金属切削的基本要素

平面。
切深剖面Pp—过切削刃上选定点，同时垂直于
基面Pr和进给剖面Pf的平面。
Pr－Pf－Pp组成进给、切深 剖面考系2.刀具工作角度参考平面——根据ISO标准形成 工作系tool-in-use system 为了确定刀具工作状态下的切削角度，就必须按合成切削运动方向建立参考系（见 表1－1）。
头刨床（插床）的工作台带着工件或龙门刨床的刀
架带着刀具作间歇的直线运动，产生导线。 铣削时刀具旋转运动B1和工作台带着工件作直线 运动A2。 简单运动组合：由一个旋转运动B1和一个直线运动 A2组成。这两种运动最简单，也最容易得到，因而 都称为简单成形运动。
（2）复合成形运动

加工飞机发动机叶片需要相当复杂的表面成形运 动。多个运动单元组成复合运动。
现代切削刀具引入 “可转位”概念之 后,使得刀具切削部 分的统一性获得了 新的发展，许多结 构迥异的切削刀具 其切削部分都不过 是一个或若干个 “可转位式刀片”。 刀具切削部分的这 一步变革，大大促 进了切削工具的发 展。
1.三个表面： (1)前刀面Ar—在切削过程中，直接作用于被切削的金
1.1 工件表面的成形方法和成形运动
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
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(称为母线)沿 着另一条线(称为导线)运动的轨迹。母线和导线统 称为形成表面的发生线。
（1）两条发生线及其表面形成方法 （2）母线相对旋转轴线位置不同，所产生的表面 也不同
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
的最基本的运动。这个运动的速度最高、消耗功率最多。 也可由刀具完成，且每种切削加工方法的主运动只有一
其形式可以是旋转也可能是直线运动，它可由工件完成， 个。
（2）进给运动——不断地把切削层投入切削的运动使主 运动能够继续切除工件上多余金属层以形成新表面的运 动。
此图表示Pr—Ps—P0组成 一个正交的主剖面参考系。
（4）法剖面Pn和法剖面参考系
法剖面Pn—过切削刃上选定点，并垂直于主切削
刃（或该点切线）的平面。
由图可知，法剖面Pn⊥S则Pn ⊥Ps。但不 一定垂直Pr
Pn－Ps－Pr构成法剖面参考系。
（5）进给剖面Pf和切深剖面Pp及其参考系
进给剖面Pf—过切削刃上选定点，平行于进给运动方向并垂直于基面Pr的
(2)已加工表面 — 已经被切除多余金属层而形成的新表面（这是我们所需要的表面） Machined surface — it is a new surface from which the excess metal has already been cut off.
(3)过渡表面（切削表面、加工表面）——刀刃正在 切削着的表面。 Cutting surface — the surface that is being cut
S`连接处通常有一小
段直刃或圆弧，以提
高强度和改善散热条
件。称为刀尖(过渡刃)
1.3.2 刀具角度参考系

