数控加工技术教案-第三讲

普通高等教育“十一五”国家教材，数控加工技术吴明友编第三讲(90Min，2课时)，2020/6/7，1，第2章数控加工基础技术第1节刀具几何角度和切削用量，1，切削运动和切削参数(15 min) 1。切削运动金属切削加工是用金属切削工具切削工件毛坯上的金属材料(统称为余量),以获得图纸要求的零件。在切削过程中，刀具和工件之间必须有相对运动(见图2-1)，这是由金属切削机床完成的。(1)主要运动。它是由机床或人力提供的主要运动。它引起刀具和工件之间的相对运动，从而使刀具的前部接近工件并切断切削层。(2)进给运动。它是由机床或人力提供的使刀具相对于工件移动的附加运动。(3)合成切割运动。当主运动和进给运动同时进行时，由主运动和进给运动组合的运动称为组合切割运动。复合切割速度ve等于主运动速度vc和进给运动速度vf的矢量和。Ve=vc10vf (2-1) (4)辅助练习。除了主运动和进给运动，机床还需要完成加工过程中的一系列其他运动，即辅助运动。2020/6/7，2，2020/6/7，3，图2-1切削运动和工件表面，2。在工件的表面切削过程中，工件上形成三个不断变化的表面，如下所示：(1)加工表面。刀具切削后在工件上产生的表面称为加工表面。(2)待加工表面。工件上待切割的切割层表面称为待加工表面。(3)过渡面。工件表面由切削刃形成的部分，该切削刃将在下一个切削行程(如刨削)、刀具或工件的下一次车削(如单刃镗削或车削)或下一个切削刃(如铣削)中被切削掉。3.切削参数切削参数是用来表示切削运动和调整机床加工参数的参数。它们可用于定量表达主运动和进给运动。切削参数包括切削速度、进给速度和反进给速度(见图2-2)。2020/6/7，4，2020/6/7，5，图2-2切削量的三个要素，(1)切削速度(vc)。切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时线速度。主旋转运动的线速度(vc)(m/min)计算如下。Vc= dn/1000 (2-2) (2)进料速率(f)。刀具在进给运动方向上相对于工件的位移称为进给。它用工具或工件每转或每冲程的位移f(mm/r)来表示。单位用mm/r或mm/行程表示(如刨削等)。)。转动时，进给速度vf为：vf=NF (2-3)进给速度vf与每齿进给量的关系为：VF=NZFZ (2-4) (3)反向进给量(ap)。加工表面和加工表面之间的垂直距离称为反向切削量(mm)。AP=(DW-DM)/2 (2-5)，2020/6/7，6，2。刀具切削部分的几何形状和角度(15分钟)1。虽然有许多种金属切削刀具组成刀具的切削部分，仔细观察切削部分，其截面的基本形状是楔形。例如，对于外部车刀(见图2-3)，由三个面组成的主楔组和副楔组分别具有 o和o的楔角。切割部件的组成如下。(1)前端(Ay):切屑流过的表面。(2)主后表面(Aa):与过渡表面相对的表面。(3)后侧():与加工表面相对的表面。主切削刃(S):前刀面和主后刀面之间的交线负责主切削工作。副切削刃(S):前刀面和副后刀面相交得到的刃。刀尖：主切削刃和副切削刃结合处的一小部分切削刃。吸头的类型如图2-4所示。2020/6/7，7，2020/6/7，8，图2-3刀具切削部分的组成，2020/6/7，9，图2-4刀尖类型A)锋利刀尖B)倒圆刀尖C)倒角刀具，2。刀具切削部分的几何角度测量刀具角度的参考系统。为了确定刀具的前、后和切削刃在空间中的位置有两种类型的参考系统用于确定工具的几何角度。一种称为刀架参考系统，用于在设计、制造、刃磨和测量刀具时定义刀具的几何参数。刀架参考系统中定义的角度称为刀具标记角度。另一种类型称为刀具工作参考系统，它是在切削过程中指定刀具几何参数的参考系统。参考系统考虑了切削运动和实际安装对刀具几何参数的影响。在该参考系统中定义和测量的刀具角度称为工作角度。2020/6/7，10，(2)刀架参考系统。刀架参考系统如图2-5所示，主要由以下参考坐标平面组成。2020/6/7，11，图2-5工具a)正交平面和法平面参考系统b)假设的进给平面和后平面参考系统，2020/6/7，12，1)基面pr。