《机械制造过程原理》课件01第一章 金属切削的基本要素

1、第一 章 金属切削的基本要素第一节 切削运动和切削要素第二节 刀具的几何角度和结构第三节 切削层参数第四节 刀具材料第一节 切削运动和切削要素一、零件的种类及组成一、零件的种类及组成 金属切削加工的定义 金属切削刀具和工件按一定规律作相对运动，通过刀具上的切削刃切除工件上多余的(或预留的)金属，从而使工件的形状、尺寸精度及表面质量都合乎预定要求，这样的加工称为金属切削加工。 Metal Cutting Machining, removal of material from a workpiece by cutting or abrasive processes完成切削加工必须具备的两个条件：切

2、削刀具与工件之间必须有一定的相对运动；切削刃有一定的形状；轨迹法、成形法、相切法、展成法 发生线是由刀具的切削刃与工件间的相对运动获得的，有4种二、切削运动分析切削运动直线运动旋转运动二、切削运动分析1. 主运动：直接切除工件上的切削层，使之变为切屑，以形成工件新表面的运动。 通常用切削速度 vc (m/s) 表示。特点：速度高、功耗大。只能有1个。进给运动：不断地把切削层投入切削的运动。通常用vf、f或 fz表示。特点：速度低、功耗小、可以是断续运动、可以多个。合成切削运动：主运动和进给运动合成的运动。用ve表示。各种切削加工的切削运动切削刃相对于工件的运动过程, 就是加工表面形成过程。在这

3、个过程中, 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。三、切削用量三要素三、切削用量三要素切削速度：(vc) 进给量：( f ) 背吃刀量：(ap)“工件上已加工表面和待加工表面之间的垂直距离”。对于外圆车削：“切削刃选定点相对与工件主运动的瞬时速度”。通常以最大线速度为准。主运动是旋转运动时：“工件或刀具每转一转时，两者沿进给方向的相对位移”。f (mm/r), vf (mm/s), fz (mm/z)第二节 刀具的几何角度和结构第二节 刀具的几何角度和结构第二节 刀具的几何角度和结构第二

4、节 刀具的几何角度和结构第二节 刀具的几何角度和结构一、刀具切削部分的结构要素第二节 刀具的几何角度和结构归结起来： “三面两刃一尖”前刀面Ar后刀面A副后刀面A交线交线主切削刃s副切削刃s刀尖连接部分一、刀具切削部分的结构要素二、刀具标注角度参考系前提条件： 不考虑进给运动； 车刀选定点与工件中心等高； 刀杆中心线与进给方向垂直； 刀具的安装面与基面Pr平行；刀具标注角度参考系：基面Pr：“通过主切削刃上选定点垂直于主运动方向的平面”基面：切削平面Ps：“通过主切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面”。切削平面：主剖面Po：“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”。

5、主剖面：法剖面：法平面Pn:“通过主切削刃上选定点，并垂直于切削刃的平面”。进给剖面、切深剖面：进给剖面Pf：“通过主切削刃上选定点，平行于进给方向并垂直于基面的平面”由PrPf组成一个进给剖面参考系进给剖面、切深剖面：切深剖面Pp:“通过主切削刃上选定点，同时垂直于基面和假定工作平面的平面”。三、刀具的标注角度在基面内测量的角度：主偏角：“主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角”。副偏角：“副切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角”。刀尖角：“主切削刃与副切削刃之间的夹角”。r=180-(r+r)在切削平面内的标注角度：刃倾角：S“主切削刃与基面之间的夹角”在主剖面内的标注角度后角：o“后刀面

6、与切削平面的夹角”前角：o“前刀面与基面之间的夹角”。Pr-Ps-Po参考系下的标注角度Pr-Ps-Pn参考系下的标注角度Pr-Ps-Pn参考系下的标注角度进给、切深剖面内的标注角度外圆车刀纵向进给时的标注角度：四、刀具角度的换算1 .法剖面与主剖面内前、后角的关系2 .任意剖面与正交平面内前、后角的关系五、刀具的工作角度 横向进给运动对工作前、后角的影响纵向进给运动对工作前、后角的影响刀尖安装高低对工作前、后角的影响加工外圆时：加工内孔时：刀杆安装偏斜对工作主、副偏角的影响课堂测验：1、形成发生线的方法有哪几种？2、刀具角度标注角度参考系与实际工作角度参考系有什么不同？3、刀具标注角度参考系

