金属切削过程及其控制概要
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齿面
母线：渐开线—展成法
• 滚刀的旋转B11 • 工件的旋转B12
导线：直线—相切法
• 滚刀的上下 进给运动A2
例2.4 用螺纹车刀加工锥螺纹
锥形螺纹面
母线：螺纹轮廓线
• 不需要成形运动
导线：圆锥螺旋线—轨迹 法
• 工件的旋转运动B11 • 刀具纵向直线运动A12 • 刀具横向直线运动A13
4 表面成形运动
切削速度vc：切削刃上选定点相对工件沿主运动方向的瞬时
速度；
vc
dn
1000
(m
/
s或m /
min)
vc
2Lnr 1000
(m / min)
进给运动
进给运动：配合主运动依次或连续不断地切除多余 材料，同时形成一定要求的已加工表面；
特点：一个或多个 间歇或连续
• 如：外圆车削时车刀的连续纵向直线运动 • 刨削时工件的间歇直线运动
2 刀具标注角度参考系
主剖面参考系：Pr、Ps、正交平面Po
正交平面Po：过主切削刃上选定点垂直于切削平面和基面的平面；
法剖面参考系： Pr、Ps、法平面Pn
法平面Pn：过主切削刃上选定点并垂直于主切削刃或其切线的平面
进给、切深剖面参考系： Pr、进给剖面Pf 、切深剖面Pp
进给剖面Pf：过主切削刃上选定点平行于进给方向q且垂直于基面的 平面 切深剖面Pp：过主切削刃上选定点垂直于进给方向且垂直于基面的 平面
基面Pr内测量的角度
• 主偏角κr —主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角； • 副偏角κr´—副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角
； • 刀尖角ε r —主切削刃与副切削刃在基面上投影的夹角；
ε r = 180°-（κr + κ'r ）
切削平面Ps内测量的的角度
• 刃倾角λs —在切削平面内测量的主切削刃与基面的夹角；
副后刀面(Aa´) ： 与已加工表面相对并相互作用的表面。
主切削刃(S) ：前刀面与主后刀面的交线。它完成主要的 切削工作。
副切削刃(S´) ：前刀面与主后刀面的交线。它配合主切削
刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。 过渡刃（刀尖）： 主、副切削刃连接处的一段切削刃。
2 刀具角度的参考系
区分两种刀具角度
方向：不考虑主运动时，切削刃选定点相对于工件的瞬 时运动方向；
进给量f：刀具或工件每回转一周或往返一个行程两者沿进 给运动方向的相对位移；(mm/r或mm/min)
进给速度vf：切削刃上选定点相对于工件的进给运动瞬时速
度；
v f f n fz z n(mm / s或mm / min)
合成切削运动
主运动：使刀具切入工件材料，被切削部分变成切 屑，从而形成工件的新表面；
特点：速度高、消耗功率大、只有一个；
• 如：车削外圆时工件的旋转运动 • 刨削时刀具直线往复运动 • 钻孔时钻头的旋转运动 • 磨削加工时砂轮的旋转运动 • 铣削加工时铣刀的旋转运动
方向：不考虑进给运动时，切削刃上选定点相对于工件 的瞬时运动方向；
3 刀具的标注角度(以外圆车刀为例)
1)主剖面参考系中的标注角度：
主剖面Po 内测量的角度
• 前角γo —在主剖面内测量的前刀面与基面之间的夹角； • 后角αo —在主剖面内测量的后刀面与切削平面间的夹角； • 楔角βo —在主剖面内测量的前刀面与后刀面之间的夹角；
βo= 90°-（ γo + αo）
相切法：利用刀具边 旋转边做轨迹运动对 工件进行加工； 展成法：利用工件和 刀具作展成运动对工 件进行加工；
4 表面成形运动
简单成形运动
旋转运动(用B表示) 、直线运动(用A表示)
• 以主轴旋转、刀架或工作台的直线运动的形式出现
复合成形运动 举例
用成形车刀车削成形回转表面 用螺纹车刀车削螺纹 用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮 用螺纹车刀加工锥螺纹
2.1.1 工件表面的形成方法和成形运动
工件表面：平面、圆柱面、圆锥面、成形表面
工件表面的形成方法：
发生线：母逆表面与不可逆表面
3 形成发生线的方法及所需运动
形成发生线的方法及所需运动
