第一章 金属切削过程及其控制(第一节)

轨迹法：利用切削运动中刀尖的运动轨迹形成被加工表面的形状。
轨迹法形成发生线需要一个独立的成形运动。
第一章 金属切削过程及其控制
第一节 金属切削过程的基本知识 发生线的形成方法——轨迹法

轨迹法：利用切削运动中刀尖的运动轨迹形成被加工表面的形状。
刀具切削刃与工件表面之间为点接触，通过刀具与工件之 间的相对运动，由刀具刀尖的运动轨迹来实现表面的成形。 被加工表面的形状精度主要取决于机床切削运动的精度。 刀尖轨迹法是利用非成形刀具，在一定的切削运动下，由刀尖 轨迹获得零件所需表面的方法。
第一章 金属切削过程及其控制
1.2 加工表面和切削用量三要素 一、基本概念
（二）切削层及切削用量三要素——切削层 切削层是指在切削过程中，刀具的切削刃一次走刀所切
除的工件材料层。切削层的截面尺寸参数称为切削层参数。
切削层形状、尺寸直接影响着切削过程的变形、刀具承 受的负荷以及刀具的磨损。
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为：简单成形运动和复合成形运动。
简单成形运动：如果一个独立的成形运动，是由单独的旋转运
动或直线运动构成的，则此成形运动称为简单成形运动。
一般以主轴的旋转，刀架或工作台的直线运动的形式出现，
用A表示直线运动，用B表示旋转运动。
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第一节 金属切削过程的基本知识 表面成形运动
的，也可以是断续进行的，可以由工件完成，也可以由刀具完成，可
以是简单运动，也可以是复合运动。
第一章 金属切削过程及其控制 （一）切削成形运动与加工表面 按作用来分，切削运动可分为主运动和进给运动。 主运动：提供切削可能性的运 动。（速度最高，动力消耗最 大，有且只有一个） 进给运动：提供继续切削可能 性的运动。（速度低，有一个 或几个）
纹轴向剖面轮廓的形状一致， 故母线由成形法形成，不需要 成形运动。 导线——螺旋线，由轨迹法形 成，需要一个成形运动。这是 一个复合运动，把它分解为工 件旋转B11和刀具移动A12。B11 和A12不能彼此独立，它们之间 必须保持严格相对运动关系,即 工件每转一转时，刀具就均匀 地移动一个螺旋线导程。 表面成形运动的总数为一个— B11A12，是复合的成形运动。
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第一节 金属切削过程的基本知识 表面成形运动
例：用普通车刀车外圆 母线——圆，由轨迹法形成，需要一个成形运动B1。 导线——直线，由轨迹法形成，需要一个成形运动A1。 表面成形运动的总数为两个，即B1和A2都是简单的成形运动
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第一节 金属切削过程的基本知识 表面成形运动
切削刃选定点相对于
工件的主运动瞬时线速度。
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1.2 加工表面和切削用量三要素 一、基本概念
（二）切削层及切削用量三要素——切削用量和材料去除率
计算切削速度时，应选取刀刃上速度最高的点进行计算。主运动 为旋转运动时，切削速度由下式确定: dn
V
C

1000
式中： d-工件或刀具的最大值 （mm）
n-工件或刀具的转速
(r/s或r/min)
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1.2 加工表面和切削用量三要素 一、基本概念
（二）切削层及切削用量三要素——切削用量和材料去除率
2．进给速度Vf、进给量f、 每齿进给量fz
进给速度：单位时间内的进给
位移量， mm/s ；进给量： 工件或
刀具转一周（或每往复一次），两者 在进给运动方向上的相对位移量， mm/r（或mm/双行程）。
中心角及 切深较小 时
f H cot kr cot kr
f2 H 8r
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1.2 加工表面和切削用量三要素 一、基本概念
（二）切削层及切削用量三要素——切削用量和材料去除率 切削用量是指切削速度vc、进给量f 和背吃刀量ap;三者又称为
切削用量三要素。
1．切削速度vc （m/s或m/min）
运动形成的轨迹。母线 和导线统称为发生线。
导线与母线可换，则形
成的表面为可逆表面； 反之，为不可逆表面，
如圆锥面，螺旋面等。
问题：两条发生线完全 相同，形成的表面相同？
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母线位置不同形成不 同表面 11-与轴线平行；
22-与轴线不平行，不 相交；
33-与轴不平行，相交。
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第一节 金属切削过程的基本知识 一、基本概念
零件的形状是由各种表面组成的，零件切削加工的实质就是表 面成形问题。 （一）切削成形运动与加工表面 切削成形运动是由刀具与工件之间的多个相对运动所组 成的合成运动，这种相对运动又称为切削运动。
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第一章 金属切削过程及其控制
1.2 加工表面和切削用量三要素 一、基本概念
（二）切削层及切削用量三要素——切削层
曲线切削刃工作时的公称厚度与公称宽度
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1.2 加工表面和切削用量三要素 一、基本概念
（二）切削层及切削用量三要素——切削层 3．切削层公称横截面积AD
切削层在切削层尺寸
例：用成形车刀车削成形回转表面

