第1章基本要素

制造工程基礎(chǔ)制造工程基礎(chǔ)#dm：已加工表面直徑本節(jié)內(nèi)容：二個運(yùn)動、三個表面、三個要素2刀具幾何角度刀具的幾何參數(shù)是進(jìn)行金屬切削的第二個基本條件，所以本節(jié)是重點(diǎn)，同時由于刀具幾何參數(shù)較復(fù)雜，所以本節(jié)還是難點(diǎn)。不同刀具的幾何特征有很大差別，但其切削部分卻有共性，本節(jié)以外圓車刀為例，講解刀具共有的幾何特征。1） 刀具切削部分的結(jié)構(gòu)要素（圖1-14，p10）前刀面A:切屑流過的表面主后刀面A:與工件過渡表面相對的表面副后刀面A':與工件已加工表面相對的表面主切削刃S:A和A的交線，完成主要的金屬切除任務(wù)。副切削刃S':A和A：的交線，協(xié)同S完成金屬切除任務(wù)，形成已加工表面。刀尖、過渡刃：刀尖是S和S'的交點(diǎn)，對于實(shí)際的刀具不可能是無窮小的點(diǎn)，而是一小段刀刃，稱為過渡刃，形狀為直線、折線或圓弧（圖1-16,P11）。為了便于記憶，刀具切削部分的主要幾何要素稱為三面、二刃、一尖。2） 刀具標(biāo)注角度參考系要確定一個平面在三維空間中的位置，可以用該平面與參考平面的夾角來表示，刀具是由三個刀面構(gòu)成，所以要表示刀具的幾何參數(shù)，就需要：給出參考平面：刀具標(biāo)注角度參考系；給出夾角：刀具的角度。參考平面：（1） 基面P:通過主切削刃上選定點(diǎn)，垂直于該點(diǎn)切削速度向量的平面（圖1-17,p11）。（2） 切削平面Ps：通過主切削刃S上選定點(diǎn)，與S相切，垂直于Pr的平面，或由該點(diǎn)上刀刃的切線和切削速度向量確定的平面（二相交直線確定一個平面）（圖1-18，p12）。（3） 副切削平面P':通過副切削刃S'上選定點(diǎn)，與S'目切，垂直于Pr的平面注意Ps與切削表面的區(qū)別：平，不平；虛，實(shí)測量平面：前面提到可用同參考平面的夾角來表示一個平面的位置， 這個平面與參考平面組成了一個二面角。當(dāng)一個二面角被第三個平面所截時，得二條截線，這二條截線間的夾角不僅與二面角的角度有關(guān)， 還與第三個截面的位置有關(guān)（用書和三角板演示），所以在定義刀具角度時不但要確定參考平面（Pr或Ps）,還要指明是在哪個平面上測量的。常用測量平面有以下幾個：（3）主剖面Pg:過主切削刃上選定點(diǎn)，垂直于切削平面Ps和基面Pr的平面（思考：用Ps和Vc,或S在Pr投影定義Po）。主剖面參考系:Pr-Ps-Po組成的空間直角坐標(biāo)系（圖1-18,p12）。（4） 法剖面Pn:過主切削刃上選定點(diǎn)，垂直于該點(diǎn)上主刀刃切線的平面（思考：用Ps和A定義Pn）。法剖面參考系:Pr-Ps-Pn組成的坐標(biāo)系（圖1-18,p12）（非直角坐標(biāo)）（5）副剖面P'：過副切削刃S'上選定點(diǎn)，垂直于S'在Pr投影的平面。3） 刀具標(biāo)注角度（133）刀具的標(biāo)注角度是刀具工作圖上需要標(biāo)出的角度。用途：用于刀具的設(shè)計(jì)、制造、刃磨、測量。在不同的參考系中，標(biāo)注角度也不同，本課程講二組標(biāo)注角度：（1）主剖面參考系中的標(biāo)注角度主剖面P。內(nèi)標(biāo)注角度:（圖1-20，p15）前角。：在主剖面內(nèi)測量的Pr與A的夾角后角。：在主剖面內(nèi)測量的Ps與A的夾角楔角。：在主剖面內(nèi)測量的前、后刀面夾角。。+o+o=90切削平面Ps內(nèi)標(biāo)注角度：（圖1-20，p15）刃傾角s：主切削刃與基面的夾角。方向：刀尖為主切削刃最高點(diǎn)時 s為正，刀尖為主切削刃最低點(diǎn)時s為負(fù)。基面Pr內(nèi)標(biāo)注角度：（圖1-20，p15）主偏角r:主切削刃S在基面上的投影與進(jìn)給方向的夾角 （圖1-20，p15）（思考：利用切削平面Ps和進(jìn)給方向表示r）,畐I」偏角':副切削刃S'在基面上的投影與進(jìn)給方向的夾角（圖1-20，p15）偲考：利用副切削平面P'和進(jìn)給方向表示'，刀尖角r:主、副切削刃在基面內(nèi)投影的夾角。r+ '+r=180副剖面P'內(nèi)標(biāo)注角度：（圖1-22）p16畐怕角':在副剖面P'內(nèi)測量的副切削平面P'與副后刀面A'的夾角。前角0、后角0、刃傾角S、主偏角r、副偏角'、副后角'六個角度是制造外圓車刀時必須標(biāo)注的基本角度，少標(biāo)一個刀具就無法制造。六個角度中只有0和S可正可負(fù)，其余角度只能在一個方向。由以上6個基本角度可以得出下面的三個派生角度（2）法剖面參考系中的標(biāo)注角度法剖面Pn內(nèi)標(biāo)注角度：（圖1-20，p15）法前角n：在法剖面內(nèi)測量的Pr與A的夾角法后角n:在法剖面內(nèi)測量的Ps與A的夾角法楔角n：在法剖面內(nèi)測量的前、后刀面夾角。n+n+n=90基面、切削平面與主剖面參考系相同，所測角度也相同。4） 刀具角度換算（134）上一節(jié)講的二個參考系的角度并不是相互獨(dú)立的，只要確定了一個參考系的角度，另一個參考系的角度隨之確定。換言之，二個參考系中的角度之間有一定關(guān)系，本節(jié)中將推導(dǎo)這一關(guān)系。（1）0和n的關(guān)系：當(dāng)?shù)度猩系倪x定點(diǎn)為M時，取前刀面上一小塊三角形Mbc,使Mb為主剖面與前刀面交線，Me為法剖面與前刀面交線，圖1-21。主剖面與法剖面交線為Ma，根據(jù)定義，Ma在過M點(diǎn)的基面上。tanntanocoss （1-8）

