第1章(193)教材配套课件

平面、圆柱面、圆锥面、螺旋面及成形面等。
第1章 金属切削的基本定义 图1-1 构成机械零件外形轮廓的常用表面
第1章 金属切削的基本定义
2．工件表面的成形方法 “线性表面”是由一条线(称为母线)沿着另一条线(称为导 线)运动而形成的轨迹。如图1-2、图1-3所示，母线均为1，导 线均为2，轴线均为O-O。需要指出的是，有些表面虽然母线 相同，导线也相同，但若两者间原始相对位置不同，则所形成 的表面也就不同。有些表面的母线和导线可以互换，如平面、 圆柱面和直齿圆柱齿轮的渐开线柱面等，这些表面称为可逆表 面；而另一些表面，其母线和导线不可互换，如圆锥面、螺旋 面等，称为不可逆表面。很明显，可逆表面的加工方法要比不 可逆表面的多。
(1-3)
第1章 金属切削的基本定义
4．背吃刀量ap 对外圆车削(如图1-5所示)和平面刨削(如图1-6所示)而言，
背吃刀量ap等于工件已加工表面与待加工表面间的垂直距离。 外圆车削的背吃刀量为
ap

dw
dm 2
( mm)
(1-4)
式中：dw——工件待加工表面的直径(mm)； dm——工件已加工表面的直径(mm)。
第1章 金属切削的基本定义
1.2 刀具角度和刀具的工作角度
1.2.1 刀具角度的静止参考系 1．刀具切削部分的表面与切削刃 切削刀具的种类繁多，结构形状各异，但就其切削部分而
言，都可视为外圆车削部分的演变。因此，以外圆车刀为例来 介绍刀具切削部分的一般术语，这些术语同样也适用于其它金 属切削刀具。车刀的切削部分具体形状如图1-7所示。
主运动速度。切削刃上各点的切削速度可能是不同的。
vc

πdn 1000
(m/s或m/min)
(1-1)
式中：d——完成主运动的工件或刀具的最大直径(mm)；
n——主运动的转速(r/s或r/min)。
第1章 金属切削的基本定义
2．进给量f
进给量f是指工件或刀具的主运动每转一圈(或周)或每一行
程时，工件和刀具两者在进给运动方向上的相对位移量。所谓
第1章 金属切削的基本定义 图1-2 零件表面的成形
第1章 金属切削的基本定义 图1-3 母线原始位置变化时形成的不同表面
第1章 金属切削的基本定义
3．发生线的形成方法及所需运动 由于加工方法及切削刃形状不同，机床上形成发生线的方 法与所需的运动也不同。 (1) 轨迹法。如图1-4(a)所示，切削刃为一条切削线1，用 轨迹法形成发生线时需要一个独立的成形运动。 (2) 成形法。如图1-4(b)所示，切削刃为一条切削线1，它 的形状和长短与需要形成的发生线2完全一致。因此，用成形 法形成发生线时不需要专门的成形运动。
第1章 金属切削的基本定义
oe o oe o－ tan vf nf f
vc πdn πd
(1-7) (1-8)
第1章 金属切削的基本定义 图1-5 外圆车削的切削运动与加工表面
第1章 金属切削的基本定义 图1-6 平面刨削的切削运动与加工表面
第1章 金属切削的基本定义
1．主运动 使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本的运动称 为主运动。这个运动的速度最高，消耗的功率最大。 2．进给运动 使主运动能够切除工件上多余的金属，以便形成工件表面 所需的运动称为进给运动。 总之，任何切削加工方法都必须有一个主运动，有一个或 几个进给运动。
作用有两个：一是确定刀具上切削刃的空间位置；二是确定 刀具上前、后面的空间位置。
车刀主切削刃空间位置的角度有两个(如图1-9所示)：
主偏角kr——主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的
夹角，在基面Pr上测量。 刃倾角s ——主切削刃与基面Pr的夹角，在切削平面Ps中
测量。
第1章 金属切削的基本定义 图1-8 正交平面参考系中的车刀几何角度
第1章 金属切削的基本定义
1.1.3 工件上的加工表面 (1) 待加工表面：工件上即将被切去的表面； (2) 已加工表面：刀具切削后在工件上形成的新表面； (3) 过渡表面：切削刃正切削着的表面，并且是切削过程
中不断改变着的表面。
第1章 金属切削的基本定义
1.1.4 切削用量 1．切削速度vc 切削速度是切削加工时，切削刃上选定点相对于工件的
(4) 展成法(范成法)。如图1-4(d)所示，齿条刀具的直线移 动A和工件齿坯的旋转运动B符合齿条与齿轮的啮合运动关系时， 切削线1就包络出了所需形成的发生线2。因此，用展成法形成 发生线时需要一个复合运动，这个运动就称为展成运动(即图 中由A + B组成的运动)。
第1章 金属切削的基本定义
1.1.2 切削运动 在机床上切削工件时，工件与刀具之间要有相对运动，这
第1章 金属切削的基本定义 图1-4 形成发生线的四种方法
第1章 金属切削的基本定义
(3) 相切法。如图1-4(c)所示，除自身轴线旋转外，铣刀轴 线还需按一定的规律作轨迹运动3，此时，铣刀切削点1运动轨 迹的下包络线(相切线)就形成了发生线2。所以，用相切法形成 发生线时需要两个独立的成形运动。
第1章 金属切削的基本定义 图1-9 主偏角和刃倾角的关系
第1章 金属切削的基本定义
空间位置的角度有两个(如图1-10所示)：
前角o ——在主切削刃上选定点的正交平面Po内，前面与
基面之间的夹角。
后角 o——在同一正交平面内，后面与切削平面之间的夹
角。 副偏角 k r ——副切削刃在基面上的投影与进给方向反方
向之间的夹角，它在基面Pr上测量，如图1-11所示。
第1章 金属切削的基本定义 图1-10 前角和后角的关系
第1章 金属切削的基本定义 图1-11 副偏角和进给量之间的关系
第1章 金属切削的基本定义

