金属切削的基本理论

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1、第二章　金属切削的基本理论1金属切削加工：利用金属切削刀具，在工件上切除多余金属的一种机械加工方法。金属切削加工具有什么优点?可获得较复杂的工件形状可获得较小的表面粗糙度可获得较高的尺寸精度、表面几何形状精度和位置精度因此，金属切削加工常作为零件的最终加工方法2本章内容第一节切削运动与切削要素第二节金属切削刀具第三节金属切削过程的基本规律第四节切削参数与切削液的选择3二、切削运动四、切削层参数三、切削要素一、工件表面第一节切削运动与切削要素本节提要4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2.1）：图2.1车

2、削时的切削运动1.待加工表面：即将被切去金属层的表面;2.加工(过渡)表面：切削刃正在切削着的表面;3.已加工表面：已经切去一部分金属形成的新表面。一、工件表面5二、切削运动切削运动:与零件几何形状形成有直接关系的运动基本形式有直线运动和回转运动按切削时工件与刀具相对运动所起的作用来分，可分为：（1）主运动主运动是切下工件多余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。主运动的速度即切削速度，用vc（m/s）表示。（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。进给运动的速度用进给量（f—mm/r）或进给速度（vf—mm/min）表示。6

3、外圆磨无心磨车铣加工滚压加工铣削成形磨（横磨）主运动进给运动表2-2外圆表面加工方法刀具T/RT主运动进给运动工件表面成形原理图RRRRRTRRT/R车削成形车削拉削研磨常见加工方法的主运动和进给运动7Ｒ主运动进给运动表2-4平面加工方法刀具主运动进给运动工件表面成形原理图RTTTT刨插周铣端铣平磨端面平磨车拉T8ve=vc+vf(2.1)（3）合成运动与合成切削速度图2.3切削时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9三、切削要素切削用量三要素——vc、f、ap（1）切削速度回转体（刀具或工件）上外圆或内

4、孔某一点的切削速度计算公式如下：vc=m/s或m/min(2.2)式中d－工件或刀具上某一点的回转直径（mm)n－工件或刀具的转速（r/s或r/min)若主运动为往复运动时，其平均速度为：（2.3）式中nr——主运动每秒钟往复次数（str/sl——往复运动行程长度（mm）10（2）进给速度、进给量和每齿进给量进给速度vf是单位时间的进给量，单位是mm/s(mm/min)进给量是工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动方向的相对位移，单位是mm/r（毫米/转）。对于铣刀、铰刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具，还应规定每齿进给量fz，即后一个刀齿相对于前一个刀齿的进给量，单位是mm/z(毫米/齿)。显而

5、易见vf=f·n=fz·z·nmm/s或mm/min（2.4）11（3）背吃刀量对于车削和刨削加工来说，背吃刀量ap为工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离，单位为mm。外圆柱表面车削的深度可用下式计算：ap=（dw-dm）/2mm(2.5)式中dw——待加工表面直径（mm）dm——已加工表面直径（mm）对于钻孔加工ap=dm/2mm(2.6)12四、切削层参数（1）切削层各种切削加工的切削层参数，可用典型的外圆纵车来说明。如图所示，车刀主切削刃上任意一点相对于工件的运动轨迹是一条空间螺旋线。工件每转一转，车刀沿工件轴线移动一段距离，即进给量（f，mm/r）。由车刀正在切削着的这一层金属，就

6、叫切削层。在特殊情况下（kr＝90°）为矩形。在外圆纵车时，当k’r＝0、λs＝0时，切削层的表面形状为一平行四边形。13（2）、切削厚度为了简化计算工作，切削层的表面形状和尺寸，通常都在垂直于切削速度vc的基面Pr内观察和量度。切削层参数为：垂直于加工表面来度量的切削层尺寸（图1.19），称为切削厚度，以hD表示。在外圆纵车（λs＝0）时：hD＝f.sinkr（2.7）（3）切削宽度沿加工表面度量的切削层尺寸，称为切削宽度，以bD表示。外圆纵车（当λs＝0时）bD=ap/sinkr（2.8）可见，在f与ap一定的条件下，主偏角kr越大，切削厚度hD也就越大，但切削宽度bD越小；kr越小时，h

7、D越小，bD越大；当kr＝90时，hD＝f。14（4）、切削面积切削层在基面Pr的面积，称为切削面积，以AD表示。其计算公式为：AD=hD.bD（2.9）对于车削来说，不论切削刃形状如何，切削面积均为：AD＝hD.bD=f.ap（2.10）上面所计算的均为名义切削面积。实际切削面积等于名义切削面积减去残留面积。残留面积是指刀具副偏角k’r≠0时，刀具经过切削后，残留在已加工表面上的不平部分（△AB