1、金属切削原理与刀具金属切削原理与刀具v切削原理切削原理v切削刀具切削刀具切削原理切削原理刀具角度刀具角度切削基本规律切削基本规律如何选择参数如何选择参数 切削刀具重点掌握各种常用刀具的基本结构和基本应用,并按要求会选用.第一章第一章 金属切削加工的基本概金属切削加工的基本概念念v教学内容：教学内容： 以车削和车刀为代表阐述刀以车削和车刀为代表阐述刀具切削部分几何要素的基本定义和切削层参具切削部分几何要素的基本定义和切削层参数的几何特征。数的几何特征。v教学重点：教学重点： 刀具基本角度的掌握刀具基本角度的掌握v教学要求：教学要求： 本章难度较大本章难度较大, ,要求学生具备一要求学生具备一定的
2、画图、识图能力定的画图、识图能力11 11 切削运动和切削用量切削运动和切削用量一、切削运动一、切削运动思考：何为金属切削加工思考：何为金属切削加工 金属切削加工金属切削加工是用金属切削刀具切除工件上多余的是用金属切削刀具切除工件上多余的或预留的金属，使工件的或预留的金属，使工件的形状、尺寸及表面质量形状、尺寸及表面质量都达到都达到预定要求的加工。预定要求的加工。按作用分：切削运动可分为主运动主运动和进给运动进给运动 主运动 进给运动v刀具和工件之间相对运刀具和工件之间相对运动的动的主要主要运动运动v切削速度最高，消耗功切削速度最高，消耗功率最大率最大v由刀具或工件完成由刀具或工件完成v主运动
3、只有一个主运动只有一个v刀具和工件之间相对运刀具和工件之间相对运动的动的附加附加运动运动v间歇运动或连续运动间歇运动或连续运动v只消耗很少的功率只消耗很少的功率v进给运动可以是一个、进给运动可以是一个、两个或两个以上，也可两个或两个以上，也可没有没有3 3、合成切削运动、合成切削运动cvfvfcevvv二、工件上形成的表面二、工件上形成的表面1 1待加工表面：工件上待加工表面：工件上有待有待切除的表面。切除的表面。2 2已加工表面：工件上经刀具切削后形成的新表面。已加工表面：工件上经刀具切削后形成的新表面。3 3过渡表面：工件上由切削刃形成的那部分表面。过渡表面：工件上由切削刃形成的那部分表面
4、。 当用单刃刀具切削时，它将在工件或刀具的下一转或当用单刃刀具切削时，它将在工件或刀具的下一转或者下一次者下一次切削行程切削行程中被切除（如车削、刨削），而用多刃中被切除（如车削、刨削），而用多刃刀具切削时，它将被随后的一个刀具切削时，它将被随后的一个切削刃切削刃切除（如铣削）。切除（如铣削）。三、切削用量三、切削用量 切削用量是表示主运动及进给运动大小的参数。切削用量是表示主运动及进给运动大小的参数。它包括它包括切削速度、进给量和背吃刀量切削速度、进给量和背吃刀量的三要素。切削的三要素。切削用量直接影响工件加工质量、刀具寿命、机床的动力用量直接影响工件加工质量、刀具寿命、机床的动力消耗及生产
5、率等，因此必须合理地选择切削用量。消耗及生产率等，因此必须合理地选择切削用量。1 1切削速度切削速度 切削速度指切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度，切削速度指切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度，如图如图1-31-3所示。它是衡量主运动大小的参数。单位为所示。它是衡量主运动大小的参数。单位为m/minm/min1000dnvc2 2进给量进给量f f进给量是刀具在进给量是刀具在进给运动方向进给运动方向上相对于工件的位移量，上相对于工件的位移量，如图如图1-31-3所示。可用刀具或工件每转（或每行程）的位移所示。可用刀具或工件每转（或每行程）的位移量来表示，单位为量来表示，单位为mm/rm
