1.1-切削運(yùn)動與和切削要素

1、切削運(yùn)動與切削要素切削運(yùn)動與切削要素 金屬切削機(jī)床金屬切削機(jī)床 刀具刀具 金屬切削過程金屬切削過程 n一、零件表面一、零件表面 1.1.1 1.1.1 零件表面及其成形方法零件表面及其成形方法 常用的表面：常用的表面：由平面、內(nèi)（外）圓面、和成形表由平面、內(nèi)（外）圓面、和成形表 面面等幾種表面元素組成的。等幾種表面元素組成的。 外圓面和內(nèi)圓面（孔）外圓面和內(nèi)圓面（孔）是以某一直線為母線，以圓為軌跡，是以某一直線為母線，以圓為軌跡， 作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)所形成的表面。作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)所形成的表面。 平面平面是以一直線為母線，以另一直線為軌跡，作平移運(yùn)動是以一直線為母線，以另一直線為軌跡，作平移運(yùn)動 時(shí)所形成

2、的表面。時(shí)所形成的表面。 成形面成形面是以曲線為母線，以圓或直線為軌跡，作旋轉(zhuǎn)或平是以曲線為母線，以圓或直線為軌跡，作旋轉(zhuǎn)或平 移運(yùn)動時(shí)所形成的表面。移運(yùn)動時(shí)所形成的表面。 n 二、二、 工件表面的形成方法工件表面的形成方法 任何規(guī)則表面都可以看作是任何規(guī)則表面都可以看作是一條線（稱為母線）一條線（稱為母線） 沿著另一條線（稱為導(dǎo)線）運(yùn)動的軌跡。沿著另一條線（稱為導(dǎo)線）運(yùn)動的軌跡。 母線母線和和導(dǎo)線導(dǎo)線統(tǒng)稱為形成表面的統(tǒng)稱為形成表面的發(fā)生線發(fā)生線。 1.1.1 1.1.1 零件表面及其成形方法零件表面及其成形方法 n 二、二、 工件表面的形成方法工件表面的形成方法 可逆表面可逆表面形成表面的兩

3、條發(fā)生線形成表面的兩條發(fā)生線母線和導(dǎo)線母線和導(dǎo)線 可以互換可以互換，而不改變形成表面的性質(zhì)。，而不改變形成表面的性質(zhì)。 不可逆表面不可逆表面如果如果母線和導(dǎo)線不可以互換母線和導(dǎo)線不可以互換。 注意：注意：有些表面的兩條發(fā)生線完全相同，只因母有些表面的兩條發(fā)生線完全相同，只因母 線的相對位置不同，也可形成不同的表面，如圓線的相對位置不同，也可形成不同的表面，如圓 柱面、圓錐面和雙曲面。柱面、圓錐面和雙曲面。 1.1.1 1.1.1 零件表面及其成形方法零件表面及其成形方法 母線位置不同形成不母線位置不同形成不 同表面同表面 11-11-與軸線平行；與軸線平行； 22-22-與軸線不平行，與軸線不

4、平行， 不相交；不相交； 33-33-與軸不平行，相與軸不平行，相 交。交。 n 三、三、 形成發(fā)生線的方法及所需運(yùn)動形成發(fā)生線的方法及所需運(yùn)動 形成發(fā)生線的方法可歸納為四種：形成發(fā)生線的方法可歸納為四種： 軌跡法軌跡法 利用刀具作一定規(guī)律的利用刀具作一定規(guī)律的軌跡運(yùn)動軌跡運(yùn)動對工件進(jìn)行對工件進(jìn)行 加工的方法。加工的方法。 刀刃刀刃為切削點(diǎn)為切削點(diǎn)1 1，它按一定軌跡運(yùn)動，形成所，它按一定軌跡運(yùn)動，形成所 需的發(fā)生線需的發(fā)生線2 2。 形成發(fā)生線需要一個(gè)形成發(fā)生線需要一個(gè)成形運(yùn)動成形運(yùn)動。 1.1.1 1.1.1 零件表面及其成形方法零件表面及其成形方法 軌跡法軌跡法 n 三、三、 形成發(fā)生線

5、的方法及所需運(yùn)動形成發(fā)生線的方法及所需運(yùn)動 成形法成形法( (仿型法仿型法) ) 利用利用成形刀具成形刀具對工件進(jìn)行加工的方法。對工件進(jìn)行加工的方法。 刀刃為刀刃為切削線切削線1 1，它的形狀和長短與需要形成的，它的形狀和長短與需要形成的 發(fā)生線發(fā)生線2 2完全重合，刀具無須任何運(yùn)動就可以得完全重合，刀具無須任何運(yùn)動就可以得 到所需的發(fā)生線形狀。到所需的發(fā)生線形狀。 形成發(fā)生線形成發(fā)生線2 2不需運(yùn)動不需運(yùn)動。 1.1.1 1.1.1 零件表面及其成形方法零件表面及其成形方法 成形法成形法( (仿型法仿型法) ) 展成法展成法 利用工件和刀具作利用工件和刀具作展成切削運(yùn)動展成切削運(yùn)動進(jìn)行加工的

