机制基础-第8章切削基础.ppt

1、上海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITY第第8章章 金属切削基本知识金属切削基本知识8.1 概述概述金属切削加工金属切削加工是用刀具从金属材料（毛坯）上是用刀具从金属材料（毛坯）上切去多余的金属层，从而获得切去多余的金属层，从而获得几何形状、尺寸几何形状、尺寸精度和表面质量精度和表面质量都符合要求的机器零件的加工都符合要求的机器零件的加工方法。方法。切削加工分为切削加工分为钳工钳工和和机械加工机械加工两部分。两部分。机械加工机械加工是通过工人操作是通过工人操作机床机床对工件进行切削对工件进行切削加工，常见的加工方法有：加工，常见的加工方法有：车、钻、刨、铣、车、钻、刨、铣、磨以及

2、齿形加工磨以及齿形加工等。等。上海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITY8.2 切削加工基本知识切削加工基本知识一、切削运动一、切削运动 切削运动包括主运动和进给运动两类。切削运动包括主运动和进给运动两类。1 1、主运动、主运动在切削运动中，速度最高、消耗动力在切削运动中，速度最高、消耗动力 最大、为形成表面的最基本运动。最大、为形成表面的最基本运动。例如：车削时工件的旋转运动；例如：车削时工件的旋转运动；刨削时刀具（牛头刨）或工件（龙门刨）刨削时刀具（牛头刨）或工件（龙门刨）的直线往复运动；的直线往复运动；钻削、铣削和磨削时，钻头、铣刀和砂轮钻削、铣削和磨削时，钻头、铣刀和砂轮的

3、旋转运动。的旋转运动。上海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITY2 2、进给运动、进给运动在切削过程中，为了使新的金属层在切削过程中，为了使新的金属层 连续投入切削，从而切出工件全部连续投入切削，从而切出工件全部 加工表面所需要的运动。加工表面所需要的运动。例如：车削时车刀沿纵向、横向的直线走刀运动；例如：车削时车刀沿纵向、横向的直线走刀运动；钻削时钻头的轴向移动；钻削时钻头的轴向移动；铣削时工件随工作台的直线运动。铣削时工件随工作台的直线运动。注意注意:（1）、描绘切削运动必须讲清楚两点：）、描绘切削运动必须讲清楚两点：谁在动？谁在动？工件工件or刀具；刀具；怎么动？怎么动？旋转

4、旋转or直线移动直线移动（2）、）、主运动只有一个，进给运动可以有多个。主运动只有一个，进给运动可以有多个。上海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITY上海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITY动画：典型切削加工的切削运动动画：典型切削加工的切削运动上海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITY二、运动要素二、运动要素1 1、切削运动中的三个表面、切削运动中的三个表面（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）过渡表面）过渡表面：工件上正与工件上正与 刀具切削刃相碰的表面刀具切削刃相碰的表面（3）已加工表面）已加工表面：工件上已工

5、件上已 经被刀具切削过的表面经被刀具切削过的表面待加工表面待加工表面已加工表面已加工表面过渡表面过渡表面车外圆时的车外圆时的3种表面种表面上海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITY2、切削用量三要素、切削用量三要素切削速度切削速度进给量进给量背吃刀量背吃刀量在主运动的一个循环（或单位时在主运动的一个循环（或单位时间）内，工件与刀具间沿进给运间）内，工件与刀具间沿进给运动方向上的位移量。动方向上的位移量。在单位时间内，工件或刀具沿主在单位时间内，工件或刀具沿主运动方向相对移动的距离。运动方向相对移动的距离。待加工表面和已加工表面的垂直待加工表面和已加工表面的垂直距离。距离。上海大学机

6、自学院SHANGHAI UNIVERSITY（1 1）切削速度）切削速度Vc c 指主运动的速度。即在单位时间内，工件或刀具指主运动的速度。即在单位时间内，工件或刀具 沿主运动方向相对移动的距离。沿主运动方向相对移动的距离。式中：式中：d d 车削时的工件待加工表面直径车削时的工件待加工表面直径d dw w；铣削、磨削时的铣削、磨削时的刀具直径或砂轮直径（刀具直径或砂轮直径（m m m m）n n 工件或刀具的转速（工件或刀具的转速（r/sr/s或或r/min r/min）式中：式中：L L 往复运动的行程长度（往复运动的行程长度（m m m m）n n 主运动每分钟往复次数（主运动每分钟往复

