间的夹角。说明：以上标注角度是在刀尖与工件回转轴线等说明：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响等条件下确定的。进给运动的影响等条件下确定的。车刀几何角度测量车刀几何角度测量切削层是指切削过程中，由切削层是指切削过程中，由

16、刀具切削部分的一个单一动刀具切削部分的一个单一动作作(如车削时工件转一圈，车如车削时工件转一圈，车刀主切削刃移动一段距离刀主切削刃移动一段距离)所所切除的工件材料层。切除的工件材料层。(1)(1)切削层公称厚度切削层公称厚度h hD D 垂直于正在加垂直于正在加工的表面（过渡表工的表面（过渡表面）度量的切削层面）度量的切削层参数。参数。(2)(2)切削层公称宽度切削层公称宽度b bD D在给定瞬间，作用于主切在给定瞬间，作用于主切削刃截形上两个极限点间削刃截形上两个极限点间的距离，在切削层尺寸平的距离，在切削层尺寸平面中测量，单位为面中测量，单位为mmmm。5.5.切削层参数切削层参数(3)(3)切削层公称横截面积切削层公称横截面积A AD D在给定瞬间，切削层在在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面里的实切削层尺寸平面里的实际横截面积，际横截面积，单位为单位为mmmm2 2。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 a p p有关。有关。