第一章基本定义

第一章基本定义第一节概述教学目的使学生对金属切削加工在机械加工中的地位有初步认识，使学生对加工的分类、切削加工的种类有初步了解教学要点切削加工的定义、实现切削加工的条件、切削加工的种类、切削加工的重要性和发展历程教学方法讲解、举例、模拟加工过程教具教学过程切削加工的定义实现切削加工的条件切削加工的重要性切削加工的种类切削加工的发展史版书第一章基本定义第一节概述一、切削加工的定义切削加工：使用切削工具从毛坯上切除多余的材料，从而获得具有一定形状、精度和表面质量的零件。二、实现切削加工的条件1、刀具与工件之间的相对运动；2、刀具具有一定的空间几何形状；3、满足切削需要的刀具材料性能。三、金属切削加工的重要性机械制造中所用的工作母机80％～90％为金属切削机床1957年美国钢产量1亿吨1500万吨变成切屑四、切削加工的种类车、铣、刨、磨、钻、镗、铰五、切削加工的发展史秦铜车马轴承磨削汉五铢钱车削；弩机工具（钻、锉）1668明马拉铣床脚踏砂轮制作天文仪器1775英加工蒸汽机汽缸汽缸镗床1818美铣床1865前后各种机床出现（车、刨、插、齿轮、螺纹）1864法刀具几何形状对切削力的影响1870～1877俄切屑形成和种类1898美高速钢1927德硬质合金1932美切削用量手册1960以后涂层刀具、陶瓷刀具等出现五、本课程在专业教学中的地位切削原理→刀具→机制工艺作业第二节切削运动与切削用量教学目的掌握切削运动与切削用量三要素教学要点主运动、进给运动的定义与特点工件上的三个表面切削用量三要素的定义教学方法讲解、图示教具教学过程切削运动工件上的三个表面切削用量版书第二节切削运动与切削用量一、切削运动分为主运动进给运动1、主运动速度最高、消耗功率最大、回转或直线运动、连续或往复运动、只有一个2、进给运动速度低、消耗功率小、回转或直线运动、连续或间歇运动、可能不止一个（拉削无）二、工件上的三个表面1、待加工表面2、已加工表面3、过渡表面三、切削用两三要素1、切削速度v线速度m/s或m/minv＝πdn／10002、进给量fmm/r或mm/str（双行程）vf＝nfmm/s或mm/minfz：每齿进给量f=Z·fz3、背吃刀量apmm在同时⊥主运动和进给运动方向上度量的切削层尺寸作业分析各种加工方式的切削运动和切削用量第三节刀具的组成教学目的了解基本的刀面与刀刃教学要点前刀面、后刀面、副后刀面主切削刃、副切削刃、过渡刃教学方法讲解、图示教具教学过程刀具的组成刀面的分类切削刃的分类版书第三节刀具的组成一、刀具的组成装夹部分（刀柄、刀杆）用于正确安装在机床上的部分切削部分（刀头）前刀面Aγ主切削刃S后刀面Aα副切削刃S'副后刀面Aα'过渡刃（刀尖）二、刀面Aγ：切屑沿其流出的刀面Aα：与工件上过渡表面对应的刀面Aα'：与工件上已加工表面对应的刀面三、刀刃S：Aγ与Aα相交得到的边锋，完成主要金属切削工作S'：Aγ与Aα'相交得到的边锋，协同S完成工作，最终形成已加工表面过渡刃：连接S与S'的一段刀刃（直线或圆弧）作业制作车刀模型（类型、材质自定）第四节刀具的几何参数教学目的掌握标注参考系的建立、标注角度标注教学要点标注参考系的建立标注角度教学方法讲解、图示教具教学过程切削角度与相应的参考系标注参考系（正交平面参考系、法平面参考系、背平面及假定工作平面参考系、前后刀面正交剖面参考系）标注角度版书第四节刀具的几何参数一、切削角度与相应的参考系1、角度标注角度：图