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1、机械制造技术基础第1章 金属切削的基本定义Key words： 切削运动 切削用量 刀具角度 切削层参数 切削方式机械制造技术基础1.1 切削运动与切削用量1.1.1 零件表面的成形方法1）零件的表面形状内 孔外 圆平 面锥 面渐开线表面螺纹表面机械制造技术基础2）工件表面的成形方法零件表面可看成母线沿着导线运动形成的轨迹。母线 和导线统称为形成表面的发生线。根据母线和导线的 运动关系，常见零件表面可分成3类1.1 切削运动与切削用量旋转表面纵向表面特形表面机械制造技术基础轨迹法：切削刃与被加 工面为点接触呈切削点 并按一定规律作轨迹运 动 所需发发生线线1.1 切削运动与切削用量3）发生线的
2、形成方法及所需运动成形法：切削刃与 被加工面的接触呈切 削线，形状与所需发 生线一致1个独立成形运动不需要独立成形运动机械制造技术基础相切法：铣刀/砂轮旋 转刀具加工时，切削刃 在垂直于刀具旋转轴线 的平面内与被加工表面 的接触为一切削点（相 切点），旋转刀具轴线 按一定规律作轨迹运动 所需发生线1.1 切削运动与切削用量3）发生线的形成方法及所需运动展成法：齿轮加工时刀具切削刃 形状为一条切削线，与需要形成 的发生线不相吻合，切削加工时 刀具切削线与发生线相切，齿坯 节圆与刀具节线发生纯滚动，符 合齿轮齿条或齿轮与齿轮的啮合 规律，切削线包络出所需形成的 渐开线机械制造技术基础1.1.2 切
3、削运动主运动进给运动辅助运动 1.1.3 工件上的加 工表面已加工表面过渡表面待加工表面1.1 切削运动与切削用量机械制造技术基础1.1.4 切削用量三要素 切削速度vc进给量f主运动一转或一行程时，工 件和刀具在进给方向上的相 对位移（mm/r、mm/行程） 背吃刀量asp工件上已加工表面和待加工工件上已加工表面和待加工 表面间的垂直距离表面间的垂直距离 车削：车削：1.1 切削运动与切削用量机械制造技术基础说明 切削速度vc磨削磨削vc单位用米单位用米/ /秒秒( ( m/sm/s) )，其它加工，其它加工vc单位习惯用米单位习惯用米 / /分（分（m/minm/min）。在转速）。在转速
4、n n值一定时，切削刃上各点的切削值一定时，切削刃上各点的切削 速度不同。考虑到刀具的磨损和已加工表面质量等因素速度不同。考虑到刀具的磨损和已加工表面质量等因素 ，计算时，应取最大的切削速度。，计算时，应取最大的切削速度。 进给量f （mmmm/s /s 车、钻车、钻mm/rmm/r）铣刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具，在它们进铣刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具，在它们进 行工作时，还应规定每齿进给量，即后一个刀齿相对于行工作时，还应规定每齿进给量，即后一个刀齿相对于 前一个刀齿的进给量，单位是前一个刀齿的进给量，单位是mm/Z(mm/Z(毫米毫米/ /齿齿) )。 背吃刀量asp加工方式不同
5、，有不同计算方法加工方式不同，有不同计算方法1.1 切削运动与切削用量机械制造技术基础1.2.1 刀具角度的静止参考系1）刀具切削部分的表面与切削刃以车刀切削部分为例以车刀切削部分为例1.2 刀具角度和刀具的工作角度1.2 刀具角度和刀具的工作角度 机械制造技术基础1.2.1 刀具角度的静止参考系1）刀具切削部分的表面与切削刃(1)(1)前刀面前刀面： 直接作用于被切削的金属层，并控制切屑直接作用于被切削的金属层，并控制切屑沿其排出的刀面。沿其排出的刀面。(2)(2)后刀面后刀面： 后刀面分为主后刀面与副后刀面后刀面分为主后刀面与副后刀面。主后刀面：主后刀面：是指与工件上是指与工件上过渡表面过
