1、机械制造工程学机械制造工程学课程简介课程简介：金属切削原理与刀具金属切削原理与刀具实验：3个教材：教材：金属切削原理与刀具金属切削原理与刀具 上海理工大学上海理工大学 陆剑中陆剑中 孙家宁孙家宁 编著编著 参 考 书：金属切削原理与刀具 机械工业出版社 金属切削原理 周泽华主编 机械工业出版社 金属切削原理部分金属切削原理部分第一章第一章 刀具几何角度及切削要素刀具几何角度及切削要素工欲善其事,必先利其器本部分主要内容归纳为两方面本部分主要内容归纳为两方面:一是一是:几何问题几何问题二是二是:规律问题规律问题一、一、切削运动和加工表面切削运动和加工表面 刀具除去工件上多余的（或预留的）金属，从
2、而使工件的形态、尺寸精度、表面质量都合乎预定要求，这样的加工称为金属切削加工。第一节第一节 切削运动与切削用量切削运动与切削用量为了切除工件上多余的金属,刀-工之间必须要有相对运动相对运动1.切削运动切削运动已加工表面已加工表面加工表面加工表面（过渡表面）（过渡表面）待加工表面待加工表面主运动主运动进给运动进给运动2.加工表面加工表面（1）待加工表面待加工表面：加工时即将被切割的工件表面。加工时即将被切割的工件表面。（2）已加工表面已加工表面：已被切去的多余金属而形成符合要求的工件新已被切去的多余金属而形成符合要求的工件新表面。表面。（3）过渡表面过渡表面（或称切削表面）：加工时由切削刃在工件
3、上正在形成的那个表加工时由切削刃在工件上正在形成的那个表面；它是待加工表面和已加工表面之间的表面。面；它是待加工表面和已加工表面之间的表面。加工表面加工表面:3.切削层：切削层：待加工表面待加工表面加工表面加工表面（过渡表面）（过渡表面）已加工表面已加工表面平行四边形平行四边形ABCD-切削层切削层后面详细介绍A.车削：车削：B.孔加工：孔加工：麻花钻麻花钻锪钻锪钻扩孔钻扩孔钻镗孔刀镗孔刀铰刀铰刀拉削拉削C.铣削铣削D.齿轮加工：齿轮加工：二、切削用量、切削时间与材料切除率二、切削用量、切削时间与材料切除率 外圆柱表面车削时的切削深度可用下式计算外圆柱表面车削时的切削深度可用下式计算 ap=(
4、dw-dm)/2(mm)dm-已加工表面直径，mm;dw-待加工表面直径，mm.对于钻削：对于钻削：ap=dm/2(mm)（孔的半径）3.切削深度切削深度 ap:已加工表面与待加工表面的垂直距离已加工表面与待加工表面的垂直距离(mm)以上三点以上三点(v,f,ap)就是切削用量三要素就是切削用量三要素4.切削时间切削时间(机动时间机动时间)tm:pfmavlAt cpmfvadlAt1000fmvlt 5.材料切除率材料切除率Q:单位时间内所切除的材料体积单位时间内所切除的材料体积 mm3/mincpvfaQ 1000三、合成切削运动与合成切削速度三、合成切削运动与合成切削速度fcevvv第二
5、节第二节 刀具切削部分的基本定义刀具切削部分的基本定义一一.刀具切削部分的结构要素刀具切削部分的结构要素 1.前刀面前刀面A:切屑流过的表面切屑流过的表面 2.后刀面后刀面A:与过渡表面相对的刀具表面与过渡表面相对的刀具表面 3.切削刃切削刃 S:前刀面与后刀面相交线前刀面与后刀面相交线 4.刀尖刀尖:主切削刃与副切削刃相交点主切削刃与副切削刃相交点 副后刀面 A副切削刃 Sa)刀契及刀契剖面形状刀契及刀契剖面形状b)刀尖形状刀尖形状刀尖刀尖:刀尖圆弧半径 r钝圆半径 rn刀契剖面：刀契剖面：二二.刀具角度的参考平面和参考系刀具角度的参考平面和参考系 1.刀具角度参考平面刀具角度参考平面 基面
6、基面 P 过切削刃某点过切削刃某点,垂直与主运动方向的平面垂直与主运动方向的平面.切削平面切削平面 Ps 过切削刃某点过切削刃某点,与切削刃相切与切削刃相切,垂直与基面的平面垂直与基面的平面.主剖面主剖面 Po 过切削刃某点过切削刃某点,垂直与基面和切削平面的平面垂直与基面和切削平面的平面.法剖面法剖面 Pn 过切削刃某点过切削刃某点,垂直与切削刃的平面垂直与切削刃的平面.进给剖面进给剖面 Pf 和切深剖面和切深剖面 Pp PrPrVcVcPsPsPrPr主剖面参考系主剖面参考系主剖面参考系主剖面参考系PrPsP02.刀具的标注角度参考系刀具的标注角度参考系 1）主剖面参考系主剖面参考系：Pr
7、-Ps-Po2）法剖面参考系法剖面参考系：Pr-Ps-Pn3.进给、切深剖面参考系进给、切深剖面参考系：Pr-Pp-Pf刀具标注角度的三个参考系刀具标注角度的三个参考系PrPsP0PrPsPnPrPpPf 1.主剖面参考系里的标注角度主剖面参考系里的标注角度 (Pr-Ps-Po)三三.刀具的标注角度刀具的标注角度 前角前角。前刀面与基面的夹角.(+/-)后角后角。后刀面与切削平面的夹角.(0)主偏角主偏角 切削平面与进给方向的夹角.副偏角副偏角副切削刃与进给运动方向的夹角.刃倾角刃倾角s 在切削平面內测量主切削刃S与基面的夹角.(+/-)2.法剖面参考系里的标注角度法剖面参考系里的标注角度 (
