南通大机械制造工程学课件01刀具几何角度及切削要素

机械制造工程学南通大学机械工程学院课程简介：金属切削原理金属切削刀具机械制造工艺学课程设计：3周生产实习：2周实验：6个教材：《机械制造工程学》王杰李方信肖素梅编著

《机械制造工艺学》（第2版）王先逵主编参考书：《金属切削原理与刀具》（第4版）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:规律问题一、切削运动和加工表面

金属切削刀具除工件上多余的（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（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: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

A.车削：B.孔加工：麻花钻锪钻扩孔钻镗孔刀铰刀拉削C.铣削D.齿轮加工：

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)

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)以上三点就是切削用量三要素4.切削时间

(机动时间):5.材料切除率Q:单位时间内所切除的材料体积

mm3/min三、合成切削运动与合成切削速度

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’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：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

PrPr⊥VcPsPs⊥Pr主剖面参考系主剖面参考系PrPsP02.刀具的标注角度参考系

1）主剖面参考系：Pr---Ps---Po2）法剖面参考系：Pr---Ps---Pn3.进给、切深剖面参考系：Pr---Pp---Pf刀具标注角度的三个参考系Pr—Ps—P0Pr—Ps—PnPr—Pp—Pf

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.(+/-)2.法剖面参考系里的标注角度(Pr---Ps---Pn)

①法前角γn②法后角αn3.进给,切深剖面参考系里的标注角度

(Pr---Pp---Pf)

①γf

αf

②γp

αp

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向例：作图表示端面车刀的几何角度p0p0α0γ0P0-P0fΚrΚr’prpsSPrλspnpnpn-pnαnγn例：作图表示切断车刀的几何角度fp0p0Κrγ0α0SλsS向P0’P0’Po-PoPo’-Po’α0´Κr’Κr’圆柱形铣刀几何角度λs面铣刀的几何角度第三节

刀具角度的换算

一.主剖面与法剖面内的角度换算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：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：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

二.刀刃上选定点安装高低对工作角度的影响

三.刀柄中心线与进给方向不垂直时工作角度的变形第五节切削层与切削方式

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

ADfapKrhDbDAD5.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)

正切屑:f×sinκr<ap/sinκr

倒切屑:f×sinκr>ap/sinκr

(=: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8.实际前角γη流屑角：λη习题一：

1.车削直径80mm，长200mm棒料外圆，若选用ap=4mm,f=0.5mm/r,n=240r/min,试计算切削速度vc、切削机动时间tm、材料切除率Q为多少？2.刀具主剖面参考系平面中pr,p0,ps及其刀具角度γ0、α0、Κr、λs如何定义？用图表示之。习题二：2.确定前刀面空间几何位置的角度有哪些？确定后刀面空间几何位置的角度有哪些？

1.P10第3题3.作图表示镗孔刀、切槽刀的几何参数。习题三：2.车削直径80mm，长200mm棒料外圆，若选用ap=4mm,f=0.5mm/r,n=240r/min,Κr=75°试计算切削厚度hD、切削宽度bD和切削层公称截面积AD。1.已知用Κr=90°Κr´=2°γ0=5α0=12°λs=0°的切断刀切断直径50mm棒料。若切削刃安装时高于中心0.2mm,试计算（不考虑进给运动的影响）切断后工件端面留下的剪断心柱直径。（提示）

课堂练