1、第1章 数控加工的切削基础1.1 数控加工工艺系统概述本节一般了解即可。1.2 刀具几何角度及切削要素的基本定义本节是本章学习的难点，要求空间想象能力及工程制图基础较高。1.2.1 切削运动和切削用量主运动（vc）：车削时工件的旋转运动，铣削时刀具的旋转运动等。一般来说，主运动的切削速度最高，消耗的机床功率也最大。单位：m/min进给运动（vf）：刀具与工件间附加的相对运动，可以是连续的运动，也可以是间断运动。单位：mm/min合成切削运动（ve）：主运动和进给运动合成，ve=vc+vf。切削用量三要素：切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）回转主运动线速度vC（m/min）的计算公式：vC=
2、dn/1000车削时的进给速度vf：vf=nf铣削时的进给速度vf：vf=nZfZ注意： 编程时S指令后数字为主运动转速（n）、F指令后数字为vf的大小。 切削用量手册通常给出vC、f、fZ值，编程时需要换算成n（S指令值）和vf（F指令值）。1.2.2 刀具切削部分的几何形状和角度1、度量刀具角度的参考系（由三个互相垂直的坐标平面组成） 静止参考系：用于定义刀具在设计、制造、刃磨和测量时刀具几何参数（标注角度）的参考系。坐标平面（基面pr 、切削平面ps 、正交平面po 、假定工作平面pf 、背平面pp 等）的概念及其位置要清楚。prvC，车刀基面平行于安装底面、回转刀具基面过轴线。 工作参
3、考系：考虑切削运动和实际安装情况对刀具几何参数（工作角度）的影响。与静止参考系的区别在于假定主运动方向vc换成实际工作主运动方向ve，相应的坐标平面为工作基面pre 、工作切削平面pse 、工作正交平面poe2、正交平面参考系标注角度（考核点）正交平面中测量的角度（剖视图）：前角（g）、后角（a）基面中测量的角度（俯视图）：主偏角（kr）、副偏角（kr）切削平面中测量的角度（向视图）：刃倾角l副正交平面中测量的角度（剖视图）：副后角（a）3、刀具工作角度（考核点） 横车外圆（切断）工作角度变化从外圆刀中心，前角增大、后角减小，最后由后刀面挤断工件。 刀尖安装高低工作角度变化（车外圆）刀尖高：前
4、角增大、后角减小。车细长轴时可增加阻尼，减小振动。刀尖低：前角减小、后角增大。 刀尖安装高低工作角度变化（车内孔）与相反。1.3 金属切削过程的基本理论及规律本节是本章教学重点之一。1.3.1 切削过程中的变形金属切削过程实质上是被切削金属层在刀具偏挤压作用下产生剪切滑移的塑性变形过程。切削过程的塑性变形划分为三个变形区： 第变形区（剪切滑移变形）、第变形区（前刀面挤压摩擦变形）、第变形区（后刀面挤压摩擦变形）。1.3.2 积屑瘤与鳞刺1、积屑瘤形成条件中速切削塑性金属材料。2、抑制积屑瘤的措施积屑瘤虽能保护刀尖，但不稳定，会影响加工精度，需要采取措施抑制： 采用高速切削是抑制积屑瘤的基本措施
5、（最有效）； 增大进给量； 增大刀具前角； 采用润滑性能良好的切削液。1.3.3 影响切屑变形的因素 工件材料 工件材料强度和硬度越高，变形系数越小；而塑性大的金属材料变形大，塑性小的金属材料变形小。 刀具前角 前角越大，变形系数越小。 切削速度 切削速度对切屑变形系数的影响与积屑瘤的产生、消退有关，高速切削变形系数小。 切削厚度 切削厚度增加，切屑变形系数减小1.3.4 切削力考核点：(1) 切削力的来源及分解切削力的来源：三个变形区内产生的弹性变形抗力和塑性变形抗力；切屑、工件与刀具间的摩擦力。 主切削力FC 垂直于基面，与切削速度方向一致（Y方向）。功率消耗最大，是计算刀具强度、机床切削
