模块二切削过程及控制.ppt

模块二：切削过程及控制模块二：切削过程及控制 第一单元第一单元 刀具几何参数刀具几何参数 注：课件内部分图片、动画、视频为引用，来源不详注：课件内部分图片、动画、视频为引用，来源不详金属切削刀具可看成是由普通外圆车刀演变和组合而成的金属切削刀具可看成是由普通外圆车刀演变和组合而成的研究刀具时，总以车刀为基础研究刀具时，总以车刀为基础一、车刀的组成一、车刀的组成 典型外圆车刀切削部分的构成 车刀车刀刀头刀头刀杆刀杆在机床刀架在机床刀架上装夹车刀上装夹车刀切削切削部分部分车车刀刀切切削削部部分分 前刀面前刀面主后刀面主后刀面副后刀面副后刀面主切削刃主切削刃副切削刃副切削刃刀尖刀尖一、车刀的组一、车刀的组成成 三个表面三个表面前刀面：前刀面：刀头上切屑流走所经刀头上切屑流走所经过的刀面，即与切屑相接触的过的刀面，即与切屑相接触的刀面刀面主后刀面主后刀面：：刀头上与加工表面刀头上与加工表面相对的刀面相对的刀面副后刀面：副后刀面：刀头上与已加工表刀头上与已加工表面相对的刀面面相对的刀面一、车刀的组一、车刀的组成成 两个刀刃两个刀刃主切削刃主切削刃：：前刀面和主后刀前刀面和主后刀面的交线。

承担主要切削工面的交线承担主要切削工作副切削刃副切削刃：：前刀面与副后刀前刀面与副后刀面的交线靠近刀尖处的副面的交线靠近刀尖处的副切削刃起微量切削作用大切削刃起微量切削作用大进给量切削时，副切削刃也进给量切削时，副切削刃也起较大切削作用起较大切削作用一个刀尖一个刀尖刀尖：刀尖：主、副切削刃的交点为提高刀尖强度，常把刀尖磨成很短的主、副切削刃的交点为提高刀尖强度，常把刀尖磨成很短的直线或圆弧直线或圆弧副切削刃副切削刃副切削刃副切削刃副后刀面副后刀面主后刀面主后刀面前前 刀刀 面面刀具结构刀具结构刀具结构刀具结构( (以车刀为例以车刀为例以车刀为例以车刀为例) )主切削刃主切削刃主切削刃主切削刃刀刀 尖尖一一一一 尖尖尖尖两两两两 刃刃刃刃三三三三 面面面面（一）（一） 刀具角度参考系刀具角度参考系 二、刀具角度二、刀具角度 刀具角度参考系建立的理想状态刀具角度参考系建立的理想状态——“——“静止状态静止状态””：：Ø 车削时只有主运动；车削时只有主运动；Ø 刀杆安装成与工件中心线垂直；刀杆安装成与工件中心线垂直；Ø 刀尖与工件中心线等高刀尖与工件中心线等高主剖面参考系主剖面参考系基面基面 切削平面切削平面 主剖面主剖面（一）刀具角度参考系（一）刀具角度参考系————主剖面参考系主剖面参考系基面基面：过主切削刃上选定点，并与该点切削速度方向相垂直的：过主切削刃上选定点，并与该点切削速度方向相垂直的 平面。

平面ØØ 基面平行于车刀底面，基面平行于车刀底面，是制造、刃磨和测量车刀是制造、刃磨和测量车刀的基准面的基准面Ø 选定点一般指切削刃上选定点一般指切削刃上与刀尖毗邻的点与刀尖毗邻的点二、刀具角度二、刀具角度 （一）刀具角度参考系（一）刀具角度参考系————主剖面参考系主剖面参考系二、刀具角度二、刀具角度 切削平面切削平面：通过主切削刃上：通过主切削刃上选定点并与工件加工表面相选定点并与工件加工表面相切的平面，即与切削刃相切切的平面，即与切削刃相切并包含该点切削速度方向的并包含该点切削速度方向的平面切削平面垂直于基面切削平面垂直于基面 （一）刀具角度参考系（一）刀具角度参考系————主剖面参考系主剖面参考系二、刀具角度二、刀具角度 主剖面主剖面: :通过主切削刃上通过主切削刃上选定点并与主切削刃在基选定点并与主切削刃在基面的投影相垂直的平面面的投影相垂直的平面 （二）（二）车刀几何角度的定义车刀几何角度的定义 二、刀具角度二、刀具角度 Ø 车刀有六个主要角度：前角车刀有六个主要角度：前角γγ0 0、后角、后角αα0 0、主偏角、主偏角krkr、副偏角、副偏角krkrˊˊ、刃倾角、刃倾角λsλs、副后角、副后角αα0ˊ0ˊ。

