1、第二章數(shù)控切削原理,2.1.1切削運(yùn)動(dòng) 金屬切削加工時(shí)刀具和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，稱為切削運(yùn)動(dòng)。 （1）主運(yùn)動(dòng) （2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng),2.1 概述,2.1.2工件上的加工表面,（1）待加工表面。工件上即將被切除的表面。在切削過程中，待加工表面將逐漸減小，直至全部切除。 （2）已加工表面。工件上被刀具切削后形成的新表面。在切削過程中，已加工表面隨切削的進(jìn)行逐漸擴(kuò)大。 （3）過渡表面。工件上由切削刃正在切削著的表面。在切削過程中，過渡表面是不斷改變的，且總是處于待加工表面和已加工表面之間。,2.1.3切削用量,（1）切削速度v （2）進(jìn)給量f ， vf = nf = nz fz （3）背吃刀量ap,2.1

2、.4刀具的幾何參數(shù),1）前刀面A切屑流經(jīng)的刀具表面。 2）主后刀面A與工件上過渡表面相對(duì)的刀具表面。 3）副后刀面A與工件上已加工表面相對(duì)的刀具表面。 4）主切削刃S前刀面與主后刀面的交線，在切削過程中完成主要切削工作。 5）副切削刃S前刀面與副后刀面的交線，它參與部分切削工作最終形成已加工表面，并影響已加工表面粗糙度的大小。,(2) 刀具標(biāo)注角度參考系,概念,(2) 刀具標(biāo)注角度參考系,1）基面Pr通過切削刃上選定點(diǎn)，且與該點(diǎn)的切削速度方向垂直的平面。 2）切削平面Ps通過切削刃上選定點(diǎn)，且與切削刃相切并垂直于基面的平面。 3）正交平面Po通過切削刃上選定點(diǎn)，且與該點(diǎn)的基面和切削平面同時(shí)垂直

3、的平面。 4）法平面Pn通過切削刃上選定點(diǎn)，且與切削刃垂直的平面。 5）假定工作平面Pf通過切削刃上選定點(diǎn)，且垂直于基面并平行于假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的平面。 6）背平面Pp通過切削刃上選定點(diǎn)，且垂直于基面和假定工作平面的平面。,(3)刀具的標(biāo)注角度,1）正交平面參考系標(biāo)注角度 2）法平面參考系標(biāo)注角度 3）假定工作平面和背平面參考系,(4) 刀具的工作角度,1）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)刀具工作角度的影響,刀具安裝高度的影響,刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直時(shí)的影響,2.1.5切削層參數(shù),（1）切削層公稱厚度hD，（2）切削層公稱寬度bD ， （3）切削層公稱橫截面積AD,2.2 金屬切削過程的基本規(guī)律及其應(yīng)用,2.2

4、.1切屑的形成及種類 1切屑的形成過程：（1）第一變形區(qū)、（2） 第二變形區(qū) 、（3） 第三變形區(qū),2. 切屑的種類,（1）帶狀切屑，（2）擠裂切屑 ，（3）單元切屑 ，（4）崩碎切屑,222 積屑瘤,3積屑瘤在切削過程中的作用 (1)增大實(shí)際工作前角oe，可降低切削力 (2)積屑瘤硬度很高，可代替刀刃工作，起保護(hù)刀刃、提高刀具耐用度的作用。 (3)改變了被吃刀量。 (4)增大了已加工表面的粗糙度。,2.2.3切削力,1 切削力的分析 （1）主切削力Fc ，（2）軸向力Ff ，（3）徑向力Fp,2 切削力的計(jì)算,4影響切削力的主要因素,(1) 工件材料。 (2) 切削用量。 (3) 刀具幾何參

