《刀具基本定义》PPT课件.ppt

第二章 刀具基本定义,切削运动及形成的表面刀具切削部分的几何角度切削要素和切削方式,1-1 切削运动及形成的表面,一、切削运动 切削运动是指利用刀具切除工件上多余的金属层，以获得所要求的尺寸、形状精度和表面质量的运动。,二、切削时形成的表面,进给运动,主运动,待加工表面,过渡表面,已加工表面,1-2 刀具切削部分的几何角度,一、外圆车刀切削部分的组成,前面,主后面,副后面,主切削刃,副切削刃,刀尖,刀杆,刀头,车刀的组成,外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分（又称刀头）由前面、主后面、副后面、主切削刃、副切削刃和刀尖所组成。,刀具切削部分的结构要素如图1-5所示，其定义如下：前刀面切屑流过的表面，以A表示。主后刀面 与工件上过渡表面相对的表面，以A表示。副后刀面与工件上已加工表面相对的表面，以A表示。主切削刃前刀面与主后刀面的交线，记为 S。它承担主要的切削工作。副切削刃前刀面与副后刀面的交线，记为S。它协同主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。刀尖 主切削刃和副切削刃的汇交处相当少的一部分切削刃。,演 示,二、刀具静止角度参考系（一）主剖面参考系（Pr-Ps-Po)1.基面Pr：PrVc、刀具安装面（车刀）2.切削平面Ps:与 S相切 且 P 3.主剖面Po：Ps Po,刀具静止角度参考系及其坐标平面,2.1.1 静止角度参考系 静止角度参考系的主要作用：定义、设计、制造、刃磨和测量刀具之用。在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。两个假设条件：1、不考虑进给运动，即用主运动向量近似代替切削 刃与工件之间的相对运动的合成速度向量。2、刀具的刃磨和安装基准面垂直或平行于参考系平面，同时设定刀杆中心线与进给运动方向垂直。,3.刀具的静止角度参考系 为了确定刀具切削部分各刀面和刀刃在空间的位置，以便于设计、制造、刃磨和测量刀具，必须建立一个空间坐标平面参考系，也称为刀具静止角度参考系。由于刀具的几何角度是在切削过程中起作用的，因此，刀具静止角度参考系中坐标平面的建立应以切削运动为依据。首先给出假定工作条件，假定工作条件包含假定运动条件和假定安装条件，然后建立参考系。在该参考系中确定的刀具几何角度，称为刀具的静止角度，即标注角度。（1）假定运动条件 以切削刃选定点位于工件中心高时的主运动方向作为假定主运动方向；以切削刃选定点的进给运动方向，作为假定进给运动方向，一般不考 虑进给运动大小的影响，即假设进给量=0。（2）假定安装条件 假定车刀安装绝对正确，即安装车刀时应使刀尖与工件中心等高，车 刀刀杆对称面垂直于工件轴线。这样便可用平行或垂直于假定主运动方向的平面构成坐标平面，即参考系。现将刀 具静止参考系的坐标平面定义如下：基面Pr：通过切削刃选定点垂直于假定主运动方向的平面称为基面。对于车刀，基面平 行于车刀刀杆底面。切削平面Ps：通过切削刃选定点，与主切削刃相切并垂直于基面的平面称为切削平面。1 正交平面静止参考系（1）参考系的建立 正交平面参考系由上述基面、切削平面和正交平面三个 相互垂直的坐标平面组成，如图1-6-7-8-9所示，其中正交平面Po是通过切削刃选定点，同时垂直于基面与切削平面的平面。,刀具静止角度参考系及其坐标平面,正交平面参考系,由以下三个在空间相互垂直的参考平面构成。,通过切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向的平面。通常平行于车刀的安装面,通过切削刃上选定点，垂直于基面并与主切削刃相切的平面。,通过切削刃上选定点，同时与基面和切削平面垂直的平面。,刀具静止角度参考系及其坐标平面,刀具静止角度参考系及其坐标平面,静止正交参考系建立动画演示,静止进给参考系建立动画演示,基面Pr,假定主运动方向,主切削刃上选定点,刀柄底面平面,主剖面Po：Ps P,基面Pr：PrVc 刀具安装面（车刀）,切削平面Ps:与 S相切 且 Pr,假定主运动方向Vc,主剖面参考系（Pr-Ps-Po),主切削刃上选定点,法平面Pn：PnS,（二）法剖面参考系（Pr-Ps-Pn）,法剖面Pn：PnS,基面Pr：PrVc 刀具安装面（车刀）,切削平面Ps:与 S相切 且 Pr,假定主运动方向Vc,法剖面参考系（Pr-Ps-Pn）,90,主切削刃上选定点,（三）进给、切深剖面参考系（Pr-Ps-Pf-Pp）,进给平面Pf：Pf Pr、f切深平面Pp：Pp Pr、aP,进给剖面Pf：Pf Pr、f,基面Pr：PrVc 刀具安装面（车刀）,切削平面Ps:与 S相切 且 P,假定主运动方向Vc,假定进给运动方向f,切深平面Pp：Pr、Pf,进给、切深剖面参考系（Pr-Ps-Pf-Pp）,主切削刃上选定点,三、刀具静止角度（一）主剖面参考系刀具静止角度 共有六个独立的角度 1.