金属切削原理与刀具.ppt

1、金属切削原理和工具，简介，1。金属切削原理与工具是机械设计、制造及自动化专业的一门专业基础课，是其他后续专业课程的基础。通过本课程的学习，有必要掌握金属切削的基本分析方法和规律，合理选择刀具的切削参数和几何参数，为今后的生产、研究和进一步学习打下基础。中国金属切削的发展，公元前2000多年，青铜时代的青铜刀，锯锉，春秋中后期的磨石，金工知识，唐代的原车床，1668动物铣床，脚踏磨床，1915年，国内第一台车床，1947年，20000多碳素工具钢工具，V=10m/min，第二，本课程的地位和作用，金属切削原理和工具都是研究金属切削加工和生产的。作为一门技术基础课，它具有基础性、应用性和先进性。基

2、础：指基础理论、基础知识和基本技能。适用性：本课程的基础理论来自实际生产和科学实验。同时，它直接服务于生产。先进：在科学实验和工具设计研究中采用了许多独特和先进的研究方法。学习本课程是为后续专业课程打下基础，毕业后从事机械加工和产品生产，是本专业研发的重要起点。同时，它也培养了解决实际问题的能力。学习要求、重点和难点(1)课程的基本要求1。从理论上了解金属切削过程的一般现象和基本规律，选择合理的刀具材料、几何参数和切削零件的切削参数，根据具体的加工条件计算切削力和功率，并利用所学知识分析和解决实际生产中的技术问题。2.掌握金属切削实验的基本方法和技巧，学会使用相关测量仪器，掌握实验数据的处理方

3、法。3.掌握标准金属刀具的选择和常用非标准金属刀具的设计方法。4.初步了解金属切削学科的发展成就和趋势。5.掌握好学习方法，运用比较或对比学习方法，并对各种要素和规律之间的异同加深理解。6.学会理论联系实际。重视科学实验和实际应用。(2)课程的重点和难点课程的重点是切削零件几何参数的基本定义、金属切削过程的基本规律和非标准刀具设计。本课程的难点是切削零件几何参数的基本定义和表达。第一章基本定义，1.1切削运动、工件表面和切削参数金属切削是机械制造业的一种基本加工方法。该工具用于切断工件毛坯上多余的金属层(加工余量)，以获得一定的表面精度(形状、尺寸和位置精度)和表面质量。切削有三个必要条件：刀

4、具和工件之间的相对运动；刀具有合适的几何参数，即切削角度；刀具材料具有一定的切削性能；虽然机械零件的形状有很多种，但它们主要由外圆、内圆(孔)、平面和成形面等表面组成。因此，只要能加工这类表面，所有的机器零件基本上都可以加工。外圆面和内圆面(孔)是以某一条直线为母线，以一个圆为轨迹时形成的曲面。平面是以一条直线为母线，另一条直线为轨迹形成的曲面。成形表面是以曲线为母线，以圆或直线为轨迹，通过旋转或平移形成的表面。加工这些表面时，刀具和工件之间必须有一定的相对运动，即切削运动。1.1.1圆柱车削中的切削运动、工件表面和切削参数，1。刀具和工件之间的相对运动，即表面成形运动。它分为主运动和进给运动

5、。1)主运动是工具和之间最重要的相对运动运动形式：旋转运动(车削和镗削的主轴运动)直线运动(刨削和拉削的刀具运动)运动主题：工件(车削)；工具(铣削)。切削速度Vc:指切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度。每个点都不一样，取最大值。当主要运动是旋转运动时(如车削、钻孔、铣削、镗孔、磨削等)。d:刀具或工件的最大车削直径，mm；n:主运动速度，r/s，方向是主运动的方向，切线方向。2)进给运动使新的切削层连续投入切削，使切削工作继续进行。通常，进给运动的速度低，功率低。该数字可以是一个或多个。它可以连续或间歇进行。它可以通过工件或工具来完成。运动形式：连续运动；如转弯；间歇运动：如滑行。运动

