第一章 金属切削加工的基础知识

1、机械制造技术主讲教师：XXX第一节 切削运动与切削用量第二节 刀具角度第一节 切削运动与切削用量一、切削运动利用金属切削刀具切除工件上多余的金属，使工件的几何形状、尺寸精度及表面质量都符合预定要求，这样的加工称为金属切削加工。切削加工必须具备的基本条件：切削运动(造型运动)和刀具(几何形态)。第一章 金属切削加工的基础知识第一节 切削运动与切削用量一、切削运动切削加工的特点 可获得较复杂的工件形状。 可获得较小的表面粗糙度值。 可获得较高的尺寸精度、表面几何形状精度和位置精度。因此，金属切削加工常作为零件的最终加工方法。第一章 金属切削加工的基础知识第一节 切削运动与切削用量一、切削运动第一章

2、 金属切削加工的基础知识主运动进给运动第一节 切削运动与切削用量一、切削运动第一章 金属切削加工的基础知识 1. 主运动主运动方向切削刃上选定点相对于工件的瞬时主运动方向。切削速度vc切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。由机床或人力提供的刀具与工件之间主要的相对运动, 它使刀具切削刃及其邻近的刀具表面切入工件材料，使被切削层转变为切屑, 从而形成工件的新表面。在切削运动中，主运动速度最高、耗功最大，是切下切屑所必须的基本运动。第一节 切削运动与切削用量一、切削运动第一章 金属切削加工的基础知识 2. 进给运动进给运动方向切削刃上选定点相对于工件的瞬时进给方向。进给速度vf 切削刃上选定

3、点相对于工件的进给运动的瞬时速度。不断地把被切削层投入切削，以逐渐切削出整个表面的运动。进给运动可由刀具完成(如车削)，也可由工件完成(如铣削)，可以是间歇的（如刨削）, 也可以是连续的（如车削）。第一节 切削运动与切削用量一、切削运动第一章 金属切削加工的基础知识主运动和进给运动合成的运动称为合成切削运动。 3.合成切削运动fcevvv第一节 切削运动与切削用量一、切削运动第一章 金属切削加工的基础知识各种切削加工的切削运动第一节 切削运动与切削用量一、切削运动第一章 金属切削加工的基础知识第一节 切削运动与切削用量二、工件的表面 切削刃相对于工件的运动过程, 就是表面形成过程。 在这个过程

4、中, 切削刃相对于工件的运动轨迹面就是工件上的加工表面和已加工表面。 有两个要素，一是切削刃, 二是切削运动。 不同的切削运动的组合,即可形成各种工件表面。车削加工是一种最常见的、典型的切削加工方法。车削加工过程中工件上有三个不断变化着的表面。第一章 金属切削加工的基础知识第一节 切削运动与切削用量二、工件的表面第一章 金属切削加工的基础知识（1）待加工表面工件上待切除的表面。（2）已加工表面工件上经刀具切削后产生的新表面。（3）过渡表面工件上切削刃正在切削的表面。它是待加工表面和已加工表面之间的过渡表面。第一节 切削运动与切削用量二、工件的表面第一章 金属切削加工的基础知识第一节 切削运动与

5、切削用量三、切削用量切削用量主要指控制切削过程的切削用量三要素。切削速度、进给量、背吃刀量。1. 切削速度(vc )切削加工时,刀刃上选定点相对于工件的主运动速度。外圆车削的切削速度为vc =dn/1000。第一章 金属切削加工的基础知识第一节 切削运动与切削用量三、切削用量2. 进给量(f)是指刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。当主运动是回转运动时，进给量指工件或刀具每回转一周，两者沿进给方向的相对位移量，单位为mm/r；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，两者沿进给方向的相对位移量，单位为 mm/双行程。第一章 金属切削加工的基础知识第一节 切削运动与切削用量三

