第2章金屬切削加工基本知識(shí)

第2章金屬切削加工基本知識(shí)金屬切削加工基本知識(shí)21金屬切削刀具的基本知識(shí)2.2各種刀具簡(jiǎn)介2.32.1金屬切削加工的基本知識(shí)切削加工在機(jī)械制造中占有十分重要的地位，在切削過程中，切削過程與切削運(yùn)動(dòng)和切削刀具是密切相關(guān)的。刀具的幾何形狀和形狀是加工不同形狀的工件的基礎(chǔ)。2.1.1切削加工概述在金屬切削的過程中，由機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)刀具和工件運(yùn)動(dòng)，已實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的切削，在加工的過程中，機(jī)床的運(yùn)動(dòng)完成母線和導(dǎo)線（導(dǎo)面）的形成，以保證加工零件的形狀精度。切削加工時(shí),為了獲得各種形狀的零件,刀具與工件必須具有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng),即切削運(yùn)動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)是合成的運(yùn)動(dòng)。2.1.2切削運(yùn)動(dòng)

在切削零件的過程中，通過工件和刀具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以形成符合技術(shù)要求的形狀，通常稱這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)為切削運(yùn)動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)按其所起的作用可分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。2.1.2切削運(yùn)動(dòng)（1）主運(yùn)動(dòng)由機(jī)床或人力提供的運(yùn)動(dòng)，它使刀具與工件之間產(chǎn)生主要的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是速度最高，消耗功率最大。

2.1.2切削運(yùn)動(dòng)（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由機(jī)床或人力提供的運(yùn)動(dòng)，它使刀具與工件間產(chǎn)生附加的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)將使被切金屬層不斷地投入切削，以加工出具有所需幾何特性的已加工表面。2.1.2切削運(yùn)動(dòng)（3）主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的合成當(dāng)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，切削刃上某一點(diǎn)相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)為合成運(yùn)動(dòng)，常用合成速度向量ve來表示。2.1.3工件表面切削加工過程中，在切削運(yùn)動(dòng)的作用下，工件表面一層金屬不斷地被切下來變?yōu)榍行?，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，它們分別是待加工表面，切削表面和已加工表面。①待加工表面，即將被切去金屬層的表面；②切削表面，切削刃正在切削而形成的表面,切削表面又稱加工表面或過渡表面；③已加工表面，已經(jīng)切去多余金屬層而形成的新表面。2.1.3工件表面2.1.4．切削用量在制造過程中將與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的相關(guān)的參數(shù)稱之為切削用量。切削用量是機(jī)床調(diào)整的重要工藝參數(shù)，是切削加工過程中切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量(切削深度)的總稱，或稱為切削三要素。

2.1.4．切削用量(1)切削速度切削速度為過切削刃選定點(diǎn)相對(duì)工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，單位為m/s或m/min。以車削為例，切削速度計(jì)算式為：

(2-1)式中：n——工件或刀具的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；

d——工件或刀具選定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)直徑，單位為mm。2.1.4．切削用量(2)進(jìn)給量f進(jìn)給量為刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)工件的位移速度，可用工件每轉(zhuǎn)(行程)的位移量來度量，單位為mm/r。進(jìn)給量也可用進(jìn)給速度表示：指切削刃選定點(diǎn)相對(duì)工件進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，單位為mm/s或m/min。車削時(shí)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度：

(2-2)2.1.4．切削用量背吃刀量(切削深度)ap背吃刀量指在垂直于進(jìn)給速度方向測(cè)量的切削層最大尺寸，單位為mm。當(dāng)車削外圓時(shí)：

(2-3)式中：dw——待加工表面直徑；dm——已加工表面直徑。2.1.4．切削用量2.1.5．切削層參數(shù)切削層參數(shù)是指在刀具基面上度量切削層的長度與寬度，是切削層橫截面及其厚度、寬度尺寸。

2.1.5．切削層參數(shù)（1）切削層公稱橫截面積Ad簡(jiǎn)稱切削層橫截面積，它是切削層在切削層尺寸平面內(nèi)的橫截面積。

(2-5)

(2-4)（3）切削層公稱寬度bD簡(jiǎn)稱切削寬度，它是在平行于過渡表面度量的切削層尺寸。（2）切削層公稱厚度hD簡(jiǎn)稱切削厚度．它是在垂直于過渡表面度量的切削層尺寸，為相鄰兩個(gè)過渡表面之間的距離。

(2-6)2.1.5．切削層參數(shù)（1）切削層公稱橫截面積Ad簡(jiǎn)稱切削層橫截面積，它是切削層在切削層尺寸平面內(nèi)的橫截面積。

(2-5)

(2-4)（3）切削層公稱寬度bD簡(jiǎn)稱切削寬度，它是在平行于過渡表面度量的切削層尺寸。（2）切削層公稱厚度hD簡(jiǎn)稱切削厚度．它是在垂直于過渡表面度量的切削層尺寸，為相鄰兩個(gè)過渡表面之間的距離。

