第一章 刀具几何角度和切削层参数

1、主要内容n切削运动n刀具坐标系n刀具角度n切削层参数什么叫做金属切削加工？n金属切削加工 用金属切削刀具从工件上切除多余的金属，从而获得在形状、尺寸精度、表面质量上都符合预定要求的加工。n切削加工工艺系统机床、夹具、刀具、工件n金属切削加工方法 车、铣、铇、钻、磨、镗、拉、插、铰、扩、刮、滚、珩、推等。 1-1 切削运动与加工表面n车削中的工件表面 n切削三要素 n切削运动一. 车削中的工件表面 dwapdmVA VB VC vf待加工 已加工过渡待加工表面待加工表面即将被即将被切除金属层的表面切除金属层的表面过渡表面过渡表面主切主切削刃正对的表面削刃正对的表面已加工表面已加工表面切除切除多余

2、金属后形成的多余金属后形成的表面表面二. 切削运动与切削用量三要素n切削运动加工过程中工件与刀具间的相对运动，从而切除多余金属，使工件获得所需要求的形状和精度n切削运动包括主运动和进给运动1. 主运动和切削速度V刀具和工件之间产生的相刀具和工件之间产生的相对运动中的主要运动，以对运动中的主要运动，以便刀具能切下金属便刀具能切下金属切削速度切削速度指切削刃上某指切削刃上某点相对于工件的瞬时速度点相对于工件的瞬时速度注意注意计算切削速度时，以计算切削速度时，以最大切削最大切削速度速度为准为准切削速度从切削速度从最大变到零最大变到零smndVw/10002. 进给运动和进给量 f进给运动使刀具能够重

3、复进给运动使刀具能够重复或连续切除多余的金属的或连续切除多余的金属的运动，运动，工件或刀具每转一工件或刀具每转一圈，进给方向的位移圈，进给方向的位移表示参数表示参数进给速度进给速度V Vf f mm/smm/s进给量进给量f - mm/rf - mm/r或或mm/strmm/str每齿进给量每齿进给量a af f mm/zmm/zV Vf f=f=f* *n=an=af f* *z z* *n n3. 切削深度apn刀具与工件在切深方向的接触量。n已加工表面与待加工表面的垂直距离n对于车削外圆，s0，ap=(dw-dm)/2 vfdwdm4. 切削时的合成速度向量feVVV四. 典型切削加工运

4、动n车端面n镗孔n车螺纹n切槽1. 车端面2. 镗孔3. 车螺纹4. 切槽1-2 刀具切削部分的基本定义n刀具切削部分的构造要素 n刀具坐标系 n切削要素的投影图n标注角度 n工作角度一. 刀具切削部分构造要素：切屑流过的表面切屑流过的表面工件过渡表面相对的表面工件过渡表面相对的表面工件已加工表工件已加工表面相对的表面面相对的表面前刀面和后刀前刀面和后刀面相交的部分面相交的部分前刀面和副后刀前刀面和副后刀面相交的部分面相交的部分主切削刃和副主切削刃和副切削刃相切削刃相交的部分交的部分三面、两刃、一尖三面、两刃、一尖二. 刀具坐标系n静止坐标系刀具制造测量时表明刀具角度形状 n工作坐标系切削过程

5、中反映有效的工作角度n主剖面坐标系（Pr、Ps、Po）n法剖面坐标系（Pr、Ps、Pn）n进给切深剖面坐标系（Pf、Pp、Pr）1. 刀具的静止坐标系Ps、 Pr、 P0 互相垂直，构成主剖面坐标系互相垂直，构成主剖面坐标系基面基面Pr 通过切削刃上某通过切削刃上某一选定点，垂直于切削速度一选定点，垂直于切削速度的平面的平面切削平面切削平面Ps过主切削过主切削刃选定点，与切削刃相切并刃选定点，与切削刃相切并垂直与基面垂直与基面主剖面主剖面Po通过切削刃通过切削刃上某一选定点，垂直于切削上某一选定点，垂直于切削刃在基面上投影的平面。刃在基面上投影的平面。2. 工作坐标系工作坐标系与静止坐标系的区

6、别nf0，Ve代替Vn刀具安装位置不准确切削速度发生变化，使得各平面方向发生变化三. 刀具切削部分投影图的画法Pr投影视图投影视图Ps投影视图投影视图副主切削刃的副主切削刃的主剖面剖视图主剖面剖视图主切削刃的主主切削刃的主剖面剖视图剖面剖视图四. 刀具标注角度 1. 在主剖面Po内测量前角前角0 前刀面与基面的夹角前刀面与基面的夹角后角后角0 后刀面与切削平面的夹角后刀面与切削平面的夹角楔角楔角0 前刀面与后刀面的夹角前刀面与后刀面的夹角900002. 在基面Pr内测量主偏角主偏角r 主切削刃与进给方向在基面上投影的夹角主切削刃与进给方向在基面上投影的夹角副偏角副偏角r 副切削刃与进给方向在基