6、功率的主要依据。 背向力FP X方向分力，是验算工艺系统刚度的主要依据。 进给抗力Ff Z方向分力，是机床进给机构强度和刚度设计、校验的主要依据。（2）影响切削力的主要因素 工件材料的影响 工件材料的强度、硬度越高，剪切屈服强度越高，切削力就越大。强度、硬度相近的材料，塑性、韧性越大，则切削力越大。 切削用量的影响 背吃刀量最大、进给量次之、切削速度最小。 刀具几何角度的影响 前角gO增大，变形减小，切削力减小；主偏角Kr增大，FP减小、Ff增大；刃倾角lS减小，FP增大、Ff减小，对主切削力FC的影响不显著。1.3.5 切削热与切削温度考核点：1、切削热的来源：切削层金属的弹、塑性变形和刀具
7、与切屑、工件之间的摩擦。2、切削温度通常是指切屑和刀具前面接触区的平均温度。3、影响切削温度的主要因素 切削用量：切削速度最明显，进给量次之，背吃刀量最小 刀具几何参数刀具几何参数：前角增大，切削温度降低，但前角太大，刀具散热体积变小，温度反而上升；主偏角增大，散热条件变差，切削温度上升。1.3.6 刀具磨损和耐用度考核点：1、刀具的磨钝标准 根据加工要求规定的主后刀面中间部分的平均磨损量VB作为磨钝标准。2、刀具耐用度的概念 刀具从刃磨后（或新切削刃转位后）开始切削，一直到磨损量达到磨钝标准为止所经过的总切削时间。3、影响刀具耐用度的因素a. 切削用量：vc最大、f次之、aP最小。b. 刀具
8、几何参数：前角gO增大，刀具耐用度提高；但前角太大，刀具强度降低，散热变差，刀具耐用度反而降低了。主偏角减小，刀尖强度提高，散热条件改善，刀具耐用度提高；但是主偏角kr太小，FP增大，当工艺系统刚性较差时，易引起振动。4、合理刀具耐用度的确定原则是提高生产效率和降低加工成本。1.4 金属切削过程基本规律的应用本节是本章学习的重点之一。1.4.1 切屑的种类及其控制考核点：（1）切屑的种类切屑的形态是可以随切削条件的改变而转化的。从加工过程的平稳性、保证加工精度和加工表面质量考虑，带状切屑是较好的切屑类型。 （2）切屑的流向、卷曲和折断 斜角切削时，切屑的流向受刃倾角ls影响。 前角一定时，卷屑
9、槽宽度越小，则切屑的卷曲半径越小，切屑易卷曲、折断。1.4.2 金属材料的切削加工性考核点：（1）金属材料切削加工性的概念金属材料切削加工的难易程度称为材料的切削加工性。良好的切削加工性能是指：刀具耐用度较高或在一定耐用度下的切削速度vc较高、切削力较小、切削温度较低、容易获得较好的表面质量和切屑形状容易控制或容易断屑。（2）衡量金属材料切削加工性的指标 切削速度指标vcTvcT的含义是当刀具耐用度为T时，切削某种材料允许达到的切削速度。 相对加工性指标Kr以正火状态45钢的vc60为基准，记作（vc60）j其它材料的vc60与（vc60）j的比值Kr称为该材料的相对加工性。1.4.3 切削用
10、量与切削液的合理选择考核点： 粗加工时切削用量的选择原则：首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。 精加工时切削用量的选择原则：首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。1.5 刀具几何参数的合理选择考核点：（1）合理前角的选择原则（2）合理后角的选择原则（3）主偏角及副偏角的选择功用：主要影响刀具耐用度、已加工表面粗糙度及切削力的大小。主偏角及副偏角的大小选择还受工件轮廓形状的影响。（4）合理刃倾角的选择原则7 / 7
