刀具几何角度及切削要素.ppt

1、第一章刀具几何角度及切削要素三高一专三高一专的的先进刀具先进刀具高高精度精度高效率高效率高可靠性高可靠性专业化专业化先进的专用可先进的专用可转位转位刀具刀具第一节第一节 切削运动与切削用量切削运动与切削用量4一.切削运动与切削层金属切削加工金属切削加工金属切削加工金属切削加工利用刀具切除被加工零件多余的材利用刀具切除被加工零件多余的材料料，形成已加工表面。，形成已加工表面。金属切削加工的金属切削加工的目的目的使被加工零件的尺寸精度、使被加工零件的尺寸精度、形状和位置精度、表面质量达到设计与使用要求。形状和位置精度、表面质量达到设计与使用要求。切削加工必备三个条件：切削加工必备三个条件：刀具材料

2、具有一定的切削性能刀具材料具有一定的切削性能 刀具与工件之间要有相对运动刀具与工件之间要有相对运动 刀具具有适当的几何参数，即切削角度刀具具有适当的几何参数，即切削角度 (1)待加工表面待加工表面工件上工件上有待切除的表面。有待切除的表面。(2)已加工表面已加工表面经刀具经刀具切削后产生的新表面。切削后产生的新表面。(3)过渡表面过渡表面(或称切削表或称切削表面、加工面面、加工面)切削刃正切削刃正在切削的表面。它是待加工在切削的表面。它是待加工表面和已加工表面之间的过表面和已加工表面之间的过渡表面。渡表面。各种切削加工的工件表面各种切削加工的工件表面切削加工过程中的工件表面切削加工过程中的工件

3、表面切削运动切削运动 为了切除多余的金属，为了切除多余的金属，刀具和工件之间必须有相刀具和工件之间必须有相对运动，即对运动，即切削运动切削运动。切。切削运动可分为削运动可分为主运动主运动和和进进给运动给运动。车削外圆三种运动1.主运动主运动v刀具与工件之间主要的相对运动。刀具与工件之间主要的相对运动。v切削运动中，切削运动中，主运动速度最高，消耗功率最大主运动速度最高，消耗功率最大。v使刀具切削刃及其邻近的刀具表面切入工件材料使刀具切削刃及其邻近的刀具表面切入工件材料使被切削层转变为切屑，从而形成工件的新表面。使被切削层转变为切屑，从而形成工件的新表面。v主运动方向主运动方向切削刃上选定点相对

4、于工件的瞬切削刃上选定点相对于工件的瞬时主运动方向。时主运动方向。v切削速度切削速度vc切削刃上选定点相对于工件的切削刃上选定点相对于工件的主主运动运动的瞬时速度。的瞬时速度。有且只有一个有且只有一个2.进给运动进给运动v刀具与工件之间附加的相对运动。刀具与工件之间附加的相对运动。v不断把工件表面送入切削不断把工件表面送入切削v配合主运动依次地或连续不断地切除切屑。配合主运动依次地或连续不断地切除切屑。v可由刀具完成可由刀具完成车削、工件完成车削、工件完成铣削铣削v可以是间歇的可以是间歇的刨削、连续的刨削、连续的车削车削v进给运动方向进给运动方向切削刃上选定点相对于工件的切削刃上选定点相对于工

5、件的瞬时进给方向。瞬时进给方向。v进给速度进给速度v vf f切削刃上选定点相对于工件的切削刃上选定点相对于工件的进进给运动给运动的瞬时速度。的瞬时速度。3.切削层切削层v切削层是指工件上正被刀切削层是指工件上正被刀具切削刃切削着的一层金具切削刃切削着的一层金属。属。v切削层参数切削层参数基面中测基面中测量的切削层长度、宽度和量的切削层长度、宽度和面积。面积。v它们与切削用量它们与切削用量f、ap有关。有关。切削层参数切削层参数(1)(1)切削层公称厚度切削层公称厚度h hD D垂直于正在加工的表面垂直于正在加工的表面(过渡过渡表面表面)度量的切削层参数。它反映了切削刃单位长度量的切削层参数。

6、它反映了切削刃单位长度上的切削负荷。度上的切削负荷。(2)(2)切削层公称宽度切削层公称宽度b bD D平行于正在加工的表面平行于正在加工的表面(过渡过渡表面表面)度量的切削层参数。它反映了切削刃参加切度量的切削层参数。它反映了切削刃参加切削的工作长度。削的工作长度。(3)(3)切削层公称横截面积切削层公称横截面积A AD D在切削层参数平面内度在切削层参数平面内度量的横截面积。量的横截面积。各种切削加工的切削层参数各种切削加工的切削层参数二、二、切削用量、切削时间切削用量、切削时间与材料切除率与材料切除率切削过程的切削用量和在切削过程中由余量切削过程的切削用量和在切削过程中由余量变成切屑的切

