金属切削加工及刀具的基本定义.ppt

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1、第一章金属切削加工及刀具的基本定义本章主要介绍金属切削过程的基础知识，分两大部分：一、基本定义——介绍金属切削过程方面的一些基本概念，它包括切削运动、切削用量、参考系（基面、切削平面、主剖面）、刀具标注角度、切削层参数等二、刀具材料——介绍刀具材料应具备的性能（硬度、耐磨性、强度、韧性、耐热性、工艺性、经济性），两种常用的刀具材料（高速钢、硬质合金）和其它刀具材料（涂层、陶瓷、人造金刚石、立方氮化硼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。金属切削加工要切除工件上多余的金属，形成已加工表面，必须具备两个基本条件：切削运动(造型运动)和刀具(几何形态

2、)。造型运动的复杂程度将影响机床的结构。刀具的复杂程度将影响刀具刃磨制造的难易程度，同时也会促进刀具材料、刀具制造工艺的发展。一、金属切削加工基本概念1.切削运动图2-1切削运动（1）主运动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。①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。②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。刀具与工件之间附加的相对运动,它配合主运动依次地或连续不断地切除切屑,从而形成具有所需几何特

3、性的已加工表面。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）。（2）进给运动①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。②进给速度vf切削刃上选定点相对于工件的进给运动的瞬时速度。主运动和进给运动合成的运动称为合成切削运动。（3）合成切削运动图2-2各种切削加工的切削运动切削刃相对于工件的运动过程,就是表面形成过程。在这个过程中,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。2、切削加工过程中的工件表面车削加工是一种最常见的、

4、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（图2-1）。（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。3、切削要素切削要素主要指控制切削过程的切削用量要素和在切削过程中由余量变成切屑的切削层参数。（1）切削用量要素①切削速度对切削运动定量描述的重要指标之一。外圆车削的切削速度为vc=πdwn/1000②进给量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

5、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图2-3切削时合成切削速度③背吃刀量ap对于车削和刨削加工来说，切削深度ap（背吃刀量）是在与主运动和进给运动方向相垂直的方向上度量的已加工表面与待加工表面之间的距离，单位mm。外圆车削:ap＝(dw-dm)/2vc、f、ap构成了普通外圆车削的切削用量三

6、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切削用量和切削层参数（2）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（图2－3）。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。hD＝fsinKr②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。bD＝ap／sinKr图2－3车削时的切削层尺寸③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。AD＝hDbD=apf上述公式中可看出hD、bD均

7、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。二、刀具角度（一）刀具的构成由工作部分和非工作部分构成。车刀的工作部分比较简单，只由切削部分构成，非工作部分就是车刀的柄部(或刀杆)。不论刀具结构如何复杂，就其单刀齿切削部分，都可以看成由外圆车刀的切削部分演变而来，本节以外圆车刀为例来介绍其几何参数。（1)前刀面Aγ切屑流过的刀面。1.刀面（2)主后刀面Aα与工件正在被切削加工的