第一章刀具几何角度及切削要素Toolanglesandelementfactorsofcut 主要内容主要内容一、切削运动与切削用量一、切削运动与切削用量二、刀具切削部分的基本定义及参考系二、刀具切削部分的基本定义及参考系三、刀具角度三、刀具角度四、切削层参数与切削方式四、切削层参数与切削方式什么叫做金属切削加工？什么叫做金属切削加工？金属切削加工金属切削加工金属切削加工金属切削加工 用金属切削刀具从工件上切除多余的金属，从用金属切削刀具从工件上切除多余的金属，从用金属切削刀具从工件上切除多余的金属，从用金属切削刀具从工件上切除多余的金属，从而获得在形状、尺寸精度、表面质量上都符合预定而获得在形状、尺寸精度、表面质量上都符合预定而获得在形状、尺寸精度、表面质量上都符合预定而获得在形状、尺寸精度、表面质量上都符合预定要求的加工。要求的加工。要求的加工。要求的加工。切削加工工艺系统切削加工工艺系统切削加工工艺系统切削加工工艺系统 机床、夹具、刀具、工件机床、夹具、刀具、工件机床、夹具、刀具、工件机床、夹具、刀具、工件金属切削加工方法金属切削加工方法金属切削加工方法金属切削加工方法 车、铣、刨、钻、磨车、铣、刨、钻、磨车、铣、刨、钻、磨车、铣、刨、钻、磨、镗、拉、插、铰、扩、镗、拉、插、铰、扩、镗、拉、插、铰、扩、镗、拉、插、铰、扩、刮、滚、珩、推等。刮、滚、珩、推等。刮、滚、珩、推等。刮、滚、珩、推等。切削运动与切削用量切削运动与切削用量待待待待加加加加工工工工表表表表面面面面即即即即将将将将被被被被切切切切除除除除金金金金属属属属层层层层的表面的表面的表面的表面过渡表面过渡表面过渡表面过渡表面主切削刃主切削刃主切削刃主切削刃正对的表面正对的表面正对的表面正对的表面已已已已加加加加工工工工表表表表面面面面切切切切除除除除多多多多余余余余金金金金属属属属后后后后形形形形成成成成的表面的表面的表面的表面主主主主运运运运动动动动刀刀刀刀具具具具与与与与工工工工件件件件之之之之间间间间的的的的相相相相对运动对运动对运动对运动进进进进给给给给运运运运动动动动刀刀刀刀具具具具与与与与工工工工件之间的附加运动件之间的附加运动件之间的附加运动件之间的附加运动切切切切削削削削层层层层刀刀刀刀具具具具单单单单程程程程切切切切过过过过工工工工件件件件的的的的一一一一个个个个工件材料层工件材料层工件材料层工件材料层一、切削运动与切削层二、切削用量、切削时间与材料切除率切削用量切削用量切削时间切削时间材料切除率材料切除率关于切削时间关于切削时间三、切削时的合成速度向量刀具切削部分的基本定义及坐标系刀具切削部分的基本定义及坐标系刀柄刀柄刀头刀头三面三面两刃两刃一尖一尖后后后后 刀刀刀刀 面面面面 (A(A ) )工工工工件件件件过过过过渡渡渡渡表表表表面面面面相相相相对对对对的表面的表面的表面的表面副副副副 后后后后 刀刀刀刀 面面面面(A(A ) )与与与与已已已已加加加加工工工工表面相对的表面表面相对的表面表面相对的表面表面相对的表面前前前前刀刀刀刀面面面面(A(A ) )切切切切屑屑屑屑流过的表面流过的表面流过的表面流过的表面主主主主切切切切削削削削刃刃刃刃(S)(S)前前前前、后刀面相交的部分后刀面相交的部分后刀面相交的部分后刀面相交的部分副副副副切切切切削削削削刃刃刃刃(S)(S)前前前前、副副副副后后后后刀刀刀刀面面面面相相相相交的部分交的部分交的部分交的部分刀刀刀刀尖尖尖尖主主主主切切切切削削削削刃刃刃刃和和和和副副副副切切切切削削削削刃刃刃刃相相相相交交交交的的的的部分部分部分部分A A A A S SSSAA 一、刀具的组成前倒棱面：前倒棱面：A1 倒棱宽度：倒棱宽度：b1后倒棱面：后倒棱面：A1 倒棱宽度：倒棱宽度：b1钝圆半径：钝圆半径：rn刀尖圆弧半径：刀尖圆弧半径：r倒角刀尖长度：倒角刀尖长度：b刀尖倒角偏角：刀尖倒角偏角：二、刀具角度参考系 静止参考系静止参考系刀具设计时表明刀具角度形状刀具设计时表明刀具角度形状 工作参考系工作参考系工作时反映刀具有效的工作角度工作时反映刀具有效的工作角度正交平面参考系（正交平面参考系（Pr、Ps、Po） 法平面参考系（法平面参考系（Pr、Ps、Pn） 假定工作平面参考系（假定工作平面参考系（Pf、Pp、Pr）1. 