副后角 o ——在副切削刃上选定点的副正交面内，副后
面与副切削平面之间的夹角。
有了这六个基本角度，外圆车刀的三面(前面、主后面、 副后面)、两刃(主切削刃、副切削刃)、一尖的空间位置就完全 确定下来了。
角与法楔角，如图1-12所示。法前角 n 、法后角 n 、法楔 角 n 的定义与 o 、 o 、 o 的类似，所不同的只 是 n 、 n 、 n 在法平面Pn内， o 、 o 、 o 在正交平面Po
内。
第1章 金属切削的基本定义 图1-12 外圆车刀在法平面参考系的角度
假定工作平面Pf内。
第1章 金属切削的基本定义
图1-13 外圆车刀在背平面、假定工作平面和 法平面参考系的角度
第1章 金属切削的基本定义
1.2.3 刀具的工作角度
1．刀具工作参考系及工作角度
刀具工作参考系为工作正交平面参考系、工作法平面参考
系、工作背平面参数系和假定工作平面参考系。刀具工作参考
系与静止参考系的区别在于：用合成切削速度向量代替切削速
楔角 o ——在主切削刃上选定点的正交平面Po内，前
面与后面的夹角，即
o 90 (ro o )
(1-5)
刀尖角 r ——主、副切削刃在基面上投影之间的夹角， 在基面上测量。
余偏角 r ——主切削刃在基面上的投影与进给方向垂线
之间的夹角，在基面上测量，即
r 90 k r
度向量；用实际安装条件代替假定安装条件；用实际的进给方
向代替假定的进给方向。
2．进给运动对刀具工作角度的影响
1) 横向进给运动的影响
如图1-14所示，由于Pre与Pse相对于原来的Pr与Ps倾斜了一
个角度η，因此，现在的工作前角
oe和工作后角

应为
oe
第1章 金属切削的基本定义 图1-14 外横向进给运动对角度的影响
(1-6)
第1章 金属切削的基本定义
2．刀具在法平面参考系中的角度
刀具在法平面参考系中要标出的角度，基本上和正交平面
参考系中的类似。
在基面上表示的角度kr、 k r 、 r 、 r 和在切削面Ps 内表示的角度 s ，二参考系是相同的，所不同的只需将正交
平面Po内的 o 、 o 、 o ，改为法面Pn内的法前角、法后
第1章 金属切削的基本定义 图1-7 车刀的切削部分
第1章 金属切削的基本定义
前面(Ag)——切屑沿其流过的表面； 主后面(Aa)—与工件上过渡表面相对的表面； 副后面( A )——与工件上已加工表面相对的表面； 主切削刃(S)——前面与主后面的交线，它承担主要的金 属切除工作并形成工件上的过渡表面； 副切削刃( S )——前面与副后面的交线，它参与部分的切 削工作并最终形成工件上的已加工表面。
第1章 金属切削的基本定义
2．刀具角度的静止参考系 刀具角度是指在刀具工作图上需要标出的角度。刀具的制 造、刃磨和测量就是按照这种角度进行的。 刀具角度是在一套便于制造、刃磨和测量的刀具静止参考 系里度量的。对于车刀，为了便于测量，在建立刀具静止参考 系时，特作如下三点假设： (1) 不考虑进给运动的影响，即f = 0； (2) 安装车刀时应使刀尖与工件中心等高，且车刀刀杆中 心线与工件轴心线垂直； (3) 主切削刃上选定点x与工件中心等高。
进给速度vf，是指切削刃上选定点相对于工件的进给运动速度，
其单位为mm/s。在外圆车削中，
vf = f·n
(1-2)
式中：f——车刀每转一转，沿进给方向的位移量(mm/r)；
n——工件转速(r/s)。
3．合成速度ve
切削速度vc和进给速度vf的矢量和即合成速度，表示如下：
ve = vc + vf
第1章 金属切削的基本定义
3．刀具在背平面和假定工作平面参考系中的角度 除基面上表示的角度与上面相同外，前角、后角和楔角是
分别在背平面Pp和假定工作平面Pf内标出的，故有背前角 p 、 背后角 p 、背楔角 p 和侧前角 f 、侧后角 f 、侧楔角 f 诸角度，如图1-13所示。前角、后角、楔角的定义同前， 只不过 p 、 p 和 p 在背平面Pp内； f 、 f 和 f 在