6、、切削用量第一章 金属切削加工的基础知识车削时进给速度vf可由下式计算 vf=fn铣削时进给速度为 vf=fn=zfzn合成切削速度ve可表达为 ve=vc+vf第一节 切削运动与切削用量三、切削用量3. 背吃刀量 ap在基面上垂直于进给运动方向测量的切削层最大尺寸,外圆车削: ap(dw-dm)/2 vc、f、ap 构成了普通外圆车削的切削用量三要素。材料切除率，用Qz表示。三要素的乘积作为衡量指标，单位为mm3/min，Qz=1000vcfap。第一章 金属切削加工的基础知识第一节 切削运动与切削用量四、切削层参数切削层是指在切削过程中，由刀具在切削部分的一个单一动作（或指切削部分切过工件

7、的一个单程，或指只产生一圈过渡表面的动作）所切除的工件材料层。1. 切削层公称厚度hD垂直于正在加工的表面（过渡表面）度量的切削层参数。 hDfsinKr。第一章 金属切削加工的基础知识第一节 切削运动与切削用量四、切削层参数2. 切削层公称宽度bD平行于正在加工的表面（过渡表面）度量的切削层参数。bDapsinKr3.切削层公称横截面积AD在切削层参数平面内度量的横截面积。ADhDbD=apf第一章 金属切削加工的基础知识第一节 切削运动与切削用量四、切削层参数第一章 金属切削加工的基础知识车削时的切削层尺寸第二节 刀具角度第一章 金属切削加工的基础知识刀面前刀面后刀面副后刀面刀刃主切削刃副

8、切削刃刀尖车刀切削部分的组成要素第二节 刀具角度一、刀具切削部分的结构要素1.刀面（2）前刀面A 切屑沿其流过的刀具表面。（2）主后刀面A与工件过渡表面相对的刀具表面。 （3）副后刀面A 与工件已切削加工的表面相对的刀具表面。第一章 金属切削加工的基础知识第二节 刀具角度一、刀具切削部分的结构要素2.刀刃（1）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，也称为主刀刃。（2）副切削刃S前刀面与副后刀面的交线，它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面，也称为副刀刃。 第一章 金属切削加工的基础知识第二节 刀具角度一、刀具切削部分的结构要素3.刀尖三个刀面在空间的交点，也可理解为

9、主、副切削刃二条刀刃汇交的一小段切削刃。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。第一章 金属切削加工的基础知识第二节 刀具角度二、定义刀具角度的参考系第一章 金属切削加工的基础知识刀具角度是为刀具设计、制造、刃磨和测量时所使用的几何参数，它们是确定刀具切削部分几何形状（各表面空间位置）的重要参数。用于定义和规定刀具角度的各基准坐标面称为参考系;参考系可分为刀具静止参考系和刀具工作参考系两类第二节 刀具角度三、刀具静止参考系在设计、制造、刃磨和测量时，用于定义刀具几何参数的参考系称为刀具静止参考系或标注角度参考系。在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。标

10、注角度参考系的两个假定假定运动条件：给出刀具假定主运动和假定进给运动方向，而不考虑进给运动的大小。假定安装条件：刀具安装基准面垂直于主运动方向，刀柄的中心线与进给运动方向垂直，刀尖与工件中心轴线等高。静止参考系中最常用的刀具标注角度参考系是正交平面参考系,其它参考系有法平面参考系、假定工作平面参考系等。第一章 金属切削加工的基础知识第二节 刀具角度四、正交平面参考系由以下三个在空间相互垂直的参考平面构成。第一章 金属切削加工的基础知识通过主切削刃上选定点垂直于主运动方向的平面”基面第二节 刀具角度四、正交平面参考系第一章 金属切削加工的基础知识“通过主切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的

11、平面”。切削平面第二节 刀具角度四、正交平面参考系第一章 金属切削加工的基础知识正交平面 “通过主切削刃上选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面”。第二节 刀具角度四、正交平面参考系第一章 金属切削加工的基础知识 正交平面参考系第二节 刀具角度五、刀具标注角度第一章 金属切削加工的基础知识基面中测量的刀具角度主偏r：主切削刃在基面上的投影与进给运动速度vf 方向之间的夹角。副偏角r 副切削刃在基面上的投影与进给运动速度vf反方向之间的夹角。刀尖角r：主、副切削刃在基面上的投影之间的夹角，它是派生角度。r=180-(r r)r是标注角度是否正确的验证公式之一。第二节 刀具角度六、切削平面中测量