纸上标注的角度刃磨角度静态角度工作角度：刀具在实际工作状态下的角度动态角度2、参考系标注参考系：用来定义刀具标注角度的参考系，以刀具结构为基础，建立在刀具假定安装位置和假定切削运动基础上工作参考系：用来定义刀具的工作角度的参考系，建立在刀具实际安装位置和实际切削运动基础上3、标注参考系的假定条件（因刀具不同而不同）：回转刀具：进给运动速度的方向⊥或∥于刀具轴线车刀：进给运动只考虑方向，不考虑大小（即不考虑合成切削运动）刀刃上选定点与工件中心等高刀杆⊥工件轴线二、标注参考系1、正交平面参考系（主剖面参考系）PrPsPo（Po系）Pr（基面）：过S上选定点，与假定v方向⊥的平面Ps（切削平面）：过S上选定点，与S相切且⊥Pr的平面Po（正交平面）：过S上选定点，⊥Pr和Ps的平面2、法平面参考系（法剖面参考系）PrPsPn（Pn系）Pn（法平面）：过S上选定点，⊥S的平面3、背平面和假定工作平面参考系（进给切深剖面参考系）PrPpPf（Pf系）Pf（假定工作平面）：过S上选定点，⊥Pr，∥vf方向的平面Pp（背平面）：过S上选定点，⊥Pf和Pr的平面4、前后刀面正交剖面参考系（最大前角最小后角参考系）Pr、Pg、PbPg（前刀面正交剖面）：过S上选定点，⊥Pr，⊥Aγ的平面Pb（后刀面正交剖面）：过S上选定点，⊥Pr，⊥Aα的平面三、刀具的标注角度1、Po系的标注角度κr（主偏角）：Pr中度量Ps与Pf的夹角λs（刃倾角）：Ps中度量S与Pr的夹角γo（前角）：Po中度量Pr与Aγ的夹角αo（后角）：Po中度量Ps与Aα的夹角在S'上建立Po'系得到角度αo'（副后角）：Po'中度量Ps'与Aα'的夹角κr'（副偏角）：Pr'中度量Ps'与Pf的夹角角度的作用：λs、γo确定Aγ空间位置κr、αo确定Aα空间位置κr'、αo'确定Aα'空间位置λs、κr确定S空间位置六个独立角度λs、γo、κr、αo、κr'、αo'三个派生角度βo（楔角）：Po中度量Aγ与Aα的夹角γo+βo+αo＝90°ψr（余偏角）：Pr中度量S与Pp的夹角κr+ψr＝90°εr（刀尖角）：Pr中度量S与S'的夹角κr+εr+κr'＝180°2、Pn系的标注角度六个独立角度λs、κr、κr'、γn、αn、αn'γn（法前角）：Pn中度量Aγ与Pr的夹角αn（法后角）：Pn中度量Ps与Aα的夹角αn'（副法后角）：Pn'中度量Ps'与Aα'的夹角3、Pf系的标注角度六个独立角度γp、αp、γf、αf、αf'、αp'、γp（背前角）：Pp中度量Aγ与Pr的夹角αp（背后角）：Pp中度量Ps与Aα的夹角γf（侧前角）：Pf中度量Aγ与Pr的夹角αf（侧后角）：Pf中度量Ps与Aα的夹角αf'（副侧后角）：Pf'中度量Aγ'与Pr'的夹角αp'（副背后角）：Pp'中度量Ps'与Aα'的夹角作业绘制模型刀具的测绘图（标注各参考系独立角度）课堂练习：在90度左偏车刀建立参考系，标注角度。在切槽刀建立参考系，标注角度。