（2）o和n的關(guān)系：三角形Mbc實(shí)際是一個幾何平面，在求前角關(guān)系時把它看作前刀面，刀具材料在這一平面以下。若假設(shè)刀具材料在這一平面以上時三角形 Mbc成為后刀面。此時求bMa和cMa的余角，即得。和n的關(guān)系：cotncotocoss （1-9）3切削層參數(shù)切削層：切削表面上即將被切掉的金屬層切削層參數(shù)：在Pr內(nèi)度量的切削層截面尺寸（圖1-28，p21）（1） 切削厚度hD:垂直于過渡表面度量的切削層尺寸在切削原理的研究中，hD對切削過程的各種狀態(tài)影響很大，是一個重要的參數(shù)。對于直線刃，切削厚度與進(jìn)給量和主偏角有關(guān)，沿切削刃不變 （圖1-29,P22）：hDfsinr （1-28）對于曲線刃，hD沿切削刃是變化的（圖1-30，p22）（2） 切削寬度bD：沿過渡表面度量的切削層尺寸對于直線刃，切削寬度與切削深度和主偏角有關(guān)，沿切削刃不變（圖1-29,P22)：bDabDap

sinr(1-29)對于曲線刃：bD為刀具工件接觸區(qū)的弧長（圖1-30，p22）。（3）切削面積Ad:在Pr內(nèi)度量的切削層截面積AD hDbD fap（4）金屬切除率Zw：單位時間切除的金屬體積。ZwlOOOapfv4刀具材料刀具材料在金工實(shí)習(xí)課中已有初步認(rèn)識， 本節(jié)采用指導(dǎo)性閱讀的方法復(fù)習(xí)舊知識、學(xué)習(xí)新知識。閱讀教材1.5節(jié)（p23~32）內(nèi)容，回答以下問題。1） 對刀具材料有哪些要求？（硬度耐磨性、強(qiáng)度韌性、耐熱性、熱物理性能、抗熱沖擊性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性）2） 影響刀具材料耐磨性的因素有哪些？（硬度、硬質(zhì)點(diǎn)的大小數(shù)量分布、化學(xué)穩(wěn)定性）3） 什么是耐熱性？4） 總結(jié)刀具材料的硬度、耐磨性與強(qiáng)度、韌性之間有什么規(guī)律。5） HSS有什么特點(diǎn)？適于制造什么刀具？6） 了解兩種普通HSS和兩種高性能HSS。7） 硬質(zhì)合金的主要成分8） 硬質(zhì)合金與HSS相比的優(yōu)缺點(diǎn)。9） 根據(jù)表1-5總結(jié)Co和TiC含量對硬質(zhì)合金性能的影響。10） 從表1-5和1-6總結(jié)：硬質(zhì)合金的ISO牌號分為幾大類？每一類適于加工什么材料？每一類牌號中后兩位數(shù)字與刀具成份、性能、切削條件之間有什么對應(yīng)規(guī)律？（數(shù)字增大：Co含量增加、TiC含量減小；強(qiáng)度韌性增大、硬度耐磨性減??；切削速度降低、進(jìn)給量增