机械设计制造基础.ppt

第二章 制造工艺装备 第一节 金属切削刀具的基本知识 本章内容及重点 基本内容： 切削运动与切削用量； 刀具的几何参数； 切削层参数与切削方式。 重点： 刀具切削部分几何参数的基本定义； 刀具的工作角度概念及影响因素。 金属切削加工的基本概念 一、金属切削加工的基本概念 金属切削加工 是工件与刀具相互作用的过程，是用刀具从工件表面上切除多余的材料的过程。 金属切削加工的目的 使被加工零件的尺寸精度、形状和位置精度、表面质量达到设计与使用要求。 金属切削加工的基本概念 金属切削加工的基本概念 实现切削过程的三个条件 切削运动： 工件与刀具之间要有相对运动。 切削性能： 刀具材料必须具备一定的切削性能。 切削角度： 刀具必须具有合理的几何参数。 切削运动与切削用量 1.切削运动与切削用量 切削运动 刀具与工件间的相对运动（即表面成形运动） 切削运动可分为主运动和进给运动 主运动和进给运动的向量合称为合成切削运动 切削运动与切削用量 1）主运动 使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本的运动，称为主运动。 特征：速度最高、消耗功率最大。只有一个。 2）进给运动 使主运动能够连续切除工件上多余的金属，以便形成工件表面所需的运动，称为进给运动。 特征：速度低、消耗功率小。可有多个。 切削运动与切削用量 3）切削用量 切削用量 是切削加工中切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）的总称。 切削速度υc 切削加工时，切削刃上选定点相对于工件的主运动的速度。单位为m/s或m/min。 主运动是旋转时，最大切削运动是： 切削运动与切削用量 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/str或mm/单行程； 对于多齿的旋转刀具（如铣刀、切齿刀），常用每齿进给量fz，单位为mm/z或mm/齿。 它与进给量f的关系为f=zfz 切削运动与切削用量 进给速度υf 指切削刃上选定点相对工件进给运动的瞬间时速度，单位为mm/s或m/min。 车削时进给运动速度为：υf=nf 背吃刀量（切削深度）ap 在基面上，垂直于进给运动方向测量的切削层最大尺寸（已加工表面与待加工表面间的垂直距离）。 外圆车削的背吃刀量：ap＝（dw-dm）/2 切削运动与切削用量 切削运动与切削用量 合成切削运动与合成切削速度 合成切削运动 由主运动和进给运动合成的运动。 合成切削速度υe 切削刃上选定点相对于工件的合成运动的瞬时速度。 υe＝υc+υf 切削加工过程中的工件表面 2.切削加工过程中的工件表面 待加工表面 工件上即将切除的表面。 已加工表面 工件上已经切除而形成的新表面。 过度表面（加工表面） 工件上正在切削的表面。 切削层 3.切削层 在切削过程中，刀具的刀刃在一次走刀中从工件待加工表面切下的金属层，称为切削层。 切削层参数是指这个切削层的截面尺寸，一般在基面内度量和观察。 切削层 切削层参数 是指切削层的截面尺寸，它决定刀具所承受的负荷和切屑的尺寸大小，一般在基面内度量和观察。 切削层 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。（简称切削厚度） hD=fsinκr 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。（简称切削宽度） bD=ap/sinκr 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。（简称切削面积） AD=hDbD=apf 切削层 上述公式中可看出 hD、bD均与主偏角有关，但切削层公称横截面积AD只与hD、bD或f、ap有关。 残留面积 实际横截面积 刀具角度 二、刀具角度 （一）刀具切削部分的组成 刀具的组成 由工作部分和非工作部分构成（车刀由刀头和刀柄两部分组成）， 刀头用于切削，刀柄用于装夹。 刀具切削部分的组成 刀具切削部分的组成 外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分（又称刀头）组成可用一句话总结：“三面两刃一尖”。 前刀面 主后刀面 副后刀面 主切削刃 副切削刃 刀尖（过渡刃） 刀具切削部分的组成 副后刀面Aα’ 与已加工表面相对的表面。 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。 刀具切削部分的组成 刀尖（过渡刃） 主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃。 它可以是小的直线段，折线段，或圆弧。 刀具角度参考系 （二）刀具角度参考系 刀具角度是确定刀具切削部分几何形状的重要参数。用于定义刀具角度的各基准坐标平面称为参考系。 参考系