主偏角 2.副偏角 3.前角 4.后角 5.刃倾角 6.副后角,刀具静止角度的标注,一刃四角法 所谓的“一刃四角法”是指刀具上每一条切削刃,必须且只需四个 角度基本角度,就能唯一的确定其在空间的位置。,切削刃 S 前刀面与主后刀面的交线，记为 S。它承担主要的切削工作。主偏角 r 主切削刃在基面上的投影与进给运动速度vf 方向之间的夹角。刃倾角 s 主切削刃与基面之间的夹角。前角 O O 前面与基面之间的夹角。后角o 后面与切削平面之间的夹角。,(1)刀具静止角度的标注,基面内测量：主偏角r 主切削刃在基面上的投 影 与进给运动方向的夹角主剖面内度量：1)前角o 前刀面与基面的夹角。2)后角o 主后刀面与切削平面的夹角切削平面度量：刃倾角s 主切削刃与基面间的夹角,（2）角度的标注 在该参考系中可标注以下几个角度，如图1-8-9所示。主偏角r 基面中测量的主切削刃与假定进给运动方向之间的夹角称为主偏角。刃倾角s 切削平面中测量的主切削刃与过刀尖所作基面之间的夹角称为刃倾角。前角O 正交平面中测量的前刀面与基面之间的夹角称为前角。后角O 正交平面中测量的后刀面与切削平面之间的夹角称为后角。副偏角r 基面中测量的副切削刃与假定进给运动方向之间的夹角称为副偏角。副后角O 副正交平面中测量的副后刀面与副切削平面之间的夹角称为副后角。楔角O 正交平面中测量的前、后刀面之间的夹角称为楔角O=90o-（O+O）刀尖角r 基面中测量的主、副切削刃之间的夹角称为刀尖角。r=180o（r+r）,（3）角度正负的规定 如图1-9所示，1)前面与基面平行时前角为零；前面与切削平面间夹角小于90时，前角为正；大于90时，前角为负。后面与基面间夹角小于90时，后角为正；大于90时，后角为负。如图1-9所示，刀尖处于切削刃最高点时刃倾角为正，刀尖处于切削刃最低点时刃倾角为负，切削刃与基面相重合时刃倾角为零。主偏角与负偏角的大小介于090之间。,2）角度的标注 在该参考系中可标注以下几个角度，如图1-9所示。,主剖面参考系刀具静止角度,（二）法剖面参考系刀具静止角度 1.主偏角 2.副偏角 3.法前角 4.法后角 5.刃倾角（三）进给、切深剖面参考系刀具静止角度 1.主偏角 2.副偏角 3.进给前角 4.进给后角 5.切深前角 6.切深后角,法剖面参考系刀具静止角度,进给、切深剖面参考系刀具静止角度,(四)其它静止参考系 刀具几何角度除可在正交平面静止参考系中标注以外，根据设计和工艺的需要，还可以选用以下静止参考系来标注，见表1-1。表1-1 其它静止参考系,四、刀具工作参考系中各平面,横向进给对刀具工作角度的影响,纵向进给对刀具工作角度的影响,（1）当刀具作纵向进给运动时（如图 所示）由于是以合成运动速度e为依据建立工作参考系，因此，刀具的工作前角较静止前角增大，刀具的工作后角较静止后角减小。oe=o+o（1-5）oe=o-o（1-6）,车削螺纹,刀具安装高低对刀具工作角度的影响刀具正确安装时,刀具安装高低时,刀杆中心面（线）不垂直于进给运动方向的影响,1-3 切削要素和切削方式,切削要素,进给量,切削速度,切削深度-背吃刀量,切削厚度,切削宽度,切削层横截面积,一、切削层参数与切削形式,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。如下图所示，车刀主切削刃上任意一点相对于工件的运动就轨迹是一条空间螺旋线。它们的各义及说明如下：,(1)切削厚度,bD=ap/sinkr,垂直于加工表面来度量的切削层尺寸，称为切削厚度，以hD表示。在外圆纵车（s0）时：,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：,（2）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。,hDf.sinkr,曲线形主切削刃、切削层各点的切削厚度互不相等。,外圆纵车（当s0 时）,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，hD越小，bD越大；当kr90时，hDf。,（3）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,对于车削来说，不论切削刃形状如何，切削面积均为：,ADhD.bD=f.ap,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kr0时，刀具经过切削后，残留在已加工表面上的不平部分（ABE）的剖面面积。,切削方式,自由切削：只有一条直线切削刃参与切削,非自由切削：曲线切削刃或主、副切削刃同时参与切削,直角切削：切削速度方向与主切削刃相垂直的切削,斜角切削：切削速度方向与主切削刃相垂直的切削,机动时间和金属切除率1、机动时间tm：完成一道工序所需的切削 时间,2、金属切除率Qz：单位时间内切下工件材 料的体积,