机械制造技术基础第二章

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1、FundamentalsofManufacturingTechnology机械制造技术基础第二章金属切削过程切削过程是指刀具和工件相互作用，刀具从工件表面上切去多余材料得到预期零件表面的过程。伴随着切削过程，会产生切削变形、切削力、切削热和刀具磨损等一系列现象。本章在讲授有关切削刀具基本知识的基础上，对切削过程中的上述各种现象进行研究，揭示它们的产生机理和相互之间的内在联系。第一节金属切削刀具基础一、切削加工的基本概念（一）切削运动与切削中的工件表面用刀具切除工件材料，刀具和工件之间必须要有一定的相对运动，该相对运动由主运动和进给运动组成。主运动是使刀

2、具和工件间产生相对切削速度并消耗大部分切削动力的运动。刀具相对于工件的主运动速度称为切削速度，用vc表示。图2-1外圆车削的切削运动与加工表面进给运动是使切削能持续进行以形成所需工件表面的运动。进给运动的速度称为进给速度，用vf表示。图2-1外圆车削的切削运动与加工表面主运动通常是切削运动中速度最高、消耗功率最多的运动，且主运动只有一个。进给运动的速度较低，它可能是连续性的运动，也可能是间歇性的；它有时仅有一个，但有时也可能有几个。图2-1平面刨削的切削运动与加工表面主运动和进给运动是实现切削加工的基本运动，可以由刀具完成，也可以由工件完成，还可以由刀

3、具和工件共同完成。同时，主运动和进给运动可以是直线运动，也可以是回转运动，还可以是二者的复合运动。主运动和进给运动合成后的运动，称为合成切削运动。（2-1）外圆车削时，合成切削运动速度的大小和方向由下式确定图2-1外圆车削的切削运动与加工表面在切削过程中，工件上有以下三个不断变化着的表面，如图2—1所示。图2-1外圆车削的切削运动与加工表面待加工表面工件上即将被切除的表面。已加工表面切去材料后形成的新的工件表面。过渡表面加工时主切削刃正在切削的表面，它处于前两种表面之间。待加工表面已加工表面过渡表面图2-1外圆车削的切削运动与加工表面（二）切削用量切削

4、用量是指切削速度vc、进给量f（或进给速度vf）和背吃刀量ap。vc、f、ap三者又称为切削用量三要素。图2-2切削层参数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。计算切削速度时，应选取切削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式中d——工件（或刀具）的最大直径（mm）；n——工件（或刀具）的转速（r/min）。（2-2）2.进给量（mm/r或mm/双行程）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。对于铣刀、铰刀、拉刀等多齿刀具，还规定每齿进给量，单位是mm

5、/z。进给速度vf、进给量f和每齿进给量fz之间的关系为（2-3）式中z——刀齿数。3.背吃刀量ap(mm)背吃刀量为工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离。外圆车削的背吃刀量为（参见图2-2）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）。（2-4）（三）切削层参数切削刃在一次走刀中从工件上切下的一层材料称为切削层。切削层的截面尺寸参数称为切削层参数。切削层参数通常在与主运动方向相垂直的平面内观察和度量。图2-2切削层参数1.切削层公称厚度hD垂直于过渡表面度量的切削层尺寸称为切削层公称厚度（以下简称为切削厚度）。车外

6、圆时如车刀主切削刃为直线，则hD反映了切削刃单位长度上的切削负荷。（2-5）2.切削层公称宽度bD沿过渡表面度量的切削层尺寸称为切削层公称宽度（以下简称为切削宽度）。如车刀主切削刃为直线，则bD反映了切削刃参加切削的工作长度。（2-6）3.切削层公称横截面积AD切削层在切削层尺寸度量平面内的横截面积称为切削层公称横截面积（以下简称为切削面积）。对于车削，切削面积即为切削层公称厚度与切削层公称宽度的乘积。（2-7）二、刀具角度切削刀具的种类繁多，结构各异，但是各种刀具的切削部分却具有共同的特征。外圆车刀是最基本、最典型的刀具，车刀的切削部分与其它各种刀具

7、刀齿上的切削部分是基本相同的。下面以外圆车刀为例，给出刀具几何参数方面的有关定义。（一）刀具切削部分的构造刀具上承担切削工作的部分称为刀具的切削部分。外圆车刀的切削部分由六个基本结构要素构造而成：图2-3外圆车刀的切削部分前刀面切屑沿其流出的刀具表面。主后刀面与工件上过渡表面相对的刀具表面。图2-3外圆车刀的切削部分前刀面主后刀面副后刀面待加工表面已加工表面过渡表面副后刀面与工件上已加工表面相对的刀具表面。主切削刃前刀面与主后刀面的交线，它承担主要切削工作，也称为主刀刃。图2-3外圆车刀的切削部分前刀面主后刀面副后刀面主切削刃副切削刃前刀面与副后刀面的

8、交线，它协同主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面，也称为副刀刃。图2-3外圆车刀的切削部