第1章 金属切削的基本定义复习.ppt

第1章金属切削的基本定义 Contents 1 1切削运动与切削用量 1 2刀具结构及几何参数 1 5切削层参数与切削方式 BASICDEFINITIONOFMETALCUTTING Schoolofmechanicalengineering第1章金属切削的基本定义 机械制造技术基础 1 1切削运动与切削用量 一 什么是切削加工 通过机床提供的切削运动和动力 使刀具和工件产生相对运动 Cuttingmotionandcuttingregime Schoolofmechanicalengineering第1章金属切削的基本定义 机械制造技术基础 切除工件上多余的材料 以获得合格零件的加工过程 线性表面 如何把零件的结构要素转换成机床语言 圆柱面 cylindricalsurface 圆锥面 circularconicalsurface 螺旋面 2 工件表面的形成方法及所需运动 Formingofsurfaceoftheworkpieceanditsrequiredmotion 机械制造技术基础 该表面都属于线性表面 是由一条线 母线 沿着另一条线 导线 运动而形成的轨迹 如何描述这些表面 这些表面有何特点 母线和导线统称发生线 可经济的在机床上加工 且易于保证精度 1 轨迹法 tracing 所形成的发生线为 点刀刃相对于工件的运动轨迹需要一个独立的成形运动 机床上如何形成发生线 母线 导线 2 相切法 tangency 所形成的发生线为 旋转的点刀刃相对于工件的运动轨迹的相切线需要两个独立的成形运动 1 刀具除了绕自身轴线的旋转 2 刀刃相对与工件的移动 3 成形法 Forming 切削刃为一条切削线 与要形成的发生线完全一致 不需要专门的成形运动 4 展成法 generating 刀具切削刃的形状为一条切削线 它与需要形成的发生线不吻合 切削线运动轨迹的包络线为发生线 需要一个复合运动 展成运动 切削运动与切削用量要想使工件形成所需表面 刀具与工件之间必须要有相对运动 切削运动 切削运动常用的分类 1 主运动 mainmotion 定义 由机床提供的刀具与工件间主要的相对运动 使刀具切削刃切入工件材料的运动 特点 速度最高 消耗功率大 通常只有一个 方向 不考虑进给运动的条件下 切削刃上选定点相对于工件的瞬时运动方向 2 进给运动 feedmotion 使主运动能够连续进行 切除工件上多余材料 形成满足一定要求的已加工表面的运动 或者定义为保证切削加工过程得以持续进行所需的运动 进给运动可以是连续的运动 也可以是间歇的运动 主运动和进给运动是实现切削加工的基本运动 可以由刀具来完成 也可以工件来完成 可以是直线运动 也可以是回转运动 正是由于上述不同运动形式和不同运动执行元件的多种组合 产生了不同的加工方法 典型表面加工方法 典型表面加工方法 15 典型表面加工方法 16 典型表面加工方法 17 典型表面加工方法 切削速度VC 进给量f 背吃刀量asp称为切削用量三要素 切削用量三要素 切削速度vc 式中n 主运动转速 r s或m min d 刀具或工件的最大直径 mm 切削加工时 切削刃上选定点相对于工件的主运动速度 进给量f工件或刀具的主运动每转一转或每一行程时 两者在进给方向上的相对位移量 单位为mm r 背吃刀量asp对外园车削和平面刨削而言 被吃刀量等于工件已加工表面与待加工表面间的垂直距离 asp dw dm 2式中 dw 工件待加工表面的直径 mm dm 工件已加工表面的直径 mm 制订切削用量的就是确定工序中的背吃刀量ap 进给量f 切削速度v以及刀具耐用度的大小 合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和机床性能 功率 扭矩 在保证质量的前提下 使得切削效率最高和加工成本最低的切削用量 制订合理的切削用量 要综合考虑生产率 加工质量和加工成本 切削用量的选择 一 制订切削用量的原则 车刀的组成 三面前刀面A 主后刀面A 副后刀面A 两刃主切削刃S副切削刃S 一尖过渡刃 前刀面 切屑沿其流出的表面 主后刀面 与工件过渡表面相对的表面 副后刀面 与工件已加工表面相对的表面 主切削刃 前刀面与主后刀面的交线 副切削刃 前刀面与副后刀面的交线 刀尖 主 副切削刃的交点 1 2刀具结构及几何参数 1 2刀具结构及几何参数 二 刀具静止参考系 Referencesystemforthemarkedanglesofcuttingtool 作用 定义刀具设计 制造 刃磨和测量时刀具几何参数的参考系 特点 只考虑主运动即切削速度方向 不考虑进给运动的影响 并且假定主刃选定点安装于工件中心高度 刀杆中心线垂直于进给方向 机械制造技术基础 1 基面Pr通过切削刃选定点 垂直于假定主运动方向的平面 通常 基面应平行或垂直于刀具上便于制造 刃磨和测量的某一安装定位平面或轴线 例如 图示为普通车刀或刨刀的基面 它平行于刀具底面 2 切削平面Ps通过切削刃选定点 与主切削刃相切 并垂直于基面的平面 也就是主切削刃与切削速度方向构成的平面 3 主剖面Po和主剖面参考系主剖面是通过切削刃选定点 