金屬切削原理第一章

1、1金屬切削原理金屬切削原理鄭州大學(xué)鄭州大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 覃壽同覃壽同金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：2緒緒 論論一、本課程的任務(wù)：一、本課程的任務(wù)：n本課程是一門研究金屬切削加工的技術(shù)科學(xué)；本課程是一門研究金屬切削加工的技術(shù)科學(xué)；n本課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課；本課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課；研究內(nèi)容：研究內(nèi)容：基本理論方面：基本理論方面：切削變形，力，熱，溫度，刀具磨切削變形，力，熱，溫度，刀具磨損、破損等基本理論、規(guī)律；損、破損等基本理論、規(guī)律；基本知識方面：基本知識方面：刀具材料的種類、應(yīng)用，工件材料刀具材料的種類、應(yīng)用，工件材料加工性能、評定，加工質(zhì)量，切削用量選用加工性

2、能、評定，加工質(zhì)量，切削用量選用;基本技能方面：基本技能方面：會選刀具材料，刀具幾何參數(shù)，切會選刀具材料，刀具幾何參數(shù)，切削用量，簡單計(jì)算等。削用量，簡單計(jì)算等。金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：3二、切削加工的種類二、切削加工的種類金屬的機(jī)器零件可能經(jīng)過的加工方式可分塑性加工、加金屬的機(jī)器零件可能經(jīng)過的加工方式可分塑性加工、加熱加壓成形加工、機(jī)械加工、高能加工、電及化學(xué)加熱加壓成形加工、機(jī)械加工、高能加工、電及化學(xué)加工等幾大類。工等幾大類。機(jī)械加工可分為：機(jī)械加工可分為：切削、磨削、特種加工切削、磨削、特種加工等幾類等幾類切削切削：車、銑、刨、鉆、擴(kuò)、鉸、拉、鏜、車、銑、刨、鉆、

3、擴(kuò)、鉸、拉、鏜、 插、鋸、插、鋸、及鉗工內(nèi)容；及鉗工內(nèi)容；磨削：磨削：外圓磨、內(nèi)圓磨、平面磨、齒輪磨、蝸桿砂輪磨、外圓磨、內(nèi)圓磨、平面磨、齒輪磨、蝸桿砂輪磨、單線砂輪磨單線砂輪磨 多線砂輪磨多線砂輪磨 各種成形磨、拋光等；各種成形磨、拋光等；特種加工：特種加工：電加工、化學(xué)加工、超聲加工電加工、化學(xué)加工、超聲加工. .金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：4三、切削加工的歷史三、切削加工的歷史n人類的文明是隨著生產(chǎn)工具的發(fā)展而發(fā)展的。人類的文明是隨著生產(chǎn)工具的發(fā)展而發(fā)展的。n商代已采用各種青銅工具如刀、鉆等；商代已采用各種青銅工具如刀、鉆等；n公元前公元前8 8世紀(jì)的春秋時代，鋸、鑿等

4、鐵制工具；世紀(jì)的春秋時代，鋸、鑿等鐵制工具；n18641864年法國年法國JoesselJoessel研究了刀具幾何形狀對切削力研究了刀具幾何形狀對切削力的影響；的影響；n1870187018771877年俄國的年俄國的H.A.THMeH.A.THMe研究了切屑的形成研究了切屑的形成和切屑的種類；和切屑的種類；n1906190619071907年美國年美國F.W.TaylorF.W.Taylor發(fā)表了發(fā)表了“關(guān)于金屬關(guān)于金屬切削技術(shù)切削技術(shù)”及刀具耐用度與切削速度的關(guān)系式。及刀具耐用度與切削速度的關(guān)系式。金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：5四、切削加工的發(fā)展：四、切削加工的發(fā)展：n

