金属切削的基本要素

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1.2.2 切削用量三要素
(1)切削速度υc(2)进给量f(3)切削深度αp称之为切削用量三要素
1.切削速度 主运动为回转运动时,切削速度的计算公式如下: υc=πdn/1000 (m/s或m/min) 式中 d——工件或刀具上某一点的回转直径,mm; n——工件或刀具的转速,r/s或r/min。 2.进给速度υf,进给量f和每齿进给量fz 进给速度υf是单位时间内的进给位移量,单位是mm/s(或mm/min)。 进给量f是工件或刀具每回转一周时二者进给方向的相对位移,单位是mm/r(毫米/转)。 每齿进给量fz,单位是mm/齿。 三者有如下关系υf=fn=fzzn (mm/s或mm/min) 3.切削深度αp 切削深度αp为工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离,单位为mm。 外圆车削时切削深度可用下式计算: αp=(dw-dm)/2 (mm) 对于钻削 αp=dm/2 (mm) 上两式中 dm——已加工表面直径, mm; dw——待加工表面直径, mm。
金属切削的基本要素 第一节 工件表面的形成方法和成形运动
3.发生线的形成方法及所需的运动 发生线是由刀具的切削刃与工件间的相对运动得到的。根据使用的刀具切削刃形状和采取的加工方法不 同,形成发生线的方法可归纳为四种: (1)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的方法。需要一个成形运动。如图13(a)。 (2)成形法:利用成形刀具对工件进行加工的方法。如图1-3(b)。 (3)相切法:利用刀具边旋转边作轨迹运动来对工件进行加工的方法。用相切法得到发生线,需要两 个成形运动,即刀具的旋转运动和刀具中心按一定规律的运动。如图1-3(c)。 (4)展成法:利用工件和刀具作展成切削运动的加工方法。如图1-3(d)Baidu Nhomakorabea 用展成发形成发生线需要一个成形运动(展成运动)。典型例子是渐开线。
金属切削的基本要素 第一节 工件表面的形成方法和成形运动
零件的形状是由各种表面组成的,所以零件的切削加工归根到底是表面成形问题。 1.1.1 工件的加工表面及其形成方法 1.被加工工件的表面形状 零件表面是由若干个表面元素组成的。这些表面元素是:(a)平面、(b)直线成形表面、(c)圆柱面、(d)圆 锥面、(e)球面、(f)圆环面、(g)螺旋面等。如图1-1所示:
金属切削的基本要素 第四节 切削层参数与切削方式
1.4.1 切削层参数 各种切削加工的切削层参数,可用典型的外圆纵车来说明。如图:
1.切削层 在各种切削加工中,刀具相对于工件沿进给方向每移动f(mm/r)或fz(mm/齿)之后,一个刀齿正在切削的金属层称为切削层。切 削层的尺寸称为切削层参数。切削层的剖面形状和尺寸通常在基面内观察和度量。 2.切削厚度 垂直于过渡表面来度量的切削层尺寸,称为切削厚度,以hD表示。在外圆纵车(λs=0) 3.切削宽度 沿过渡表面来度量的切削层尺寸,称为切削宽度,以bD表示。在外圆纵车(λs=0) bD=αp/sinκr
金属切削的基本要素 第三节 刀具角度
3.刀柄中心线与进给方向不垂直对刀具工作角度的影响 当车刀刀杆的中心线与进给方向不垂直时,车刀的主偏角kr和副偏角k′r将发生变化。刀杆右斜(见图1-15),将使工作主 偏角kre增大,工作副偏角k′re减小;如果刀杆左斜,则kre减小,k′re增大: kre = kr ± j k′re = k′r+ j 式中,j——进给方向的垂线与刀杆中心线的夹角
hD=fsinκr
金属切削的基本要素 第四节 切削层参数与切削方式
4.切削面积 切削层在基面内的面积,称为切削面积,以AD表示。其计算公式为: AD=hDbD 5.金属切除率 金属切除率是指刀具在单位时间内从工件上切除的金属的体积,它是衡量金属切削加工效率的指标。
金属切削的基本要素 第三节 刀具角度
2.法剖面参考系内的标注角度 法前角γn 在法剖面内度量的前刀面与基面的夹角。 法后角γn 在法剖面内度量的切削平面与后刀面的夹角。 法楔角βn 在法剖面内度量的前刀面与后刀面的夹角。 3.进给、切深剖面参考系内的标注角度 进给、切深剖面参考系内的标注角度可以从图1-9所示的R向视图Pr、F-F(Pf)和P-P(Pp)剖面图中得到。 1.3.4 刀具角度换算 1.主剖面与法剖面内的角度换算