母线——曲线，由成形法形成，不需要成形运动。 导线——圆，由由轨迹法形成，需要一个成形运动B1。 表面成形运动的总数为一个——B1，是简单的成形运动
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第一节 金属切削过程的基本知识 母线——车刀的刀刃形状与螺 表面成形运动
例:用螺纹车刀车削螺纹
第一节 金属切削过程的基本知识 一、基本概念
（一）切削成形运动与加工表面
主运动：切削加工中最主要的运动。
由机床或手动提供的刀具和工件之间主要的相对运动，它使刀 具的切削部分切入工件材料，使被切金属层转变为切屑，从而形成工 件新表面。 通常，主运动的速度较高，消耗的切削功率也最大，在切削运 动中主运动必须有且只有一个。它可以是旋转运动、直线运动，可以 由工件完成、刀具完成，可以是简单运动，也可以是复合运动。
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第一节 金属切削过程的基本知识 一、基本概念
（一）切削成形运动与加工表面
进给运动：由机床或手动传给刀具或工件的运动，它配合主运动连续不
断地切削工件，同时形成具有所需几何形状的已加工表面。是在切削
运动中不断地把切削层投入，使切削工作得以持续下去的运动。
一般，进给运动的速度较低，功率消耗也较少，可以是连续进行
车铣加工
T/ R
滚压加工
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1.2 加工表面和切削用量三要素 一、基本概念
（一）切削成形运动与加工表面 以车削为例，工件在车削中有三个不断变化的表面： 待加工表面：加工时即将被切除的表面。 已加工表面：已被切去多余金属 而形成符合要求的工件新表面。 过渡表面：加工时由主切削刃 正在切削的表面，位于待加工 表面与已加工表面之间。

切削加工必须具备三个条件： 刀具与工件之间要有相对运动 刀具具有适当的几何参数——几何角度 刀具材料具有一定的切削性能 成形运动—机床
刀具—刀具制造
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第一节 金属切削过程的基本知识 工件表面的构成
零件的形状是由各种表面组成的，零件切削加工的实质就是表 面成形问题。 平 面
第一节 金属切削过程的基本知识 发生线的形成方法

成形法：利用成形刀具对工件进行加工 展成法：利用工件和刀具作展成切削运动 轨迹法：利用刀具作一定规律的轨迹运动来对工件进行加工 相切法：利用刀具边旋转边作轨迹运动来对工件进行加工
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第一节 金属切削过程的基本知识 发生线的形成方法——成形法
V
f
n f n z f
z
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1.2 加工表面和切削用量三要素 一、基本概念
（二）切削层及切削用量三要素——切削用量和材料去除率
3．切削深度/背吃刀量ap
n
主运动
f
进给运动
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第一节 金属切削过程的基本知识 一、基本概念
外圆表面加工方法 T-平动；R-转动；T/R-复合运动
工 件 刀 具 主运动 进给运动 主运动 进给运动
表 面 成 形 原 理 图
R
T
车削
成形车削
拉削
研磨
R
R
铣削
成形
R T
外圆磨
无心磨

复合成形运动：由两个或两个以上旋转运动或直线运动，按照某种 确定的运动关系组合而成的一个独立的成形运动。
两者的区别：
复合成形运动分解成的直线或旋转运动之间必须保持严格的
相对运动关系，是相互依存，而不是独立存在的；简单运动之间互 相独立，没有严格的相对运动关系。 注意： 表面形状很复杂的零件的成形运动由于要分解为多个部分，只 能在多轴联动的数控机床上实现。
1.2 加工表面和切削用量三要素 一、基本概念
（二）切削层及切削用量三要素——切削层 1．切削层公称厚度hD 垂直于过渡表面度量的 切削层尺寸称为切削层公称 厚度（简称为切削厚度）。
hD f sin r
2．切削层公称宽度bD
沿过渡表面度量的切削层尺寸称为切削层公称宽度（简称为
切削宽度）。
bD ap sin r
度量平面内的横截面积 称为切削层公称横截面 积（简称为切削面积）
A
D
hDbD f a P
以上所计算的为名义切削面积。实际切削面积等于名义切削面 积减去残留面积。
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1.2 加工表面和切削用量三要素 一、基本概念