5、數(shù)。,2.2.4切削熱與切削溫度,1切削熱的產(chǎn)生與傳出 2切削溫度的分布 3影響切削溫度的主要因素,3影響切削溫度的主要因素,(1) 切削用量。增大切削用量時(shí)，切削功率增大，產(chǎn)生的切削熱也多，切削溫度就會(huì)升高。 (2) 工件材料。工件材料的強(qiáng)度和硬度越高，單位切削力越大，切削時(shí)所消耗的功就越多，產(chǎn)生的切削熱也多，切削溫度就越高。 (3) 刀具幾何參數(shù)。刀具的前角和主偏角對(duì)切削溫度影響比較大。增大前角，可使切削變形及切屑與前刀面的摩擦減小，產(chǎn)生的切削熱減少，切削溫度下降。 (4) 其它因素。刀具后刀面磨損增大時(shí)，加劇了刀具與工件間的摩擦，使切削溫度升高。,2.3 刀具磨損與刀具耐用度,2.3.1

6、刀具的磨損形式 ：(1) 前刀面磨損，(2) 后刀面磨損，(3) 前刀面和后刀面同時(shí)磨損或邊界磨損,2.3.2刀具磨損的原因,（1）硬質(zhì)點(diǎn)磨損 (2) 粘結(jié)磨損 (3) 擴(kuò)散磨損 (4) 化學(xué)磨損,2.3.3刀具的磨損過程,2.3.4刀具耐用度,刀具耐用度是指刀具由刃磨后開始切削，一直到磨損量達(dá)到刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過的總切削時(shí)間,單位一般為分鐘（min）。刀具壽命是指刀具從開始投入使用到報(bào)廢為止的總切削時(shí)間。,2.4數(shù)控加工刀具及其幾何參數(shù)的選擇,2.4.1刀具材料的選擇,2.4.2刀具幾何參數(shù)的選擇,(1) 前角的選擇。選擇原則如下： 1）加工塑性材料時(shí)，為減小切削變形，降低切削力和切削溫度

7、，應(yīng)選較大的前角，加工脆性材料時(shí)，為增加刃口強(qiáng)度，應(yīng)取較小的前角。 2）刀具材料的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度較高時(shí)，應(yīng)取較大的前角。 3）粗加工、斷續(xù)切削時(shí)，為提高切削刃的強(qiáng)度，應(yīng)選用較小的前角。精加工時(shí)，為使刀具鋒利，提高表面加工質(zhì)量，應(yīng)選用較大的前角。,2.4.2刀具幾何參數(shù)的選擇,(2) 后角的選擇。其選擇原則如下： 1）工件的強(qiáng)度、硬度較高時(shí)，為增加切削刃的強(qiáng)度，應(yīng)選擇較小的后角。 2）粗加工或斷續(xù)切削時(shí)，為了強(qiáng)化切削刃，應(yīng)選較小的后角。精加工或連續(xù)切削時(shí)，刀具的磨損主要發(fā)生在刀具后刀面，應(yīng)選用較大的后角。 3）當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性較差，容易出現(xiàn)振動(dòng)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減小后角。,2.4.2刀具幾何參數(shù)的選擇

8、,(3)主偏角與副偏角的選擇。主偏角與副偏角的作用有以下幾點(diǎn)： 1）減小主偏角和副偏角，可降低殘留面積的高度，減小已加工表面的粗糙度值。 2）減小主偏角和副偏角，可使刀尖強(qiáng)度提高，散熱條件改善，提高刀具耐用度。 3）但減小主偏角和副偏角，均使徑向力增大，容易引起工藝系統(tǒng)的振動(dòng)，加大工件的加工誤差和表面粗糙度值。,2.4.2刀具幾何參數(shù)的選擇,(4) 刃傾角的選擇。刃傾角的作用如下： 1）影響切屑的流出方向（如圖2-19所示）。當(dāng)s0時(shí)，切屑沿主切削刃方向流出；當(dāng)s0時(shí)，切屑流向待加工表面；當(dāng)s0時(shí)，切屑流向已加工表面。,2.4.2刀具幾何參數(shù)的選擇 (4) 刃傾角的選擇。,2）影響刀尖強(qiáng)度和散