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金属切削的基本要素 第三节 刀具角度
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1.刀具标注角度参考系(见图1-7与图1-8) 基面Pr 通过主切削刃上选定点,垂直于该点切削速度方 向的平面。 切削平面Ps 通过主切削刃上选定点,与主切削刃相切,且垂直于该点基面的平面。 主剖面Po 通过切削刃上选定点,同时垂直于基面和切削平面的平面。 主剖面参考系 Pr-Ps-Po组成一个正交的主剖面参考系。目前生产中最常用的刀具标注角度参考系 切削刃法剖面Pn 通过切削刃上选定点,垂直与切削刃的平面。 进给剖面Pf 通过切削刃上选定点,平行于进给运动方向并垂直于基面的片面。 切深剖面Pp 通过切削刃上选定点,同时垂直于Pr和Pf的平面。 进给、切深剖面参考系 Pr-Pf-Pp组成
金属切削的基本要素 第三节 刀具角度
2.切削刃上选定点安装高低对刀具工作角度的影响
车削外圆时,车刀的刀尖一般与工件轴心是等高的。如果刀尖高于或低于工件轴线,则此时的切削速度方向发生变化,引起基面 和切削平面的位置改变,从而使车刀的实际切削角度发生变化。如图1-14所示:刀尖高于工件轴线时,工作切削平面变为Pse,工 作基面变为Pre,则工作前角λoe增大,工作后角αoe减小;刀尖低于工件轴线时,工作角度的变化正好相反: γoe=γo±θ αoe=αo+θ tgθ=hcosκr/√(dw/2)2-h2 式中,h——刀尖高于或低于工件轴线的距离(mm
γoe=γo+μ αoe=αo-μ tgμ=fsinκr/(πdw) 可知,进给量f越大,工件直径dw越小,则工作角度值的变化就越大。一般车削时,由进给运动所引起的μ值不超过30′~1o,故其影响常可忽略。 但是在车削大螺距螺纹或蜗杆时,进给量f很大,故μ值较大,此时就必须考虑它对刀具工作角度的影响。
金属切削的基本要素 第一节 工件表面的形成方法和成形运动
1.1.2表面成形运动 机床加工零件时,为获得所需的表面,工件与刀具之间作相对运动,既要形成母线,又要形成导线,于 是形成着两条发生线所需的运动的总和,就是形成该表面所需的运动。机床上形成被加工表面所需的运动, 称为机床的工作运动,又称为表面成形运动。 工作运动是机床上最基本的运动。每个运动的起点、终点、轨迹、速度、方向等要素的控制和调整方式, 对机床的布局和结构有重大的影响。 1.表面成形运动分析 表面成形运动(简称成形运动)是保证得到工件要求的表面形状的运动。 (1)成形运动的种类 1,简单成形运动:简单成形运动是旋转运动或直线运动。一般用符号A表示直线运动,用符号B表示旋 转运动。 2,复合成形运动:如把螺旋运动分解成等速旋转运动和等速直线运动。 前者是复合运动的一部分,各个部分必须保持严格的相对运动关系,是互相依存,而不是独立的。简单运 动之间是互相独立的,没有严格的相对运动关系。 (2)零件表面成形所需的成形运动 母线和导线是形成零件表面的两条发生线。因此,形成表面所需要的成形运动,就是形成其母线及导线 所需要的成形运动的总和。为了加工出所需的零件表面,机床就必须具备这些成形运动。用普通车刀削外 圆、用成形车刀削成形回转表面、用螺纹车刀削螺纹、用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮齿面等。 2.主运动、进给运动和合成切削运动 (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运动。在表面成形运动,必须有且只能 有一个主运动。 (2)进给运动 维持切削加工得以继续的运动。 (3)合成切削运动 由同时进行的主运动和进给运动合成的运动。
金属切削的基本要素 第一节 工件表面的形成方法和成形运动
2.工件表面的形成方法 各种典型表面都可以看作是一条线(母线)沿着另一条线(导线)运动的轨迹。为得到平面(图1-2),可以使 直线1(母线)沿着直线2(导线)移动。 母线和导线称为形成表面的发生线。 有些表面的两条发生线完全相同,只因母线的原始位置不同,也可形成不同的表面。如图1-2中(a)与(b)。
