04-1-切削運(yùn)動(dòng)與切削要素(上課稿)

1、第4章 切削加工基本知識(shí)第 頁(yè)機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)切削運(yùn)動(dòng)和切削用量第4章 切削加工基本知識(shí)第 頁(yè)機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)切削運(yùn)動(dòng)和切削用量目 錄第4章 金屬切削基本知識(shí)（1）4.1 4.1 切削運(yùn)動(dòng)和切削用量切削運(yùn)動(dòng)和切削用量4.1.4.1.1 1 切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)4.1.4.1.2 2 切削用量切削用量4.1.4.1.3 3 切削層參數(shù)切削層參數(shù)4.1.4 4.1.4 材料切除率材料切除率4.1.4.1.5 5 切削用量的合理選擇切削用量的合理選擇第4章 切削加工基本知識(shí)第 頁(yè)機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)切削運(yùn)動(dòng)和切削用量14.1 4.1 切削運(yùn)動(dòng)和切削用量切削運(yùn)動(dòng)和切削用量4.1.1 4

2、.1.1 切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng) 在切削加工中，刀具和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，稱為切削運(yùn)動(dòng)。 切削運(yùn)動(dòng)分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，如動(dòng)畫1所示。第4章 切削加工基本知識(shí)第 頁(yè)機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)切削運(yùn)動(dòng)和切削用量動(dòng)畫1 1 切削運(yùn)動(dòng)2第4章 切削加工基本知識(shí)第 頁(yè)機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)切削運(yùn)動(dòng)和切削用量 1) 1) 主運(yùn)動(dòng) 主運(yùn)動(dòng)是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而使刀具的前刀面接近工件實(shí)現(xiàn)切削的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)速度最高，消耗的功率最大。 2) 2) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)使刀具與工件產(chǎn)生附加的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加上主運(yùn)動(dòng)，即可連續(xù)地切除余量。 切削運(yùn)動(dòng)可以由刀具和工件分別完成，也可以由刀具和工件同時(shí)動(dòng)作，或交

3、替動(dòng)作完成。在切削加工中，通常主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)，而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是一個(gè)或數(shù)個(gè)。 3第4章 切削加工基本知識(shí)第 頁(yè)機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)切削運(yùn)動(dòng)和切削用量動(dòng)畫2 2 車削過(guò)程中的各個(gè)表面 在切削過(guò)程中，工件有三個(gè)不斷變化的表面（見動(dòng)畫2）： (1)已加工表面。工件上經(jīng)刀具切削后形成的表面。 (2)過(guò)渡表面。工件上由切削刃形成的那部分表面。 (3)待加工表面。工件上待切除的表面。 5第4章 切削加工基本知識(shí)第 頁(yè)機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)切削運(yùn)動(dòng)和切削用量4.1.2 4.1.2 切削用量切削用量 切削用量指切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量。 (1)切削速度vc切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。式中

4、: d 為工件或刀具直徑,mm；n為工件或刀具轉(zhuǎn)速,單位:r/s或r/min。當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為刀具旋轉(zhuǎn)時(shí)，式中d為刀具直徑，n為刀具轉(zhuǎn)速。 當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為工件旋轉(zhuǎn)時(shí)如動(dòng)畫2所示，式中d為待加工表面直徑。當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，平均切削速度滿足： 式中:L為往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程長(zhǎng)度,mm；nr為主運(yùn)動(dòng)每分鐘往復(fù)次數(shù)。)m/s(6010002rLnv6m/min)(m/s 1000c或dnv 第4章 切削加工基本知識(shí)第 頁(yè)機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)切削運(yùn)動(dòng)和切削用量(2)(2)進(jìn)給量進(jìn)給量 (f )。主運(yùn)動(dòng)的物體（如刀具或工件）每轉(zhuǎn)或每行程中，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的物體（如工件或刀具）沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的位移量。亦稱為每轉(zhuǎn)或每行

5、程進(jìn)給量(單位:mm/r或mm/st）。7 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的度量往往以進(jìn)給速度表示，其定義為切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度(單位:mm/s或mm/min)。 對(duì)于多齒刀具（如銑刀），進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度稱進(jìn)給速度，以vf表示，單位為mm/s或mm/min。常常還以每齒進(jìn)給量fz表示，單位為(mm/z) 。它們之間的關(guān)系為:式中: n為刀具轉(zhuǎn)速(r/s或r/min);Z為刀具的齒數(shù)。 習(xí)慣上大家把進(jìn)給運(yùn)動(dòng)稱為走刀運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給量稱為走刀量。Znffnvzf第4章 切削加工基本知識(shí)第 頁(yè)機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)切削運(yùn)動(dòng)和切削用量動(dòng)畫2 2 車削過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)4第4章 切削加工基本知識(shí)第 頁(yè)機(jī)械制造