6、方法。進(jìn)行加工的方法。 刀刃為刀刃為切削線切削線1 1，它的形狀和長短與需要形成的發(fā)生線，它的形狀和長短與需要形成的發(fā)生線2 2的形狀不的形狀不 吻合，切削線吻合，切削線1 1與發(fā)生線與發(fā)生線2 2彼此作無滑動的純滾動，彼此作無滑動的純滾動，發(fā)生線發(fā)生線2 2就是就是 切削線切削線1 1在切削過程中連續(xù)位置的包絡(luò)線。在切削過程中連續(xù)位置的包絡(luò)線。曲線曲線3 3是切削刃上某點(diǎn)是切削刃上某點(diǎn) A A的運(yùn)動軌跡。的運(yùn)動軌跡。 在形成發(fā)生線在形成發(fā)生線2 2的過程中，或者僅由的過程中，或者僅由 切削刃切削刃1 1沿著由它生成的發(fā)生線沿著由它生成的發(fā)生線2 2滾動；滾動； 或者切削刃或者切削刃1 1和發(fā)

7、生線和發(fā)生線2 2（工件）共同（工件）共同 完成復(fù)合的純滾動，這種運(yùn)動稱為完成復(fù)合的純滾動，這種運(yùn)動稱為 展成運(yùn)動展成運(yùn)動。 形成發(fā)生線需要一個(gè)成形運(yùn)動（形成發(fā)生線需要一個(gè)成形運(yùn)動（展成運(yùn)動展成運(yùn)動）。）。 n 三、三、 形成發(fā)生線的方法及所需運(yùn)動形成發(fā)生線的方法及所需運(yùn)動 展成法展成法 相切法相切法 利用利用刀具邊旋轉(zhuǎn)邊作軌跡運(yùn)動刀具邊旋轉(zhuǎn)邊作軌跡運(yùn)動對工件進(jìn)行加工的方法。對工件進(jìn)行加工的方法。 刀刃為旋轉(zhuǎn)刀具（銑刀或砂輪）上的切削點(diǎn)刀刃為旋轉(zhuǎn)刀具（銑刀或砂輪）上的切削點(diǎn)1 1，刀具作旋轉(zhuǎn)，刀具作旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動的同時(shí)，其中心按一定規(guī)律運(yùn)動，運(yùn)動的同時(shí)，其中心按一定規(guī)律運(yùn)動，切削點(diǎn)切削點(diǎn)1 1的運(yùn)

8、動軌跡的運(yùn)動軌跡 與工件相切，形成了發(fā)生線與工件相切，形成了發(fā)生線2 2。 由于刀具上有多個(gè)切削點(diǎn)，由于刀具上有多個(gè)切削點(diǎn)，發(fā)生線發(fā)生線 2 2是刀具上所有的切削點(diǎn)在切削過程是刀具上所有的切削點(diǎn)在切削過程 中共同形成的中共同形成的。 形成發(fā)生線需要二個(gè)成形運(yùn)動：形成發(fā)生線需要二個(gè)成形運(yùn)動：刀具刀具 的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和刀具中心按一定規(guī)律運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和刀具中心按一定規(guī)律運(yùn)動。 n 三、三、 形成發(fā)生線的方法及所需運(yùn)動形成發(fā)生線的方法及所需運(yùn)動 相切法相切法 形成發(fā)生線所需的運(yùn)動形成發(fā)生線所需的運(yùn)動成形運(yùn)動成形運(yùn)動 按組成情況不同，可分為按組成情況不同，可分為 簡單成形運(yùn)動：簡單成形運(yùn)動： 復(fù)合成形運(yùn)動