(2-6)2.2金屬切削刀具的基本知識(shí)在金屬的切削過程，刀具是參與切削的主體，刀具的幾何形狀也是至關(guān)重要的，如圖所示，車刀由刀頭、刀體兩大部分組成。在切削過程中刀頭用于切削，刀體用于裝夾。概括：刀具切削部分(刀頭)由一尖、兩刃、三面構(gòu)成。2.2.1刀具切削部分的基本定義②副切削刃除主切削刃以外的切削刃。(3)刀尖主、副切削刃匯交的一小段切削刃稱刀尖。由于切削刃不可能為理論上的一條線那樣刃磨得很鋒利，總有一些刃口圓弧，同時(shí)為了提高刀尖刃口強(qiáng)度，常將刀尖做成修圓刀尖或倒角刀尖。(1)刀面①前刀面刀具上切屑流過的表面。②后刀面與過渡表面相對(duì)的表面。③副后刀面與已加工表面相對(duì)的表面。前刀面與后刀面之間所包含的刀具實(shí)體部分稱刀楔。(2)切削刃①主切削刃前、后面匯交的邊緣。2.2.1刀具切削部分的基本定義2.2.2刀具的角度坐標(biāo)系（1）基面過切削刃選定點(diǎn)平行或垂直刀具上的安裝面(軸線)的平面。（2）切削平面過主切削刃選定點(diǎn)與切削刃相切并垂直于基面的平面。（3）正交平面過切削刃選定點(diǎn)同時(shí)垂直于切削平面與基面的平面。由以上三個(gè)表面構(gòu)成了刀具正交參考坐標(biāo)系，在這個(gè)坐標(biāo)系中，刀具的各個(gè)表面和刃的角度全部確定。2.2.3刀具的角度（1）前角

（2）后角正交平面中測(cè)量的后刀面與切削平面間夾角。正交平面中可以測(cè)量的前刀面與基面間夾角。（3）主偏角

基面中測(cè)量的主切削平面與假定工作平面（進(jìn)給方向）間夾角。（4）刃傾角

切削平面中測(cè)量的切削刃與基面間夾角。（5）副偏角

基面中測(cè)量的主切削平面與假定工作平面（進(jìn)給方向）間夾角。

2.2.4刀具的實(shí)際工作角度１．刀柄中心線與進(jìn)給方向不垂直時(shí)對(duì)主、副偏角的影響當(dāng)車刀刀柄與進(jìn)給方向不垂直時(shí)，主偏角和副偏角將發(fā)生變化。由圖2-8所示，刀具中心線與工件的軸心線夾角大于90o時(shí)，引起刀具主偏角增大，相反副偏角變小。2.2.4刀具的實(shí)際工作角度2．切削刃安裝高于或低于工件中心時(shí)，對(duì)前角、后角的影響切削刃安裝高于或低于工件中心時(shí)，按輔助平面定義，通過切削刃作出的切削平面、基面將發(fā)生變化，所以使刀具角度也隨著發(fā)生變化，如圖2-9所示。2.3各種刀具簡(jiǎn)介金屬切削刀具是切削加工中的重要工具，因工件形狀的差異很大，導(dǎo)致刀具的種類繁多，應(yīng)用廣泛。本部分內(nèi)容重點(diǎn)介紹常用標(biāo)準(zhǔn)刀具，包括車刀、孔加工刀具、銑刀、螺紋刀具、齒輪刀具及砂輪的種類與用途，各種刀具的正確選擇與使用方法，進(jìn)一步了解在不同切削條件下，各種刀具的角度的定義，加強(qiáng)對(duì)刀具的形狀和構(gòu)成的認(rèn)識(shí)。2.3各種刀具簡(jiǎn)介2.3.1車刀2.3各種刀具簡(jiǎn)介2.3.1車刀刀具的分類車刀按其結(jié)構(gòu)又分為：整體車刀、焊接車刀、機(jī)夾車刀和可轉(zhuǎn)位車刀等。2.3各種刀具簡(jiǎn)介2.3.1車刀（1）90o外圓車刀

2.3各種刀具簡(jiǎn)介2.3.1車刀

（2）45o外圓車刀

2.3各種刀具簡(jiǎn)介2.3.1車刀（3）切斷刀

2.3各種刀具簡(jiǎn)介2.3.1車刀（4）內(nèi)孔車刀

2.3各種刀具簡(jiǎn)介2.3.2銑刀2.3各種刀具簡(jiǎn)介2.3.2銑刀（1）基面Pr銑刀切削刃選定點(diǎn)的基面，是通過該點(diǎn)并包含軸線的平面。（2）切削平面Ps銑刀切削刃選定點(diǎn)的切削平面，是通過該點(diǎn)并切于過渡表面的平面。（3）正交平面Po圓柱銑刀的正交平面。與假定工作平面重合，都是垂直于軸線的平面。端銑刀的正交平面Po垂直于主切削刃在選定點(diǎn)的基面中的投影。（4）法平面Pn垂直于主切削刃的平面（5）假定工作平面Pr和背平面Pp與車刀一樣，它們互相垂直，且都垂直于選定點(diǎn)。

2.3各種刀具簡(jiǎn)介2.3.2銑刀（1）圓柱銑刀2.3各種刀具簡(jiǎn)介2.3.2銑刀（2）端銑刀2.3各種刀具簡(jiǎn)介2.3.3孔加工刀具

1.麻花鉆

2.3各種刀具簡(jiǎn)介2.3.3孔加工刀具

2．中心鉆2.3各種刀具簡(jiǎn)介①由于孔深與孔徑之比大，鉆頭細(xì)長、強(qiáng)度和剛度均較差，工作不穩(wěn)定，易引起孔中心線的偏移或鉆偏。②由于孔深度大，容屑排屑空間又小，切屑流經(jīng)的路程又長，切屑不易排除，必須設(shè)法解決斷屑、排屑問題。③深孔鉆頭是在封閉狀態(tài)下工作，切削熱不易散出，必須設(shè)法采取措施確保切削液的順利進(jìn)入，充分發(fā)揮冷卻和潤滑作用。2.3.3孔加工刀具

3．深孔鉆2.3各種刀具簡(jiǎn)介2.3.3孔加工刀具