6、技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)切削運(yùn)動(dòng)和切削用量(3)(3)背吃刀量背吃刀量 （以前稱切削深度）。車外圓時(shí)，即為工件上待加工面和已加工面之間的垂直距離（如動(dòng)畫6所示），單位是mm。在車削外圓時(shí)式中dw 為待加工表面直徑；dm 為已加工表面直徑。2mwpdda 4.1.3 4.1.3 切削層參數(shù)切削層參數(shù) 切削層是指切削過(guò)程中，由切削部分的一個(gè)單一動(dòng)作（或指切削部分切過(guò)工件的一個(gè)單程，或指只產(chǎn)生一圈過(guò)渡表面的動(dòng)作）所切除的工件材料層。它決定了切屑的尺寸和切削部分的載荷。車外圓時(shí)的切削層參數(shù)(見動(dòng)畫6)。8動(dòng)畫6 6 車外圓時(shí)切削層參數(shù)第4章 切削加工基本知識(shí)第 頁(yè)機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)切削運(yùn)動(dòng)和切削用量動(dòng)畫

7、6 6 車外圓時(shí)切削層參數(shù) (1)切削層公稱厚度（h D) 在同一瞬間的切削層公稱橫截面積與其公稱切削層寬度之比，單位mm。 (2)切削層公稱寬度（bD) 是在給定瞬間，作用主切削刃截形上兩個(gè)極限點(diǎn)間的距離，單位mm。 (3)切削層公稱橫截面積(AD) 是在給定瞬間，切削層的實(shí)際橫截面積，單位mm2。DDDhbA 9rsinDfh rpDsin/ab 第4章 切削加工基本知識(shí)第 頁(yè)機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)切削運(yùn)動(dòng)和切削用量4.1.4 4.1.4 材料切除率材料切除率 材料切除率是指切削過(guò)程中在單位時(shí)間內(nèi)所切除的材料的體積，常用Q 表示，單位為 mm3/min。 切除率在一定程度上反映了切削加工

8、的效率。并且在一定的切削厚度下，材料切除率越高，則切削過(guò)程所消耗的功率也越大。 金屬切除率公式如下： Q =1000 AD vc式中： AD 切削層公稱橫截面積(mm2) vc沿主切削刃的平均切削速度（m/min)10第4章 切削加工基本知識(shí)第 頁(yè)機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)切削運(yùn)動(dòng)和切削用量 4.1.5 4.1.5 切削用量的合理選擇切削用量的合理選擇 切削用量的選擇直接影響工件加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和刀具的使用壽命(耐用度)。合理地組合切削用量，對(duì)提高產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益有著重要的影響。 1) 1) 切削用量對(duì)加工質(zhì)量的影響切削用量對(duì)加工質(zhì)量的影響 在切削用量(加工過(guò)程中主要指背吃刀量和進(jìn)給量)的增大

9、，都會(huì)使切削力增大、使工件變形的可能增大，并有可能引起振動(dòng)，還會(huì)使殘留面積的高度顯著增大，降低加工精度和增大表面粗糙度(如動(dòng)畫7所示)。11第4章 切削加工基本知識(shí)第 頁(yè)機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)切削運(yùn)動(dòng)和切削用量動(dòng)畫7 7 進(jìn)給量對(duì)殘留面積的影響12第4章 切削加工基本知識(shí)第 頁(yè)機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)切削運(yùn)動(dòng)和切削用量2) 2) 切削用量對(duì)基本工藝時(shí)間的影響18式中，L為車刀行程長(zhǎng)度(mm)； L=lw (被加工外圓表面長(zhǎng)度)(切入長(zhǎng)度)(切出長(zhǎng)度)； h 為外圓面加工余量的一半（mm）； 為切除加工余量所需的走刀次數(shù)（應(yīng)為整數(shù)）。 由上式可知，切削用量 對(duì)基本工藝時(shí)間的影響是相同的。 以車外圓為例，加工工件的基本工藝時(shí)間可用下式計(jì)算：(min)1000 pwpmvfaLhdahnfLtpahpafv、13第4章 切削加工基本知識(shí)第 頁(yè)機(jī)械制造技術(shù)機(jī)械制造技術(shù)切削運(yùn)動(dòng)和切削用量3)3)對(duì)刀具壽命（耐用度）和輔助時(shí)間的影響 在實(shí)際生產(chǎn)中，規(guī)定刀具從開始切削到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止的切削總時(shí)間稱為刀具的耐用度。當(dāng)用硬質(zhì)合金車刀車削750MPa的碳鋼時(shí)，刀