9、：復(fù)合成形運(yùn)動： 一個(gè)成形運(yùn)動是由單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或直線一個(gè)成形運(yùn)動是由單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或直線 運(yùn)動構(gòu)成的。運(yùn)動構(gòu)成的。 一個(gè)成形運(yùn)動，是由兩個(gè)或兩個(gè)以上旋轉(zhuǎn)一個(gè)成形運(yùn)動，是由兩個(gè)或兩個(gè)以上旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動或直線運(yùn)動，按照某種確定的運(yùn)動關(guān)運(yùn)動或直線運(yùn)動，按照某種確定的運(yùn)動關(guān) 系組合而成。系組合而成。 1.1.2 1.1.2 表面成形運(yùn)動表面成形運(yùn)動 例：車螺紋。螺紋車刀是成形刀具，因此形成螺旋面例：車螺紋。螺紋車刀是成形刀具，因此形成螺旋面 只需只需1 1個(gè)運(yùn)動即車刀在不動的工件作空間螺旋運(yùn)動。個(gè)運(yùn)動即車刀在不動的工件作空間螺旋運(yùn)動。 該螺旋運(yùn)動分解成等速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和等速的直線運(yùn)動。該螺旋運(yùn)動分解成等速

10、的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和等速的直線運(yùn)動。 圖圖b b中以中以B B11 11和 和A A12 12代表。 代表。 為得到一定導(dǎo)程的螺旋線，為得到一定導(dǎo)程的螺旋線，B B11 11和 和A A12 12須嚴(yán)格保持相對 須嚴(yán)格保持相對 運(yùn)動關(guān)系，即工件每轉(zhuǎn)一周，刀具的移動量應(yīng)為一個(gè)運(yùn)動關(guān)系，即工件每轉(zhuǎn)一周，刀具的移動量應(yīng)為一個(gè) 導(dǎo)程。導(dǎo)程。 金屬切削加工是通過工件與刀具之間的相對運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的金屬切削加工是通過工件與刀具之間的相對運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的, ,而機(jī)械而機(jī)械 加工中的相對運(yùn)動是通過機(jī)床實(shí)現(xiàn)的。在加工中的相對運(yùn)動是通過機(jī)床實(shí)現(xiàn)的。在機(jī)床上所具有的這種機(jī)床上所具有的這種 相對運(yùn)動相對運(yùn)動稱為稱為切削運(yùn)動切削運(yùn)動。 切

11、削運(yùn)動按其所起的作用可分為：切削運(yùn)動按其所起的作用可分為： 主運(yùn)動 主運(yùn)動 進(jìn)給運(yùn)動 進(jìn)給運(yùn)動 1.1.3 1.1.3 切削運(yùn)動切削運(yùn)動 1. 1.主運(yùn)動主運(yùn)動 主運(yùn)動是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，從而使刀具前面接近主運(yùn)動是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，從而使刀具前面接近 工件實(shí)現(xiàn)切削的運(yùn)動。主運(yùn)動的特點(diǎn)工件實(shí)現(xiàn)切削的運(yùn)動。主運(yùn)動的特點(diǎn)速度最高速度最高，消耗的功率最大。，消耗的功率最大。 2.2.進(jìn)給運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動 由機(jī)床或人力提供的運(yùn)動，它使刀具與工件間產(chǎn)生附加的相對由機(jī)床或人力提供的運(yùn)動，它使刀具與工件間產(chǎn)生附加的相對 運(yùn)動，進(jìn)給運(yùn)動將使待切除的金屬層不斷投入切削，從而完成運(yùn)動，進(jìn)給運(yùn)動將

12、使待切除的金屬層不斷投入切削，從而完成 整個(gè)表面加工時(shí)的運(yùn)動。整個(gè)表面加工時(shí)的運(yùn)動。 主運(yùn)動的運(yùn)動形式可以是 主運(yùn)動的運(yùn)動形式可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，也可以是，也可以是直線運(yùn)動直線運(yùn)動； 主運(yùn)動可以由 主運(yùn)動可以由工件工件完成，也可以由完成，也可以由刀具刀具完成；完成； 主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動可以 主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動可以同時(shí)進(jìn)行同時(shí)進(jìn)行，也可以，也可以間歇進(jìn)行間歇進(jìn)行； 主運(yùn)動 主運(yùn)動通常通常只有一個(gè)只有一個(gè)，而，而進(jìn)給運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動的數(shù)目可以有的數(shù)目可以有一個(gè)或幾個(gè)一個(gè)或幾個(gè)，也可以沒有也可以沒有。 1.1.3 1.1.3 切削運(yùn)動切削運(yùn)動 常見的切削運(yùn)動常見的切削運(yùn)動 3.3.主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的合成

