金属切削加工的基本概念.ppt

金属切削原理与刀具 河北石油职业技术学院机械工程系秦春霞 绪论 一 我国切削加工技术发展概况1 切削加工 利用刀具切除被加工零件多余材料的方法 工欲善其事 必先利其器 绪论 2 切削加工技术发展概况古代 1 石器时代石劈 骨钻2 青铜器公元前二千多年夏商3 铁器时代公元前8C春秋4 唐代原始车床天文仪5 明代畜力铣磨机脚踏砂轮机 绪论 近代 1915上海第一台车床1947工具钢刀具1950硬质合金补充 国外的切削技术发展 切削加工一般可分为 车削 铣削 钻削 镗削 铰削 刨削 插削 拉削 锯切 磨削 研磨 珩磨 超精加工 抛光 齿轮加工 蜗轮加工 螺纹加工 超精密加工 钳工和刮削等 绪论 二 本课程的内容与学习方法1 金属切削原理几何问题规律问题2 金属切削刀具标准刀具非标准刀具 绪论 相关课程 金属切削机床 机械制造工艺学 机械加工技术 3 本课程的特点 1 涉及知识面广本课程是一门专业课 在学习这门专业课之前 应先掌握 画法几何 机械制图 金属工艺学 机械设计 等基本理论及 公差配合与技术测量 等基础知识 绪论 2 实验理论多许多公式都是在不同的实验条件下得出的 3 实践性强学习理论就是为实践服务 但经过实践又可以提高理论水平 绪论 四 学习本课程的要求1 具有正确图示和选择刀具合理几何参数的能力 2 基本掌握切削过程中的主要物理现象的变化规律和应用及控制方法 具有解决实际生产问题的能力 3 具有根据具体要求选择使用常用刀具 以及设计一般非标准刀具的能力 4 要求课上认真听讲 抓住重点 做好笔记 课下复习 辅导与自学相结合 第一章金属切削加工的基本概念 车削运动车刀角度切削方式 第一节车削运动 一 车削运动切削运动 是指利用刀具切除工件上多余的金属层 以获得所要求的尺寸 形状精度和表面质量的运动 1 主运动2 进给运动 第一节车削运动 v主运动vf进给运动 第一节车削运动 1 主运动 唯一性 进行切削时最主要的 消耗动力最多的运动 它使刀具与工件之间产生相对运动 补充 直接切除工件上的切削层 使之转变为切屑 形成工件新表面的运动 运动形式 旋转运动和直线运动 车 镗削的主运动是机床主轴的旋转运动 第一节车削运动 2 进给运动刀具与工件之间产生的附加相对运动 以保持切削连续地进行 补充 使新的切削层不断投入切削的运动 运动形式 纵向进给运动 走刀运动 横向进给运动 吃刀运动 图1 1中vf 是车外圆时纵向进给运动速度 它是连续的 横向进给运动则是间断的 第一节车削运动 二 车削时形成的表面 待加工表面 过渡表面 已加工表面 进给运动 第一节车削运动 1 待加工表面加工时工件上等待切除的表面 2 已加工表面工件上经刀具切削后产生的表面 3 过渡表面工件上由切削刃正在形成的那部分表面 第一节车削运动 三 切削层 口ABCE称为切削层公称横截面积 第一节车削运动 四 切削用量 切削三要素 切削用量是切削加工过程中切削速度 进给量和背吃刀量 切削深度 的总称 它表示主运动及进给运动量 用于调整机床的工艺参数 1 切削速度Vc2 进给量f3 背吃刀量 p 第一节车削运动 1 切削速度Vc切削刃选定点相对工件主运动的瞬时速度 单位为m s m min 车削时切削速度计算式为 1 1 式中d 待加工表面直径 mm n 主运动的旋转速度 r min或r s 第一节车削运动 2 进给量f工件或刀具每转一转或刀具往复一次 刀具相对工件在进给运动方向上的位移 单位mm r 车削时的进给速度vf f fn 1 2 第一节车削运动 3 背吃刀量 p工件上已加工表面和待加工表面间垂直距离 车外圆时 p 1 3 式中dm 已加工表面直径 dw 待加工表面直径 第一节车削运动 五 切削层参数意义 影响切削变形和切削力包括 公称厚度hD公称宽度bD公称横断面积AD 第一节车削运动 1 公称厚度hDhD fsinKr2 公称宽度bDbD p sinKr3 公称横断面积ADAD hD bD f p 第一节车削运动 六 切削时间和材料切除率意义 反映切削效率高低的两个指标 1 切削时间tm 1 7 由公式可看出 提高切削用量三要素中任一个 均可使机动时间缩短 提高生产率 第一节车削运动 小结 车削运动车削中形成的表面切削用量切削层参数 主运动进给运动 切削速度Vc进给量f背吃刀量 p hD bD ADAD hD bD f p 练习 在车床上车一直径为60毫米的轴 