02 金属切削理与刀具.ppt

1998-10-25 第02章 金属切削原理与刀具 本章概述 刀具的结构 刀具材料 金属切削过程及其物理现象 切削力与切削功率 切削热和切削温度 刀具磨损与刀具寿命 切削用量的选择及工件材料加工性 高速切削及刀具 第一节 刀具的结构 实现切削的三个条件： 工件与刀具之间要有相对运动，即切削运动 刀具必须有合理的几何参数，即刀具角度 刀具材料必须具备一定的切削性能 本节内容： 切削运动和切削用量 刀具角度 刀具种类 一、运动与切削要素 1. 切削运动 主运动：切下切屑所需的最基本的运动； 特点：速度高、消耗功率大、且只有一个； 如：车削外圆时工件的旋转运动、铣削加工时铣刀的旋转运动 方向：不考虑进给运动时，切削刃上选定点相对于工件的瞬时运动方向； 进给运动：多余材料不断被投入，从而加工出完整表面所需的运动； 特点：一个或多个、间歇或连续 如：车削时车刀的纵向或横向运动、刨削时工件的直线运动 方向：不考虑主运动时，切削刃选定点相对于工件的瞬时运动方向； 2. 切削要素 切削过程中，工件上的加工表面 待加工表面：工件上有待切削的表面； 已加工表面：工件上经刀具切削后形成的表面 过渡表面：工件上由切削刃正在切削的表面； (1)切削用量 切削速度vc：切削刃上选定点相对工件沿主运动方向的瞬时速度； 进给量f：刀具或工件每转一转或往返一个行程两者沿进给运动方向的相对位移；(mm/r) 背吃刀量ap ：工件已加工表面与待加工表面之间的垂直距离；（车削、刨削） (2)切削层几何参数 工件上正被切削的一层金属，即相邻两个加工表面之间的一层金属。 切削层参数 切削厚度 切削宽度 切削层面积 二、刀具角度 1. 刀具切削部分的组成 前刀面(Ar)：直接作用于被切削金属层，是控制切屑沿其流出的表面。 主后刀面(Aa) ： 与工件上过渡表面接触并相互作用的表面。 副后刀面(Aa′) ： 与已加工表面相对并相互作用的表面。 主切削刃(S) ：前刀面与主后刀面的交线。它完成主要的切削工作。 副切削刃(S′) ：前刀面与主后刀面的交线。它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。 过渡刃（刀尖）： 主、副切削刃连接处的一段切削刃。 2. 刀具角度的参考平面 刀具角度 标注角度：是设计、制造、刃磨和测量刀具的基准； 假定运动状态：不考虑进给运动 假定安装状态： 假定刀尖与工件回转轴线等高 假定刀杆纵向轴线垂直于进给方向 工作角度：是刀具在切削工作时角度的基准； 考虑包括进给运动在内的合成切削运动 考虑刀具的实际安装情况 参考平面 刀具标注角度的参考平面 基面Pr：过主切削刃上选定点，垂直于该点假定主运动方向的平面； 切削平面Ps：过主切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面； 刀具工作角度的参考平面 基面Pre：过主切削刃上选定点，垂直于该点实际切削运动方向的平面； 切削平面Pse：过主切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面； 刀具标注角度的参考系 正交平面参考系：Pr、Ps、正交平面Po 正交平面Po：过主切削刃上选定点垂直于切削平面和基面的平面； 法平面参考系： Pr、Ps、法平面Pn 法平面Pn：过主切削刃上选定点并垂直于主切削刃或其切线的平面 假定工作平面参考系： Pr、假定工作平面Pf 、背平面Pp 假定工作平面Pf：过主切削刃上选定点平行于进给方向q且垂直于基面的平面 背平面Pp：过主切削刃上选定点垂直于进给方向且垂直于基面的平面 3. 刀具的标注角度(以外圆车刀为例) 刀具在正交平面参考系中的标注角度： 正交平面Po 内测量的角度 前角γo —在正交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角； 后角αo —在正交平面内测量的后刀面与切削平面间的夹角； 基面Pr内测量的角度 主偏角κr —主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角； 副偏角κr′—副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角 切削平面Ps内测量的的角度 刃倾角λs —在切削平面内测量的主切削刃与基面的夹角； 90度弯头刀车外圆的角度分析 尖头刀车外圆的角度分析 切断刀纵向切断时的角度分析 作业题：45度弯刀车端面角度分析 1、如图所示为45度弯刀车端面时的工作图，试标出以下刀具角度：κr 、κr′ 、γo 、αo 、λs 4. 刀具的工作角度 进给运动对刀具工作角度的影响 横向进给运动的影响 纵向进给运动的影响 刀具安装位置对工作角度的影响 安装高低的影响 刀杆中心线与进给方向不垂直的影响 三、刀具种类 1. 刀具分类 按加工方式和具体用途分：车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具和磨具等 按所用材料性质分：高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼(CBN)刀具和金刚石刀具等 按结构形式分：整体刀具、镶片刀