13、主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的合成 當(dāng)主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動同當(dāng)主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動同 時(shí)進(jìn)行時(shí)，切削刃上某時(shí)進(jìn)行時(shí)，切削刃上某 一點(diǎn)相對于工件的運(yùn)動一點(diǎn)相對于工件的運(yùn)動 為合成運(yùn)動，常用合成為合成運(yùn)動，常用合成 速度向量速度向量v ve e來表示，如來表示，如 圖所示。圖所示。 1.1.3 1.1.3 切削運(yùn)動切削運(yùn)動 常見機(jī)床的切削運(yùn)動常見機(jī)床的切削運(yùn)動 機(jī)床名稱主運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動 臥式車床臥式車床工件旋轉(zhuǎn)車刀縱向、橫向移動 鉆床鉆床鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆頭軸向移動 銑床銑床銑刀旋轉(zhuǎn)工件縱向、橫向、垂直方向移動 牛頭刨床牛頭刨床刨刀往復(fù)工件橫向、垂直方向間隙移動 外圓磨床外圓磨床砂輪旋轉(zhuǎn)工件旋轉(zhuǎn)、工件往復(fù)或砂輪橫向移動 平面磨

14、床平面磨床砂輪旋轉(zhuǎn)工件往復(fù)移動，砂輪橫向、垂直移動 鏜床鏜床鏜刀旋轉(zhuǎn)鏜刀軸向移動、工件軸向移動 龍門刨床龍門刨床工件往復(fù)刨刀橫向、垂直方向間隙移動 切削加工過程中，在切削運(yùn)動的作用下，工件表面一層金切削加工過程中，在切削運(yùn)動的作用下，工件表面一層金 屬不斷地被切下來變?yōu)榍行?，從而加工出所需要的新的表面，屬不斷地被切下來變?yōu)榍行?，從而加工出所需要的新的表面?在新表面形成的過程中，工件上有三個(gè)依次變化著的表面，它在新表面形成的過程中，工件上有三個(gè)依次變化著的表面，它 們分別是：們分別是： 已加工表面已加工表面 已經(jīng)被切去多余金屬層所已經(jīng)被切去多余金屬層所 形成的新表面。形成的新表面。 待加工表面

15、待加工表面 即將被切去金屬層的表面。即將被切去金屬層的表面。 過渡表面過渡表面 正在被切削刃切削而形成正在被切削刃切削而形成 的表面的表面, , 又稱加工表面或又稱加工表面或 切削表面；切削表面； 一、工件表面一、工件表面 1.1.4 1.1.4 切削要素切削要素 n f f 已加工表面已加工表面 過渡表面過渡表面待加工表面待加工表面 d dm m 進(jìn)給運(yùn)動 主運(yùn)動 待加工表面 加工表面 已加工表面 已加工表面 加工表面 待加工表面 主運(yùn)動 進(jìn)給運(yùn)動 一、工件表面一、工件表面 進(jìn)給運(yùn)動 加工表面 待加工表面 待加工表面 主運(yùn)動 已加工表面 加工表面 進(jìn)給運(yùn)動 已加工表面 主運(yùn)動 一、工件表面一

16、、工件表面 切削用量是用來表示切削加工中主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動參數(shù)的數(shù)量。切削用量是用來表示切削加工中主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動參數(shù)的數(shù)量。 切削用量包括：切削用量包括： 切削速度 切削速度 進(jìn)給量 進(jìn)給量 背吃刀量 背吃刀量 二、切削用量二、切削用量 1.1.4 1.1.4 切削要素切削要素 （1 1）切削速度）切削速度v vc c 在切削加工時(shí)，切削刃選定點(diǎn)相對于在切削加工時(shí)，切削刃選定點(diǎn)相對于工件主運(yùn)動工件主運(yùn)動的瞬時(shí)速度的瞬時(shí)速度 稱為稱為切削速度切削速度，它表示在單位時(shí)間內(nèi)工件和刀具沿，它表示在單位時(shí)間內(nèi)工件和刀具沿主運(yùn)動方主運(yùn)動方 向向相對移動的距離相對移動的距離, ,單位為單位為m/minm/m

17、in或或m/sm/s。 主運(yùn)動為主運(yùn)動為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)時(shí), ,切削速度切削速度v vc c計(jì)算公式為計(jì)算公式為: : )/min/( 1000 smm nd vc或 式中式中d d工件直徑（工件直徑（mmmm） n n工件或刀具每分工件或刀具每分( (秒秒) )鐘轉(zhuǎn)數(shù)鐘轉(zhuǎn)數(shù)(r/min(r/min或或r/s)r/s) 二、切削用量二、切削用量 主運(yùn)動為主運(yùn)動為往復(fù)運(yùn)動往復(fù)運(yùn)動時(shí)時(shí), ,平均切削速度為：平均切削速度為： )/min/( 1000 2 smm nl v r c 或 式中式中l(wèi)一往復(fù)運(yùn)動行程長度一往復(fù)運(yùn)動行程長度(mm)(mm) nr nr一主運(yùn)動每分鐘的往復(fù)次數(shù)一主運(yùn)動每分鐘的