6、渡表面相互作用和相对着相互作用和相对着的刀面；的刀面；副后刀面：副后刀面：是与工件上是与工件上已加工表面已加工表面相互作用和相对着相互作用和相对着的刀面。的刀面。1.2 刀具角度和刀具的工作角度机械制造技术基础1.2.1 刀具角度的静止参考系1）刀具切削部分的表面与切削刃(3)(3)切削刃切削刃: :切削刃是前刀面上直接进行切削的锋边，有主切削刃是前刀面上直接进行切削的锋边，有主 切削刃和副切削刃之分。切削刃和副切削刃之分。 主切削刃：主切削刃： 指前刀面与主后刀面相交的锋边，它完成指前刀面与主后刀面相交的锋边，它完成 主要的切除或表面成形工作；主要的切除或表面成形工作；副切削刃：副切削刃：
7、指前刀面与副后刀面相交的锋边，它配合指前刀面与副后刀面相交的锋边，它配合 主切削刃完成切除工作，并最终形成以加工表面。主切削刃完成切除工作，并最终形成以加工表面。 (4)(4)刀尖：刀尖：刀尖是主、副切削刃的连接部位。刀尖是主、副切削刃的连接部位。为了强化刀尖，许多刀具都在刀尖处磨出直线为了强化刀尖，许多刀具都在刀尖处磨出直线或圆弧形过渡刃。或圆弧形过渡刃。1.2 刀具角度和刀具的工作角度机械制造技术基础1.2.1 刀具角度的静止参考系1）刀具切削部分的表面与切削刃为了强化刀尖，许多刀具都在刀尖处磨出直线或圆弧形过为了强化刀尖，许多刀具都在刀尖处磨出直线或圆弧形过 渡刃。渡刃。1.2 刀具角度
8、和刀具的工作角度1.2 刀具角度和刀具的工作角度机械制造技术基础2）刀具角度的静止参考系 刀具角度刀具角度指在刀具工作图上需要标出的角度。指在刀具工作图上需要标出的角度。刀具的制刀具的制 造、刃磨和测量按这种角度进行的。谈刀具角度时，刀具造、刃磨和测量按这种角度进行的。谈刀具角度时，刀具 本身处于静止状态。本身处于静止状态。目的：确定刀具前刀面、后刀面及切目的：确定刀具前刀面、后刀面及切 削刃在空间的位置削刃在空间的位置-刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度刀具标注角度参考系：刀具标注角度参考系：任何一把刀具，在使用之前，总可任何一把刀具，在使用之前，总可 以知道它将要安装在什么机床上
9、，将有怎样的切削运动，以知道它将要安装在什么机床上，将有怎样的切削运动， 因此也可以预先给出假定的工作条件，并以此确定刀具标因此也可以预先给出假定的工作条件，并以此确定刀具标 注角度参考系（所谓的注角度参考系（所谓的“静止参考系静止参考系” ” ）。）。1.2 刀具角度和刀具的工作角度机械制造技术基础2）刀具角度的静止参考系确定刀具标注角度参考系的方法确定刀具标注角度参考系的方法（假定运动条件假定运动条件、假定安假定安 装条件装条件； ）a) a) 不考虑进给运动的影响，即不考虑进给运动的影响，即f=0f=0； b) b) 安装车刀时应使刀尖与工件中心等高，且车刀刀杆中安装车刀时应使刀尖与工件
10、中心等高，且车刀刀杆中心线与工件轴心线垂直；心线与工件轴心线垂直； c) c) 主切削刃上选定点主切削刃上选定点x x与工件中心等高。与工件中心等高。注：注：“静止系静止系”本质上不是静止的，它仍然是把刀具本质上不是静止的，它仍然是把刀具 同工件和运动联系起来的一种特定的参考系。同工件和运动联系起来的一种特定的参考系。有有3 3种参考系：种参考系：1.2 刀具角度和刀具的工作角度机械制造技术基础（1）正交平 面参考系 1.2 刀具角度和刀具的工作角度基面Pr切削平面Ps正交平面PoPoPrPs 称为正交平 面参考系 机械制造技术基础（2）法平面参考系 1.2 刀具角度和刀具的工作角度基面Pr切
