第01章 金属切削的基本要素
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1、2022-5-271 第01章 金属切削的基本要素讲述与切削有关的概念和定义讲述与切削有关的概念和定义 本章概述工件表面的形成方法和成形运动加工表面和切削用量三要素刀具角度切削层参数刀具材料 1.1 工件表面的形成方法和成形方法金属切削过程中的两个基本要素：工件与刀具之间要有相对运动，即成形运动刀具必须有合理的几何参数，即切削角度 1.1.1 工件的加工表面及其形成方法工件表面：平面、圆柱面、圆锥面、成形表面工件表面的形成方法：发生线：母线、导线工件表面均可以看作母线沿着导线运动的轨迹 1.1.2 表面成形运动简单成形运动旋转运动(用B表示) 、直线运动(用A表示) 以主轴旋转、刀架或工作台的
2、直线运动的形式出现复合成形运动举例用普通车刀车削外圆用成形车刀车削成形回转表面用螺纹车刀车削螺纹用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮 例1-1 用普通车刀车削外圆圆柱面母线：圆 工件的旋转运动B1导线：直线 车刀的直线运动A2 例1-2 用成形车刀车削成形回转表面成形表面母线：曲线 不需要成形运动导线：圆 工件的旋转运动B1 例1-3 用三角螺纹车刀车削螺纹螺纹面母线：螺纹轮廓线 不需要成形运动导线：螺旋线 工件的旋转运动B11 车刀的直线运动A12 工件每转1转，刀具移动一个导程 例1-4 用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮齿面母线：渐开线 滚刀的旋转B11 工件的旋转B12导线：直线 滚刀的上下进给运动A2
3、 2. 主运动、进给运动和合成切削运动主运动：使刀具切入工件材料，被切削部分变成切屑，从而形成工件的新表面；特点：速度高、消耗功率大、只有一个； 如：车削外圆时工件的旋转运动 刨削时刀具直线往复运动 钻孔时钻头的旋转运动 磨削加工时砂轮的旋转运动 铣削加工时铣刀的旋转运动方向：不考虑进给运动时，切削刃上选定点相对于工件的瞬时运动方向；切削速度切削速度vc：切削刃上选定点相对工件沿主运动方向的瞬时速度； min)/(1000msmdnvc或min)/(10002mLnvrc 进给运动进给运动：配合主运动依次或连续不断地切除多余材料，同时形成一定要求的已加工表面；特点：一个或多个 间歇或连续 如：
4、外圆车削时车刀的连续纵向直线运动 刨削时工件的间歇直线运动方向：不考虑主运动时，切削刃选定点相对于工件的瞬时运动方向；进给量进给量f：刀具或工件每回转一周或往返一个行程两者沿进给运动方向的相对位移；(mm/r或mm/min)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瞬时速度；min)/(mmsmmnzfnfvzf或 合成切削运动方向：主运动与进给运动 的合成方向合成切削速度ve 1.2 加工表面和切削用量三要素1.2.1 切削过程中工件上的加工表面待加工表面：工件上有待切削的表面；已加工表面：工件上经刀具切削后形成的表面过渡表面：工件上由切削刃正在切削的表面； 1.2 .2 切削
5、用量三要素切削速度vc 进给量f切削深度ap 工件已加工表面与待加工表面之间的垂直距离；（车削、刨削） dw 待加工表面直径，mm dm 已加工表面直径，mm2mwpdda 1.3 刀具角度1.3.1 刀具切削部分的结构要素前刀面(Ar)：直接作用于被切削金属层，是控制切屑沿其流出的表面。主后刀面(Aa) ： 与工件上过渡表面相对并相互作用的表面。副后刀面(Aa) ： 与已加工表面相对并相互作用的表面。主切削刃(S) ：前刀面与主后刀面的交线。它完成主要的切削工作。副切削刃(S) ：前刀面与主后刀面的交线。它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。过渡刃（刀尖）： 主、副切削刃连接处的