6、m/r或或mm/mm/行程。行程。 进给速度指切削刃选定点相对工件进给运动的进给速度指切削刃选定点相对工件进给运动的瞬时速度，单位瞬时速度，单位mm/smm/s。车削时进给运动速度。车削时进给运动速度 fnvf 3 3背吃刀量背吃刀量 背吃刀量是垂直于进给速度方向测量背吃刀量是垂直于进给速度方向测量的切削层最大尺寸，单位的切削层最大尺寸，单位mmmm。如图。如图1-31-3所示。所示。车外圆时背吃刀量一般指工件已加工表面车外圆时背吃刀量一般指工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离，和待加工表面间的垂直距离， 2mwpdda 工件待加工表面直径（工件待加工表面直径（mmmm）工件已加工表面直径（
7、工件已加工表面直径（mmmm）wdmd1212刀具切削部分的几何参数刀具切削部分的几何参数 金属切削刀具的种类虽然很多，但它们金属切削刀具的种类虽然很多，但它们的切削部分的几何形状与参数都有共性，即无的切削部分的几何形状与参数都有共性，即无论刀具结构如何复杂，它们的切削部分总是近论刀具结构如何复杂，它们的切削部分总是近似地以外圆车刀的切削部分为基本形态。以下似地以外圆车刀的切削部分为基本形态。以下以以普通外圆车刀普通外圆车刀为代表来确定切削部分的基本为代表来确定切削部分的基本定义。定义。 本节内容不仅是本章的重点，而且是一难点，要求本节内容不仅是本章的重点，而且是一难点，要求学生掌握刀具的几何
8、角度，此内容要求不仅要看懂图，学生掌握刀具的几何角度，此内容要求不仅要看懂图，而且要会画刀具的基本角度，为刀具的刃磨做好基础。而且要会画刀具的基本角度，为刀具的刃磨做好基础。1 1车刀切削部分的组成车刀切削部分的组成 如图如图1-41-4所示为常见的外圆车刀，它由所示为常见的外圆车刀，它由刀头刀头（或刀片）和刀柄（或刀片）和刀柄两部分组成。两部分组成。刀头刀头承担切削工作，又叫切削部分；承担切削工作，又叫切削部分；刀柄刀柄用来装夹车刀用来装夹车刀。 刀具切削部分由若干刀面和切削刃构成刀具切削部分由若干刀面和切削刃构成 。本章重点介绍刀具的切削部分。本章重点介绍刀具的切削部分。三面、两刃、一尖三
9、面、两刃、一尖1 1、前刀面：刀具上切屑流过的表面、前刀面：刀具上切屑流过的表面 2 2后刀面：切削过程中与过渡表面相对的刀具表面。后刀面：切削过程中与过渡表面相对的刀具表面。6 6刀尖：是主切削刃与副切削刃交汇处相当少的一部分切刀尖：是主切削刃与副切削刃交汇处相当少的一部分切削刃，它可以是一小段直线或圆弧。削刃，它可以是一小段直线或圆弧。5 5副切削刃：配合主切削刃完成少量切削任务的切削刃，副切削刃：配合主切削刃完成少量切削任务的切削刃，它是前刀面与副后刀面相交的部位。它是前刀面与副后刀面相交的部位。4 4主切削刃（主切削刃（S S）：承担主要切削任务的切削刃，它是前）：承担主要切削任务的切
10、削刃，它是前刀面与后刀面相交的部位。刀面与后刀面相交的部位。3 3副后刀面：切削过程中与工件上已加工表面相对着的副后刀面：切削过程中与工件上已加工表面相对着的刀具表面。刀具表面。AAAS二、刀具角度的参考系 为了确定刀具切削部分的几何形状，即确定刀具前为了确定刀具切削部分的几何形状，即确定刀具前刀面、后刀面及切削刃在空间的相对位置，需要用一定刀面、后刀面及切削刃在空间的相对位置，需要用一定的几何角度表示。刀具角度需要设定在一定的参考系中。的几何角度表示。刀具角度需要设定在一定的参考系中。 用来定义刀具角度的参考系有两大类：用来定义刀具角度的参考系有两大类： 一类是一类是静止参考系静止参考系，是
