切削運動與和切削要素.ppt

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,第1章金屬切削加工基礎(chǔ)知識,本章要點,切削運動與切削要素,,金屬切削機床,,刀具,,金屬切削過程,,1.1切削運動與切削要素,一、零件表面,1.1.1零件表面及其成形方法,常用的表面：由平面、內(nèi)（外）圓面、和成形表面等幾種表面元素組成的。,外圓面和內(nèi)圓面（孔）是以某一直線為母線，以圓為軌跡，作旋轉(zhuǎn)運動時所形成的表面。平面是以一直線為母線，以另一直線為軌跡，作平移運動時所形成的表面。成形面是以曲線為母線，以圓或直線為軌跡，作旋轉(zhuǎn)或平移運動時所形成的表面。,二、工件表面的形成方法任何規(guī)則表面都可以看作是一條線（稱為母線）沿著另一條線（稱為導(dǎo)線）運動的軌跡。母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱為形成表面的發(fā)生線。,1.1.1零件表面及其成形方法,二、工件表面的形成方法可逆表面—形成表面的兩條發(fā)生線—母線和導(dǎo)線可以互換，而不改變形成表面的性質(zhì)。不可逆表面——如果母線和導(dǎo)線不可以互換。注意：有些表面的兩條發(fā)生線完全相同，只因母線的相對位置不同，也可形成不同的表面，如圓柱面、圓錐面和雙曲面。,1.1.1零件表面及其成形方法,,,,,,,,三、形成發(fā)生線的方法及所需運動形成發(fā)生線的方法可歸納為四種：軌跡法利用刀具作一定規(guī)律的軌跡運動對工件進行加工的方法。刀刃為切削點1，它按一定軌跡運動，形成所需的發(fā)生線2。形成發(fā)生線需要一個成形運動。,1.1.1零件表面及其成形方法,軌跡法,三、形成發(fā)生線的方法及所需運動成形法(仿型法)利用成形刀具對工件進行加工的方法。刀刃為切削線1，它的形狀和長短與需要形成的發(fā)生線2完全重合，刀具無須任何運動就可以得到所需的發(fā)生線形狀。形成發(fā)生線2不需運動。,1.1.1零件表面及其成形方法,成形法(仿型法),展成法利用工件和刀具作展成切削運動進行加工的方法。刀刃為切削線1，它的形狀和長短與需要形成的發(fā)生線2的形狀不吻合，切削線1與發(fā)生線2彼此作無滑動的純滾動，發(fā)生線2就是切削線1在切削過程中連續(xù)位置的包絡(luò)線。曲線3是切削刃上某點A的運動軌跡。在形成發(fā)生線2的過程中，或者僅由切削刃1沿著由它生成的發(fā)生線2滾動；或者切削刃1和發(fā)生線2（工件）共同完成復(fù)合的純滾動，這種運動稱為展成運動。形成發(fā)生線需要一個成形運動（展成運動）。,三、形成發(fā)生線的方法及所需運動,展成法,相切法利用刀具邊旋轉(zhuǎn)邊作軌跡運動對工件進行加工的方法。刀刃為旋轉(zhuǎn)刀具（銑刀或砂輪）上的切削點1，刀具作旋轉(zhuǎn)運動的同時，其中心按一定規(guī)律運動，切削點1的運動軌跡與工件相切，形成了發(fā)生線2。由于刀具上有多個切削點，發(fā)生線2是刀具上所有的切削點在切削過程中共同形成的。形成發(fā)生線需要二個成形運動：刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具中心按一定規(guī)律運動。,三、形成發(fā)生線的方法及所需運動,相切法,形成發(fā)生線所需的運動—成形運動按組成情況不同，可分為簡單成形運動：復(fù)合成形運動：,一個成形運動是由單獨的旋轉(zhuǎn)運動或直線運動構(gòu)成的。,一個成形運動，是由兩個或兩個以上旋轉(zhuǎn)運動或直線運動，按照某種確定的運動關(guān)系組合而成。,1.1.2表面成形運動,例：車螺紋。螺紋車刀是成形刀具，因此形成螺旋面只需1個運動即車刀在不動的工件作空間螺旋運動。該螺旋運動分解成等速的旋轉(zhuǎn)運動和等速的直線運動。圖b中以B11和A12代表。為得到一定導(dǎo)程的螺旋線，B11和A12須嚴(yán)格保持相對運動關(guān)系，即工件每轉(zhuǎn)一周，刀具的移動量應(yīng)為一個導(dǎo)程。,金屬切削加工是通過工件與刀具之間的相對運動實現(xiàn)的,而機械加工中的相對運動是通過機床實現(xiàn)的。在機床上所具有的這種相對運動稱為切削運動。,切削運動按其所起的作用可分為：主運動進給運動,1.1.3切削運動,1.主運動,主運動是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對運動，從而使刀具前面接近工件實現(xiàn)切削的運動。