Ø 车刀几何角度是刀具图样上标注的角度，也是制造、车刀几何角度是刀具图样上标注的角度，也是制造、刃磨时控制的角度刃磨时控制的角度（二）（二）车刀几何角度的定义车刀几何角度的定义 前角表示前刀前角表示前刀面相对基面的面相对基面的倾斜程度，影倾斜程度，影响主切削刃的响主切削刃的锋利程度和刃锋利程度和刃口的强度口的强度前角前角γγ0 0：：在主剖面内测量，是前刀面与基面之间的夹角在主剖面内测量，是前刀面与基面之间的夹角刀具角度的正负刀具角度的正负前角前角γγ0 0的正负是相对基面而言的的正负是相对基面而言的在主剖面中，前刀面与基面平行时在主剖面中，前刀面与基面平行时前角为零度；前刀面在基面下方时，前角为零度；前刀面在基面下方时，前角为正；前刀面在基面上方时，前角为正；前刀面在基面上方时，前角为负前角为负前角前角γγ0 0后角后角α0α0：在主剖面内测量，是后刀面与切削平面之间的夹：在主剖面内测量，是后刀面与切削平面之间的夹角后角表示后刀面后角表示后刀面相对于切削平面相对于切削平面的倾斜程度，影的倾斜程度，影响着后刀面与加响着后刀面与加工表面之间的摩工表面之间的摩擦、刃口的锋利擦、刃口的锋利程度和刃口强度程度和刃口强度等。

等主偏角主偏角krkr：：在基面内测量，是主切削刃在基面的投影与刀具在基面内测量，是主切削刃在基面的投影与刀具进给运动方向的夹角进给运动方向的夹角主偏角表示主切削主偏角表示主切削刃对进给方向的倾刃对进给方向的倾斜程度其大小影斜程度其大小影响着刀头的强度、响着刀头的强度、单位长度刀刃上的单位长度刀刃上的负荷和受力情况负荷和受力情况副偏角副偏角 krkrˊˊ：：在基面内测量，是副切削刃与进给运动反方向在基面内测量，是副切削刃与进给运动反方向之间的夹角之间的夹角 副偏角影响着副偏角影响着已加工表面粗已加工表面粗糙度、刀头的糙度、刀头的受力情况和刀受力情况和刀尖强度 刃倾角刃倾角λsλs：：在切削平面内测量，是主切削刃与基面之间的夹角在切削平面内测量，是主切削刃与基面之间的夹角刃倾角表示主刃倾角表示主切削刃对基面切削刃对基面的倾斜程度的倾斜程度它影响着切屑它影响着切屑流向、刀头强流向、刀头强度和刀头受力度和刀头受力等刃倾角刃倾角λsλs的正负由刀尖在主切削刃上的位置确定当切削刃的正负由刀尖在主切削刃上的位置确定当切削刃与刀杆底面平行时刃倾角为零度；若刀尖处于切削刃的最高与刀杆底面平行时刃倾角为零度；若刀尖处于切削刃的最高点，刃倾角为正；刀尖处于最低点时，刃倾角为负。

点，刃倾角为正；刀尖处于最低点时，刃倾角为负 刀具角度的正负刀具角度的正负刃倾角刃倾角λsλsa）λs=0° b）λs <0° c）λs>0° 刃倾角对切屑流向的影响刃倾角为正值时，切屑流向待加工表面；刃倾角为负值刃倾角为正值时，切屑流向待加工表面；刃倾角为负值时，切屑流向已加工表面，有可能划伤已加工表面；刃时，切屑流向已加工表面，有可能划伤已加工表面；刃倾角为零，切屑沿前刀面卷曲所以精加工应选用正的倾角为零，切屑沿前刀面卷曲所以精加工应选用正的刃倾角，粗加工可以选负的刃倾角刃倾角，粗加工可以选负的刃倾角 刃倾角对刀具受冲击点位置的影响 如果刀具有正刃倾角，刀尖部分的强度较差，不利于承如果刀具有正刃倾角，刀尖部分的强度较差，不利于承受冲击载荷受冲击载荷Ø λsλs为正值时，刀尖首先接触工件，将受到冲击，容易打为正值时，刀尖首先接触工件，将受到冲击，容易打刀；刀；Ø λsλs为负值时，刀刃首先接触工件，保护刀尖，不容易打为负值时，刀刃首先接触工件，保护刀尖，不容易打刀。