7、面上投影的夹角副切削刃与进给方向在基面上投影的夹角刀尖角刀尖角r 主、副切削刃在基面上投影的夹角主、副切削刃在基面上投影的夹角余偏角余偏角r 主切削刃与假定切深方向在基面上投影的夹角主切削刃与假定切深方向在基面上投影的夹角180rrr90rr3. 在副切削刃的主剖面内测量副后角副后角0 副后刀面与副切削平面的夹角副后刀面与副切削平面的夹角副前角副前角0 前刀面与基面的夹角前刀面与基面的夹角4. 在切削平面Ps内测量刃倾角刃倾角ss 主切削刃与基面的夹角主切削刃与基面的夹角 刀尖为最低点刀尖为最低点刀尖为最高点刀尖为最高点5. 小结要求掌握10个刀具角度基本角度0、0 、 0 、r 、 r 、s

8、 派生角度0 、r 、r 、0角度之间可以相互换算五. 刀具工作角度 (1) q 工作角度工作角度 在切削过程中对切削变形和切屑流动状在切削过程中对切削变形和切屑流动状况起作用的是工作坐标系中的有效角度况起作用的是工作坐标系中的有效角度q工作主剖面坐标系工作主剖面坐标系（Pre、Pse、Poe）Pre通过切削刃上某一点，通过切削刃上某一点， Ve的平面的平面Pse通过切削刃上某一点，与切削刃相切并通过切削刃上某一点，与切削刃相切并 Pre的平面的平面Poe通过切削刃上某一点，通过切削刃上某一点， 切削刃在切削刃在Pre上投影的平面上投影的平面五. 刀具工作角度(2)工作前角工作前角0e前刀面与

9、基面的夹角前刀面与基面的夹角工作后角工作后角0e后刀面与切削平面的夹角后刀面与切削平面的夹角 工作主偏角工作主偏角re主切削刃与进给方向在主切削刃与进给方向在Pr上投影的夹角上投影的夹角工作副偏角工作副偏角re副切削刃与进给方向在副切削刃与进给方向在Pr上投影的夹角上投影的夹角工作副后角工作副后角 0e 副后刀面与副切削平面的夹角副后刀面与副切削平面的夹角工作刃倾角工作刃倾角sese 主切削刃与基面的夹角主切削刃与基面的夹角 六. 法剖面坐标系与主剖面坐标系的区别n法剖面通过切削刃上某点，垂直于切削刃的平面n主剖面通过切削刃上某点，垂直于切削刃在基面上投影的平面n法剖面内测量的角度n ，n ，

10、n1-3 刀具工作角度计算本节要讨论2个问题1.刀具工作坐标系是如何建立的2.当标注角度已知的时候，如何计算工作角度进给切深坐标系平面q Pp假定切深平面假定切深平面 假定假定切深方向切深方向q Pf 假定进给平面假定进给平面 假定假定进给方向进给方向q Ppe工作切深平面和工作切深平面和Pfe工作进给平面工作进给平面q进给切深坐标系进给切深坐标系(纵横坐标系纵横坐标系)Pr,Ps,Pp,Pf组成组成进给切深坐标系标注角度q对于外圆车刀对于外圆车刀Pp是纵剖面，是纵剖面，Pf是横剖面是横剖面纵向前角纵向前角p纵向后角纵向后角p纵向楔角纵向楔角p横向前角横向前角f横向后角横向后角f横向楔角横向楔

11、角f一. 进给运动对工作角度的影响n大多数情况下，进给速度远小于主运动速度，刀具工作角度近似于标注角度，但有时进给速度和主运动速度相比不能忽略，则必须加以考虑n主要分析横车和纵车的情况1. 横车 以切断刀为例 00e00edffddtg2工作坐标系不同工作坐标系不同于静止坐标系，于静止坐标系，导致工作角度与导致工作角度与标注角度不同标注角度不同基面改变基面改变切削平面改变切削平面改变主剖面不变主剖面不变Fig 1-142. 纵车fffefffewfdftgPre和和Pse都都发生倾斜发生倾斜Fig 1-15二. 刀具安装对工作角度的影响n刀尖高于或者低于工件中心线n刀杆与进给方向不垂直1.刀尖

12、高于(低于)工件中心pppepppe2sinwpdhFig 1-162.刀杆与进给方向不垂直GrreGrreFig 1-171-4 切削层参数 n切削层n切削厚度ac n切削宽度awn切削面积Ac1. 切削层 工件（刀具）每转一圈,刀具切削刃从工件上切削下来转化为切屑的金属层,称为切削层Fig 1-182. 切削厚度ac 垂直与工件过渡表面方向切削层的尺寸n 当 0时的外圆车刀纵车：rcfasin3. 切削宽度aw沿着工件过渡表面方向切削层的尺寸，等于主切削刃工作长度在基面的投影n当 0时的外圆车刀纵车rpwaasinFig 1-204. 切削面积Ac和残留面积Acn切削刃在基面内的面积pwccafaaArrctgctgfHn残留高度反映加工后残留高度反映加工后的