机械制造工程学金属切削原理与刀具习题1ppt课件

1、机械制造工程学金属切削原理与刀具金属切削原理与刀具 第一章根本定第一章根本定义义第一章 根本定义 n 11 必备知识和考试要点n 11. 1 切削运动与切削用量n 1掌握切削过程中所必需的切削运动的概念，了解主运动、进给运动的特点。n 2明确切削过程中工件上构成的已加工外表、待加工外表、加工外表。n 3熟习切削用量三要素的概念、符号及度量单位。 112 刀具的几何参数 1了解刀具切削部分的构成，熟习表示各外表和刀刃的符号 2熟习刀具标注角度的参考平面(基面、切削平面)的定义、符号 3.熟习刀具标注角度不同参考系的构成及各参考系中丈量平面的定义、符号。 4熟习刀具标注角度的定义、符号及正负，并能

2、对派生角度进展计算。 5可以根据知条件正确画出刀具标注角度。 6，明确刀具任务角度和标注角度的区别。 7掌握法平面与正交平面前、后角的换算关系。 8掌握垂直基面的恣意剖面与正交平面前、后角的换算关系 9熟习切削层参数的定义、符号及与切削用量之间的计算关系 10了解自在切削与非自在切削、斜角切削和直角切削。 12 典型范例和答题技巧例11 图11为用端面车刀切削工件端面。知：分析分析1断定刀具切削时的进给方向。端面车刀的断定刀具切削时的进给方向。端面车刀的进给方向与外圆车刀的进给方向不同。外圆车刀的进给方向平进给方向与外圆车刀的进给方向不同。外圆车刀的进给方向平行于工件的轴线，而端面车刀的进给方

3、向那么垂直于工件轴线。行于工件的轴线，而端面车刀的进给方向那么垂直于工件轴线。 刀具标注角度中的主偏角刀具标注角度中的主偏角kr、副偏角、副偏角kr的定义分别是主、副的定义分别是主、副切削刃在基面中的投影与进给方向的夹角；所以只需正确地确切削刃在基面中的投影与进给方向的夹角；所以只需正确地确定进给方向，才干正确地标出主、副偏角。定进给方向，才干正确地标出主、副偏角。 2计算刀具的最大前角公式计算刀具的最大前角公式为为 tan max= (1.1) 根据式根据式(11)求得的最大前求得的最大前角是垂直于基面的某一剖面。角是垂直于基面的某一剖面。该剖面位置即为最大前角的方该剖面位置即为最大前角的方

4、位角位角 tan max = tan0tans (12) 经 过 式经 过 式 ( 1 2 ) 计 算 求 得计 算 求 得max后，在图中从主切削刃后，在图中从主切削刃起 ， 向 副 切 削 刃 方 向 标 出起 ， 向 副 切 削 刃 方 向 标 出max角。角。 s202tantan3端面车削、切削用端面车削、切削用量的概念如下：量的概念如下： 进给量进给量f：主轴转一：主轴转一转时，车刀相对工件径转时，车刀相对工件径向挪动的间隔。向挪动的间隔。 背吃刀量背吃刀量p：沿着：沿着工件轴线丈量的待加工工件轴线丈量的待加工表表 面与已加工外表的间面与已加工外表的间隔。隔。答案答案 见例图见例图

5、1. 2。最大前角计算最大前角计算 刃上的几何角度，并阐明以上各角度的定义，当刀尖装高刃上的几何角度，并阐明以上各角度的定义，当刀尖装高h后，任务角度如何计算后，任务角度如何计算? 分析分析1刃倾角的正、负在外圆车刀标注角度时，易出刃倾角的正、负在外圆车刀标注角度时，易出现错误。标注时，现错误。标注时，S向向视图中刀尖向下为正刃倾角，刀尖向上为负刃倾角。假设以视图中刀尖向下为正刃倾角，刀尖向上为负刃倾角。假设以整体刀具了解，那么刀尖低为负刃倾角，刀尖高为正刃倾角。整体刀具了解，那么刀尖低为负刃倾角，刀尖高为正刃倾角。 2在回答各角度的定义时，一定要严厉。如前角：在主在回答各角度的定义时，一定要

6、严厉。如前角：在主切刃选定点的正交平面切刃选定点的正交平面(也称主剖面也称主剖面)内丈量，前刀面与基面内丈量，前刀面与基面之间的夹角。之间的夹角。 5由于刀尖安装时，刀尖高出工件中心线值，使实践切削速度方向发生变化，这 样基面、切削平面的位置也就发生变化，从而使任务前后角与标注前后角不再一样。答案 见例图13。 3标注角度时，选定点不要变。作为参考平面的基面、切标注角度时，选定点不要变。作为参考平面的基面、切削平面均是基于切削刃上的选定点，所以标注主偏角时的选削平面均是基于切削刃上的选定点，所以标注主偏角时的选定点亦应和标注前角的选定点一致。定点亦应和标注前角的选定点一致。4图中相应符号要注全