12、的刀具角度刃倾角s：主切削刃与基面之间的夹角。它在切削平面内标注或测量，但有正负之分。当主切削刃与基面平行时s=0；当刀尖点相对基面处于主切削刃上的最高点时s 0；反之s 0。 第一章 金属切削加工的基础知识第二节 刀具角度七、正交平面中测量的刀具角度（1）前角O：前面与基面之间的夹角。（2）后角o：后面与切削平面之间的夹角。（3）楔角o：前面与后面之间的夹角，它是个派生角。它与前角、后角有如下的关系：o90-(O)。o也是判断标注是否正确的验证式之一。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，以及不考虑进给运动的影响等条件下确定的。第一章 金属切削加工的基础知

13、识第二节 刀具角度八、刀具的静态角度副后角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。第一章 金属切削加工的基础知识车刀在正交平面参考系中的主要标注角度第二节 刀具角度第一章 金属切削加工的基础知识法平面Pn:“通过主切削刃上选定点，并垂直于切削刃的平面”。第二节 刀具角度刀具的工作角度：刀具在工作参考系中确定的角度称为刀具工作角度。研究刀具工作角度的变化趋势，对刀具的设计、改进、革新有重要的指导意义。刀具工作参考系的建立：与静态系统中正交平面参考系建立的定义和程序相似，不同点就在于它以合成切削运动e或刀具安装位置条件来确定工作参考系的基面pre。由于工作

14、基面的变化，将带来工作切削平面pse的变化，从而导致工作前角oe、工作后角oe的变化。第一章 金属切削加工的基础知识第二节 刀具角度九、刀具工作参考系1.工作基面pre 通过切削刃上的考查点，垂直于合成切削运动速度方向的平面。2.工作切削平面pse通过切削刃上的考查点，与切削刃相切且垂直于工作基面的平面。3.工作正交平面poe通过切削刃上的考查点，同时垂直于工作基面、工作切削平面的平面。第一章 金属切削加工的基础知识第二节 刀具角度十、刀具工作角度的分析在工作正交平面参考系中，一般考核刀具工作角度(oe 、oe 、re、re、oe 、se)的变化，对刀具角度设计补偿量以及对切削加工过程的影响情

15、况。在车削(切断、车螺纹、车丝杠)、镗孔、铣削等加工中，通常因刀具工作角度的变化，对工件已加工表面质量或切削性能造成不利影响。第一章 金属切削加工的基础知识第二节 刀具角度十、刀具工作角度的分析1.进给运动对工作前、后角的影响1）横向进给运动对工作前、后角的影响横向进给车外圆时，合成切削运动产生的加工轨迹是阿基米德螺旋线，从而使工作前角oe增大、工作后角oe 减小。2）轴向进给运动对工作前、后角的影响第一章 金属切削加工的基础知识dfndnfvvtgcfooeoe0第二节 刀具角度十、刀具工作角度的分析1.进给运动对工作前、后角的影响1）横向进给运动对工作前、后角的影响第一章 金属切削加工的基础知识第二节 刀具角度十、刀具工作角度的分析第一章 金属切削加工的基础知识wffffefffedftgrfooeoektgsintan0轴向进给运动对工作角度的影响第二节 刀具角度十、刀具工作角度的分析2.刀具安装位置对刀具工作角度的影响1)刀尖安装高低对刀具工作角度的影响 用刃倾角s=0车刀车削外圆时，由于车刀的刀尖高于工件中心，使其基面和切削平面的位置发生变化，工作前角oe增大，而工作后角oe减小。 若切削刃低于工件中心，则工作角度的变化情况正好相反。 加工内表面时，情况与加工外表面相反。第一章 金属切削加工的基础知识第二节 刀具角度第一章 金属切削加工的基础知