7、削层参数。变成切屑的切削层参数。衡量切削运动量的大小。衡量切削运动量的大小。包括包括三要素三要素切削速度切削速度Vc进给量进给量f(或进给速度或进给速度Vf)背吃刀量背吃刀量ap切削用量切削用量vm/minv指切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬指切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度时速度v指主运动的线速度，以车削为例：指主运动的线速度，以车削为例：（m/min)1.切削速度切削速度VCn工件或刀具的转速，工件或刀具的转速，n为为rmind工件或刀具观察点的旋转直径，工件或刀具观察点的旋转直径，d为为mm一般取一般取dw2.进给量进给量fv主运动是回转运动时，进给量指工件或刀具每回主运动

8、是回转运动时，进给量指工件或刀具每回转一周，两者沿进给方向的相对位移量，单位为转一周，两者沿进给方向的相对位移量，单位为mmrv当主运动是直线运动时，进给量指刀具或工件每当主运动是直线运动时，进给量指刀具或工件每往复直线运动一次，两者沿进给方向的相对位移往复直线运动一次，两者沿进给方向的相对位移量，单位为量，单位为mm双行程或双行程或mm单行程单行程v对于多齿的旋转刀具对于多齿的旋转刀具(如铣刀、切齿刀如铣刀、切齿刀)，常用每，常用每齿进给量齿进给量fzfz，单位为单位为mmz或或mm齿，它与进给齿，它与进给量量f f的关系为的关系为 f=zfz指刀具在进给运动方向上相对工件的位移量指刀具在进

9、给运动方向上相对工件的位移量进给量进给量f 进给量是进给运动的单位量。车削时进给进给量是进给运动的单位量。车削时进给量量f f是取工件每旋转一周的时间内，工件与刀是取工件每旋转一周的时间内，工件与刀具相对位移量具相对位移量 单位为单位为mmr(mm/min)Vf 进给运动速度进给运动速度多齿刀具有每齿进给量多齿刀具有每齿进给量3.背吃刀量背吃刀量apdw待加工表面直径待加工表面直径 dm已加工表面直径已加工表面直径v工件待加工表面与加工表面之间的垂直距离工件待加工表面与加工表面之间的垂直距离v在通过切削刃基点并垂直于工作平面方向上在通过切削刃基点并垂直于工作平面方向上测量的吃刀量测量的吃刀量v

10、一般称为切削深度，单位为一般称为切削深度，单位为mmmm；各种切削加工的切削用量各种切削加工的切削用量切削用量切削用量4.切削时间切削时间tmv切削时间切削时间tm是指切削时直接改变工件尺寸、是指切削时直接改变工件尺寸、形状等工艺过程所需要的时间。形状等工艺过程所需要的时间。单位单位 minn在切削过程中，单位时间内切除材料的体积称为材料切除率，单位为mm3/min。由下式计算：Q=1000apf Vcn材料切除率 是衡量切削效率的重要指标，切削用量的大小对其有直接影响。5.材料切除率材料切除率Q三、三、合成切削运动合成切削运动与合成切削速度与合成切削速度主运动和进给运动合成的运动称为合成主运

11、动和进给运动合成的运动称为合成切削运动。切削运动。各种切削加工的切削运动各种切削加工的切削运动合成切削速度合成切削速度:指切指切削刃上选定点相对于削刃上选定点相对于工件的工件的合成切削运动合成切削运动的瞬时速度。的瞬时速度。第二节第二节 刀具切削部分的基本定义刀具切削部分的基本定义一、刀具的组成刀具的组成刀具的构成：刀具的构成：金属切削刀具的种类很多，其形状、结构各金属切削刀具的种类很多，其形状、结构各不相同，但是它们的基本功用都是在切削过程中，不相同，但是它们的基本功用都是在切削过程中，用刀刃从工件毛坯上切下多余的金属。在结构上用刀刃从工件毛坯上切下多余的金属。在结构上它们都具有共同的特征，