7、，包括进给方向图中相应符号要注全，包括进给方向f、基面、基面P、切削、切削平面平面Ps、正交平面、正交平面P0 OO、O OS向等。向等。 主偏角主偏角kr：在基面中丈量的、过切削刃上的选定点、主：在基面中丈量的、过切削刃上的选定点、主切削刃在基面中的投影与进给方向间的夹角。切削刃在基面中的投影与进给方向间的夹角。 副偏角副偏角kr：在基面中丈量的、副切削刃在基面中的投：在基面中丈量的、副切削刃在基面中的投影与进给方向间的夹角。影与进给方向间的夹角。 前角0：在正交平面中丈量的、前刀面与基面间的夹角。 后角0: 在正交平面中丈量的、后刀面与切削平面间的夹角。 刃倾角s：在切削平面Ps内刀具的主

8、切削刃与基面之间的夹角, 刀尖高者为正，刀尖低者为负。 副后角副后角：在副刃正交平面中丈量的、副后刀面与副切：在副刃正交平面中丈量的、副后刀面与副切削面间的夹角削面间的夹角刀尖装高刀尖装高h值后，任务角度的修正计算为值后，任务角度的修正计算为(见例图见例图14)在背平面在背平面(切深剖面切深剖面) 在正交平面在正交平面(主剖面主剖面)内内 例例13n知：加工阶梯轴的外圆知：加工阶梯轴的外圆n 车刀车刀0=15o、0=10o、kr=15o、s=5o、0=5o，画出该车刀的标注角度，并计，画出该车刀的标注角度，并计n 算刀尖角算刀尖角r、楔角、楔角。 n 分析分析1。确定主偏角。该题没有给出主偏。

9、确定主偏角。该题没有给出主偏角的数值，学生在答题时往往一看是外圆车角的数值，学生在答题时往往一看是外圆车刀，就按普通外圆车刀的主偏角刀，就按普通外圆车刀的主偏角 (0)。由于。由于r=90o，所以，所以00，画图时前刀面位置投影线应在基面上，如例图，画图时前刀面位置投影线应在基面上，如例图15所示。在所示。在OO剖面中，剖面中，A点为高点，点为高点，B点为低点；在点为低点；在OO剖面中，剖面中，A点为高点，点为高点，B点为低点。点为低点。 又如切断刀主切削刃在基面中的投影平行工件轴线，其又如切断刀主切削刃在基面中的投影平行工件轴线，其进给方向垂直于工件的轴线，所以切断刀的主偏角进给方向垂直于工

10、件的轴线，所以切断刀的主偏角r=90o，00)。由于由于kr=90o，所以，所以00，画图时前刀面位置投，画图时前刀面位置投影线应在基面上，如例图影线应在基面上，如例图15所示。在所示。在OO剖面中，剖面中，A点为高点，点为高点，B点为低点；在点为低点；在OO剖面中，剖面中，A点为高点，点为高点，B点为低点。点为低点。n 又如切断刀主切削刃在基面中的投影平行工又如切断刀主切削刃在基面中的投影平行工件轴线，其进给方向垂直于工件的轴线，所以件轴线，其进给方向垂直于工件的轴线，所以切断刀的主偏角切断刀的主偏角kr=90o，00。 3派生角度计算。车刀的刀尖角 、楔角k0均为派生角度，可经过下面公式计

11、算得出 例14n画图阐明麻花钻钻孔时切削用量的概念、切画图阐明麻花钻钻孔时切削用量的概念、切削层参数的概念以及二者之间的换算关系。削层参数的概念以及二者之间的换算关系。n 分析分析1区分每齿进给量和每转进给量的区分每齿进给量和每转进给量的概念。对于麻花钻，钻头转一转，沿其轴线概念。对于麻花钻，钻头转一转，沿其轴线挪动的间隔为每转进给量挪动的间隔为每转进给量f mmr。钻头转过。钻头转过一个齿，沿轴线挪动的间隔为每齿进给量一个齿，沿轴线挪动的间隔为每齿进给量fz (f)mmz。钻头具有两条主切削刃，即有两。钻头具有两条主切削刃，即有两个刀齿。所以每齿进给量和每转进给量呈个刀齿。所以每齿进给量和每