主運動的特點速度最高，消耗的功率最大。,2.進給運動,由機床或人力提供的運動，它使刀具與工件間產(chǎn)生附加的相對運動，進給運動將使待切除的金屬層不斷投入切削，從而完成整個表面加工時的運動。。,主運動的運動形式可以是旋轉(zhuǎn)運動，也可以是直線運動；主運動可以由工件完成，也可以由刀具完成；主運動和進給運動可以同時進行，也可以間歇進行；主運動通常只有一個，而進給運動的數(shù)目可以有一個或幾個，也可以沒有。,1.1.3切削運動,常見的切削運動,3.主運動和進給運動的合成,當(dāng)主運動和進給運動同時進行時，切削刃上某一點相對于工件的運動為合成運動，常用合成速度向量ve來表示，如圖所示。,1.1.3切削運動,常見機床的切削運動,切削運動及切削要素,切削加工過程中，在切削運動的作用下，工件表面一層金屬不斷地被切下來變?yōu)榍行?，從而加工出所需要的新的表面，在新表面形成的過程中，工件上有三個依次變化著的表面，它們分別是：,已加工表面已經(jīng)被切去多余金屬層所形成的新表面。待加工表面即將被切去金屬層的表面。過渡表面正在被切削刃切削而形成的表面,又稱加工表面或切削表面；,一、工件表面,1.1.4切削要素,n,,f,,,,,,,,dm,一、工件表面,一、工件表面,切削用量是用來表示切削加工中主運動和進給運動參數(shù)的數(shù)量。,切削用量包括：切削速度進給量背吃刀量,二、切削用量,1.1.4切削要素,（1）切削速度vc,在切削加工時，切削刃選定點相對于工件主運動的瞬時速度稱為切削速度，它表示在單位時間內(nèi)工件和刀具沿主運動方向相對移動的距離,單位為m/min或m/s。,主運動為旋轉(zhuǎn)運動時,切削速度vc計算公式為:,,式中d－工件直徑（mm）n－工件或刀具每分(秒)鐘轉(zhuǎn)數(shù)(r/min或r/s),二、切削用量,主運動為往復(fù)運動時,平均切削速度為：,,式中l(wèi)一往復(fù)運動行程長度(mm)nr一主運動每分鐘的往復(fù)次數(shù)(往復(fù)次數(shù)/min)。,（1）切削速度vc,二、切削用量,（2）進給量f或進給速度,進給量是在主運動的一個循環(huán)內(nèi)，刀具和工件之間沿進給運動方向所移動的距離，可用刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來表述或度量。,車削時進給量的單位是mm/r，即工件每轉(zhuǎn)一圈,刀具沿進給運動方向移動的距離。刨削等主運動為往復(fù)直線運動,其間歇進給的進給量為mm/雙行程，即每個往復(fù)行程刀具與工件之間的相對橫向移動距離。,二、切削用量,單位時間的進給量，稱為進給速度，車削時的進給速度vf計算公式為:,,銑削時，由于銑刀是多齒刀具，進給量單位除mm/r外，還規(guī)定了每齒進給量，用az表示，單位是(mm/z)，vf、f、az三者之間的關(guān)系為：,,z為多齒刀具的齒數(shù),（2）進給量f或進給速度,二、切削用量,（3）背吃刀量（切削深度）ap,背吃刀量ap是指主刀刃工作長度（在基面上的投影）沿垂直于進給運動方向上的投影值。,對于外圓車削，背吃刀量ap等于工件已加工表面和待加工表面之間的垂直距離,單位為mm。即：,,式中dw－待加工表面直徑dm－已加工表面直徑,二、切削用量,三、切削層參數(shù),切削層是主運動在一個切削循環(huán)內(nèi)，刀具切削部分從工件上切除的材料層。切削層參數(shù)就是指這個切削層的截面尺寸。,為了簡化計算，切削層形狀、尺寸規(guī)定在刀具的基面中度量，切削層的形狀和尺寸將直接影響刀具切削部分所承受的負(fù)荷和切屑的尺寸大小。通常在基面Pr內(nèi)度量。,1,2,,f,,,,ap,,Kr,如所示，車外圓時，當(dāng)主、副切削刃為直線，且?s=0，切削層就是車刀由位置Ⅰ移動到位置Ⅱ即一個f距離，刀具正在切削的那層金屬層，可見，切削層的形狀是平行四邊形。,切削層公稱厚度hD簡稱切削厚度，是垂直于切削表面度量的切削層尺寸。hD＝fsinκr,切削層公稱寬度bD簡稱切削寬度，是沿切削表面度量的切削層尺寸。bD＝ap/sinκr,切削層公稱橫截面積AD,三、切削層參數(shù),自由切削：沒有副刃參加切削,只有一條切削刃參加切削。非自由切削：切削刃為曲線或折線，或幾條切削刃同時參加切削。,四、切削方式,直角切削：λs＝0的切削，主切削刃與切削速度方向垂直斜角切削：λs≠0的切削，主切削刃與切削速度方向不垂直,四、切削方式,