切削过程与控制.ppt

3.1 刀具切削基础知识 金属切削加工中使用的刀具种类很多，形状用途各不相同，其中车刀是一种应用广泛的基本刀具，其他刀具可以看作是由车刀演变或组合形成。现以外圆车刀为例来说明刀具的组成和刀具切削部分的几何参数的基本概念，如图3-2所示，外圆车刀由刀头和刀体组成。 刀体用来将车刀夹固在刀架上；刀头用来切削，又称切削部分。车刀切削部分由三个刀面、两个刀刃和一个刀尖组成。 1) 前刀面 切屑流出接触的刀面，又称前面。 2) 主后面 与工件上过渡表面相对的刀面。 3) 副后面 与工件上已加工表面相对的刀面。 4) 主切削刃 前刀面与主后面相交形成的切削刃，又称主刀刃。它担负着主要的切削工作。 5) 副切削刃 前刀面与副后面相交形成的切削刃，又称副刀刃。 6) 刀尖 三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。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的过渡刃。 3.1.2刀具坐标系与刀具角度 图3-4 确定车刀角度的参考平面 1、刀具坐标系 刀具要从金属上切除金属，必须具有一定的切削角度，这些角度确定了刀具的几何形状。为了确定和测量刀具角度，必须引入参考平面。 刀具静止坐标系是用于设计、制造、刃磨和测量刀具几何角度的参考系。由于刀具的几何角度是在切削过程中起作用的角度，因此刀具静止坐标系坐标平面的建立应以切削运动为依据。首先给出假定工作条件，假定工作条件包括假定运动条件和假定安装条件，然后建立参考系。刀具标注角度参考系如图3-5、3-6和3-7所示。 图3-5 刀具标注角度参考系 (1) 正交平面参考系 1) 基面Pr 过切削刃上选定点与切削速度相垂直的平面。车刀的基面就是过切削刃选定点与底面平行的平面，铣刀和钻头的基面就是刀具的轴向剖面。 2) 切削平面Ps 过切削刃上选定点与切削刃相切并与基面垂直的平面。 3) 正交平面Po 过切削刃上选定点同时垂直于基面和切削平面的平面。 (2) 法平面参考系 如图3-5a(a)所示，法平面参考系由基面Pr、切削平面Ps和法平面Pn构成。 法平面Pn是过主切削刃上选定点与切削刃垂直的平面。 (3) 背平面、假定工作平面参考系 如图3-5(c)所示，法平面参考系由基面Pr、背平面PP和假定工作平面Pf构成。 背平面PP是过主切削刃上选定点同时垂直于基面Pr和进给运动方向的平面。 假定工作平面Pf是过切削刃上选定点同时垂直于基面Pr和背平面Pp的平面。 (1)前角γo (2)后角αo (3)主偏角κr (4)副偏角κr  (5)刃倾角λs 刀具标注角度是刀具在静止参考系中的角度，下面以如图3-9所示的外圆车刀为例进行介绍。 1) 前角γo 过切削刃上选定点，在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。按规定前角可取正值、负值。前刀面与基面间的夹角为锐角时，前角为正值；夹角为钝角时，前角为负值；前刀面与基面重合时，前角为0。 2) 后角αo 过主切削刃上选定点，在正交平面内测量的主后刀面与切削平面间的夹角。后角也可取正值、负值。主后刀面与切削平面间的夹角为锐角时，后角为正值；夹角为钝角时，后角为负值；主后刀面与切削平面间重合时，后角为0。 3) 副后角αo 过副切削刃上选点，在副正交平面内测量的副后刀面与副切削平面间的夹角。 4) 主偏角κr 过主切削刃上选定点，在基面内测量的主切削刃与进给运动方向间的夹角。 5) 副偏角κr 过副切削刃上选定点，在基面内测量的副切削刃与进给运动反方向间的夹角。 6) 刃倾角λs 过主切削刃上选定点，在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。当刀尖是主切削刃上最高点时，刃倾角为正值；刀尖是主切削刃上最低点时，刃倾角为负值；主切削刃与基面平行时，刃倾角为0。 以上标注角度是在刀尖与工件回转轴线等高、刀杆纵向轴线垂直于进给方向以及不考虑进给运动的影响等条件下确定的。 当给定刃倾角λs和主偏角κr后，可确定主切削刃S在空间的方位。再进一步给定前角γo和后角αo后，可确定前刀面和主后刀面。对于单刃刀具，若给定上述4个独立角度，就可确定它的切削部分的几何形状。对于同时具有主切削刃S和副切削刃S′的刀具，还必须给出与副切削刃S′有关的2个独立角度：副偏角κr和副后角αo。只有确定这6个角度后，该刀具切削部分的几何形状才能确定。 以切削过程中实际的切削平面、基面和正交平面为参考平面所确定的刀具角度称为刀具