刀具静止参考系刀具静止参考系 正交平面正交平面正交平面正交平面( (主剖面主剖面主剖面主剖面) )参考系（参考系（参考系（参考系（Pr、Ps、Po）基面基面Pr 通过切削刃上某一通过切削刃上某一通过切削刃上某一通过切削刃上某一选定点，垂直于切削速度的选定点，垂直于切削速度的选定点，垂直于切削速度的选定点，垂直于切削速度的平面平面平面平面切削平面切削平面Ps过切削刃选定过切削刃选定过切削刃选定过切削刃选定点，与切削刃相切并垂直于点，与切削刃相切并垂直于点，与切削刃相切并垂直于点，与切削刃相切并垂直于基面基面基面基面正交平面正交平面Po通过切削刃上通过切削刃上通过切削刃上通过切削刃上某一选定点，垂直于切削刃某一选定点，垂直于切削刃某一选定点，垂直于切削刃某一选定点，垂直于切削刃在基面上投影的平面。在基面上投影的平面。在基面上投影的平面。在基面上投影的平面。Ps、 Pr、 P0 互相垂直，构成正交平面参考系互相垂直，构成正交平面参考系 法平面法平面法平面法平面( (法剖面法剖面法剖面法剖面) )参考系（参考系（参考系（参考系（Pr、Ps、Pn）基面基面Pr和和和和切削平面切削平面Ps( (同同同同正交平面参考系正交平面参考系正交平面参考系正交平面参考系) )法平面法平面Pn通过切削刃上某通过切削刃上某通过切削刃上某通过切削刃上某一选定点，垂直于切削刃的一选定点，垂直于切削刃的一选定点，垂直于切削刃的一选定点，垂直于切削刃的平面。平面。平面。平面。 假定工作平面假定工作平面假定工作平面假定工作平面( (进给进给进给进给- -切深剖面切深剖面切深剖面切深剖面) )参考系（参考系（参考系（参考系（Pr、Pf、Pp）假定进给平面假定进给平面Pf过切削刃选过切削刃选过切削刃选过切削刃选定点平行于假定进给运动方向定点平行于假定进给运动方向定点平行于假定进给运动方向定点平行于假定进给运动方向并垂直于基面的平面并垂直于基面的平面并垂直于基面的平面并垂直于基面的平面假定切深平面假定切深平面Pp过切削刃选过切削刃选过切削刃选过切削刃选定点既垂直假定工作平面又垂定点既垂直假定工作平面又垂定点既垂直假定工作平面又垂定点既垂直假定工作平面又垂直于基面的平面直于基面的平面直于基面的平面直于基面的平面2. 刀具工作参考系刀具工作参考系(在工作状态下在工作状态下)工作坐标系与静止工作坐标系与静止坐标系的区别：坐标系的区别：f0，Ve e代替代替Vc c刀具安装位置不准确刀具安装位置不准确切削速度发生变化，切削速度发生变化，使得各平面方向发生使得各平面方向发生变化变化三、刀具角度刀具切削部分投影图的画法刀具切削部分投影图的画法刀具切削部分投影图的画法刀具切削部分投影图的画法副切削刃的正副切削刃的正交平面视图交平面视图主切削刃的正主切削刃的正交平面视图交平面视图Pr投影视图投影视图Ps投影视图投影视图角度定义角度定义 1. 在正交平面Po内测量前角前角0 前刀面与基面的夹角前刀面与基面的夹角后角后角0 后刀面与切削平面的夹角后刀面与切削平面的夹角楔角楔角0 前刀面与后刀面的夹角前刀面与后刀面的夹角2. 