5、刀具材料的發(fā)展；刀具材料的發(fā)展；n切削速度的提高；切削速度的提高；n特種加工的出現(xiàn)；特種加工的出現(xiàn)；n加工精度的提高；加工精度的提高；6 答疑信箱：第一章第一章切削基本定義切削基本定義金屬切削原理金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：7第一節(jié)第一節(jié) 切削運(yùn)動與切削用量切削運(yùn)動與切削用量金屬切削過程金屬切削過程：刀具和工件相互作用。：刀具和工件相互作用。要素要素：相互運(yùn)動、刀具材料性能、幾何參數(shù)：相互運(yùn)動、刀具材料性能、幾何參數(shù)一、切削運(yùn)動一、切削運(yùn)動 1主運(yùn)動：使工件與刀產(chǎn)生相對運(yùn)動以進(jìn)行切削主運(yùn)動：使工件與刀產(chǎn)生相對運(yùn)動以進(jìn)行切削的最基本的運(yùn)動。的最基本的運(yùn)動。特點(diǎn)特點(diǎn)：消耗功率最大

6、；主運(yùn)動個數(shù)只有一個消耗功率最大；主運(yùn)動個數(shù)只有一個。 2進(jìn)給運(yùn)動：使主運(yùn)動能夠繼續(xù)切除工件上多余進(jìn)給運(yùn)動：使主運(yùn)動能夠繼續(xù)切除工件上多余的金屬，已形成加工表面的運(yùn)動。的金屬，已形成加工表面的運(yùn)動。特點(diǎn)特點(diǎn)：速度有時可能最高；個數(shù)可能不止一個。速度有時可能最高；個數(shù)可能不止一個。金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：8二、二、工件上的加工表面工件上的加工表面 在切削過程中，通常工件上存在三個表面：在切削過程中，通常工件上存在三個表面：待加工表面待加工表面： 它是工件上即將被切去的表面，它是工件上即將被切去的表面，隨著切削的進(jìn)行，它將逐漸減少；隨著切削的進(jìn)行，它將逐漸減少；已加工表面已加

7、工表面： 它是刀具切削在工件上形成的新它是刀具切削在工件上形成的新表面，并隨著切削的繼續(xù)進(jìn)行而逐漸擴(kuò)大；表面，并隨著切削的繼續(xù)進(jìn)行而逐漸擴(kuò)大；過渡表面過渡表面： 它是刀刃正切削著的表面，并且它是刀刃正切削著的表面，并且是切削過程中不斷改變著的表面，但它總是是切削過程中不斷改變著的表面，但它總是處在待加工表面與已加工表面之間。處在待加工表面與已加工表面之間。金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：9工件上的加工表面工件上的加工表面金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：10工件上的加工表面的工程圖表示工件上的加工表面的工程圖表示金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：11三、切

8、削用量三、切削用量是指切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量三者的總稱。是指切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量三者的總稱。1切削速度切削速度v 它是切削加工時，刀刃上選定點(diǎn)相對于工件它是切削加工時，刀刃上選定點(diǎn)相對于工件的主運(yùn)動的速度。的主運(yùn)動的速度。單位：（單位：（m/s或或m/min）2.進(jìn)給量進(jìn)給量f 它是工件或刀具的主運(yùn)動每轉(zhuǎn)或每一行程時，它是工件或刀具的主運(yùn)動每轉(zhuǎn)或每一行程時，工件和刀具兩者在進(jìn)給運(yùn)動方向上的相對位移量工件和刀具兩者在進(jìn)給運(yùn)動方向上的相對位移量單位：單位： （mm/r、mm/雙行程）雙行程）其它表示：其它表示：進(jìn)給速度進(jìn)給速度vf 單位：單位： mm/s 每齒進(jìn)給量每齒進(jìn)給量fz 單位：

9、單位： mm/z3背吃刀量背吃刀量ap 背吃刀量等于工件已加工表面與待加工背吃刀量等于工件已加工表面與待加工表面間的垂直距離。表面間的垂直距離。單位：單位： （mm） 金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：12第二節(jié)第二節(jié) 刀具的幾何參數(shù)刀具的幾何參數(shù)一、一、刀具切削部分的表面與刀刃刀具切削部分的表面與刀刃 前刀面（前刀面（ Ar ）-切下的切屑沿其流出的表面。切下的切屑沿其流出的表面。 主后刀面（主后刀面（ A ）-與工件上過渡表面相對的表面。與工件上過渡表面相對的表面。 副后刀面副后刀面( A )- 與工件已加工表面相對的表面。與工件已加工表面相對的表面。 主切削刃（主刀刃）主切削

