金属切削过程基本知识.pptx

本章主要介绍金属切削过程的基础知识，分两大部分：一、基本定义——介绍金属切削过程方面的一些基本概念，它包括切削运动、切削用量、参考系（基面、切削平面、主剖面）、刀具标注角度、切削层参数等。二、刀具材料——介绍刀具材料应具备的性能（硬度、耐磨性、强度、韧性、耐热性、工艺性、经济性），两种常用的刀具材料（高速钢、硬质合金）和其它刀具材料（涂层、陶瓷、人造金刚石、立方氮化硼）。1.1基本定义金属切削过程是工件和刀具相互作用的过程，刀具要从工件上切去金属,必须具备以下三个条件:1、工件与刀具之间要有相对运动，即切削运动2、刀具材料必须具有一定的切削性能3、刀具必须具有适当的几何参数，即切削角度。1.1.1.1切削运动当主运动与进给运动同时进行时，刀具切削刃上某一点相对工件的运动称为合成切削运动，其大小与方向用合成速度向量ve表示。如图1.3所示，合成速度向量等于主运动速度与进给运动速度的向量和。即ve=vc+vf(1.1)图1.3切削时合成切削速度1.1.1.2切削用量三要素进给速度vf是单位时间的进给量，单位是mm/s(mm/min)进给量是工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动方向的相对位移，单位是mm/r（毫米/转）。对于铣刀、铰刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具，在它们进行工作时，还应规定每一个刀齿的进给量fz，即后一个刀齿相对于前一个刀齿的进给量，单位是mm/z(毫米/齿)。显而易见vf=f·n=fz·z·nmm/s或mm/min（1.3）（3）背吃刀量1.1.2刀具切削部分的基本定义(1)前刀面前刀面Ar是切屑流过的表面。分为：与主切削刃毗邻的称为主前刀面；与副切削刃毗邻的称为副前刀面。1.1.2.2刀具标注角度的参考系刀具标注角度的参考系由下列诸平面构成：（3）主剖面P0和主剖面参考系(5)进给剖面Pf和背平面Pp及其组成的进给、背平面参考系1.1.2.3刀具工作角度的参考系图（a）刀具后刀面同工件之间有适宜的间隙，切削情况正常；图（b）该两个表面全面接触，摩擦严重；刀具工作角度示意图1.1.2.4刀具的标注角度后角α0：后刀面与切削平面间的夹角（在主剖面中测量）。图1.11(c)主剖面系标注的刀具角度刃倾角λs：切削平面中测量的主切削刃与基面间的夹角。由于图1.11所示车刀副切削刃与主切削刃共处在同一前刀面上，因此，当γ0、λs两者确定后，前刀面的方位已经确定，γ’0、λ’s两个角度可由γ0、λs、κr、κ’r等角度换算出来，称为派生角度。由上分析可知，图1.11中外圆车刀有三个刀面，两个切削刃，所需标注的独立角度只有六个。此外，根据分析刀具的需要还要给定几个派生角度，它们的名称与定义如下：楔角β0：主剖面中测量的前、后刀面间夹角。β0＝90°－（γ0＋α0）（1.6）刀尖角εr：基面中测量的主、副切削刃间夹角。εr＝180°－（κr＋κ’r）（1.7）前角、后角、刃倾角正负的规定如图1.12所示：在主剖面中，前刀面与基面平行时前角为零，前刀面与切削平面间夹角小于90°时前角为正、大于90°时后角为正，大于90°时后角为负，刃倾角的正负如图1.12所示。1.1.3刀具角度的换算1.1.3.1主剖面与法剖面内的角度换算1.1.3.2主剖面与任意剖面的角度换算当θ＝0时:tanγθ=tanλs，γθ＝λs当θ＝90°－kr时，可得切深前角γp:tanγp=tanγ0.coskr＋tanλs.sinkr（1.11）当θ＝180°－kr时，可得切深前角γf:tanγf=tanγ0.sinkr＋tanλs.coskr（1.12）对式1.10利用微商求极值，可得最大前角γgtanγg＝（1.13）或tanγg＝（1.14）最大前角所在剖面同主切削刃在基面上投影之间夹角θmax为：tanθmax＝（1.15）同理，可求出任意剖面内的后角αθ：当θ＝90°－kr时：当θ＝180°－kr时:1.1.4刀具工作角度η角称为合成切削速度角，它是主运动方向与合成运动切削速度方向之间的夹角。由η角定义可知：tanη＝=(1.19)（2）纵车由合成切削速度角η的定义可知：tanη=式中f－进给量dw－切削刃选定在A点时的工件待加工表面直径。上述角度变化可以换算至主剖面内：tanη0＝tanη.sinkr；γ0e＝γ0＋η0（1.20）由上式可知：η值不仅与进给量f有关，也同工件直径dw有关；dw越小，角度变化值越大。1.1.4.2刀具安装对工作角度的影响则工作角度为：γpe＝γp＋θp或αpe＝αp－θp（1.22）（2）刀杆安装倾斜对工作角度的影响1.1.5切削层参数与切削形式(1)切削厚度可见，在f与ap一定的条件下，主偏角kr越大，切削厚度hD也就越大，但切削宽度bD越小；kr越小时，hD越小，bD越大；当kr＝90时，hD＝f。曲线形主切削刃