在基面Pr内测量主偏角主偏角r主切削刃与进给方向在基面上投影的夹角主切削刃与进给方向在基面上投影的夹角副偏角副偏角r 副切削刃与进给方向在基面上投影的夹角副切削刃与进给方向在基面上投影的夹角刀尖角刀尖角r主、副切削刃在基面上投影的夹角主、副切削刃在基面上投影的夹角余偏角余偏角r主切削刃与假定切深主切削刃与假定切深方向在基面上投影的夹角方向在基面上投影的夹角r3. 在副切削刃的正交平面内测量副后角副后角0 副后刀面与副切削平面的夹角副后刀面与副切削平面的夹角副前角副前角0 前刀面与基面的夹角前刀面与基面的夹角4. 在切削平面Ps内测量刃倾角刃倾角s 主切削刃与基面主切削刃与基面的夹角的夹角 刀尖为最低点刀尖为最低点刀尖为最低点刀尖为最低点刀尖为最高点刀尖为最高点刀尖为最高点刀尖为最高点锐角锐角为为正正，钝角钝角为为负负Tool cutting edge inclination angle 5.正交平面与法平面系的角度换算 正交平面通过切削刃上某点，垂直于正交平面通过切削刃上某点，垂直于切削刃在基面切削刃在基面上投影上投影的平面的平面 法平面通过切削刃上某点，垂直于法平面通过切削刃上某点，垂直于切削刃切削刃的平面的平面Po内测量的角度：内测量的角度： 0， 0， 0Pn内测量的角度，内测量的角度，n ，n ，n垂直于基面的任一剖面与正交平面角度换算垂直于基面的任一剖面与正交平面角度换算6. 小结要求掌握要求掌握10个刀具角度个刀具角度 基本角度基本角度0、0 、 0 、r 、 r 、s 派生角度派生角度0 、r 、r 、0角度之间可以相互换算角度之间可以相互换算6. 刀具角度的一面二角分析法一面二角：一面二角：空间任一平面定位只需两个角度空间任一平面定位只需两个角度 直头外圆车刀直头外圆车刀直头外圆车刀直头外圆车刀 前面：前面：0，s后面：后面：0，r副后面：副后面：0，r 4545度弯头车刀度弯头车刀度弯头车刀度弯头车刀 12前面：前面：0，s12后面：后面：0，r23副后面：副后面：0，r14副后面：副后面：0，r四、刀具的工作角度(在工作状态下的切削角度在工作状态下的切削角度) 以刀具与工件的以刀具与工件的相对相对位置、相对运动位置、相对运动为基础所为基础所建立的建立的工作参考系工作参考系定义的定义的角度角度 讨论讨论2个问题个问题刀具工作坐标系是如何建立的刀具工作坐标系是如何建立的当标注角度已知的时候，如何计算工作角度当标注角度已知的时候，如何计算工作角度 工作正交平面参考系工作正交平面参考系工作正交平面参考系工作正交平面参考系（Pre、Pse、Poe）Pre过切削刃上某一点，过切削刃上某一点， Ve的平面的平面Pse过切削刃上某一点，与切削刃相切并过切削刃上某一点，与切削刃相切并 Pre的平面的平面Poe过切削刃上某一点，过切削刃上某一点， 切削刃在切削刃在Pre上上投影的平面投影的平面工作前角工作前角工作前角工作前角 0e0e前刀面与基面的夹角前刀面与基面的夹角前刀面与基面的夹角前刀面与基面的夹角工作后角工作后角工作后角工作后角 0e0e后刀面与切削平面的夹角后刀面与切削平面的夹角后刀面与切削平面的夹角后刀面与切削平面的夹角 工作主偏角工作主偏角工作主偏角工作主偏角rere主切削刃与进给方向在主切削刃与进给方向在主切削刃与进给方向在主切削刃与进给方向在PrPr上上上上 投影的夹角投影的夹角投影的夹角投影的夹角工作副偏角工作副偏角工作副偏角工作副偏角rere 副切削刃与进给方向在副切削刃与进给方向在副切削刃与进给方向在副切削刃与进给方向在PrPr上投影的夹角上投影的夹角上投影的夹角上投影的夹角工作副后角工作副后角工作副后角工作副后角 0e0e 副后刀面与副切削平面的夹角副后刀面与副切削平面的夹角副后刀面与副切削平面的夹角副后刀面与副切削平面的夹角工作刃倾角工作刃倾角工作刃倾角工作刃倾角 sese 主切削刃与基面的夹角主切削刃与基面的夹角主切削刃与基面的夹角主切削刃与基面的夹角 工作法平面参考系工作法平面参考系工作法平面参考系工作法平面参考系（Pre、Pfe、Ppe）(自学自学)一一. 