10、刃（主刀刃）-前刀面與主后面相交而得到的前刀面與主后面相交而得到的邊鋒，它完成主要的金屬切除工作。邊鋒，它完成主要的金屬切除工作。 副切削刃（副刀刃）副切削刃（副刀刃）-前刀面與副后面相交而得到的前刀面與副后面相交而得到的邊鋒。邊鋒。 過渡刃（刀尖）過渡刃（刀尖）-主切削刃和副切削刃連接處的一段主切削刃和副切削刃連接處的一段刀刃，它可以是小的直線段或圓弧。刀刃，它可以是小的直線段或圓弧。金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：13切削部分組成切削部分組成 （以外圓車刀為例）（以外圓車刀為例） “三面兩刃一尖三面兩刃一尖”（1）前刀面）前刀面（2）主后刀面）主后刀面（3）副后刀面）副后刀面

11、（4）主切削刃）主切削刃（5）副切削刃）副切削刃（6）刀尖）刀尖 （過渡刃）（過渡刃）金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：14二、確定刀具切削角度的參考平面二、確定刀具切削角度的參考平面1、基面基面 Pr ：通過主刀刃上選定點(diǎn)，垂：通過主刀刃上選定點(diǎn)，垂直該點(diǎn)合成切削速度運(yùn)動向量的平面。直該點(diǎn)合成切削速度運(yùn)動向量的平面。2、切削平面切削平面 Ps ：通過刀刃上選定點(diǎn)，：通過刀刃上選定點(diǎn)，切于工件過渡表面的平面。切于工件過渡表面的平面。金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：15三、刀具標(biāo)注角度參考系的測量平面三、刀具標(biāo)注角度參考系的測量平面 3、正交平面正交平面 Po ：（又稱

12、主剖面）通過（又稱主剖面）通過主切削刃上一點(diǎn)，并主切削刃上一點(diǎn)，并垂直垂直P Pr r 、PsPs的平面的平面 4、法平面法平面 Pn ：通過主切削刃上一通過主切削刃上一點(diǎn)，并垂直主切削點(diǎn)，并垂直主切削刃（或切線）的平面。刃（或切線）的平面。 金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：165、背平面背平面 Pp ：通過主切削刃上一點(diǎn)，通過主切削刃上一點(diǎn)，平行車刀軸線，平行車刀軸線， Vf方向的平面，且方向的平面，且Pr 。 6、假定工作平面假定工作平面 Pf （切平面）：通過主（切平面）：通過主切削刃上一點(diǎn)，（切削刃上一點(diǎn)，（車刀軸線）車刀軸線）/ Vf ，且且Pr。金屬切削原理金屬切削原

13、理 答疑信箱：答疑信箱：17刀具的常用標(biāo)注參考系組成刀具的常用標(biāo)注參考系組成1、正交平面參考系正交平面參考系：- - Pr - Ps -Po2、法平面參考系法平面參考系： - - Pr -Ps- Pn 3、背平面背平面-假定工作平面參考系假定工作平面參考系 : : Pr -Pp-Pf 注意：注意：1、主、副刀刃上不同點(diǎn)都有不同的、主、副刀刃上不同點(diǎn)都有不同的 Pr Pr 、PsPs及不同的參及不同的參考系，在副刀刃點(diǎn)上，相應(yīng)符號右上角加考系，在副刀刃點(diǎn)上，相應(yīng)符號右上角加“ “ ” ”。2、參考系的意義、參考系的意義標(biāo)注刀具幾何角度用，實(shí)際刀具中標(biāo)注刀具幾何角度用，實(shí)際刀具中并沒有參考系，是人