9、熱條件（如圖2-20所示）。當(dāng)s0時(shí)，切削過程中遠(yuǎn)離刀尖的切削刃處先接觸工件，刀尖可免受沖擊，同時(shí)，切削面積在切入時(shí)由小到大，切出時(shí)由大到小逐漸變化，因而切削過程比較平穩(wěn)，大大減小了刀具受到的沖擊和崩刃的現(xiàn)象。,2.4.2刀具幾何參數(shù)的選擇 (4) 刃傾角的選擇。,3）影響切削刃的鋒利程度。當(dāng)刃傾角的絕對(duì)值增大時(shí)，可使刀具的實(shí)際前角增大，刃口實(shí)際鈍圓半徑減小，增大切削刃的鋒利性。 (5)其它幾何參數(shù)的選擇 1）切削刃區(qū)的剖面形式。通常使用的刀具切削刃的刃區(qū)形式有鋒刃、倒棱、刃帶、消振棱和倒圓刃等,2.4.2刀具幾何參數(shù)的選擇,(5)其它幾何參數(shù)的選擇 2）刀面形式和過渡刃 前刀面形式。后刀面形

10、式。 過渡刃。,2.5切削用量及切削液的選擇,2.5.1 切削用量合理選擇 1切削用量的選擇原則 (1)粗加工時(shí)切削用量的選擇原則 根據(jù)工件的加工余量，首先選擇盡可能大的背吃刀量ap；其次根據(jù)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)及刀桿的強(qiáng)度剛度等的限制條件，選擇盡可能大的進(jìn)給量f最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度vc；并且校核所選切削用量是機(jī)床功率允許的。 (2)精加工時(shí)切削用量的選擇原則 首先根據(jù)粗加工后的加工余量確定背吃刀量ap；其次根據(jù)已加工表面粗糙度的要求，選取較小的進(jìn)給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選擇較高的切削速度vc；并校核所選切削用量是機(jī)床功率允許的。,2切削用量的選擇方法,(1)背吃刀量

11、ap 應(yīng)根據(jù)加工余量確定。粗加工時(shí)應(yīng)盡量用一次走刀切除全部加工余量。當(dāng)加工余量過大、機(jī)床功率不足、工藝系統(tǒng)剛度較低、刀具強(qiáng)度不夠、斷續(xù)切削及切削時(shí)沖擊振動(dòng)較大時(shí)，可分幾次走刀。 (2)進(jìn)給量f 粗加工時(shí)，由于對(duì)工件表面質(zhì)量沒有太高的要求，這時(shí)主要考慮機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)以及刀桿的強(qiáng)度和剛度等限制因素，在工藝系統(tǒng)的強(qiáng)度剛度允許的情況下，可選用較大的進(jìn)給量，可根據(jù)工件材料、刀桿尺寸、工件直徑和已確定的背吃刀量查閱切削用量等相關(guān)手冊(cè)確定。,2切削用量的選擇方法,(3)切削速度vc 根據(jù)已選定的背吃刀量、進(jìn)給量，按照一定刀具耐用度下允許的切削速度公式來確定切削速度。粗加工時(shí)，背吃刀量和進(jìn)給量都較大，切削速度受刀具耐用度和機(jī)床功率的限制，一般較低。精加工時(shí)，背吃刀量和進(jìn)給量都取的較小，切削速度主要受加工質(zhì)量和刀具耐用度影響，一般較高。,2.5.2切削液的選擇,1 切削液的作用 （1）冷卻作用。 （2）潤(rùn)滑作用。 （3）清洗作用。 （4）防銹作用。,2 切削液的添加劑。 （1）油性添加劑。 （2）極壓添加劑。 （3）表面活性劑。 （4）防銹添加劑。,3常用切削液的種類與選用,（1）水溶液。它的主要成分是水，其中加入了少量的防銹劑、清洗劑和潤(rùn)滑劑。水溶液的冷卻效果良好，多用于普通磨削和粗加工。 （2）乳化液。它是將乳化油（由礦物油和表面活性劑配成）用水稀釋而成，用途廣泛。低濃度的乳化液具有良好