机械制造工程学1

机械制造工程学1.第一页，共53页。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第二页，共53页。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:规律问题第三页，共53页。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.切削运动第四页，共53页。已加工表面加工表面（过渡表面）待加工表面主运动进给运动2.加工表面第五页，共53页。（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:第六页，共53页。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

第七页，共53页。A.车削：第八页，共53页。B.孔加工：麻花钻锪钻第九页，共53页。扩孔钻镗孔刀第十页，共53页。铰刀第十一页，共53页。拉削第十二页，共53页。C.铣削第十三页，共53页。D.齿轮加工：第十四页，共53页。

二、切削用量、切削时间与材料切除率

1.切削速度VcVc=πdn/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)第十五页，共53页。

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第十六页，共53页。4.切削时间(机动时间)tm:第十七页，共53页。5.材料切除率Q:单位时间内所切除的材料体积mm3/min第十八页，共53页。三、合成切削运动与合成切削速度

第十九页，共53页。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Aγ:

切屑流过的表面

2.后刀面Aα:

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Aα’副切削刃S’第二十页，共53页。a)刀契及刀契剖面形状b)刀尖形状刀尖:刀尖圆弧半径rε钝圆半径rn刀契剖面：第二十一页，共53页。二.刀具角度的参考平面和参考系

1.刀具角度参考平面

①基面Pγ

过切削刃某点,垂直与主运动方向的平面.②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.③主剖面Po

过切削刃某点,垂直与基面和切削平面的平面.

④法剖面Pn

过切削刃某点,垂直与切削刃的平面.

⑤进给剖面Pf和切深剖面Pp

第二十二页，共53页。PrPr⊥VcPsPs⊥Pr主剖面参考系第二十三页，共53页。主剖面参考系PrPsP0第二十四页，共53页。2.刀具的标注角度参考系

1）主剖面参考系：Pr---Ps---Po第二十五页，共53页。2）法剖面参考系：Pr---Ps---Pn第二十六页，共53页。3.进给、切深剖面参考系：Pr---Pp---Pf第二十七页，共53页。刀具标注角度的三个参考系Pr—Ps—P0Pr—Ps—PnPr—Pp—Pf第二十八页，共53页。

1.主剖面参考系里的标注角度

(Pr---Ps---Po)三.刀具的标注角度

①前角γ。

前刀面与基面的夹角.

(+/-)

②后角α。

后刀面与切削平面的夹角.

(>0)

③主偏角Κγ

切削平面与进给方向的夹角.

④副偏角Κγ′副切削刃与进给运动方向的夹角.

⑤刃倾角λs

在切削平面內测量主切削刃S与基面的夹角.(+/-)第二十九页，共53页。2.法剖面参考系里的标注角度(Pr---Ps---Pn)

①法前角γn②法后角αn第三十页，共53页。3.进给,切深剖面参考系里的标注角度(Pr---Pp---Pf)

①γf

αf②γpαp

第三十一页，共53页。fKr´KrP0P0P0-P0PsAγAαγ0α0S主切削刃λsPr-+Pr+-S向NNN-NAγAαγn+-αnO’O’α0´O’-O’PPαpγpP-PαpFFγfαfF-FISO外圆车刀的标注角度RR向第三十二页，共53页。刃倾角的正负判定第三十三页，共53页。fKrKr'Kr'AAA-Aγ0α0SS向λs切断刀刀具角度标注第三十四页，共53页。端面车刀刀具角度标注fKrKr’AAA-APsPrγ0α0Sλs第三十五页，共53页。内孔车刀刀具角度标注fKrKr’AAA-Aγ0α0SS向λsPr第三十六页，共53页。圆柱形铣刀几何角度λs第三十七页，共53页。面铣刀的几何角度第三十八页，共53页。第三节刀具角度的换算

一.主剖面与法剖面内的角度换算第三十九页，共53页。λsPrPSP0γ0Oabpnλsλscλsγn在直角三角形oac中：主剖面前角γ0与法剖面前角γn在直角三角形abc中：在直角三角形oab中：第四十页，共53页。pnpnPS主剖面后角α0与法剖面后角αnprλsAαp0Oα0edαnfλs在直角△

odf中：在直角△

oef中：在直角△

oed中：第四十一页，共53页。prλsP0P0γ0afeOObdcλsθγθ当θ=0时，γθ=λs当θ=90°时，γθ=γ0p0p0ΚrΚr’二.主剖面与其他剖面内的角度换算θOO当θ=90°-Κr时，γθ=γp当θ=180°-Κr时，γθ=γf第四十二页，共53页。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

第四十三页，共53页。第四十四页，共53页。

二.刀刃上选定点安装高低对工作角度的影响

第四十五页，共53页。

三.刀柄中心线与进给方向不垂直时工作角度的变形第四十六页，共53页。第五节切削层与切削方式

第四十七页，共53页。

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,λs=0

hD=f×sinκr

沿过渡表面来测量的切削层尺寸。(mm)

当纵车外圆时,λs=0

bD=ap/sinκr

切削层在基面内的面积.(mm2)

AD=hD×bD

对于车削

AD=hD×bD=f×ap1.切削层2.切削厚度

hD3.切削宽度

bD

4.切削面积

ADfapKrhDbDAD第四十八页，共53页。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第四十九页，共53页。

正切屑:f×sinκr<a