6、，如钻孔；多种运动，如车削过程中的纵向和横向进给运动；没有进给运动，如拉削。移动对象：工件，如铣削和磨削；工具，如车削和钻孔。进给速率f或进给速度Vf f:刀具相对于工件在进给运动方向上的位移。单位：mm/r. Vf:切削刃上选定点相对于工件进给运动的瞬时速度。毫米/秒.对于多刃刀具(如铣刀，齿数为Z)，每齿进给量通常表示为fz (mm/z)。Vf、fz和f之间的关系是Vfnfnzfz 3)综合切削速度ve是根据平行四边形法则计算的。4)反切削量ap(切削深度)是工件上已加工表面和待加工表面之间的垂直距离。单位：毫米.在由主运动和进给运动方向组成的平面的法线方向上测量。车削外圆：ap=(dwd

7、m)/2钻孔：ap=dw/2金属切削率Q1000Vcfap mm3/min是单位时间内切削的金属量，它衡量切削效率。在切削工件表面的过程中，工件上有三个变化的待加工表面：待切削表面。过渡曲面：被切割的曲面。下一个切削行程将被切断。切削后形成的新表面。3.切削参数Vc，F，ap，车削运动和加工表面1-待加工表面2-过渡表面3-加工表面，1.1.2各种切削过程和工件表面的切削运动，加工不同表面时零件的切削运动，1.2刀具几何角度，切削零件的成分有很多种不同形状的切削刀具，但它们的切削零件有共同的特点。刀具由刀头和刀体组成，可视为圆柱形车刀的演变和组合。1.2.1车刀切削部分的组成车刀由刀头和刀杆组

8、成。刀杆用于夹紧，刀头用于切割。结构形式如下：刀具的切削部分由一个点、两个边和三个边组成。前刀面a:切屑流出的面。控制切屑流向，主后表面：刀具上与前刀面相交形成主切削刃的表面，与工件的过渡表面相对。辅助后表面a:与前表面相交形成辅助切削刃的刀具表面，与工件的加工表面相对。主切削刃s是前刀面和主后刀面之间的交线。承担主要切割工作。辅助切削刃s:前刀面和辅助切削刃背面之间的交线。进行少量切削工作，刀尖：主切削刃和辅助切削刃的交点。短直线或弧线。1.2.2刀具角度的坐标平面和参考坐标系刀具切削部分的每个面和边的空间位置通常由这些面和边相对于某些坐标平面的几何角度来表示，因此刀具必须放置在空间坐标平面

9、参考坐标系中。参考系统包括参考坐标平面和测量坐标平面。切削平面Ps:通过切削刃上选定的点，与工件的过渡面相切，并垂直于基准面。基准面Pr:通过切削刃上选定的点，并以该点的切削速度作为法线。平行于刀具底部。基地1.正交平面切削刃上所选点的正交平面是通过该点并同时垂直于基面和切削平面的平面，表示为po；2.法向平面切削刃上所选点的法向平面是通过该点并垂直于切削刃的平面，它被记录为PN；3.假设工作平面的切削刃上所选点的假定工作平面是穿过该点的平面，垂直于基面并平行于进给方向，表示为PF；4.后平面切削刃上选定点的后平面是穿过该点并垂直于基准面和假定工作平面的平面，表示为加工平面。上述参考平面(基准

10、面和切削平面)和测量平面构成三个坐标平面参考系统。刀具标记角度参考系统a)正交前参考系统b)法向平面参考系统c)假设工作平面和后平面参考系统由P、P、S、P 0组成，它们相互垂直，由P、Pf和Pp组成，并由P、P S和Pn组成。1.2.3刀具的标记角度和刀具工作图中标记的几何角度为刀具1。正交平面参考系统中的刀具标记角度(1)基准面Pr中的角度主偏角在基准面Pr中测量的主切削平面PS和假定工作平面Pf之间的夹角写成：基准面Pr中测量的副切削平面和假定工作平面Pf之间的角度写成。在基础平面Pr中测量的主切削平面PS和假定的工作平面Pf之间的夹角R小，切削刃的长度增加，单位长度的载荷小，尖端强度大