进给运动对工作角度的影响进给运动对工作角度的影响工作角度计算工作角度计算大多数情况下，进给速度远小于主大多数情况下，进给速度远小于主 运动速度，运动速度， 刀具工作角度近似于标注角度，但有时进给速刀具工作角度近似于标注角度，但有时进给速 度和主运动速度相比不能忽略，则必须加以考度和主运动速度相比不能忽略，则必须加以考 虑虑主要分析横车和纵车的情况主要分析横车和纵车的情况 工作坐标系不同于静工作坐标系不同于静止坐标系，导致工作角止坐标系，导致工作角度与标注角度不同度与标注角度不同 基面改变基面改变 切削平面改变切削平面改变 正交平面不变正交平面不变1. 横车横车 以切断刀为例以切断刀为例 特点：Pre和和Pse都发生倾斜都发生倾斜2. 纵车纵车特点：二二. 刀具安装对工作角度的影响刀具安装对工作角度的影响刀尖高于或者低于工件中心线刀尖高于或者低于工件中心线刀杆与进给方向不垂直刀杆与进给方向不垂直1.刀尖高于刀尖高于(低于低于)工件中工件中心心测试题 用用p = 5o ，p = 12o 的切断刀切断直径为的切断刀切断直径为50mm 的棒料。若刀刃安装时高于中心的棒料。若刀刃安装时高于中心0.2mm ，试计算切断后工件端面留下的剪断心柱直径。试计算切断后工件端面留下的剪断心柱直径。 提示：在切断过程中，工作后角减小到提示：在切断过程中，工作后角减小到0o时，时，刀刃无切削作用。刀刃无切削作用。刀具安装位置对工作角度的影响刀具安装位置对工作角度的影响解答pe p - p pe 0o p = 12o p 12osin p 2h/dd = 2 h /sin p o2.刀杆与进给方向不垂直刀杆与进给方向不垂直 刀杆中心与正常位刀杆中心与正常位置偏置偏 角时，刀具标注角时，刀具标注工作角度的假定工作平工作角度的假定工作平面与现工作平面面与现工作平面pfe成成 角角P Pf f回答问题回答问题1、当切削点高于工件中心时，对工作、当切削点高于工件中心时，对工作前角、后角有何影响？前角、后角有何影响？2、刀杆中心与进给方向不垂直，当刀、刀杆中心与进给方向不垂直，当刀杆中心与正常位置逆时针偏杆中心与正常位置逆时针偏角时，如角时，如何影响刀具的工作角度？何影响刀具的工作角度？切削层参数与切削方式切削层参数与切削方式 一、一、 切削层参数切削层参数 切削层切削层切削厚度切削厚度hD 切削宽度切削宽度bD 工件（刀具）每转工件（刀具）每转一圈一圈, ,刀具切削刃从工刀具切削刃从工件上切削下来转化为切件上切削下来转化为切屑的金属层屑的金属层, ,称为称为切削切削层层1. 切削层切削层垂直与工件过渡表面方向切削层的尺寸垂直与工件过渡表面方向切削层的尺寸当当s s 0 0时的外圆车刀纵车：时的外圆车刀纵车：2. 切削公称厚度切削公称厚度hD3. 切削宽度切削宽度bD 沿着工件过渡表面方向切削层的尺寸，等于沿着工件过渡表面方向切削层的尺寸，等于主切削刃工作长度在基面的投影主切削刃工作长度在基面的投影当当ss0 0时的外圆车刀纵车时的外圆车刀纵车二、二、 切削方式切削方式 自由切削与非自由切削自由切削与非自由切削正交切削正交切削(直角切削直角切削)与非正交切削与非正交切削 实际前角实际前角本章重点本章重点刀具坐标系（主剖面坐标系）刀具坐标系（主剖面坐标系）刀具标注角度（刀具标注角度（6个基本角度定义和画法）个基本角度定义和画法）切削层参数切削层参数本章复习思考题本章复习思考题 1金属切削原理及刀具复习思考题金属切削原理及刀具复习思考题P20-21 :第第1-1、1-2、1-9题题2 上课提出的思考题上课提出的思考题