11、用于定义刀具在，是用于定义刀具在设计、制造、设计、制造、刃磨和测量刃磨和测量时刀具几何参数的参考系，它由时刀具几何参数的参考系，它由主运动方向主运动方向确确定。定。 另一类是刀具另一类是刀具工作参考系工作参考系，用来规定刀具，用来规定刀具实际切削加实际切削加工工时几何角度的参考系，该参考系考虑了切削运动和实际时几何角度的参考系，该参考系考虑了切削运动和实际安装情况对刀具几何参数的影响，它由安装情况对刀具几何参数的影响，它由合成切削运动合成切削运动确定。确定。 本节只讲述刀具静止参考系及其几何角度的定义。本节只讲述刀具静止参考系及其几何角度的定义。 THANK YOUSUCCESS2022-5-
12、22可编辑假 定 条 件 在建立刀具静止参考系时在建立刀具静止参考系时 ，需要规定刀具的假定主运，需要规定刀具的假定主运动方向及进给运动方向。动方向及进给运动方向。 （1 1）假定主运动方向假定主运动方向 假定刀具切削刃上选定点假定刀具切削刃上选定点位于工件中心高处位于工件中心高处，此时切削刃上选定点的主运动方向，此时切削刃上选定点的主运动方向即为即为假定主运动假定主运动方向。车刀假定主运动方向垂直于车刀方向。车刀假定主运动方向垂直于车刀刀柄的安装面。刀柄的安装面。（2 2）假定进给运动方向假定进给运动方向 假定进给运动垂直（外假定进给运动垂直（外圆车刀）或平行于（内孔车刀、切断刀等）刀柄轴线
13、圆车刀）或平行于（内孔车刀、切断刀等）刀柄轴线，此时切削刃选定点的进给运动方向称为此时切削刃选定点的进给运动方向称为假定进给运动假定进给运动方方向。向。1正交平面参考系 基面：过切削刃选定点垂直于假定主运动方向的基面：过切削刃选定点垂直于假定主运动方向的平面。车刀的基面平行于刀柄的安装面。平面。车刀的基面平行于刀柄的安装面。正交平面参考系正交平面参考系 正交平面：过切削刃选定点同时垂直于基面和切正交平面：过切削刃选定点同时垂直于基面和切削平面的平面。削平面的平面。 主切削平面：过主切削刃选定点与主切削刃相切并主切削平面：过主切削刃选定点与主切削刃相切并垂直于基面的平面，也就是主切削刃与切削速度
14、方向构垂直于基面的平面，也就是主切削刃与切削速度方向构成的平面。对应于副切削刃的切削平面称为副切削平面。成的平面。对应于副切削刃的切削平面称为副切削平面。opsprprpspop2 2法平面参考系法平面参考系 法平面参考系由基面法平面参考系由基面 、切削平面、法平面三、切削平面、法平面三个平面组成。个平面组成。 sprpnp 法平面：过切削刃选定点并垂直于切削刃法平面：过切削刃选定点并垂直于切削刃的平面的平面 sprpfp 3 3假定工作平面参考系假定工作平面参考系 假定工作平面：过切削刃选定点平行于假定进给假定工作平面：过切削刃选定点平行于假定进给运动方向并垂直于基面的平面。运动方向并垂直于
15、基面的平面。sprppp三、刀具角度的基本定义三、刀具角度的基本定义 刀具在设计、制造、刀磨和测量时，用刀刀具在设计、制造、刀磨和测量时，用刀具静止参考系中的角度来标明切削刃和刀面在具静止参考系中的角度来标明切削刃和刀面在空间的位置，这样的角度称为刀具的静态角度空间的位置，这样的角度称为刀具的静态角度或标注角度。或标注角度。 由于刀具的参考系在切削刃上各点是变由于刀具的参考系在切削刃上各点是变化的，因此应指明选定点。化的，因此应指明选定点。 （一）刀具角度的基本定义（一）刀具角度的基本定义v1 1正交平面参考系内的刀具角度正交平面参考系内的刀具角度v2在法平面参考系内测量的角度 v3在假定工作