7、次数（str/mstr/m m)m)(m/min或或 m/s)主运动为旋转运动时主运动为旋转运动时主运动为往复直线运动时主运动为往复直线运动时(m/min或或 m/s)上海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITY（2 2）进给量）进给量f f 在主运动的一个循环（或单位时间）内，工件与在主运动的一个循环（或单位时间）内，工件与刀具间沿进刀方向相对运动的距离。刀具间沿进刀方向相对运动的距离。如在车削、镗削、钻削时，进给量表示工件或刀如在车削、镗削、钻削时，进给量表示工件或刀具具每转一转每转一转，刀具或工件移动的距离，单位是，刀具或工件移动的距离，单位是 m m m/rm/r。在牛头刨床

8、（龙门刨）刨削时，刀具（工件）在牛头刨床（龙门刨）刨削时，刀具（工件）每每往复一次往复一次，工件（刀具）移动的距离。，工件（刀具）移动的距离。(mm/r或或mm/str)对于多齿刀具对于多齿刀具(如铣刀如铣刀)常常还以每齿进给量常常还以每齿进给量f fz(z(mm/z)表表示。则示。则上海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITY（3 3）背吃刀量（切削深度）背吃刀量（切削深度）a ap p 待加工表面和已加工表面的垂直距离。待加工表面和已加工表面的垂直距离。其中：其中：d dw w 为待加工表面的直径。为待加工表面的直径。d dm m 为已加工表面的直径。为已加工表面的直径。车削外圆

9、时：车削外圆时：（mm）（m m m m）（m m m m）3 3、切削层参数、切削层参数 切削层参数包括切削层参数包括切削层公称厚度、切削层公称宽度切削层公称厚度、切削层公称宽度和切削层公称横截面积和切削层公称横截面积。上海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITY (1)(1)切削层公称厚度切削层公称厚度 h h D D 垂直于正在加工的表面（过渡表面）度量的切削层垂直于正在加工的表面（过渡表面）度量的切削层 参数。参数。(2)(2)切削层公称宽度切削层公称宽度b b D D 平行于正在加工的表面（过渡表面）度量的切削层平行于正在加工的表面（过渡表面）度量的切削层 参数。参数。(3

10、)(3)切削层公称横截面积切削层公称横截面积A A D D 切削层的实际横截面积切削层的实际横截面积（m m m m）（m m m m）(m m m m2 2)上海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITYhDbD车削时的切削层参数车削时的切削层参数A A D D上海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITY4 4、切削用量的合理选择、切削用量的合理选择 切削用量的大小将直接影响工件的加工质量、切削用量的大小将直接影响工件的加工质量、生产率和刀具的使用寿命生产率和刀具的使用寿命(耐用度耐用度)。（1 1）切削用量对加工质量的影响）切削用量对加工质量的影响 a ap p或或f f

11、：切削力：切削力 、工件变形、工件变形、加工精度加工精度、表面粗糙度表面粗糙度（2 2）切削用量对基本工艺时间的影响）切削用量对基本工艺时间的影响v vc c 或或a ap p或或f f：基本工艺时间基本工艺时间（效果相同）（效果相同）上海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITY（3)3)对刀具寿命对刀具寿命(耐用度耐用度)和辅助时间的影响和辅助时间的影响刀具的耐用度 刀具从开始切削到磨损量达到磨钝 标准为止的总切削时间。（当0.75mm/r 时）耐用度 由此可知，由此可知，vc c 影响最大，影响最大，f f 影响次之，影响次之，a ap p影响最小。影响最小。粗加工（提高生产率）