8、Pr-Ps-Pn)法前角法前角n 法后角法后角n3.进给进给,切深剖面参考系里的标注角度切深剖面参考系里的标注角度 (Pr-Pp-Pf)f f p p fKrKrP0P0P0-P0PsAA0 00 0S主切削刃s sPr-+Pr+-S向NNN-NAAn+-nOO0 0 O-OPPppP-PpFFffF-FISO 外圆车刀的标注角度外圆车刀的标注角度RR向向刃倾角的正负判定刃倾角的正负判定fKrKrKrAAA-A00SS向向s切断刀刀具角度标注切断刀刀具角度标注端面车刀刀具角度标注端面车刀刀具角度标注fKrKrAAA-APsPr00Ss内孔车刀刀具角度标注内孔车刀刀具角度标注fKrKrAAA-A
9、00SS向向sPr圆柱形铣刀几何角度圆柱形铣刀几何角度s s面铣刀的几何角度面铣刀的几何角度 一一.主剖面与法剖面内的角度换算主剖面与法剖面内的角度换算 s sP Pr rPSP00 0Oabpns ss scs sn noaaboaactgsncosSntgtgcos0在直角三角形在直角三角形oac中中：主剖面前角主剖面前角0 0与法剖面前角与法剖面前角n n在直角三角形在直角三角形abc中中：sabaccos在直角三角形在直角三角形oab中中：oaabtg0pnpnPSsnctgctgcos0主剖面后角主剖面后角0 0与法剖面后角与法剖面后角n nprs sAp0O0 0edn nfs s
10、在直角在直角 odf 中：中：oddftgn090在直角在直角 oef 中：中：sdedfcossntgtgcos9090000在直角在直角 oed中：中：oddetg0090prs sP0P00 0afeOObdcs sabbdtgabcdef abtgcetgafs0cossin0stgtgtg当当=0=0时，时，=s s当当=90=90时，时，=0 0p0p0r rr r二二.主剖面与其他剖面内的角度换算主剖面与其他剖面内的角度换算OOcossin0stgctgctg当当=90=90-r r时，时，=p p当当=180=180-r r时，时，=f f考虑合成运动和实际安装情况时考虑合成运
11、动和实际安装情况时,刀具的实际角度刀具的实际角度-刀具工作角度刀具工作角度 一一.进给运动对工作角度的影响进给运动对工作角度的影响 rrerredftgoeoe00 二二.刀刃上选定点安装高低对工作角度的影响刀刃上选定点安装高低对工作角度的影响 dhoeoe2sin00 三三.刀柄中心线与进给方向不垂直时工作角度的变形刀柄中心线与进给方向不垂直时工作角度的变形rrerre 在各种切削加工中在各种切削加工中,刀具相对于工件沿进给运动方向每移动刀具相对于工件沿进给运动方向每移动 f (mm/r)之后之后,一个刀齿正在切削的金属层。一个刀齿正在切削的金属层。垂直于过渡表面来测量的切削层尺寸。垂直于过
12、渡表面来测量的切削层尺寸。(mm)当纵车外圆时当纵车外圆时,s=0 hD=fsinr 沿过渡表面来测量的切削层尺寸。沿过渡表面来测量的切削层尺寸。(mm)当纵车外圆时当纵车外圆时,s=0 bD=ap/sinr 切削层在基面内的面积切削层在基面内的面积.(mm2)AD=hDbD 对于车削对于车削 AD=hDbD=fap1.切削层切削层2.切削厚度切削厚度 hD3.切削宽度切削宽度 bD4.切削面积切削面积 ADfapKrhDbDAD5.正切削与斜切削正切削与斜切削 正切削正切削:切削刃垂直于合成切削方向的切削方式.(直角切削)斜切削斜切削:切削刃不垂直于合成切削方向的切削方式.(斜角切削)正切削
13、正切削正切削正切削斜切削斜切削 正切屑正切屑:fsinrap/sinr (=:对等屑)自由切削自由切削:只有直线形切削刃参加切削工作,副切削刃不参加切削工作的切削.非自由切削非自由切削:曲线形切削刃或主,副切削刃参加切削工作的切削.7.正切屑和倒切屑正切屑和倒切屑6.自由切削与非自由切削自由切削与非自由切削8.实际前角实际前角ssn22sincossinsin流屑角：流屑角：课堂练习课堂练习2:当用主偏角=90的车刀纵车外圆时，工件直径=80，加工后直径=72，主轴转速n=300/in，刀具沿工件轴向进给速度为V=120/min，试计算出该切削条件下进给量f，切削深度ap，切削公称厚度，切削公称宽度，切削层公称横截面积，并画图标出切削层图形尺寸。