11、削平面Ps法平面Pn 切削刃 或其切线PnPs PrPsPn不一定Pr 法平面参考系 机械制造技术基础（3）背平面和假定工作平面参考系 1.2 刀具角度和刀具的工作角度基面Pr背平面（Pp）过切削刃上选定 点，/刀杆中心线且 Pr的平面 ，与进给方向Vf垂直假定工作平面（Pf）过切削刃 上选定点， 刀杆中心线且 Pr的平面，与进给方向Vf平行 此参考系常见于美、日文献机械制造技术基础1.2.2 刀具角度 刀具角度:在刀具的标注角度参考系中确定的切削刃与刀面在刀具的标注角度参考系中确定的切削刃与刀面 的方位角度，称为刀具标注角度。的方位角度，称为刀具标注角度。 作用：一是确定刀具上切削刃的空间位
12、置；二是确定刀具上前、后面的空间位置。1）刀具在正交平面参考系中的角度以外圆车刀为例进行说明 六个基本角度 确定主切削刃空间位置的角度：主偏角r、刃倾角s 确定车刀前面与后面空间位置的角度：前角0、后角0 与副切削刃有关的角度：副偏角r 、副后角0 三面,两刃,一尖的空间位置 1.2 刀具角度和刀具的工作角度机械制造技术基础1.2 刀具角度和刀具的工作角度机械制造技术基础1.2.2 刀具角度前角 o ： 前刀面与基面间的夹角(在主剖面中测量)； 后角 o ： 后刀面与切削平面间的夹角(在主剖面中测量)； 主偏角r：基面中测量的主切削刃与进给运动方向的夹角； 刃倾角s：切削平面中测量的主切削刃与
13、基面间的夹角。o、s确定前刀面的方位,r、o 确定后刀面的方位，r 、s 确定主 切削刃的方位。同理，副切削刃及其相关的前刀面、后刀面在空间的定位也需用 四个角度：即副偏角r 、副刃倾角s 、副前角 o 、副后角o。车刀副切削刃与主切削刃共处在同一前刀面上，o 、s两个角度 可由o、s 、r、r等角度换算出来。1.2 刀具角度和刀具的工作角度机械制造技术基础几个派生角度：几个派生角度：楔角楔角oo：主剖面中测量的前、后刀面间夹角；：主剖面中测量的前、后刀面间夹角；刀尖角刀尖角rr：基面中测量的主、副切削刃间夹角。：基面中测量的主、副切削刃间夹角。1.2 刀具角度和刀具的工作角度1.2.2 刀具
14、角度机械制造技术基础1.2 刀具角度和刀具的工作角度1.2.2 刀具角度前角正负的规定前角正负的规定 ：在主剖面中，前刀面与基面平行时前角为零；前刀面与切在主剖面中，前刀面与基面平行时前角为零；前刀面与切 削平面间夹角小于削平面间夹角小于9090时，前角为正；大于时，前角为正；大于9090时，前角为时，前角为 负负后角正负的规定正负的规定 ：后刀面与基面夹角小于90时，后角为正；大于90时后 角为负。加工中，后角一般不选负值。刃倾角正负的规定刃倾角正负的规定 ：在切削平面中，切削刃与基面平行时在切削平面中，切削刃与基面平行时ss为零，切削刃上刀为零，切削刃上刀 尖为最低点，尖为最低点， ss为
15、负为负；刀尖为最高点，刀尖为最高点， ss为正为正；机械制造技术基础刃倾角的正负如图示：刃倾角的正负对排屑方向有影响1.2 刀具角度和刀具的工作角度机械制造技术基础机械制造技术基础1.2.2 刀具角度2）刀具在法平面参考系中的角度以外圆车刀为例，刀具在法平面参考系中要标出的角度，基本上和正交平面参考系中相类似。相同:在基面Pr上表示的角度r、r、r和在切削平 面Ps内表示的角度s，二参考系是相同的，不同:正交平面P0内的0、0和0，法平面Pn内的法前 角n，法后角n与法楔角n1.2 刀具角度和刀具的工作角度机械制造技术基础1 1）刀具工作角度及参考系）刀具工作角度及参考系刀具工作角度刀具工作角度: :指刀具在实际工作状态下的切削角度。指刀具在实际工作状态下的切削角度。它它 必须考虑进给运动和实际的安装情况。必须考虑进给运动和实际的安装情况。刀具工作角度参考刀具工作角度参考 系同标注角度参考系的唯一区别是：用系同标注角度参考系的唯一区别是：用v ve e 取代取代v vc c，即用，即用 实际进给运动方向取代假定进给运动方向。实际进给运动方向取代假定进给运动方向。下图所示三把刀具的标注角度完全相同，但由于实际下图所示三把刀具的标注角度完全相同，但由于实际 工作状态不同，后刀面与加工表面之间的接触和摩擦的实工作状态不同，后刀面与加