为了确定刀具切削部分（刀面、切削刃）的空间位置 （几何参数）而假定的参考系。
tool-in-hand system
1、刀具标注角度参考系（静止系）
什么叫刀具标注角度呢？
刀具标注角度——是设计、制造、刃磨和检验所需 要的，并在刀具设计图纸上予以标注的角度。它是在 两个假定条件下的切削角度。
金属切削的基本要素
金属切削加工： 金属切削过程是在机械设备（机床）（锉、锯靠 人这部高级自动机）作用下，工件与刀具相互作用 的过程。其过程是： 1.工件与刀具之间要有相对运动，即切削运动； 2.刀具材料必须具有一定的切削性能（硬度、耐磨、 耐热、）； 3.刀具切削部分必须具有适当的几何参数——切削 角度。
（1）基面 P ——过切削刃上选定点，而垂直于主运动（ ） r c 方向的平面；
（2）切削平面 ——过切削刃上选定点，与切削刃相 切，并垂直于基面 s 的平面。 r
P
p
Pr和Ps是十分重要的两个平面，和下面所述的任一剖 面组合，构成不同的刀具角度参考系。
（3）主剖面P0和主剖面（正交平面）参考系 主剖面P0（正交平面）─过切削刃上选定点，同时垂 直于基面Pr和切削平面Ps的平面。
（3） 轨迹法 刀具作一定的轨迹运动来对工件进行加工，称为轨迹法。 刀刃为切削点1，它按一定规律作直线或曲线(图为圆弧)运动，从而形成所需的发生线2。 （4 ）相切法 刀具边旋转边作轨迹运动来对工件进行加工的方法。
小结：欲得到所需的工件表面形状，刀具和
工件必须按上述四种方法之一完成一定的运
动，这个一定的运动称为表面形成运动。
假定条件： 1）假定运动条件：只考虑主运动，即切削速度 的方 c 向，不考虑进给运动的影响； 2）假定安装条件：刀具安装绝对正确。即对于车刀， 刀杆中心线垂直进给运动方向；刀尖（刀刃选定点）安 装时与工件中心线等高。
为了确定和测量车刀的几何角度，需要选取三个辅助平 面作为基准，这三个辅助平面是基面、切削平面和主剖 面。
属层，并且切屑沿其排出的表面；
(2)后刀面Aα—在切削过程中，与工件上过渡表面（切 削表面）相对的表面； (3)副后刀面Aα′ — 在切削过程中，
与工件上已加工表面
相对的表面。
2.切削刃(三个)
(1)主切削刃S —Ar与 Aα相交而得到的边锋，用以形成
工件的过渡表面，完成金属切削层切除的主要工作； (2)副切削刃S`—Ar与Aα′相交而得到的边锋，它同主切 削刃完成切除工作，并最终形成工件已加工表面； 3.刀尖(过渡刃) —S和
(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
3．发生线的形成方法及所需的运动
1)成形法—— 利用成形刀具对工件进行加工的方法。 刀刃为切削线1，其形状和长短与需要形成的发生线 2完全重合。 2)展成法——利用工件和刀具作展成切削运动的加工方 法。展成法需要一个展成运动（滚齿和插齿，刀具 与工件都旋转；用齿条形刀具加工齿轮，齿坯旋 转，刀具作直线用动）
小结： 1.在主剖面参考系里5个角度γ0、α0、 β0、λs、kr 2.β0是派生的角度。除β0外4个角度是独立的。
3.刃倾角和主偏角给定后，主切削刃S在空间的方位就唯一被确定。 4.给定γ0和α0后，前刀面和后刀面也唯一被确定。 5.对于单刃刀具，若给定这4个独立角度，那么它的切削部分的几何形状便被唯一 确定。 6.副切削刃也有4个独立角度：γ0’、α0’、 kr’、λs’ 7.γ0、α0、 λs有正负之分。
1.1.2 表面成形运动 定义：保证得到工件要求的表面形状的运动。 1.表面成形运动的组合 （1）简单运动组合
车削外圆柱面时，形成母线和导线的方法都属于轨
迹法。其必要条件是有两个运动单元：一个是工件的
旋转运动B1产生母线（圆）；另一个是刀具的纵向直
线运动A2产生导线(直线) 。
又如刨削，牛头刨床(插床)的滑枕带着刨刀或龙门刨 床工作台带着工件作往复直线运动，产生母线；牛
它在工作进给剖面 Pfe 内度量， 值为：
cos c / e
除加工丝杠或多头螺纹外， 一般加工值很小。

1.2 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 (1)待加工表面 — 即将被切除金属层的表面。 Workspace surface to be cut——the surface from which the excess metal Will be cut off.
小结：
1.切削用量三要素几乎以后各章都用。
切削用量三要素是生产和科研中重要参数;
2.切削深度ISO标准称作“背吃刀量”。
1.3刀具角度
1.3.1 刀具切削部 分的结构要素 外圆车刀切削 部分可以当作各 类切削刀具切削 部分的基本形态。 其它各类刀具， 包括复杂刀具， 都是在这个基本 形态上演变出来 的。

在切削过程中，切削刃相对于工件运动的轨迹面，就是工件上的过渡表面和已加 工表面。 切削运动＋切削刃＝新表面


用图1－13 (教材)加强对“切削运动＋切削刃＝新表面”的认识：
1.2.2 切削用量三要素
a f 切削速度 c、进给量 和切削深度 称为切削 p 用量三要素。 1.切削速度 c 主运动为回转运动时，切削速度的计算公式


①进给运动也叫辅助运动，它可以由刀具（车）或工件（铣）完成。
②进给运动最少有一个，但不只是一个，如外圆磨，内圆磨，滚齿，插齿。 ③进给运动可能是直线运动，可能是旋转运动，也可能是直线和旋转运动组合（仿 形铣连杆周边、旋风铣螺纹）。 ④有的进给运动是靠刀齿的升量来实现逐层 切削，如：拉削。 ⑤进给运动有连续的，也有间歇的。 ⑥无论哪种进给运动都比主运动消耗功率小。
①主运动方向——切削刃上选定 点相对工件的瞬时主运动方向。 ②进给运动方向—切削刃上选定
点相对工件的瞬时进给运动方向。
③进给运动速度—切削刃上选定
点相对工件的进给瞬时运动速度。
④合成切削速度—切削刃上选定
点相对工件的合成切削运动速度。

⑤合成切削速度角—主运动方向和合成切削运动方向之间的夹角。
小结：上述两种成形运动虽都是旋转和直线运动组
成，但有本质区别： 1.简单运动组合各运动单元之间是互相独立 的，没有严格的相对运动关系； 2.复合运动组合各运动单元之间是不能互相
独立的，必须保持严格的相对运动关系。
（3）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， 形成表面所需的成形运动就是形成母线及导线所需 要的成形运动的总和。