同时垂直于基面和切削平面的平面 由此可知 主剖面垂直于主切削刃在基面上的投影 Pr Ps Po组成正交的主剖面参考系 刀具标注角度 markedanglesofthecuttingtool 刀具的标注角度是指刀具上的切削刃 刀面与参考系中各参考平面间的夹角 用以确定切削刃 刀面的空间位置 Schoolofmechanicalengineering第1章金属切削的基本定义 机械制造技术基础 2 前角o在正交平面内测量 前刀面与基面之间的夹角 入体为正 图3 3 3刀具材料不同时的合理前角3 3 4加工不同材料时的合理前角 1 前角的主要功用 Functionsofrakeangle 1 影响切削区域的变形程度 thedeformation 增大前角可减小切削层塑性变形 减小切屑与前刀面的摩擦 从而减小了切削力 切削热 提高刀具耐用度 2 影响已加工表面质量 machinedsurfacequalities 增大前角可抑制积屑瘤和鳞刺的产生 减轻切削过程中的振动 3 影响切刀头的强度 受力性质和散热条件 thestrengthoftool 增大前角 切削刃与刀头的强度降低 刀头的导热面积和容热体积减小 合理前角 不同的刀具对应的最大耐用度的前角 2 合理前角的选择原则 Lawsofselectingoptimumrakeangle 1 粗加工 断续切削 刀材强度韧性低而工材强度硬度高 选较小前角 2 工材塑韧性大 系统刚性差 易振动或机床功率不足 选较大前角 3 成形刀具 自动线刀具取小前角 2 后角 o在正交平面内测量 主后刀面与切削平面的夹角 入体为正 1 后角的功用及其对切削过程的影响 1 后角的主要功用是减小后刀面与过渡表面之间的摩擦 2 后角越大 切削刃钝圆半径越小 刀刃易切入工件 3 在同样的磨钝标准VB下 后角大的刀具用到磨钝时所磨去的金属体积较大 有利于延长刀具使用寿命 4 后角过大 楔角减小 削弱切削刃的强度 减少散热体积 磨损加剧 刀具耐用度降低 加工条件不同时 存在一个使刀具耐用度最大的合理后角 A A向 f 2 合理后角的选择 1 工件强度 硬度较高时 为增加切削刃强度 应选择较小后角 工件材料的塑性 韧性较大时 为减小刀具后刀面的摩擦 可取较大的后角 加工脆性材料时 切削力集中在刃口附近 应取较小的后角 2 粗加工或断续切削时 应选较小的后角 精加工或连续切削时 应选用较大的后角 4 当工艺系统刚性较差 易出现振动时 应减小后角 5 在尺寸精度要求较严的情况下 为限制重磨后刀具尺寸变化 一般选用较小的后角 3 主偏角 r在基面内测量 主切削刃在基面上投影与进给方向的夹角 r的大小影响刀具寿命 减小主偏角 主刃参加切削的长度增加 负荷减轻 同时加强了刀尖 增大了散热面积 使刀具寿命提高 r的大小还影响切削分力 减小主偏角使吃刀抗力增大 当加工刚性较弱的工件时 易引起工件变形和振动 1 工艺系统的刚度较好时 主偏角可取小值 如 r 30 45 在加工高强度 高硬度的工件时 可取 r 10 30 以增加刀头的强度 当工艺系统的刚度较差或强力切削时 一般取 r 60 75 车削细长轴时 为了减小径向力 取 r 90 93 因此 合理选择主偏角主要按以下原则 4 副偏角 r r 在基面内测量 副切削刃在基面上的投影与进给反方向的夹角 副偏角的作用是为了减小副切削刃与工件已加工表面之间的摩擦 以防止切削时产生振动 副偏角的大小影响刀尖强度和表面粗糙度 在切深 进给量和主偏角相同的情况下 减小副偏角可使残留面积减小 表面粗糙度降低 副切削刃的主要作用是最终形成已加工表面 副偏角 r 越小 切削刀痕理论残留面积的高度越小 已加工表面粗糙度值越小 同时小的副偏角 r 还可以增强刀尖强度 改善散热条件 但副偏角 r 过小 会增加副切削刃参加切削工作的长度 增大副后刀面与已加工表面的摩擦和磨损 因此刀具耐用度较低 此外 副偏角 r 太小 也易引起振动 反而增大表面粗糙度值 副偏角 r 的大小主要根据工件已加工表面的粗糙度要求和刀具强度来选择 在不引起振动的情况下 尽量取小值 当工艺系统刚度较差或从工件中间切入时 可取 r 30 45 在精车时 可在副切削刃上磨出一段 r 0 长度为 1 2 1 5 f的修光刃 以减小已加工表面的粗糙度值 用带有修光刃的车刀切削时 径向分力Fy很大 因此工艺系统刚度必须很好 否则容易引起振动 2 副偏角的功用与选择 5 刃倾角 s 在切削平面内测量 主切削刃与基面的夹角 s影响刀尖强度和切屑流动方向 粗加工时为增强刀尖强度 s常取负值 精加工时为防止切屑划伤已加工表面 s常取正值或零 6 副后角 o o 在副正交平内测量 副后面与副切削平面的夹角 副后角的作用是为了减小副后刀面与工件加工表面之间的摩擦 1 2 2刀具的标注角度 车刀的副后角一般取其等于后角 在正交平面参考系中的标注角度 5 刃倾角 s 6 副后角 o 派生角度 楔角 o 刀尖角 r余偏角 r r 3 主偏角 r 2 后角 o 1 前角 o 六个基本角度 外圆车刀在正交平面参考系标注的角度 4 副偏角 r 1 3切削层参数与切削方式 1 3 1切削层参数 由切