第五节刀具的工作角度教学目的掌握工作参考系的建立、工作角度与标注标注角度的关系教学要点工作参考系的建立工作角度与标注角度关系教学方法讲解、图示教具教学过程工作参考系进给运动对工作角度的影响刀具安装位置对工作角度的影响版书第五节刀具的工作角度一、工作参考系工作主平面参考系PrePsePoe工作法平面参考系PrePsePne工作进给切深剖面参考系PrePpePfePre（基面）：过S上选定点，与ve（合成切削速度）方向⊥的平面Pse（切削平面）：过S上选定点，与S相切且⊥Pre的平面Poe（正交平面）：过S上选定点，⊥Pre和Pse的平面Pne（法平面）：过S上选定点，⊥S的平面Pfe（假定工作平面）：过S上选定点，⊥Pre，∥vf方向的平面Ppe（背平面）：过S上选定点，⊥Pfe和Pre的平面Pne＝Pn二、工作角度1、进给运动对工作角度的影响（1）横车（切断、切槽）建立标注参考系建立工作参考系γfe＝γf+μfαfe＝αf-μftan(μf)＝f/πdf↑、d↓→μf↑→γfe↑、αfe↓刀具接近工件中心时，可能导致αfe≤0°，失去切削能力（2）纵车（外圆、螺纹）车外圆时，f较小，可以忽略对工作角度的影响车螺纹时，f（螺纹导程）较大，必须考虑对工作角度的影响λs＝0°（保证螺纹牙形）螺牙右牙面：建立标注参考系建立工作参考系γfe＝γf+μfαfe＝αf-μftan(μf)＝f/πdγoe＝γo+μoαoe＝αo-μotan(μo)＝tan(μo)sin(κr)＝f·sin(κr)/πdf↑、d↓→μf↑μo↑→γfe↑、αfe↓螺牙左牙面与右牙面所受影响相反2、刀具安装位置对工作角度的影响1）选定点与工件中心不等高（1）横车（切断）选定点高于工件中心建立标注参考系建立标注参考系γfe＝γf+θfαfe＝αf-θfsin(θf)＝h/(d/2)＝2h/dtan(θf)＝h/sqrt((d/2)^2-h^2)因dh故tan(θf)≈2h/d＝sin(θf)h↑、d↓→θf↑→γfe↑、αfe↓选定点低于工件中心与上述情况相反（2）纵车（外圆）选定点高于工件中心建立标注参考系建立标注参考系γpe＝γp+θpαpe＝αp-θpsin(θp)＝h/(d/2)＝2h/dtan(θp)＝h/sqrt((d/2)^2-h^2)因dh故tan(θf)≈2h/d＝sin(θf)γoe＝γo+θoαoe＝αo-θotan(θo)＝tan(θp)cos(κr)h↑、d↓→θp↑→γfe↑、αfe↓选定点低于工件中心与上述情况相反内孔车刀与外圆车刀情况相反2）刀杆不垂直于进给运动方向κre＝κr±Gκre'＝κr'干G作业主偏角90副偏角2前角5后角12刃倾角0割刀切断直径50mm棒料，刀刃安装高于工件中心0.2mm，计算切断后端面留下的剪断芯柱直径第六节刀具标注角度的换算教学目的了解角度变换公式教学要点公式结论教学方法讲解教具教学过程正交平面和法平面间前角、后角换算正交平面和任意平面间前角、后角换算版书第六节刀具标注角度的换算一、正交平面和法平面间前角、后角换算（只要求掌握结论）二、正交平面和任意平面间前角、后角换算（只要求记住通式）作业第七节切削层参数与切削方式教学目的了解切削层定义、掌握切削层三个参数、了解切削方式教学要点切削层定义、三个参数、切削方式教学方法讲解、图示教具教学过程切削层定义作用切削层参数切削方式版书第七节切削层参数与切削方式一、切削层参数切削层：工件上正被刀具切削着的一层金属切削层横截面：切削层被Pr截得的截面切削层参数：切削层公称厚度hD：⊥过渡表面度量切削层公称宽度bD：∥过渡表面度量切削层公称面积AD：切削层横截面面积二、切削方式1、自由切削与非自由切削自由切削：一条直线切削刃参加切削二维切削非自由切削：曲线切削刃或多条直线切削刃参加切削三维切削2、直角切削与斜角切削直角切削：S的λs＝0S⊥v斜角切削：S的λs≠0作业