7、有哪几种？并用符号予以表示。每个参考系中所标注的独立角度又有哪几个？4、切削用量三要素有哪些？代表符号和单位又是什么？第三节 切削层参数与切削方式一、切削层：“刀具沿进给方向移动一个进给量 f，由一个刀齿正在切削着的金属层”。切削层的大小和形状直接影响：刀具切削部分承受的载荷大小；决定了切屑的尺寸和形状；二、切削层的参数切削厚度：hD“垂直于过渡表面度量的切削层尺寸”hD=fsinr (mm)切削宽度：bD“沿着过渡表面度量的切削层尺寸”bD=ap/sinr (mm)切削面积：ADAD=hDbD (mm2)对于外圆车削：AD=fap (mm2) 三、残留面积：四、 金属切除率金属切除率Qz：单

8、位时间内切下工件材 料的体积五、切削方式1 自由切削与非自由切削自由切削：只有一条直线切削刃参与切削非自由切削：曲线切削刃或主、副切削刃同时参与切削直角切削：切削速度方向与主切削刃相垂直的切削斜角切削：切削速度方向与主切削刃不相垂直的切削2 直角切削（正切削）与斜角切削（斜切削）测验. 试绘图标出端面车削情况下的下列角度及参数：Kr、kr、o、0、o、s、hD、bD。 并指出切削过程中正在变化着的三个表面。小 结任何一种切削加工都必须满足一定的条件，即：刀具和工件间要有形成零件结构要素所需的相对运动；刀具必须具有一定的空间几何结构；刀具材料的性能能够满足切削加工的需要。1.在切削加工中，切削运

9、动包括主运动和进给运动。主运动和进给运动可分别用切削速度、进给量、背吃刀量（称为切削用量三要素）来定量描述。2.车刀结构最为简单，车刀由刀杆和切削部分组成，车刀的主要几何要素可归纳为：“一尖、两刃、三面、六角”。“一尖”指刀尖，“两刃“指主、副切削刃，“三面”指前面和主、副后面，“六角”指前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角、副后角。要准确掌握这些几何要素的概念，并能够熟练地标注。3.描述和标注刀具切削部分各级和要素在空间上位置的参考坐标系有两类，即静态参考系（或称标注参考系）和动态参考系（或称为工作参考系），两者的区别在于前者是在一定的假设条件下建立的，而后者是根据生产中的实际状况建立的。4.

10、 进给运动将导致纵向车削和横向车削时刀具的前角增大、后角减小，尤其是在加工多头螺纹、切断工件时，影响更大。刀具安装位置偏高（或低）将导致外表面车削时刀具的工作前角加大，后角减小（或前角减小，后角加大）；刀具安装位置对内表面车削时的工作角度的影响与外表面车削时刚好相反。刀具安装基面与主运动方向不垂直或刀杆中心线与假定进给运动方向不垂直等将引起车刀的多个角度发生变化。5. 切削层公称宽度、厚度和横截面积是描述切削层的基本参数，与进给量、背吃刀量、主偏角有关系。6.了解自由切削和非自由切削、直角切削和斜角切削； 7.掌握刀具材料所具备的切削性能及分类。本章重点刀具切削部分几何参数的基本定义；刀具角度的标注、工作角度概念及影响因素；切削用量三要素。本章难点刀具的工作角度概念及影响因素；刀具材料所具备的切削性能及分类。学习指导注意：刀具切削部分几何参数的基本定义必须概念清楚，会画图表达；不同的切削方法切削用量三要素表现形式不同；依据工件上的表面确定参考平面和三个参考系，在参考系内度量角度；参