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机械制造工程学 南通大学机械工程学院 1 1 课程简介 金属切削原理与刀具 实验 3个 教材 金属切削原理与刀具 上海理工大学陆剑中孙家宁编著 参考书 金属切削原理与刀具 机械工业出版社 金属切削原理 周泽华主编机械工业出版社 2 金属切削原理部分 第一章刀具几何角度及切削要素 工欲善其事 必先利其器 本部分主要内容归纳为两方面 一是 几何问题 二是 规律问题 3 一 切削运动和加工表面 刀具除去工件上多余的 或预留的 金属 从而使工件的形态 尺寸精度 表面质量都合乎预定要求 这样的加工称为金属切削加工 第一节切削运动与切削用量 为了切除工件上多余的金属 刀 工之间必须要有相对运动 1 切削运动 4 主运动 进给运动 2 加工表面 5 1 待加工表面 加工时即将被切割的工件表面 2 已加工表面 已被切去的多余金属而形成符合要求的工件新表面 3 过渡表面 或称切削表面 加工时由切削刃在工件上正在形成的那个表面 它是待加工表面和已加工表面之间的表面 加工表面 6 3 切削层 待加工表面 加工表面 过渡表面 已加工表面 平行四边形ABCD 切削层 后面详细介绍 各种切削加工的切削运动和加工表面举例 7 A 车削 8 B 孔加工 麻花钻 锪钻 9 扩孔钻 镗孔刀 10 铰刀 11 拉削 12 C 铣削 13 D 齿轮加工 14 二 切削用量 切削时间与材料切除率 1 切削速度Vc Vc dn 1000 m s或m min d 工件或刀具上某一点的回转直径 mm n 工件或刀具的转速 r s或r min 2 进给量f进给速度vf和每齿进给量fz进给运动 使新的金属层不断投入切削 以便切完工件表面上全部余量的运动 f 每转进给量 mm r Vf 每秒进给量 mm s fz 每齿进给量 mm z 三者之间的关系 Vf f n fz z n mm s或mm min 15 外圆柱表面车削时的切削深度可用下式计算ap dw dm 2 mm dm 已加工表面直径 mm dw 待加工表面直径 mm 对于钻削 ap dm 2 mm 孔的半径 3 切削深度ap 已加工表面与待加工表面的垂直距离 mm 以上三点 v f ap 就是切削用量三要素 16 4 切削时间 机动时间 tm 17 5 材料切除率Q 单位时间内所切除的材料体积mm3 min 18 三 合成切削运动与合成切削速度 19 第二节刀具切削部分的基本定义 一 刀具切削部分的结构要素 1 前刀面A 切屑流过的表面 2 后刀面A 与过渡表面相对的刀具表面 3 切削刃S 前刀面与后刀面相交线 4 刀尖 主切削刃与副切削刃相交点 副后刀面A 副切削刃S 20 a 刀契及刀契剖面形状 b 刀尖形状 刀尖 刀尖圆弧半径r 钝圆半径rn 刀契剖面 21 二 刀具角度的参考平面和参考系 1 刀具角度参考平面 基面P 过切削刃某点 垂直与主运动方向的平面 切削平面Ps过切削刃某点 与切削刃相切 垂直与基面的平面 主剖面Po过切削刃某点 垂直与基面和切削平面的平面 法剖面Pn过切削刃某点 垂直与切削刃的平面 进给剖面Pf和切深剖面Pp 22 Pr Vc Ps Pr 主剖面参考系 23 主剖面参考系 24 2 刀具的标注角度参考系 1 主剖面参考系 Pr Ps Po 25 2 法剖面参考系 Pr Ps Pn 26 3 进给 切深剖面参考系 Pr Pp Pf 27 刀具标注角度的三个参考系 Pr Ps P0 Pr Ps Pn Pr Pp Pf 28 1 主剖面参考系里的标注角度 Pr Ps Po 三 刀具的标注角度 前角 前刀面与基面的夹角 后角 后刀面与切削平面的夹角 0 主偏角 切削平面与进给方向的夹角 副偏角 副切削刃与进给运动方向的夹角 刃倾角 s在切削平面內测量主切削刃S与基面的夹角 29 2 法剖面参考系里的标注角度 Pr Ps Pn 法前角 n 法后角 n 30 3 进给 切深剖面参考系里的标注角度 Pr Pp Pf f f p p 31 P0 P0 Ps ISO外圆车刀的标注角度 32 刃倾角的正负判定 33 切断刀刀具角度标注 34 端面车刀刀具角度标注 A A 35 内孔车刀刀具角度标注 36 圆柱形铣刀几何角度 s 37 面铣刀的几何角度 38 第三节刀具角度的换算 一 主剖面与法剖面内的角度换算 39 s 在直角三角形oac中 主剖面前角 0与法剖面前角 n 在直角三角形abc中 在直角三角形oab中 40 主剖面后角 0与法剖面后角 n s 在直角 odf中 在直角 oef中 在直角 oed中 41 s 0 当 0时 s 当 90 时 0 二 主剖面与其他剖面内的角度换算 当 90 r时 p 当 180 r时 f 42 第四节刀具的工作角度 考虑合成运动和实际安装情况时 刀具的实际角度 刀具工作角度 一 进给运动对工作角度的影响 43 44 二 刀刃上选定点安装高低对工作角度的影响 45 三 刀柄中心线与进给方向不垂直时工作角度的变形 46 第五节切削层与切削方式 47 在各种切削加工中 刀具相对于工件沿进给运动方向每移动f mm r 之后 一个刀齿正在切削的金属层 垂直于过渡表面来测量的切削层尺寸 mm 当纵车外圆时 s 0hD f sin r 沿过渡表面来测量的切削层尺寸 mm 当纵车外圆时 s 0bD ap sin r 切削层在基面内的面积 mm2 AD hD bD对于车削AD hD bD f ap 1 切削层 2 切削厚度hD 3 切削宽度bD 4 切削面积AD AD 48 5 正切削与斜切削 正切削 切削刃垂直于合成切削方向的切削方式 直角切削 斜切削 切削刃不垂直于合成切削方向的切削方式 斜角切削 正切削 正切削 斜切削 49 正切屑 f sin rap sin r 对等屑 自由切削 只有直线形切削刃参加切削工作 副切削刃不参加切削工作的切削 非自由切削 曲线形切削刃或主 副切削刃参加切削工作的切削 7 正切屑和倒切屑 6 自由切削与非自由切削 50 51 8 实际前角 流屑角 52 课堂练习2