轨迹法：利用刀具做一定规律的轨迹运动对工件进行加 工； 成形法：利用成形刀具对工件进行加工；
标注角度：是设计、制造、刃磨和测量刀具的基准；
• 假定运动状态：不考虑进给运动 • 假定安装状态：
–假定刀尖与工件回转轴线等高 –假定刀杆纵向轴线垂直于进给方向
工作角度：是刀具在切削工作时角度的基准；
• 考虑包括进给运动在内的合成切削运动 • 考虑刀具的实际安装情况
参考平面
1)刀具标注角度的参考平面
方向：主运动与进给运动 的合成方向
合成切削速度ve
2.1.2 加工表面和切削用量
1.2.1 切削过程中工件上的加工表面
待加工表面：工件上有待切削的表面； 已加工表面：工件上经刀具切削后形成的表面 过渡表面：工件上由切削刃正在切削的表面；
2.1.3 刀具角度
1 刀具切削部分的组成
前刀面(Ar)：直接作用于被切削金属层，是控制切屑沿其 流出的表面。 主后刀面(Aa) ： 与工件上过渡表面相对并相互作用的表 面。
第02章 金属切削过程及其控制
－讲述与切削有关的概念和定义
2020/6/30
1
本章概述
金属切削基本知识 金属切削过程中的变形 切削力 切削热和切削温度 刀具失效和刀具寿命 刀具几何参数和切削用量的合理选择 磨削原理
2.1 金属切削基本知识
金属切削过程中的基本要素：
工件与刀具之间要有相对运动，即成形运动 刀具材料必须具有一定的切削性能 刀具必须有适当的几何参数，即切削角度 具备良好的切削环境
例2.1 用成形车刀车削成形回转表面
成形表面
母线：曲线
• 不需要成形运动
导线：圆
• 工件的旋转运动B1
例2.2 用螺纹车刀车削螺纹
螺纹面
母线：螺纹轮廓线
• 不需要成形运动
导线：螺旋线
• 工件的旋转运动B11 • 车刀的直线运动A12 • 工件每转1转，刀具移动一
个导程
例2.3 用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮
基面Pr：过主切削刃上选定点，垂直于该点假定主运动 方向的平面； 切削平面Ps：过主切削刃上选定点，与切削刃相切并垂 直于基面的平面；
2)刀具工作角度的参考平面
基面Pre：过主切削刃上选定点，垂直于该点合成切削运 动方向的平面； 切削平面Pse：过主切削刃上选定点，与切削刃相切并垂 直于基面的平面；
母线：渐开线—展成法
• 滚刀的旋转B11 • 工件的旋转B12
导线：直线—相切法
• 滚刀的上下 进给运动A2
例2.4 用螺纹车刀加工锥螺纹
锥形螺纹面
母线：螺纹轮廓线
• 不需要成形运动
导线：圆锥螺旋线—轨迹 法
• 工件的旋转运动B11 • 刀具纵向直线运动A12 • 刀具横向直线运动A13
4 表面成形运动
切削速度vc：切削刃上选定点相对工件沿主运动方向的瞬时
速度；
vc
dn
1000
(m
/
s或m /
min)
vc
2Lnr 1000
(m / min)
进给运动
进给运动：配合主运动依次或连续不断地切除多余 材料，同时形成一定要求的已加工表面；
特点：一个或多个 间歇或连续
• 如：外圆车削时车刀的连续纵向直线运动 • 刨削时工件的间歇直线运动
2 刀具标注角度参考系
主剖面参考系：Pr、Ps、正交平面Po
正交平面Po：过主切削刃上选定点垂直于切削平面和基面的平面；
法剖面参考系： Pr、Ps、法平面Pn
法平面Pn：过主切削刃上选定点并垂直于主切削刃或其切线的平面
进给、切深剖面参考系： Pr、进给剖面Pf 、切深剖面Pp
进给剖面Pf：过主切削刃上选定点平行于进给方向q且垂直于基面的 平面 切深剖面Pp：过主切削刃上选定点垂直于进给方向且垂直于基面的 平面
基面Pr内测量的角度
• 主偏角κr —主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角； • 副偏角κr´—副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角
； • 刀尖角ε r —主切削刃与副切削刃在基面上投影的夹角；
ε r = 180°-（κr + κ'r ）
切削平面Ps内测量的的角度
• 刃倾角λs —在切削平面内测量的主切削刃与基面的夹角；
副后刀面(Aa´) ： 与已加工表面相对并相互作用的表面。
主切削刃(S) ：前刀面与主后刀面的交线。它完成主要的 切削工作。
副切削刃(S´) ：前刀面与主后刀面的交线。它配合主切削
刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。 过渡刃（刀尖）： 主、副切削刃连接处的一段切削刃。
2 刀具角度的参考系
区分两种刀具角度
方向：不考虑主运动时，切削刃选定点相对于工件的瞬 时运动方向；
进给量f：刀具或工件每回转一周或往返一个行程两者沿进 给运动方向的相对位移；(mm/r或mm/min)
进给速度vf：切削刃上选定点相对于工件的进给运动瞬时速
度；
v f f n fz z n(mm / s或mm / min)
合成切削运动
主运动：使刀具切入工件材料，被切削部分变成切 屑，从而形成工件的新表面；
特点：速度高、消耗功率大、只有一个；
• 如：车削外圆时工件的旋转运动 • 刨削时刀具直线往复运动 • 钻孔时钻头的旋转运动 • 磨削加工时砂轮的旋转运动 • 铣削加工时铣刀的旋转运动
方向：不考虑进给运动时，切削刃上选定点相对于工件 的瞬时运动方向；
3 刀具的标注角度(以外圆车刀为例)
1)主剖面参考系中的标注角度：
主剖面Po 内测量的角度
• 前角γo —在主剖面内测量的前刀面与基面之间的夹角； • 后角αo —在主剖面内测量的后刀面与切削平面间的夹角； • 楔角βo —在主剖面内测量的前刀面与后刀面之间的夹角；
βo= 90°-（ γo + αo）
相切法：利用刀具边 旋转边做轨迹运动对 工件进行加工； 展成法：利用工件和 刀具作展成运动对工 件进行加工；
4 表面成形运动
简单成形运动
旋转运动(用B表示) 、直线运动(用A表示)
• 以主轴旋转、刀架或工作台的直线运动的形式出现
复合成形运动 举例
用成形车刀车削成形回转表面 用螺纹车刀车削螺纹 用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮 用螺纹车刀加工锥螺纹
2.1.1 工件表面的形成方法和成形运动
工件表面：平面、圆柱面、圆锥面、成形表面
工件表面的形成方法：
发生线：母逆表面与不可逆表面
3 形成发生线的方法及所需运动
形成发生线的方法及所需运动
轨迹法：利用刀具做一定规律的轨迹运动对工件进行加 工； 成形法：利用成形刀具对工件进行加工；
标注角度：是设计、制造、刃磨和测量刀具的基准；
• 假定运动状态：不考虑进给运动 • 假定安装状态：
–假定刀尖与工件回转轴线等高 –假定刀杆纵向轴线垂直于进给方向
工作角度：是刀具在切削工作时角度的基准；
• 考虑包括进给运动在内的合成切削运动 • 考虑刀具的实际安装情况
参考平面
1)刀具标注角度的参考平面
方向：主运动与进给运动 的合成方向
合成切削速度ve
2.1.2 加工表面和切削用量
1.2.1 切削过程中工件上的加工表面
待加工表面：工件上有待切削的表面； 已加工表面：工件上经刀具切削后形成的表面 过渡表面：工件上由切削刃正在切削的表面；
2.1.3 刀具角度
1 刀具切削部分的组成
前刀面(Ar)：直接作用于被切削金属层，是控制切屑沿其 流出的表面。 主后刀面(Aa) ： 与工件上过渡表面相对并相互作用的表 面。
第02章 金属切削过程及其控制
－讲述与切削有关的概念和定义
2020/6/30
1
本章概述
金属切削基本知识 金属切削过程中的变形 切削力 切削热和切削温度 刀具失效和刀具寿命 刀具几何参数和切削用量的合理选择 磨削原理
2.1 金属切削基本知识
金属切削过程中的基本要素：
工件与刀具之间要有相对运动，即成形运动 刀具材料必须具有一定的切削性能 刀具必须有适当的几何参数，即切削角度 具备良好的切削环境
例2.1 用成形车刀车削成形回转表面
成形表面
母线：曲线
• 不需要成形运动
导线：圆
• 工件的旋转运动B1
例2.2 用螺纹车刀车削螺纹
螺纹面
母线：螺纹轮廓线
• 不需要成形运动
导线：螺旋线
• 工件的旋转运动B11 • 车刀的直线运动A12 • 工件每转1转，刀具移动一
个导程
例2.3 用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮
基面Pr：过主切削刃上选定点，垂直于该点假定主运动 方向的平面； 切削平面Ps：过主切削刃上选定点，与切削刃相切并垂 直于基面的平面；
2)刀具工作角度的参考平面
基面Pre：过主切削刃上选定点，垂直于该点合成切削运 动方向的平面； 切削平面Pse：过主切削刃上选定点，与切削刃相切并垂 直于基面的平面；