18、往復(fù)次數(shù)( (往復(fù)次數(shù)往復(fù)次數(shù)/min)/min)。 （1 1）切削速度）切削速度v vc c 二、切削用量二、切削用量 （2 2）進(jìn)給量）進(jìn)給量f f 或進(jìn)給速度或進(jìn)給速度 進(jìn)給量是在進(jìn)給量是在主運(yùn)動的一個(gè)循環(huán)內(nèi)主運(yùn)動的一個(gè)循環(huán)內(nèi)，刀具和工件之間沿，刀具和工件之間沿進(jìn)給運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動 方向方向所移動的距離，可用刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來所移動的距離，可用刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來 表述或度量。表述或度量。 車削 車削時(shí)進(jìn)給量的單位是時(shí)進(jìn)給量的單位是mm/rmm/r，即工件每轉(zhuǎn)一圈，即工件每轉(zhuǎn)一圈, ,刀具沿刀具沿 進(jìn)給運(yùn)動方向移動的距離。進(jìn)給運(yùn)動方向移動的距離。 刨削 刨削等主運(yùn)動

19、為往復(fù)直線運(yùn)動等主運(yùn)動為往復(fù)直線運(yùn)動, ,其間歇進(jìn)給的進(jìn)給量為其間歇進(jìn)給的進(jìn)給量為 mm/mm/雙行程，即每個(gè)往復(fù)行程刀具與工件之間的相對橫雙行程，即每個(gè)往復(fù)行程刀具與工件之間的相對橫 向移動距離。向移動距離。 二、切削用量二、切削用量 單位時(shí)間的進(jìn)給量，稱為單位時(shí)間的進(jìn)給量，稱為進(jìn)給速度進(jìn)給速度，車削車削時(shí)的進(jìn)給速度時(shí)的進(jìn)給速度v vf f 計(jì)算公式為計(jì)算公式為: : 銑削銑削時(shí)，由于銑刀是多齒刀具，進(jìn)給量單位除時(shí)，由于銑刀是多齒刀具，進(jìn)給量單位除mm/rmm/r外，還規(guī)外，還規(guī) 定了每齒進(jìn)給量，用定了每齒進(jìn)給量，用azaz表示，單位是表示，單位是(mm/z)(mm/z)，vfvf、f f、

20、azaz三三 者之間的關(guān)系為：者之間的關(guān)系為： zanfnv ff )/min/(smmmmfnv f 或 z z為多齒刀具的齒數(shù)為多齒刀具的齒數(shù) （2 2）進(jìn)給量）進(jìn)給量f f或進(jìn)給速度或進(jìn)給速度 二、切削用量二、切削用量 （3 3）背吃刀量（切削深度）背吃刀量（切削深度）a ap p 背吃刀量背吃刀量apap是指主刀刃工作長度（在基面上的投影）沿垂直是指主刀刃工作長度（在基面上的投影）沿垂直 于進(jìn)給運(yùn)動方向上的投影值。于進(jìn)給運(yùn)動方向上的投影值。 對于對于外圓車削外圓車削，背吃刀量，背吃刀量apap等于工件已加工表面和待等于工件已加工表面和待 加工表面之間的垂直距離加工表面之間的垂直距離,

21、,單位為單位為mm mm 。即：。即： 2 mw p dd a 式中式中 dwdw待加工表面直徑待加工表面直徑 dmdm已加工表面直徑已加工表面直徑 二、切削用量二、切削用量 三、切削層參數(shù)三、切削層參數(shù) 切削層是主運(yùn)動在一個(gè)切削循環(huán)內(nèi)，刀具切削部分從工件上切削層是主運(yùn)動在一個(gè)切削循環(huán)內(nèi)，刀具切削部分從工件上 切除的材料層。切削層參數(shù)就是指這個(gè)切削層的截面尺寸。切除的材料層。切削層參數(shù)就是指這個(gè)切削層的截面尺寸。 為了簡化計(jì)算，切削層形狀、尺寸規(guī)定在刀具的基面為了簡化計(jì)算，切削層形狀、尺寸規(guī)定在刀具的基面 中度量，切削層的形狀和尺寸將直接影響刀具切削部中度量，切削層的形狀和尺寸將直接影響刀具切削部 分所承受的分所承受的負(fù)荷和切屑的尺寸大小負(fù)荷和切屑的尺寸大小。通常在。通常在基面基面PrPr內(nèi)內(nèi) 度量。度量。 d dm m d dw w f f n 1 1 2 2 f f a ap p KrKr 如所示，車外圓時(shí)，當(dāng)主、副切削刃為直線，且如