12、转进给量呈2倍倍关系。关系。 n2确定待加工外表位置。钻孔是在实体上加工确定待加工外表位置。钻孔是在实体上加工孔，所以只能出如今已加工外表。而背吃刀量的孔，所以只能出如今已加工外表。而背吃刀量的概念是已加工外表和待加工外表的垂直间隔。为概念是已加工外表和待加工外表的垂直间隔。为了能求得背吃刀量，可以先从扩孔加工来思索。了能求得背吃刀量，可以先从扩孔加工来思索。在扩孔加工时，待加工外表为加工前底孔外表，在扩孔加工时，待加工外表为加工前底孔外表，所以背吃刀量所以背吃刀量p可由下式计算可由下式计算 -n p= (dmdw)2 (14)n式中式中 dm加工后孔径；加工后孔径；n dw加工前孔径。加工前

13、孔径。n 钻孔可视为钻孔可视为dw=0的情况，所以麻花钻钻孔尺寸的情况，所以麻花钻钻孔尺寸的背吃刀量为的背吃刀量为n p=dm/2n式中式中 dm 工件加工孔径。工件加工孔径。 n3掌握切掌握切削用量与切削用量与切削层参数间削层参数间的关系公式。的关系公式。n答案答案 见见例图例图17。 n (1)切削速度v：切削速度系指钻头外缘处的线速度。n V=dmn/100060 msn式中 dm钻头外径，mm；n n钻头或工件转速，rrain。 ，n (2)进给量f：钻头或工件每转一转，相对于工件的轴向位移量，称为每转进给量，或简称进给量，以f表示，单位为mmr；钻头每转一个刀齿，钻头与工件之间的相对

14、轴向位移量，称为每齿进给量，以符号f：表示，单位为mmz；在每秒钟内，钻头与工件之间的轴向位移量，那么称为每秒进给量或进给速度，以符号vf表示，单位为mms。它们之间的关系为n vf=nf=2nfz60 mmsn式中 n钻头或工件的转速，rmin。 n(3)背吃刀量背吃刀量(钻削深度钻削深度) p：p=dm2，单位为，单位为mm。n (4)切削厚度切削厚度hD：切削厚度系指垂直于主切削刃在基：切削厚度系指垂直于主切削刃在基面上投影方向测出的切削层断面尺寸，即面上投影方向测出的切削层断面尺寸，即n hD=fz sink = f sink /2 mmn 由于主切削刃上各点的主偏角不等，因此各点的切

15、由于主切削刃上各点的主偏角不等，因此各点的切削厚度也不相等。削厚度也不相等。n (5)切削宽度切削宽度bD：切削宽度系指在基面上所量出的主：切削宽度系指在基面上所量出的主切削刃参与任务的长度，即切削刃参与任务的长度，即n bD=p/ sink =d/2 sink mmn 切削面积切削面积AD：对麻花钻来讲，切削面积实践上系指：对麻花钻来讲，切削面积实践上系指每个刀齿的切削面积，即每个刀齿的切削面积，即n AD=hD bD=fz p = f d / 4 mm2 例15 n举例阐明外圆车刀横向进给和纵向进给时任举例阐明外圆车刀横向进给和纵向进给时任务角度的修整计算务角度的修整计算(画图画图)。n分

16、析分析车刀的标注角度是在不思索进给运动时车刀的标注角度是在不思索进给运动时的基面、切削平面为参考平面。在有进给运的基面、切削平面为参考平面。在有进给运动时，合成运动的速度方向发生变化，任务动时，合成运动的速度方向发生变化，任务基面、任务切削平面发生了变化。车刀任务基面、任务切削平面发生了变化。车刀任务角度即是在思索进给运动时刀具的实践切削角度即是在思索进给运动时刀具的实践切削角度。角度。n 答案答案 横向进给运动时横向进给运动时(如切断刀，见例图如切断刀，见例图18)，任务角度的修正计算为，任务角度的修正计算为 n纵向进给运动时纵向进给运动时(如车螺纹，例图如车螺纹，例图19)，任务角度为任务

17、角度为n0e= (螺纹左侧面取螺纹左侧面取+，右侧面取，右侧面取)n 0e= (螺纹左侧面取，右侧螺纹左侧面取，右侧面取面取+)ntan = tan fsin kr = f/dw/ sin kr 注： 本章要求在了解了一切的根本定义的根底上，重点掌握刀具角度的标注。 一、高速钢外圆车刀主剖面参考系前角一、高速钢外圆车刀主剖面参考系前角o、后角、后角o、主偏角主偏角r和刃倾角和刃倾角s的标注的标注n 如附图1所示，定义分别为：n (1)前角o过切削刃选定点在主剖面(Po)内丈量的前刀面Ar和基面Pr的夹角(有 +、)；n (2)后角o过切削刃选定点在主剖面(Po)内丈量的主后刀面Ar和切削平面P

