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第10章 金属切削原理与刀具基础;10.1 切削运动与切削要素; 1.切削运动 切削加工时,刀具与工件的相对运动称为切削运动。按切削运动在切削过程中所起的 作用,可分为主运动和进给运动。 (1)主运动。主运动是直接切除工件上的切削层,以形成工件新表面的基本运动。主 运动通常是切削运动中速度最高、消耗功率最多的运动。主运动的形式可以是旋转运动或 直线运动,但每种切削加工方法中主运动通常只有一个。主运动的速度以vc表示,称为切 削速度。; (2)进给运动?? 进给运动是指不断地把切削层投入切削从而加工出完整表面所需的运 动,其运动速度和消耗的功率都比主运动要小。进给运动可能不止一个,其形式可以是直 线运动、旋转运动和它们的组合。另外,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 或进给速度vf表示。 切削加工的主运动与进给运动往往是同时进行的,因此刀具切削刃上某一点与工件的 相对运动应是上述两个运动的合成,其大小和方向用合成速度向量ve表示,ve=vf+vc, 如图10-1所示。;; 主运动和进给运动是实现切削加工的基本运动,可以由刀具来完成,也可以由工件来 完成,还可以由刀具和工件共同来完成。同时,主运动和进给运动可以是直线运动(平动), 也可以是旋转运动(转动),还可以是平动和转动的复合运动。正是由于上述不同运动形式 和不同运动执行元件的多种组合,产生了不同的切削加工方法。; 常用机床的切削运动见表10-1。; 2.切削表面 在切削过程中,工件上出现以下三个不断变化着的表面: (1)待加工表面:即将被切除切削层的表面; (2)已加工表面:已经切去切屑形成的新表面; (3)加工表面(过渡表面):工件上正在被切削的表面。;10.1.2 切削要素 切削要素主要指控制切削过程的切削用量和在切削过程中由加工余量变成切屑的切削 层参数,如图10-2所示。;; 1.切削用量 切削用量是切削时各运动参数的总称,包括切削速度vc、进给量f(或进给速度vf)和背吃刀量(切削深度)ap,又称为切削用量三要素,它们是调整机床运动的依据。; (1)切削速度vc:单位时间内刀具切削刃上选定点相对于工件沿主运动方向的移动距 离,单位为 m/s。计算时常用最大切削速度代表刀具的切削速度。 若主运动为旋转运动,则切削速度为式中:dw为工件待加工表面直径,mm;n 为工件转速,转/s。; 若主运动为往复运动(如刨削),则切削速度为式中:nr为主运动每秒钟的往复次数,次/s;l为往复运动的行程长度,mm。; (2)进给量f:在主运动每转一转或每一行程时,刀具在进给方向上相对工件的位移 量,单位为 mm/转(车削、镗削等)或 mm/行程(刨削、磨削等)。 进给量还可以用进给速度vf(mm/s)或多刃刀具的每齿进给量fz(mm/个)表示。一 般为式中:n 为主运动的转速,转/s;z 为刀具齿数,个/转。; (3)背吃刀量(切削深度)ap:待加工表面与已加工表面之间的垂直距离,mm。 车削外圆时,有 钻孔时,有式中:dw为工件待加工表面的直径,mm;dm 为工件已加工表面的直径,mm。; 2.切削层参数 切削层是指切削过程中,工件上正被刀具切削刃切削的一层金属,即相邻两个加工表 面之间的金属层,如图10-2所示。切削层的大小反映了切削刃所承载荷的大小,直接影 响加工质量、生产率、刀具磨损等。; (1)切削厚度ac:垂直于加工表面测量的切削层尺寸(mm),即相邻两加工表面之间 的距离,它反映了切削刃单位长度上的切削负荷。车削外圆时,有式中,κr为刀具切削刃与工件轴线之间的夹角。; (2)切削宽度aw:沿加工表面测量的切削层尺寸(mm),它反映了切削刃参加切削的 工作长度。当车刀主切削刃为直线车削外圆时,有; (3)切削面积 Ac:切削层在切削层尺寸平面内的实际横截面积(mm2)。车削外圆 时,有;10.2 刀具基础知识; (3)拉刀类:在工件上拉削出各种内、外几何表面的刀具,生产率高,用于大批量生 产,刀具成本高。 (4)铣刀类:一种应用非常广泛的在圆柱或端面具有多齿、多刃的刀具,它可以用来 加工平面、各种沟槽、螺旋表面、成形表面等。 (5)螺纹刀具:指加工内、外螺纹表面用的刀具,常用的有丝锥、板牙、螺纹切头、螺 纹液压工具以及螺纹车刀等。; (6)齿轮刀具:用于加工齿轮、链轮、花键等齿形的一类刀具,如齿轮滚刀、插齿刀、 剃齿刀、花键滚刀等。 (7)磨具类:用于表面精加工和超精加工的刀具,如砂轮、砂带、抛光轮等。 (8)组合刀具、自动线刀
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