14、為想象出來的。并沒有參考系，是人為想象出來的。金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：18車刀標(biāo)注角車刀標(biāo)注角度參考系的度參考系的各平面位置各平面位置（工程圖表（工程圖表示法）示法）金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：19四、刀具的標(biāo)注角度（靜止角度）四、刀具的標(biāo)注角度（靜止角度）標(biāo)注角度中的假設(shè)：標(biāo)注角度中的假設(shè)：假定在工作條件中符合以下條件：假定在工作條件中符合以下條件：1、假定主運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動方向垂直；、假定主運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動方向垂直；2、進(jìn)給運(yùn)動的進(jìn)給速度很小，不予考慮；、進(jìn)給運(yùn)動的進(jìn)給速度很小，不予考慮；3、刀具為標(biāo)準(zhǔn)安裝，即以平行（或垂直）主運(yùn)動、刀具為標(biāo)準(zhǔn)安裝，即以

15、平行（或垂直）主運(yùn)動平面構(gòu)成參考系，且安裝位置恰好使刀的底面或平面構(gòu)成參考系，且安裝位置恰好使刀的底面或軸線與參考系平面平行（或垂直）軸線與參考系平面平行（或垂直）。金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：20正交平面參考系中的角度標(biāo)注正交平面參考系中的角度標(biāo)注 基面基面Pr 、切削平面、切削平面Ps 、正交平面、正交平面Po形成正交平面參考系形成正交平面參考系(舊舊標(biāo)準(zhǔn)稱為主剖面參考系）標(biāo)準(zhǔn)稱為主剖面參考系）基面基面Pr中：中： 主偏角主偏角r -確定主刀刃位置確定主刀刃位置 副偏角副偏角r -確定副刀刃位置確定副刀刃位置正交平面正交平面 Po 中：中： 前角前角 o -確定前刀面位置

16、確定前刀面位置 后角后角o -確定主后刀面確定主后刀面切削平面切削平面Ps中：中： 刃傾角刃傾角ss -確定主刀刃位置確定主刀刃位置副正交平面副正交平面Po中：中：副后角副后角 -確定副后面位置確定副后面位置金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：21a.主偏角主偏角r 在基面中測量的主切削平面與假定工作平面在基面中測量的主切削平面與假定工作平面(或進(jìn)給方向）間的夾角?；蜻M(jìn)給方向）間的夾角。b.副偏角副偏角r 在基面中測量的副切削平面與假定工作在基面中測量的副切削平面與假定工作平面平面(或進(jìn)給反方向）間的夾角?；蜻M(jìn)給反方向）間的夾角。作用：作用：主偏角主偏角 可確定主刀刃位置，可確定主刀

17、刃位置，副偏角副偏角 可確定副刀刃位置；可確定副刀刃位置；影響切削層截面形狀；影響切削層截面形狀；影響切削分力的變化；影響切削分力的變化；影響已加工表面的粗糙度影響已加工表面的粗糙度;金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：22主偏角、副偏角主偏角、副偏角作用：作用：影響切削層截面形狀；影響切削層截面形狀；影響切削分力的變化；影響切削分力的變化； 影響已加工表面的粗糙度影響已加工表面的粗糙度;金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：23c.前角前角oo在正交平面中測量的前刀面與基面間的在正交平面中測量的前刀面與基面間的 夾角。夾角。 作用：影響刀頭的強(qiáng)度、切削刃鋒利作用：影響刀頭的

18、強(qiáng)度、切削刃鋒利d.后角后角oo在正交平面中測量的后刀面與切削平面間的夾角。在正交平面中測量的后刀面與切削平面間的夾角。 作用：影響刀面與工件間的摩擦、切削刃鋒利作用：影響刀面與工件間的摩擦、切削刃鋒利前角后角有正、零和負(fù)角前角后角有正、零和負(fù)角金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：24e.刃傾角刃傾角ss在切削平面中測量的主切削刃與基面間的夾角。在切削平面中測量的主切削刃與基面間的夾角。作用：作用：影響刀頭的強(qiáng)度、鋒利、排屑方向影響刀頭的強(qiáng)度、鋒利、排屑方向刃傾角刃傾角ss正角、零角和負(fù)角之分正角、零角和負(fù)角之分金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：25金屬切削原理金屬切削原