6、一段切削刃。 1.3.2 刀具角度的参考系区分两种刀具角度标注角度：是设计、制造、刃磨和测量刀具的基准； 假定运动状态：不考虑进给运动 假定安装状态：假定刀尖与工件回转轴线等高假定刀杆纵向轴线垂直于进给方向工作角度：是刀具在切削工作时角度的基准； 考虑包括进给运动在内的合成切削运动 考虑刀具的实际安装情况 参考平面1.刀具标注角度的参考平面：过主切削刃上选定点，垂直于该点假定主运动方向的平面；过主切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面；2.刀具工作角度的参考平面：过主切削刃上选定点，垂直于该点合成切削运动方向的平面；过主切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面； 1. 刀具标注角
7、度的参考系主剖面参考系：Pr、Ps、正交平面Po正交平面Po：过主切削刃上选定点垂直于切削平面和基面的平面；法剖面参考系： Pr、Ps、法平面Pn法平面Pn：过主切削刃上选定点并垂直于主切削刃或其切线的平面进给、切深剖面参考系： Pr、进给剖面Pf 、切深剖面Pp进给剖面Pf：过主切削刃上选定点平行于进给方向q且垂直于基面的平面切深剖面Pp：过主切削刃上选定点垂直于进给方向且垂直于基面的平面 1.3.3 刀具标注角度(以外圆车刀为例)1.主剖面参考系中的标注角度：主剖面Po 内测量的角度 前角o 在主剖面内测量的前刀面与基面之间的夹角； 后角o 在主剖面内测量的后刀面与切削平面间的夹角； 楔角
8、o 在主剖面内测量的前刀面与后刀面之间的夹角；o= 90-（ o + o）基面Pr内测量的角度 主偏角r 主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角； 副偏角r副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角； 刀尖角 r 主切削刃与副切削刃在基面上投影的夹角； r = 180-（r + r ） 切削平面Ps内测量的的角度 刃倾角s 在切削平面内测量的主切削刃与基面的夹角； 1.主剖面参考系中的标注角度与副切削刃有关的独立角度 副偏角r、副前角o 、副后角o 、副刃倾角s 主偏角r 、副偏角r 、前角o 、后角o 、刃倾角s 楔角o 、刀尖角 r 45度弯头刀车外圆的角度分析 切断刀纵向切断时的角
9、度分析 90度弯头刀车外圆的角度分析 45度弯刀车端面角度分析 2. 其它参考系的标注角度在法剖面参考系的标注角度：r 、 r 、 s和 r相同；n 、 n 、 n 改在Pn内测量即可进给、切深剖面参考系的标注角度：、 、 改在P内测量即可p、 p、 p改在Pp内测量即可车刀标注角度参考系 1.3.5 刀具工作角度刀具工作角度的参考平面：过主切削刃上选定点，垂直于该点合成切削运动方向的平面；过主切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面；进给运动对刀具工作角度的影响横向进给运动的影响纵向进给运动的影响刀具安装位置对工作角度的影响安装高低的影响刀杆中心线与进给方向不垂直的影响 1.4 切削层
10、参数刀具相对于工件沿进给方向每移动f 或 fz后，一个刀齿正在切削的金属层称为切削层。切削层参数切削厚度切削宽度切削层面积DDDbhApfarDfhsinrpDabsin 1.5 刀具材料刀具材料应具备的基本性能高速钢硬质合金超硬刀具材料 1.5.1 刀具材料应具备的基本性能硬度：刀具硬度应高于工件材料耐磨性：刀具抵抗磨损的能力；强度和韧性：抵抗冲击和振动，避免崩刃和折断；耐热性：即高温下保持高的硬度、耐磨性、强度和韧度；化学稳定性；减摩性：摩擦系数小，减小切削力和降低切削温度；导热性和热膨胀系数：降低切削温度、减小热变形工艺性和经济性：锻造性、热处理性、可磨削性，以便于刀具的制造； 常用刀具
