第一章 金属切削基础知识(机械制造技术A)

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外圆车削的切削运动
平面刨削的切削运动
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铣 削
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钻 孔
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外圆磨削
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注释:
1、主运动可以使旋转运动，也可以是往复运动； 2、主运动可以是工件来实现（车外圆）,也可以是刀 具来实现（刨、铣加工）;
3、主运动只有一个，进给运动可一个以上。
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进给量
主偏角
副偏角
r r
r
f
刀尖圆弧半径
第四节 刀具材料
一、对刀具材料性能的基本要求
1. 2. 3. 4. 硬度要高和热硬性要好 要有足够的强度和韧性 耐磨性要好 要有良好的工艺性
1）可加工性 2）可磨削性
3）热处理
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刀具材料的种类
碳素工具钢 合金工具钢 高速钢 硬质合金 陶瓷和超硬刀具材料
本节完返回本章目录
补充:
α α
′
0
γ
0
0
γ
′
0
S
O
O`
O` O
κ
κ
r
′
f
r
ε
A向
r
λ
s
图2-50 车刀的主要角度
第三节
切削层参数
切削层:工件上正被切削刃切削的一层金属，
亦即相邻两个加工表面之间的一层金属。
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切削层参数(三个) (假设：切削刃为直线且 r 0, s 0 ) ⑴ 切削宽度：沿加工表面度量的切削层尺寸。
金属粘结剂（如Co、Ni、Mo等），以粉末冶金法制成的。
1）硬度、热硬性 2）耐磨性 3）强度、韧性 4）导热差、不耐冲击 5）不易磨刃口
适用场合：简单刀具
（T=1000°C）
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硬质合金分类：
(1)钨钴类(YG)
适用场合：脆性材料
成分：WC+Co 主要牌号有YG3、YG6、YG8，后缀数字表示Co的质量百分含量。
表面。
主切削刃（S）——前刀面与主后刀面的交线。
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′）——前刀面与副后刀面的交线。
参与部分的切削工件并最终形成工件上的已加工表面。
刀尖———刀尖是主、副切削刃的连接部位。
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讨论切断刀或切槽刀有几个面、刃、点？
切断刀
二、刀具角度的参考平面
车外圆时：
ac ap ac aw
Ac awac ap f
残留面积：指刀具副偏角 r 0 时,刀具经 过切削后,残留在已加工表面上的不平部分剖 面面积。
实际切削面积：
Ace Ac Ac
计算残留面积:
r'
κ
r'
κ
κ
r
κ
r
r
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减低已加工表面粗糙度的措施有哪些?
切削平面
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（三）剖面 1. 主剖面（ P0 ）—过切削刃上选定点，并垂直 于切削刃在基面上的投影的平面（同时垂直于该点 基面 Pr 和切削平面 Ps 的平面）。 2. 法剖面（ Pn ）—过切削刃上选定点，并垂直 于切削刃的平面。
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pn
p0 ps
pr 主剖面和法剖面
3. 纵向剖面（ Pp ）—过切削刃上选定点，并垂直 于该点基面并平行于刀杆轴线的平面。 4. 横向剖面（ Pf ）—过切削刃上选定点，并垂直 于该点基面并垂直于刀杆轴线的平面。
楔角 ——前刀面与后刀面的夹角，在主剖面 P o 内度量的为主楔角 o ，
刀尖角 r ——在基面 P 内测量，主、副切削刃在基 r 面上投影之间的夹角，，
o 90 ( o o )
r 180 ( r r )
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作业1：如图所示为一刨刀，画图表示出它的 标注角度： 0 0 s r r 0
式中 L－往复直线运动的行程长度 nr－主运动每分钟的往复次数
讨论：车端面或车断时，工件旋转速度不变，此时的切削 速度是否有变化？
车端面
vc
dn
1000 60
m/s
（2）进给量 f (走刀量) 工件或刀具的主 运动每转一转或每一行程时，工件和刀具两者 在进给运动方向上的相对位移量。
进给速度 v f 切削刃上选定点相对于工
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刀具标注角度
4）副偏角 r
在基面内测量，是副切削刃在基面上的投影与进给反方向的 夹角。
刀具标注角度
5）刃倾角
切削平面内测量，是主切削刃与基面的夹角。
s
提问：有了上面5个角度，刀具 的空间位置能否唯一确定？
刀具标注角度 6）副后角
o
在副主剖面内测量，是副后刀面与副切削平面的夹角
进给运动
车孔、切断加工中的工件表面
指出车端面时的三个加工表面
四、切削用量三要素 （1）切削速度：主运动的线速度。 ①主运动为旋转运动： d w n (m/s) v 1000 60