12、尤其是它们的切削部分。它们都具有共同的特征，尤其是它们的切削部分。由工作部分和非工作部分构成。由工作部分和非工作部分构成。车刀的工作部分比较简单，车刀的工作部分比较简单，只由切削部分构成，非工作部只由切削部分构成，非工作部分就是车刀的柄部分就是车刀的柄部(或刀杆或刀杆)。不论刀具结构如何复杂，就不论刀具结构如何复杂，就其单刀齿切削部分，都可以看其单刀齿切削部分，都可以看成由外圆车刀的成由外圆车刀的切削部分切削部分演变演变而来，本节以外圆车刀为例来而来，本节以外圆车刀为例来介绍其几何参数。介绍其几何参数。刀刀面面前刀面前刀面切屑流过的表面，以切屑流过的表面，以A A表示。表示。主后刀面主后刀面与

13、工件上过渡表面相对的表面，以与工件上过渡表面相对的表面，以A A表示。表示。副后刀面副后刀面与工件上已加工表面相对的表面，以与工件上已加工表面相对的表面，以A A 表示。表示。刀具切削部分由三面二刃一尖组成。刀具切削部分由三面二刃一尖组成。切削刃切削刃主切削刃主切削刃前刀面与主后刀面的交线，记为前刀面与主后刀面的交线，记为S S。它承担主要的切削工作。它承担主要的切削工作。副切削刃副切削刃前刀面与副后刀面的交线，记为前刀面与副后刀面的交线，记为SS。它协同主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工它协同主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。表面。刀刀尖尖三个刀面在空间的交点，也可理解为主、三

14、个刀面在空间的交点，也可理解为主、副切削刃二条刀刃汇交的一小段切削刃。副切削刃二条刀刃汇交的一小段切削刃。在实际应用中，为增加刀尖的强度与耐在实际应用中，为增加刀尖的强度与耐磨性，一般在刀尖处磨出直线或圆弧形磨性，一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。的过渡刃。前刀面前刀面A：切屑沿其流出的刀面。：切屑沿其流出的刀面。控制切屑流向控制切屑流向主后面主后面A：刀具上同前：刀具上同前刀面相交形成主切削刃刀面相交形成主切削刃的表面，与工件过渡表的表面，与工件过渡表面相对。面相对。副后面副后面A：刀具上同前面相交形成副切削刃的表面，：刀具上同前面相交形成副切削刃的表面，与工件已加工表面相对。与工件已加

15、工表面相对。主切削刃主切削刃S：前刀面与主后前刀面与主后面的交线。承面的交线。承担主要切削工担主要切削工作。作。副切削刃副切削刃S：前刀面与副后面的交线。担负少量切削工作前刀面与副后面的交线。担负少量切削工作刀尖：刀尖：主、主、副切削刃交汇副切削刃交汇处。一小段直处。一小段直线或圆弧。线或圆弧。刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径r r倒角刀尖长度倒角刀尖长度b b刀尖倒角偏角刀尖倒角偏角K Kr修圆刀尖或倒角刀尖修圆刀尖或倒角刀尖:车刀的刃磨视频车刀的刃磨视频倒棱面倒棱面A1、A1其他各类刀具，如刨刀、钻头、铣其他各类刀具，如刨刀、钻头、铣刀等，都可以看成是车刀的演变和刀等，都可以看成是车刀的演变和组合

16、。组合。刀具要从工件上切下金属，必须具有刀具要从工件上切下金属，必须具有一定的角度，也正是由于切削角度才决定一定的角度，也正是由于切削角度才决定了刀具切削部分各表面的空间位置。要确了刀具切削部分各表面的空间位置。要确定和测量刀具角度，必须引入一个空间坐定和测量刀具角度，必须引入一个空间坐标参考系。标参考系。二、刀具角度参考系刀具角度参考系v 工作工作参考参考系系-动态参考系动态参考系-工作角度工作角度 它是确定刀具切削运动中角度的基准。它是确定刀具切削运动中角度的基准。v 标注标注参考参考系系-静态参考系静态参考系标注角度标注角度 它是刀具设计计算、绘图标注、刃磨测它是刀具设计计算、绘图标注、刃磨测量角度时基准。它是在假定条件下的工作量角度时基准。它是在假定条件下的工作角度。角度。标注参考系标注参考系:正交平面参考系正交平面参考系 法平面参考系法平面参考系 假定工作平面参考系假定工作平面参考系(1)(1)假定运动条件：给出刀具假定主运动方向和假定运动条件：给出刀具假定主运动方向和假定进给方向，而不考虑进给运动的大小。假定进给方向，而不考虑进给运动的大小。(2)(2)假定安装条件：刀具安