第二章 金属切削原理与刀具1

第二章 机械加工及设备的基础理论本讲学习内容 1.掌握金属切削的基本知识 2.金属切削机床的基本知识 3.了解金属切削过程中的各种因素对切削加工质量的 影响，学会合理选择刀具结构参数。 4.了解刀具磨损过程和标准，掌握改善刀具磨损的途 径

第一节 金属切削基本知识

图3.1

卧式车床

一、切削运动与切削用量如外圆车削时，工件做旋转运动，刀具作纵向直线运动， 形成了工件的外圆表面。在新的表面的形成过程中，工件上 有三个依次变化的表面(图1.1):待加工表面：即将被切去金属层的表面;

加工表面：切削刃正在切削着的表面; 已加工表面：已经切去一部分金属 形成的新表面。

图2.1 车削时的切削运动

(一)切削运动 金属切削机床的基本运动有直线运动和回转运动。 但是，按切削时工件与刀具相对运动所起的作用来分， 可分为主运动和进给运动。 (1)主运动----主运动是切下金属所必须的最主要的运动。通常它 的速度最高，消耗机床功率最多。

(2)进给运动----使新的金属不断投入切削的运动。进给运动可以是 连续运动，也可以是间歇运动。

(3)合成运动与合成切削速度 当主运动与进给运动同时进行时，刀具切削刃上

某一点相对工件的运动称为合成切削运动，其大小与方向用合成速度向量ve表示。如图1.2所示，合成速

度向量等于主运动速度与进给运动速度的向量和。即

ve=vc+vf

(1.1)

图1.2 切削时合成切削速度

(二) 切削用量(三要素) 切削用量是指切削速度 v C 、进给量f(或进给速 度)和背吃刀量 a p 。三者又称为切削用量三要素。(1)切削速度 (m/s 或m/min) 切削刃相对于工件 的主运动速度称为切削 速度。

图1.3 切削速度

计算切削速度时，应选取刀刃上速度最高的 点进行计算。主运动为旋转运动时，切削速度由 下式确定

V

C

dn1000

式中： d-工件或刀具的最大直(mm) n-工件或刀具的转速(r/s或r/min)

(2)进给量f 工件或刀具转一周(或每往复一次),两者在进 给运动方向上的相对位移量称为进给量，其单位是mm /r(或mm/双行程)。

V

f

nf nz

f

z

式中： Vf—为进给速

fz —为每齿进给量图1.4 进给量

(3)背吃刀量

am

p(mm)

A

P

d d w

2

式中: dw-工件上待加工表 面直径(mm) dm-工件上已加工表 面直径(mm)图1.5 背吃刀量

二、 刀具切削部分的基本定义 (一)车刀的组成车刀由切削部分、刀柄两部 分组成。切削部分承担切削加 工任务，刀柄用以装夹在机床 刀架上。 切削部分是由一些面、切削 刃组成。我们常用的外圆车刀 是由一个刀尖、两条切削刃、 三

个刀面组成的。如图所示。

1.刀面 前刀面Aγ 刀具上切屑流过的表面； 后刀面Aα 与工件上切削表面相对的 刀面； 副后刀面Aαˊ 与已加工表面相对的刀面。

2、切削刃 主切削刃 S

前刀面与后刀面的交线，承担 主要的切削工作； 副切削刃 Sˊ 前刀面与副后刀面的交线，承 担少量的切削工作。

3、刀尖是主、副切削刃相交的一点， 实际上该点不可能磨得很尖， 而是由一段折线或微小圆弧组 成，微小圆弧的半径称为刀尖 圆弧半径,用rε表示,如图所示。

(二) 刀具角度参考系刀具标注角度参考系种类 根据ISO3002/1-1997标准推荐，刀具标 注角度参考系有： 1.正交平面参考系 2.法平面参考系 3.假定工作平面参考系 三种。

1、正交平面参考系正交平面参考系由以下三个平 面组成： 基面 Pr : 通过切削刃选定点与主运动方 向垂直的平面。基面与刀具底 面平行。 切削平面 Ps: 通过切削刃选定点与主切削刃 相切且垂直于基面Pr的平面。 主剖面 Po: 通过切削刃选定点垂直于基面 Pr和切削平面 Ps的平面。

正交平面 Po 前刀面 A 基面 Pr 切削平面 Ps 主切削刃

主后刀面

1) 基面 通过切削刃选定点的平面，它平行刀 具安装的一个平面，其方位要垂直于 主运动方向。

υ

c