1、制造工程制造工程基础基础 作业作业 6: 切削运动与切削用量切削运动与切削用量， 刀具材料刀具材料与刀具角度与刀具角度 作业题：作业题： 1. 用车刀加工外圆柱面，加工前工件直径为62mm，加工后直径为54mm， 主轴转速 n240 r/min，刀具进给速度 vf96 mm/min，试计算切削速度 vc、 进给量 f、切深 ap和单位时间金属切除量 Q。 参考答案： 切削速度 vc 按大径处的线速度计算： 进给量 f（主轴每转刀具进给距离） ： 切深：大径减小径除 2： 金属切除率：三者相乘（注意单位） ：m i n ) /(8 .7444 . 07 .46 3 cmQ 注： （1） 如 果
2、按 平 均 直 径 的 切 削 速 度 计 算 金 属 切 除 率 ， 也 视 为 正 确 ： min)/(70 3 cmQ （2） 还 可 以 通 过 计 算 切 除 的 筒 形 体 积 计 算 金 属 切 除 率 ： min)/(70 22 3 22 cmv dd Q f mw 2. 为什么许多复杂刀具如滚刀等用高速钢制造？金刚石刀具适用于切削的材料 是什么？是否适合于切削钢？请按照以下工件材料和加工条件进行相应刀具材 料的合理选择。 刀具材料：YG3X、YG8、YT5、YT30、W18Gr4V。 工件材料及切削条件： （1） 粗铣铸铁箱体平面； （2） 精镗铸铁箱体孔； （3） 齿轮加工
3、的剃齿工序； （4） 45 钢棒料的粗加工； （5） 精车 40Cr 工件外圆。 min)/(7 .46 1000 24062 1000 m dn vc )/(4 . 0 240 96 rmm n v f f )(4 2 5462 mmap 参考答案： 高速钢的强度韧性都比较好，价格便宜，特别是工艺性（如锻造，切削，焊接性） 好，因此适宜于复杂刀具的制造。 金刚石适宜于切削有色金属及其合金、陶瓷、硬质合金等，不适合切削钢，因为 金刚石的碳元素与钢的铁元素有很强亲和作用，在高温下容易转化为石墨结构， 失去切削性能。 选择刀具材料： （1） 粗铣铸铁箱体平面； YG8 （2） 精镗铸铁箱体孔； Y
4、G3X （3） 齿轮加工的剃齿工序； W18Gr4V （4） 45 钢棒料的粗加工； YT5 （5） 精车 40Cr 工件外圆。 YT30 3. 刀具的主偏角、副偏角、刃倾角、前角、后角分别在哪个参考平面内度量的？ 画出下列标注角度的用于车削外圆柱面的车刀图： 515601 srroo ,6,5 并计算其法剖面和切深剖面中的刀具标注角度： ppnn ,。 （参考 p.277278 计算公式） 参考答案： 度量的参考平面： 主偏角、副偏角-基面 刃倾角-切削平面 前角、后角-主剖面 车刀图：参考 p.276 图 11-7 画出车刀图，并标出相应的刀具角度 （本题只要求画出基面、切削平面、主剖面内
5、的图形，要求标注出参考平面的符 号以及 5 个刀具角度；特别注意刃倾角的正负，正的刃倾角刀尖较高） 注：注：教材教材 p276 图图 117 中，中，刃倾角的图有错误刃倾角的图有错误：表示主切削刃的细实线应该与：表示主切削刃的细实线应该与 主切削刃一致！主切削刃一致！ 参考 p.277278 计算公式： 0 0 95.14)cosarctan(tan sn 0 0 02. 6)coscot(cot sn arc 0 0 85.11)sintancosarctan(tan rsrp 0 0 69.11)sintancoscot(cot rsrp arc 4. 由几何学知，阿基米德螺线上各点的向量
6、半径随其转角的增减而等比例 地增减，也就是说该机构具备等进性，所以在纺织机械、轻工机械以及铲齿加工 中广泛应用。采用车削方式加工如题 4 图所示阿基米德螺线凸轮时，试讨论刀具 工作角度的变化情况，并且标注某一瞬时的工作前角、工作后角，同时计算工作 后角等于 0 0时的位置。另外，可以采用什么机构来保证得到一致的工作角度？ 已知：刀具标注前角 10 o ，标注后角 5 o ，阿基米德螺线的方程： CR （） ，其中 C 为比例系数，2 . 3C，45R。 参考答案： 车削凸轮时刀具工作角度的变化，相当于横向切断时，进给运动对刀具工作角度 的影响。在前半周，进给运动使实际前角逐渐变大，实际后角逐渐
7、变小；在后半 周，进给运动使实际前角逐渐变小，实际后角逐渐变大； R Y X 0 0 题 4 图 阿基米德螺线凸轮 R Y X 0 0 题 4 图 阿基米德螺线凸轮 0e 0e 上图表示了前半周某一瞬时实际基面和切削平面的变化（虚线） ，以及实际的工 作前角 e0 、工作后角 e0 根据阿基米德螺线的方程CR （）可知，每转横向进给量Cf2， 得到工作角度变化量 CR C d f arctanarctan， 0 时工作后角等于 0 0，得到 2 . 345 2 . 3 5tan 0 ， 0 8 .15063. 2 关于机构：要保证得到一致的工作角度，需要在刀具横向进给的同时，刀具还具 有一个绕刀尖点的旋转运动，补偿工作角度变化量。具体实现形式有很多，下面 是一个参考示意图： 移动副 进给凸轮 固定 转动副 摆角凸轮 被加工 凸轮