11、，散热面积大，刀具寿命长。然而，当切削阻力增加并且工件的刚性较弱时，它容易变形和振动。通常用于车刀的主偏角为45、60、75、90，以及在基面Pr中测量的辅助切削平面与假定工作平面Pf之间的夹角。功能：减少辅助切削刃与工件加工表面之间的摩擦和振动。小偏转角大，叶尖强度弱，加工表面剩余面积大，粗糙度值大。(2)切削平面PS中的角度S:在切削平面PS中测量的主切削刃S和基面Pr之间的夹角称为刃倾角；s有正负两个点，当刀尖位于切削刃最高点时设置为()，反之为负(-)，影响切屑流动方向和刀尖强度；粗加工时，取负值以增加刀尖强度；精加工时，取正值或零，以避免切削加工表面。(3)正交平面P0中的前角在正交

12、平面P0中测量的前刀面Ar和基面Pr之间的夹角表示为0；有积极的一面，也有消极的一面。前刀面a位于基面o0的前角。在正交平面P0中测量的离隙面a和切割平面PS之间的角度表示为.(4)副刃的正交平面P0中的角度在副刃的正交平面P0中测量的副后刀面和副切削平面PS之间的角度表示为0.当实体减少时，为正值。功能：减少主齿侧面和工件加工表面之间的摩擦以及主齿侧面的磨损。如果过大，切削刃的强度降低，热传导体积减小，主前刀面的磨损加速。当粗加工和承受冲击载荷时，选择46的小值以保证强度；精加工时，选择较大的值812以确保表面质量。当实体减小时，次要离隙角、为正值。前角增加，刀具锋利，切割轻。然而，如果它太

13、大，工具强度降低，热传导体积减小，并且工具寿命短。导出角度：在基准面Pr中测量的主切削平面和辅助切削平面之间的角度，记录为R，R=180-()；在基准面Pr中测量的主切割平面PS和后平面PP之间的角度被记录为r，r=90；在正交平面Po中测量的前刀面a和前刀面之间的角度记录为o，o=90-(oo)。刀尖角度、偏斜角、楔角、2。法线平面参考坐标系中的刀具标记角度3.假设工作平面参考系中的刀具标记角度可以用同样的方法标记，并且导出的角度也可以得到：r，r，p，f，1.2.4刀具的工作角度，1进给运动(横切)的影响当刀具切削工件时，如果不考虑进给运动，则在切削刃上选择A的运动轨迹。考虑进给运动后，切

14、削刃上点A的运动轨迹为阿基米德螺线，则切削平面Pse为阿基米德螺线通过点A的切线，基准面Pre为垂直于点A的平面，该测量坐标平面中的前角oe和后角不是原来标记的角度O和O。此时，侧向进给运动对工作角度的影响；f刀具相对于工件的横向进给，mm/r；切削刃上选定点a处的加工直径，mm。切削刃越靠近加工中心，D值越小，该值越大，oe越大，oe越小，甚至变为零或负值，对刀具的切削越不利。2进给运动的影响(纵向切削)安装刀具时，刀尖不一定在机床的中心高度。如果刀尖高于机床的中心高度，则所选点A的基面和切削平面已变为穿过点A的径向平面Pe和与其垂直的切削平面Pse，工作前角和前角分别为Pe和Pe。刀具的工

15、作前角pe大于标记前角P，而工作前角Pe小于标记前角P，可写成：Pe=P P P Pe=P-P P P由刀尖位置(弧度)变化引起的前角变化值。h刀尖高于机床中心，mm. Dw工件直径，mm .1.3切削层参数和切削方法，1.3.1切削层参数从待加工工件表面切削的金属层称为一次进给切削层。1切削金属的标称厚度hD切削层的标称厚度是切削刃的两个瞬时位置的过渡表面之间的距离，单位为mm，HD=fsinr 2切削层标称宽度bD切削层标称宽度是沿过渡表面在基面上测量的切削层尺寸，单位为mm bD=3。切削层标称横截面积以mm2为单位在基准面上测量切削层标称横截面积，模数=hDbD=faP，阴影部分为切削层。其截面尺寸