基面是由切削刃选择的平面或轴，平行于或垂直于刀具，适合在制造、刃磨和测量过程中安装或定位。2)切割平面ps。切削平面是与切削刃相切并通过切削刃的选定点垂直于基面的平面。3)正交平面po。正交平面是指通过切削刃选择一个点的平面，该平面垂直于基面和切削平面。4)法向平面pn。法向平面是指切削刃选择一个点并垂直于主切削刃的平面。5)假设工作平面为。假设工作平面是由切削刃选择并垂直于基面的平面。一般来说，它的方向应该平行于假定的进给运动方向。6)后平面pp。后平面是指切削刃选择一个点并垂直于基面和假定工作平面的平面。图2-5是示出刀架参考系统中每个基准坐标平面与刀具的前、后和切削刃之间的相互位置关系的透视图，并且在设计刀具和绘制刀具图案(工作图)时以平面图表示。图2-6以车刀为例显示了每个基准面和几何角度的相互位置关系。2020/6/7，13，图2-6刀架参考系统及其角度，(3)刀具标记角度1)角度在正交平面上测量的前角度(o)。是前表面(A)和底面(pr)之间的角度。后角。是后表面(Aa)和切割平面(ps)之间的角度。楔角(o)。是正面(Aa)和背面(Aa)之间的角度，反映了刀体的强度和散热能力。它是由前角(o)和后角(ao)得出的，即在基面上测量的 o=90-( o ao) (2-6) 2。(1)主偏角(kr)。是主切削平面ps和假定工作平面pf之间的角度。(2)辅助偏角()。是次切削平面和假定工作平面pf之间的夹角。(3)顶角(r)。是主切削平面ps和辅助切削平面之间的夹角，它是从主偏角kr和辅助偏角kr计算的导出角度，即在切削平面中测量的 r=180-(kr ) (2-7)，2020/6/7，14，3)。在切割平面中测量的角度具有刀片倾斜角s，其是主切割刃和基面pr之间的夹角，并且可以在s方向视图中清楚地显示。同样，可以给出辅助前角、辅助后角和辅助叶片倾角的定义。4)在法向平面参考系统中测量的角度。在法线平面上测量的角度包括法线前角、法线后角和法线楔角。5)在假定的工作平面和后平面参考系中测量的角度。在假定的工作平面中测量的前角和后角分别称为横向前角和横向后角，在后平面中测量的前角和后角分别称为背前角和后角。2020/6/7，15，3。工具的工作角度(45分钟)(1)工具工作参考系统(1)工作基准。穿过切削刃上选定点并垂直于复合切削速度ve的平面称为工作基面。2)工作切削平面pse。通过切削刃上选定点的平面，相切法向平面pn的定义是相同的，它穿过切削刃上的选定点，并垂直于切削刃的平面。1)工作前角。在工作正交平面poe中预先测量的工作基面与正面A之间的夹角。2)工作后角oe。在工作正交平面poe中测得的工作切削平面pse与以下之间的夹角。3)工作侧的前角。在工作平面pfe中预先测量的工作基面和正面A之间的夹角。4)工作侧后角fe。在工作平面pfe中测量的工作切割平面pse与以下之间的夹角。2020/6/7，17，4。切割层(15分钟)1。切割层参数(1)切割厚度(hD)。指垂直于切削刃方向测量的切削层横截面的尺寸。当主切削刃为直线时，各点的切削厚度相等(见图2-7)，并可根据方程(2-8)近似计算。弯曲切削刃上各点的切削厚度不同(见图2-8)。Hd=fsinkr (2-8) (2)切割宽度(bD)。指沿切削刃方向测量的切削层横截面尺寸，反映参与切削工作的主切削刃的长度(见图2-8)。直边的切割宽度具有以下近似关系：BD=AP/sinkr (2-9) (3)切割面积(AD)。指切割层的横截面积。车削时，切削面积可根据以下公式计算。Ad=apF=bdhd (2-10)，2020/6/7，18，2020/6/7，19，图2-7纵向车床外圆切削层参数，2020/6/7，20，图2-8弯曲切削刃工作时的切削厚度和切削宽度，2。切向碎片和反向碎片。在上述切割层的横截面中，bD、hD与AP和f之间的关系属于fsinkr AP/sinkr的情况，在这种情况下切割的切屑称为切屑。生产中经常出现这种情况，即主切削刃负责主切削工作。当使用大的进给切削时，经常会发生这种情况，在这种情况下切削的切屑被称为反向切屑。此时，主切削载荷已经从