现要一次走刀到直径为52毫米 如果选切削速度 80米 分 求背吃刀量 p 吃刀深度 和车床主轴转速 n 各等于多少 第二节车刀角度 车刀角度包括 静态的标注角度动态的工作角度一 车刀的组成1 切削部分 刀面 切削刃 刀尖2 刀柄部分 第二节车刀角度 一 车刀的组成 前面 主后面 副后面 主切削刃 副切削刃 刀尖 刀柄 切削部分 第二节车刀角度 1 刀面 1 前面又称前刀面刀具上切屑流出时经过的表面 2 后面又称后刀面与工件上过渡表面相对的刀具表面 3 副后面与工件已加工表面相对的刀具表面 前面和后面之间所包含的刀具实体部分为刀楔 第二节车刀角度 2 切削刃 1 主切削刃S刀具前面与后面的交线 2 副切削刃S 刀具前面与副后面的交线 3 刀尖 图1 3刃口圆弧半径r 图1 4车刀的刀尖 第二节车刀角度 二 坐标平面与参考系车刀切削部分个表面在空间倾斜相交 为标注车刀角度 必须建立有三个坐标平面组成的参考系 正交平面参考系法平面参考系假定工作平面参考系 第二节车刀角度 假定主运动方向 垂直于车刀刀柄的安装面假定进给运动方向 垂直或平行于刀柄轴线 第二节车刀角度 1 正交平面参考系 1 基面pr过切削刃选定点 垂直于该点切削速度 假定主运动方向 的平面 车刀的基面是平行于车刀安装面 底面 的平面 2 切削平面ps通过切削刃选定点 与切削刃相切 并垂直于基面的平面 基面Pr 切削速度方向 主切削刃上选定点 刀柄底面 第二节车刀角度 3 正交平面po通过切削刃选定点 同时垂直于基面pr和切削平面ps的平面 副正交平面参考系 正交平面Po Ps Pr 基面Pr Pr Vc 刀具安装面 车刀 切削平面 Ps 与S相切且 Pr 假定切削方向Vc 正交平面参考系 Pr Ps Po 主切削刃上选定点 基面Pr 副切削平面Pr 第二节车刀角度 2 法平面参考系Pr Ps Pn基面Pr 切削平面Ps 法平面Pn 1 法平面Pn 是通过切削刃选定点并垂直于切削刃的平面 Pn S 法平面Pn Pn S 基面Pr Pr Vc 刀具安装面 车刀 切削平面 Ps 与S相切且 Pr 切削速度方向Vc 法平面参考系 Pr Ps Pn 90 主切削刃上选定点 第二节车刀角度 3 假定工作平面参考系基面Pr 假定工作平面Pf 背平面Pp 1 假定工作平面Pf通过切削刃选定点平行于假定进给运动方向并垂直于基面Pr的平面 2 背平面Pp通过切削刃选定点并同时垂直于基面Pr和假定工作平面Pf的平面 假定工作平面Pf Pf Pr f 基面Pr Pr Vc 刀具安装面 车刀 假定主运动方向Vc 假定进给运动方向f 背平面Pp Pr Pf 假定工作平面参考系 Pr Ps Pf Pp 主切削刃上选定点 第二节车刀角度 三 正交平面参考系车刀的标注角度共有六个独立的角度1 前角2 后角3 主偏角4 副偏角5 刃倾角6 副后角 第二节车刀角度 1 前角在正交平面Po中测量的前面Ar与基面Pr间夹角 2 后角 o在正交平面Po中测量的后面与基面Pr间夹角 3 主偏角Kr主切削刃S在基面Pr上的投影与进给方向间的夹角 4 刃倾角 s在切削平面Ps中测量的主切削刃S与基面的夹角 第二节车刀角度 5 副偏角Kr 副切削刃S 在基面Pr上的投影与进给方向间的夹角 6 副后角 o 在正交平面Po中测量的副后刀面与基面间夹角 上节课回顾 正交平面参考系基面Pr切削平面Ps正交平面Po 基面Pr Pr Vc 刀具安装面 车刀 切削平面 Ps 与S相切且 Pr正交剖面Po Ps Po 法平面参考系基面Pr切削平面Ps法平面Pn 上节课回顾 法平面Pn Pn S 假定工作平面参考系基面Pr假定工作平面Pf背平面Pp 假定工作平面Pf Pf Pr f背平面Pp Pp Pr Pf aP 正交平面参考系车刀标注角度 上节课回顾 正交平面Po标注 前角 后角 基面Pr标注 主偏角 副偏角 切削平面Ps标注 刃倾角 副正交平面Po 标注 副后角 第二节车刀角度 前角正负的判断前面与Ps之间的夹角小于90度时 前角为正 大于90度时 前角为负 后角正负的判断后面与Pr之间的夹角小于90度时 后角为正 大于90度时 后角为负 图1 10车刀前 后角和刃倾角正 负的规定a 前 后角b 刃倾角 第二节车刀角度 角度确定车刀切削刃及各面的方位 前面 后面 主切削刃 前面 前角和刃倾角 后面 后角和主偏角 主切削刃 主偏角和刃倾角 此规律简称 一刃两