式中
dw－工件待加工表面或刀具的最大直径
②主运动为往复直线运动：
n－工件或刀具每分钟转数 (m/s)
2 Lnr v 1000 60
五、刀具的工作角度
如果考虑进给运动和实际安装情况，刀具的参考系 将发生变化。


按照切削工作的实际情况，在刀具工作角度参考系 中所确定的角度，称为工作角度。
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a)进给运动对工作角度的影响： b)刀具安装位置对工作角度的影响
①刀尖安装高低对工作角度的影响：
②刀杆轴线与进给方向不垂直时工作 角度变化：
件的进给运动速度，在外圆车削中
vf f n
式中
(mm/s)
n —工件转速（r/s）
f —车刀每转进给量（mm/r）
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不同的加工方法，切削用量三要素的含义和表示方法有 所不同。
vf f n fz z n
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（3）切削深度 ap （吃刀量） 对外圆车削和 平面刨削而言，切削深度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：
三、加工表面
（1）待加工表面：即将被 切去的表面。 （2）已加工表面：已经切 去一层金属，在工件上形成 的新表面。 （3）加工表面（过渡表 面）：切削刃正在切削的表 面。
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平面刨削的切削运动
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已加工表面
待加工表面 加工表面
主运动 加工表面 待加工表面
已加工表面
主运动
进给运动
刀具标注角度
1）前角 是前刀面与基面的夹角。 在主剖面内度量的前角为主前角 o（简称前角）
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刀具标注角度
2）后角 是后刀面与切削平面的夹角。 在主剖面内度量的后角为主后角 o （简称后角）。
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刀具标注角度
3）主偏角 r
在基面内测量，是主切削刃在基面上投影与进给方向的夹角。
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外圆车刀在纵向剖面和横向剖面参考系的角度
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四、刀具角度换算
（一）主剖面与法剖面的角度换算
在刀具设计、制造、刃磨和检验中，常常需 要知道刀具在法剖面内的角度。 已知主剖面内的角度，求法剖面内刀具的相 应角度。
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PS
2 3 4
1
法剖面和主剖面内的角度换算
tan n tan o coss
横向剖面 纵向剖面
基面
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两点说明：
（1）“切削刃上某一选定点”的提法是十分 必要的。 （2）在任何情况下，切削平面都垂直于基面； 除法剖面外，其它各种剖面也都垂直于基 面；基面、切削平面和主剖面总是相互垂 直。
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三、刀具的标注角度
刀具的标注角度是画刀具图、进行刃磨和测量 时掌握的角度。 要确定外圆车刀的三面、两刃、一尖的空间位 置，须有六个基本角度。
成分：WC+TiC+Co
(2)钨钴钛(YT)
适用场合：塑性材料
组成：WC和Co、还含有5%～30%的TiC。 牌号：YT5、YTl4、YTl5、YT30，后缀数字表示TiC的质量百分含量。
(3)通用类(YW)
成分：WC+TiC+TaC(NbC)+Co
牌号： YW1、YW2 适用场合：脆性材料、塑性材料，主要用于加工耐热钢、高锰钢、不锈钢等难 加工材料。
o
n
p
f
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3、副切削刃上同样有切削平面和基面，也可以作 各种剖面，所以同样也有副前角 0 、副后角 o 及 副刃倾角 s 等。 4、前角、后角和刃倾角均有正负之分。
A）前角、后角的正负
B）刃倾角的正负
有了六个基本角度（ 0 0 s r r 0）， 外圆车刀的三面、两刃、一尖的空间位置就确定了。 刀具除基本角度外还有派生角度。
0 0
0
0 0
0
0
两个平面所构成的角度从不同的方向测量会得到不同的数值。
三个参考平面
（一）基面（Pr）—过切削刃上选定点并垂直 于该点切削速度向量 的平面。对于普通车刀，它 vc 的基面总是平行于刀杆的底面。
车刀的基面
基面
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（二）切削平面（Ps ）—过切削刃上选定点切于工 件加工表面的平面。它也是包含该点切削速度 v c在 内并与切削刃相切的平面。
参考图
（2）刀具在法平面参考系中的角度 法前角 n 、法后角 n 的定义与主前角 o 、主 后角 o相同。
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外圆车刀在法平面参考系的角度
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（3）刀具在纵向平面和横向平面参考系中的角 度 有纵向前角 p 、纵向后角 p和横向前角 f 、 横向后角 f 等角度。