18、sn 的夹角(有+、)；n (3)主偏角kr过切削刃选定点在基面Pr内丈量的主切削刃和进给方向的夹角；n (4)刃倾角s过切削刃选定点在切削平面Ps内丈量的切削刃S和基面Pr的夹角(有+、)。 一、(20分)n1，以外圆车刀为例，试述刀具切削刃上选定，以外圆车刀为例，试述刀具切削刃上选定点的切削平面、基面和正交平面点的切削平面、基面和正交平面(主剖主剖n面面)、前角、后角、刃倾角、主偏角的定义及、前角、后角、刃倾角、主偏角的定义及符号。符号。(7分分)n 2画图表示画图表示o=15 、o=6、kr=75 、kr=15 、s=6的外圆车刀。的外圆车刀。(8分分)n 3画图阐明外圆车刀刀尖高于机床

19、中心，画图阐明外圆车刀刀尖高于机床中心，其任务前角其任务前角oe和后角和后角oe能否发生变化能否发生变化?n如何变化如何变化?(5分分) n一、画图阐明精车阶梯轴时的外圆车刀一、画图阐明精车阶梯轴时的外圆车刀切削刃上一点在正交平面切削刃上一点在正交平面(主剖面主剖面)、法、法平平(剖剖)面、假定任务平面面、假定任务平面(进给剖面进给剖面)和背和背平面平面(切深剖面切深剖面)内的各几何角度。内的各几何角度。(12分分) n答案答案外圆车刀标注图外圆车刀标注图(见附图见附图3)。 n法平面内与正交平面法平面内与正交平面(主剖面主剖面)内的角度换算公式为内的角度换算公式为n 前角前角n: tann

20、= tano cossn 后角后角n：cot o =cot n cos sn 垂直基面的恣意剖面与正交平面垂直基面的恣意剖面与正交平面(主剖面主剖面)内的角内的角度换算公式为度换算公式为n 前角前角i: tan i = tano sin ki + tan s cos kin 后角后角i：cot i =cot o sin ki + tans cos kin 假定任务平面假定任务平面(进给剖面进给剖面)和背平面和背平面(切深剖面切深剖面)与正与正交平面交平面(主剖面主剖面)内的角度换算内的角度换算n 公式为：公式为： n当当ki=180kr时，可得假定任务平面的前角和后时，可得假定任务平面的前角和

21、后角与正交平面内前角、后角的换算角与正交平面内前角、后角的换算n公式：公式： n 前角前角f: tan f = tano sin kr + tan s cos krn 后角后角 f：cot f =cot o sinkr + tan s cos krn 当当ki=90kr，时，可得背平面的前角和后角与，时，可得背平面的前角和后角与正交平面内的前角、后角换算公式：正交平面内的前角、后角换算公式：n 前角前角p: tan p = tano cos kr + tan s sin krn 后角后角 p：cot p =cot p cos kr + tan s sin krn 当知当知 p、 p和和 f、

22、f时，可得时，可得 o、 p及及 s tan o = tanp cos r + tan f sin r cot o =tan p cos r +cot f sin r tan s= tanp sin r tg f cos r 最大前角、最小后角及方位角的计算公式为：最大前角、最小后角及方位角的计算公式为： n1试用本章论述的根本定义，分析用麻花钻试用本章论述的根本定义，分析用麻花钻在钻孔时的主运动、进给运动、工件上在钻孔时的主运动、进给运动、工件上n 的加工外表和麻花钻的各刀面与刀刃。的加工外表和麻花钻的各刀面与刀刃。n 2列举外圆车刀在不同参考系中的主要标列举外圆车刀在不同参考系中的主要标注

23、角度及其定义。注角度及其定义。n 3试述刀具的标注角度与任务角度的区别。试述刀具的标注角度与任务角度的区别。为什么横向切削时，进给量不能过大为什么横向切削时，进给量不能过大?n 4请设法证明式请设法证明式(12)cot n = cot o cos s，和式和式(14) cot I = cot o sin ki + tan s cos kI。n 5设外圆车刀的设外圆车刀的s = 5 ，T=15，o=8 ，kr=45 ，求，求f、p、f及及p。n一、画图标出外圆车刀的一、画图标出外圆车刀的kr 、kr、o 、o 、n 、n 、o 、s、f、p、f、p。并写。并写n 出：出：(1)法平面角度与正交平面法平面角度与正交平面(主剖面内的主剖面内的角度换算关系式；角度换算关系式；(2)垂直于基面的恣意剖面垂直于基面的恣意剖面n 角度与正交平面角度与正交平面(主剖面主剖面)角度的换算关系式；角度的换算关系式； (3)假定任务平面假定任务平面(进给剖面进给剖面)内、背平面内、背平面n (切深剖面切深剖面)与正交平面与正交平面(主剖面主剖面)角度的换算关角度的换算关系式；系式；(4)最大前角和最小后角确实定及