19、理 答疑信箱：答疑信箱：26前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角、副后角、前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角、副后角、 上述上述6 6個角度為外園車刀上個角度為外園車刀上必須標(biāo)注必須標(biāo)注的角度；的角度；這可以由以上這可以由以上6 6個角度派生出其它以下角度：個角度派生出其它以下角度： 副前角副前角; 副刃傾角副刃傾角; 楔角楔角; ; 刀尖角刀尖角; 余角。余角。 注意：注意：1、角度的取值范圍與正負(fù)號問題：、角度的取值范圍與正負(fù)號問題： （1）不同角取值范圍不同；）不同角取值范圍不同； （2）取負(fù)值時有利刀具的強(qiáng)化。）取負(fù)值時有利刀具的強(qiáng)化。2、角度符號的下標(biāo)表示角度所處的平面代號下標(biāo)、角度符

20、號的下標(biāo)表示角度所處的平面代號下標(biāo)。金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：27法平面參考系中的角度標(biāo)注法平面參考系中的角度標(biāo)注類同于正交平面參考系標(biāo)注，基面類同于正交平面參考系標(biāo)注，基面P Pr r、切削平面、切削平面PsPs不變，僅不變，僅P Po o換成換成PnPn，故改動下標(biāo)：故改動下標(biāo)： o n n o o n n o o n n在背平面和假定工作平面參考系中角度標(biāo)注在背平面和假定工作平面參考系中角度標(biāo)注除基面除基面P Pr r不變，則在不變，則在、下標(biāo)加入相應(yīng)背平面下標(biāo)加入相應(yīng)背平面和假定工作平面符號下標(biāo)即可。和假定工作平面符號下標(biāo)即可。金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答

21、疑信箱：28法平面參考系中的角度標(biāo)注法平面參考系中的角度標(biāo)注注意法平面定注意法平面定義及在工程圖義及在工程圖中的正確位置中的正確位置金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：29背平面和假定工作平面參考系中角度標(biāo)注背平面和假定工作平面參考系中角度標(biāo)注金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：30五、刀具的工作角度五、刀具的工作角度實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)：以實(shí)際切削情況來分析刀具的工作角度：以實(shí)際切削情況來分析刀具的工作角度：考慮進(jìn)給考慮進(jìn)給考慮安裝等實(shí)際條件。考慮安裝等實(shí)際條件。區(qū)別：區(qū)別：原角度再加下標(biāo)原角度再加下標(biāo)“e”e”表示實(shí)際工作情況表示實(shí)際工作情況金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑

22、信箱：311.進(jìn)給影響進(jìn)給影響 （1）橫向進(jìn)給時：）橫向進(jìn)給時： 金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：32（2）縱向進(jìn)給時：）縱向進(jìn)給時：金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：332.刀具安裝影響（以外圓車削為例）刀具安裝影響（以外圓車削為例）（1）、刀尖高于工件中心時刀尖高于工件中心時 金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：342.刀具安裝影響（以外圓車削為例）刀具安裝影響（以外圓車削為例）（1）、刀尖低于工件中心時刀尖低于工件中心時 金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：35（2）、刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直時的影響刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直時的影響金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：36 刀具安裝條件影響刀具工作角度示意圖刀具安裝條件影響刀具工作角度示意圖車刀安裝高車刀安裝高低的影響低的影響車刀刀桿不垂直車刀刀桿不垂直工件安裝的影響工件安裝的影響金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：37 第三節(jié)第三節(jié) 刀具標(biāo)注角度的換算刀具標(biāo)注角度的換算一、一、法平面與正交平面的前后角關(guān)系法平面與正交平面的前后角關(guān)系二、二、任意剖面與正交平面內(nèi)前、后角關(guān)系任意剖面與正交平面內(nèi)前、后角關(guān)系 金屬切削原理金屬切削原理 答疑信箱：答疑信箱：38第四節(jié)第四節(jié) 切削層參數(shù)與切削方式