16、平面参考系测量的角度 v背平面参考系中测量的角度 1正交平面参考系内的刀具角度：opsprp（1 1）在正交平面内测量的角度）在正交平面内测量的角度前角：前面与基面之间的夹角。前角：前面与基面之间的夹角。楔角楔角 ：前面与后面之间的夹角。楔角是一：前面与后面之间的夹角。楔角是一派生角度，当前角和后角确定后，楔角可由派生角度，当前角和后角确定后，楔角可由下式求得下式求得后角后角 ：后面与切削平面的夹角：后面与切削平面的夹角。 ooo90 ooo（2）在基面内测量的角度主偏角主偏角：主切削平面与假定工作平面之间的夹角。：主切削平面与假定工作平面之间的夹角。即主切削刃在基面内的投影与进给运动方向的夹
17、角。即主切削刃在基面内的投影与进给运动方向的夹角。主偏角总是正值。主偏角总是正值。副偏角副偏角 ：副切削平面与假定工作平面之间的夹：副切削平面与假定工作平面之间的夹角。即副切削刃在基面内的投影与反向进给运动的角。即副切削刃在基面内的投影与反向进给运动的夹角。夹角。刀尖角刀尖角 ：主切削平面与副切削平面之间的夹角。：主切削平面与副切削平面之间的夹角。刀尖角也是一派生角度。主偏角和副偏角确定后，刀尖角也是一派生角度。主偏角和副偏角确定后，刀尖角可由下式求得刀尖角可由下式求得rrrrrr180 （3）在切削平面 Ps内测量的角度刃倾角刃倾角 : : 主切削刃与基面之间的夹角。主切削刃与基面之间的夹角
18、。在在S S向视图中才能表示清楚。向视图中才能表示清楚。在刀具工作图上只需要标注、在刀具工作图上只需要标注、 、 、这六、这六个基本角度，其余角度为派生角度。个基本角度，其余角度为派生角度。oorsro（二）刀具角度正负的规定（二）刀具角度正负的规定、在正交平面内，前面与切削平面间夹角小于、在正交平面内，前面与切削平面间夹角小于9090时时前角前角为正值，大于为正值，大于9090时时前角前角为负值。为负值。当后刀面与基面夹角小于当后刀面与基面夹角小于9090时时后角后角为正值，为正值，大于大于9090时，时，后角后角为负值。如图为负值。如图1-101-10所示所示2 2、当刀尖相对车刀刀柄安装
19、面处于最高点时，、当刀尖相对车刀刀柄安装面处于最高点时，刃倾角刃倾角为正值；为正值；刀尖处于最低点时，刀尖处于最低点时，刃倾角刃倾角为负值；为负值；当切削刃平行于刀柄安装面时，当切削刃平行于刀柄安装面时，刃倾角刃倾角为零度，为零度，这时，切削刃在基面内。这时，切削刃在基面内。四、刀具工作图的画法四、刀具工作图的画法 刀具工作图应完整准确地表示出刀具制造和刃磨刀具工作图应完整准确地表示出刀具制造和刃磨所须的角度和参数，通常均采用所须的角度和参数，通常均采用简单画法简单画法。 车刀设计图，多用正交平面参考系标注角度，因车刀设计图，多用正交平面参考系标注角度，因为它既能反映刀具切削性能，也便于刃磨检验，确定为它既能反映刀具切削性能，也便于刃磨检验，确定刀头标注角度的数值可用刀头标注角度的数值可用“一面二角分析法一面二角分析法”。即。即刀刀具上每一个刀面只需要用两个角度即能定向。具上每一个刀面只需要用两个角度即能定向。THANK YOUSUCCESS2022-5-22可编辑