刀 所以，车削断续表面或具有冲击载荷时，一般采用较大所以，车削断续表面或具有冲击载荷时，一般采用较大数值的负刃倾角数值的负刃倾角λsλs=-5°=-5°～～-15°-15°，但此时最好选用正的前，但此时最好选用正的前角，以平衡角，以平衡““锋利与强固锋利与强固””之间的矛盾之间的矛盾副后角副后角α0α0ˊˊ：：在副剖面内测量（过副切削刃上选定点并在副剖面内测量（过副切削刃上选定点并垂直于副切削刃在基面上的投影的平面称为副剖面），垂直于副切削刃在基面上的投影的平面称为副剖面），是副后刀面与副切削平面之间的夹角该角表示副后刀是副后刀面与副切削平面之间的夹角该角表示副后刀面相对于副切削平面的倾斜程度面相对于副切削平面的倾斜程度其它典型车刀的角度其它典型车刀的角度 a a）端面车刀）端面车刀 b b）镗孔车刀）镗孔车刀 c c）切断刀）切断刀（三）刀具的工作角度（三）刀具的工作角度刀具的工作角度刀具的工作角度：以切削过程中实际的切削平面、基面和正交：以切削过程中实际的切削平面、基面和正交平面为参考平面所确定的刀具角度称为刀具的工作角度，又称平面为参考平面所确定的刀具角度称为刀具的工作角度，又称实际角度。

实际角度刀具标注角度刀具标注角度““静止状态静止状态””：：Ø 车削时只有主运动；车削时只有主运动；Ø 刀杆安装成与工件中心线垂直刀杆安装成与工件中心线垂直Ø 刀尖与工件中心线等高刀尖与工件中心线等高刀具工作角度刀具工作角度实际切削状态：实际切削状态：Ø 进给运动存在；进给运动存在；Ø 刀具的安装位置和刀具的安装位置和““静止状静止状态态””不同刀尖安装高低对工作角度的影响刀尖安装高低对工作角度的影响Ø 刀尖和工件中心线等高时，基面与刀杆底刀尖和工件中心线等高时，基面与刀杆底面平行，切削平面与刀杆底面垂直面平行，切削平面与刀杆底面垂直Ø 刀尖高于工件中心时，基面和切削平面发刀尖高于工件中心时，基面和切削平面发生倾斜，前角增大，后角减小；生倾斜，前角增大，后角减小；Ø 刀尖低于工件中心时，前角减小，后角增刀尖低于工件中心时，前角减小，后角增大l 成形车削或车螺纹、成形车削或车螺纹、车锥面时，刀尖和工车锥面时，刀尖和工件的中心线一定要精件的中心线一定要精确等高，以保证加工确等高，以保证加工表面的形状表面的形状l 切槽和切断时，也切槽和切断时，也必须精确等高，以保必须精确等高，以保证切削加工顺利进行。

证切削加工顺利进行 刀杆中心安装的是否与工件轴线垂直对工作角度的影响刀杆中心安装的是否与工件轴线垂直对工作角度的影响 车刀的主、副偏角是在刀杆垂直于工件轴线方向的情况车刀的主、副偏角是在刀杆垂直于工件轴线方向的情况下测定的，如果刀杆安装偏斜，实际的主、副偏角的值下测定的，如果刀杆安装偏斜，实际的主、副偏角的值将同时改变，并且主偏角的增加量（或减少量）等于副将同时改变，并且主偏角的增加量（或减少量）等于副偏角的减小量（或增加量）偏角的减小量（或增加量）Ø 横向进给（车端面、切断、切槽）运动对工作角度的横向进给（车端面、切断、切槽）运动对工作角度的影响影响 切断刀应选用较大的标注后角，进给量的取值也不宜过大切断刀应选用较大的标注后角，进给量的取值也不宜过大 进给运动对工作角度的影响进给运动对工作角度的影响 Ø 纵向进给运动对工作角度的影响纵向进给运动对工作角度的影响——主要针对进给量取较大值（如车螺纹）时，纵向进给运主要针对进给量取较大值（如车螺纹）时，纵向进给运动对工作角度的影响动对工作角度的影响进给、切深剖面标注坐标系：进给、切深剖面标注坐标系：进给、切深剖面标注坐标系：进给、切深剖面标注坐标系：üü 进给剖面进给剖面P Pf f：通过切削刃上选：通过切削刃上选定点，既垂直于基面，又平行于定点，既垂直于基面，又平行于假定进给运动方向的平面。

假定进给运动方向的平面ü 切深剖面切深剖面P Pp p：通过切削刃上选：通过切削刃上选定点，既垂直于基面，又垂直于定点，既垂直于基面，又垂直于进给剖面的平面进给剖面的平面n n 在进给剖面中测量的刀具前、在进给剖面中测量的刀具前、在进给剖面中测量的刀具前、在进给剖面中测量的刀具前、后角称为进给前角后角称为进给前角后角称为进给前角后角称为进给前角r r r rf f f f、进给后角、进给后角、进给后角、进给后角ααααf f f f。