金属切削的基本要素 第三节 刀具角度
2.刀具工作角度参考系
在刀具标注参考系里定义基面时,只考虑主运动,未考虑进给运动。但刀具在实际使用时,这样的参考系所确定的刀具角度往 往不能反映切削加工的真实情形,只有用合成切削运动方向来确定参考系。 其定义见表1-1。
金属切削的基本要素 第三节 刀具角度
1.3.3 刀具标注角度 在刀具标注角度参考系中确定的切削刃与各刀面的方位角度,称为刀具标注角度。如图1-9所示。 1.主剖面参考系内的标注角度 前角γo 在主剖面内度量的前刀面与基面的夹角。 后角αo 在主剖面内度量的主后刀面与切削平面的夹角。后角一般为正值。 刃倾角λs 在切削平面内度量的主切削刃与基面间的夹角。 主偏角κr 在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。主偏角一般为正值。 副偏角κ´r 在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。副偏角一般为正值
金属切削的基本要素 第二节 加工表面和切削用量三要素
1.2.1 切削过程中工件上的加工表面
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(1)待加工表面 加工是即将被切除的表面 (2)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 (3)过渡表面 加工时由主切削刃正在切削的那个表面,他是待加工表面之间的表面
金属切削的基本要素 第二节 加工表面和切削用量三要素
金属切削的基本要素 第三节 刀具角度
1.3.1 刀具切削部分的结构要素
外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具,其切削部分(又称刀头)由前面、主后面、副后面、主切 削 刃、副切削刃和刀尖所组成。
刀具切削部分的结构要素如图1-5所示,其定义如下: 前刀面 切屑流过的表面,以Aγ表示。 主后刀面 与工件上过渡表面相对的表面,以Aα表示。 副后刀面 与工件上已加工表面相对的表面,以A´α表示。 主切削刃 前刀面与主后刀面的交线,记为S。它承担主要的切削工作。 副切削刃 前刀面与副后刀面的交线,记为S′。它协同主切削刃完成切削工作,并最终形成已加工表面,如 图1-6所示。
金属切削的基本要素 第三节 刀具角度
金属切削的基本要素 第三节 刀具角度
2.主剖面与其它剖面内的角度换算
金属切削的基本要素 第三节 刀具角度
金属切削的基本要素 第三节 刀具角度
1.3.5 刀具工作角度 1.进给运动对刀具工作角度的影响 (1)横车
图1-12所示为切断车刀加工时的情况,此时切削速度Vc变至合成速度Ve,因而基面Pr由水平位置变至工作基面Pre,切削平 面Ps由铅垂位置变至工作切削平面Pse,从而引起刀具的前角和后角发生变化: γoe =γo + μ αoe=αo - μ μ=arctgf/(πd) 式中,γoe,αoe---工作前角和工作后角。由此可知,当进给量f增大,则μ值增大;当瞬时直径 d减小,μ值也增大。因 此,车削至接近工件中心时,μ值增长的很快,工作后角将由正变负,致使工件最后被挤断。
金属切削的基本要素 第三节 刀具角度
(2)纵车 车削外圆时,假定车刀λs=0,如不考虑进给运动,则基面Pr平行于刀杆底面,切削平面Ps垂直于刀杆底面。若考虑进给运 动,则过切削刃上选定点的相对速度是合成切削速度Ve而不是主运动Vc,故刀刃上选定点相对于工件表面的运动就是螺旋线。 这时基面Pr和切削平面Ps就会在空间偏转一定的角度u,从而使刀具的工作前角λoe增大,工作后角减小(见图1-13)。
金属切削的基本要素 第三节 刀具角度
刀尖主副切削刃衔接处很短的一段切削刃。也称为过度刃。它可以是小的直线段或圆弧。 常用有交点刀尖、圆弧刀尖和倒棱刀尖
金属切削的基本要素 第三节 刀具角度
1.3.2 刀具角度的参考系 刀具切削部分的几何形状主要有一些刀面和刀刃的方位角度来表示。为了确定刀具的这些角度,必须将刀具 置于相应的参考系中。参考系可分为刀具标注角度参考系和刀具工作角度参考系,前者由主运动方向确定,而 后者有合成切削运动方向确定。
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