12、：选取较大的粗加工（提高生产率）：选取较大的 ap 和和 f 及较小及较小 vc精加工（精加工（提高提高加工质量）：加工质量）：选取选取较小的较小的ap和和f及及较高的较高的vc上海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITY三、切削刀具三、切削刀具1 1、刀具的构成、刀具的构成:刀具刀具 =工作部分工作部分 +非工作部分非工作部分 车刀、刨刀的结构比较简单，由切削部分车刀、刨刀的结构比较简单，由切削部分(刀头刀头)和和夹持部分夹持部分(刀体或刀柄刀体或刀柄)构成。构成。车刀的组成和形式车刀的组成和形式（a a）焊接式）焊接式 （b b）整体式）整体式 （c c）机夹式）机夹式刨刀刨刀上

13、海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITY 铣刀、钻头等刀具结构较为复杂，但就其单个刀齿的铣刀、钻头等刀具结构较为复杂，但就其单个刀齿的切削部分，都可以看成由外圆车刀的切削部分演变而来。切削部分，都可以看成由外圆车刀的切削部分演变而来。铣刀铣刀（a a）三面刃铣刀）三面刃铣刀 （b b）圆柱铣刀）圆柱铣刀 （c c）端铣刀）端铣刀（a）（b）钻头和镗刀的对比钻头和镗刀的对比(a)镗刀镗刀 (b)钻头钻头上海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITY2 2、外圆车刀切削部分的组成、外圆车刀切削部分的组成:外圆车刀的切削部分由三面二刃一尖组成。外圆车刀的切削部分由三面二刃一尖组成

14、。前面前面：切屑流过的刀具表面。：切屑流过的刀具表面。主后面主后面：与工件过渡表面相对着的刀具表面。：与工件过渡表面相对着的刀具表面。副后面副后面：与工件已加工面相对着的刀具表面。：与工件已加工面相对着的刀具表面。三面三面主切削刃主切削刃：前面与主后面的交线前面与主后面的交线副切削刃副切削刃：前面与副后面的交线前面与副后面的交线二刃二刃一尖一尖刀尖刀尖：主切削刃与副切削刃的连接处，实际为：主切削刃与副切削刃的连接处，实际为 一小段直线状或圆弧状的过渡刃一小段直线状或圆弧状的过渡刃上海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITY刀杆刀杆切削部分（刀头）切削部分（刀头）主后面主后面副后面副后

15、面f前面前面主切削刃主切削刃副切削刃副切削刃刀尖刀尖上海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITY3 3、车刀切削部分的主要角度、车刀切削部分的主要角度(1)(1)刀具的静止参考系刀具的静止参考系 在假设刀具的进给运动在假设刀具的进给运动速度为零、刀具安装时刀尖速度为零、刀具安装时刀尖与工件的轴线等高、刀杆与与工件的轴线等高、刀杆与工件的轴线垂直的前提下，工件的轴线垂直的前提下，为设计、制造、刃磨和测量为设计、制造、刃磨和测量刀具的需要而设定的参考系刀具的需要而设定的参考系称为静止参考系。称为静止参考系。静止参考系由基面静止参考系由基面P Pr r、主切削平面主切削平面P P0 0、正

16、交平面、正交平面P Ps s组成。组成。上海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITY正交平面（正交平面（Ps）：通过主：通过主刀刃上某一点，并与主刀刀刃上某一点，并与主刀刃在基面上的投影垂直的刃在基面上的投影垂直的平面。平面。基面（基面（Pr）：通过主刀刃：通过主刀刃上某一点，并与该点切削上某一点，并与该点切削速度方向垂直的平面。速度方向垂直的平面。通常平行于车刀的底面。通常平行于车刀的底面。主切削平面（主切削平面（P0）：通过：通过主刀刃上某一点，并与该主刀刃上某一点，并与该点加工表面相切的平面。点加工表面相切的平面。上海大学机自学院SHANGHAI UNIVERSITY(2)(2)刀具的主要角度刀具的主要角度前角前角0 0：正交平面中，前面与基面之间的夹角。通常为-5 +25。后角后角0 0：正交平面中，主后面与切削平面之间的夹角。通常为6 12主偏角主偏角r r：基面中，主刀刃投影与进给方向的夹角。副偏角副偏角r r：基面中，副刀刃投影与进给反方向的夹角。刃倾角刃倾角ss：主切削面中，主刀刃与基面间的夹角。：主切削面中，主刀刃与基面间的夹角。ss为正，说明刀尖点相对于基