1、第2章 金屬切削及機(jī)床基本知識,重慶大學(xué),2.1 概述,重慶大學(xué),2.1.1 機(jī)械零件的種類及其表面形成原理,機(jī)械產(chǎn)品是怎么構(gòu)成的?,機(jī)器的組成：,汽車的組成：,機(jī)器的組成：,2.1.1 機(jī)械零件的種類及其表面形成原理,1. 零件的種類 (1) 軸類零件,特點(diǎn):,2.1.1 機(jī)械零件的種類及其表面形成原理,1. 零件的種類 (2) 盤套類零件,特點(diǎn):,2.1.1 機(jī)械零件的種類及其表面形成原理,1. 零件的種類 (3) 支架箱體類零件,2.1.1 機(jī)械零件的種類及其表面形成原理,1. 零件的種類 (4) 六面體類零件,2.1.1 機(jī)械零件的種類及其表面形成原理,1. 零件的種類 (5) 特殊類

2、零件,2.1.1 機(jī)械零件的種類及其表面形成原理,1.零件的種類 (6) 機(jī)身機(jī)座類零件,2.1.1 機(jī)械零件的種類及其表面形成原理,2.零件加工表面形成原理,零件是怎么加工制造出來的呢?,機(jī)器零件上常用的各種典型表面,機(jī)械零件的表面：,機(jī)器零件上常用的各種典型表面,機(jī)械零件常用的表面形狀,(1)零件表面的形成,零件表面可以看成是一條線沿著另一條線移動或旋轉(zhuǎn)而形成的。并且我們把這兩條線叫著母線和導(dǎo)線，統(tǒng)稱發(fā)生線。 母線動 導(dǎo)線靜,例、零件表面的形成,例、零件表面的形成,組成零件輪廓的幾何表面,(2)發(fā)生線的形成,1) 成型法利用成形刀具來形成發(fā)生線，對工件進(jìn)行加工的方法。,(2)發(fā)生線的形成,

3、1) 成型法利用成形刀具來形成發(fā)生線，對工件進(jìn)行加工的方法。,2)發(fā)生線的形成,2) 軌跡法靠刀尖的運(yùn)動軌跡來形成工件表面形狀的方法。,2)發(fā)生線的形成,2) 軌跡法靠刀尖的運(yùn)動軌跡來形成工件表面形狀的方法。,2)發(fā)生線的形成,3) 相切法由圓周刀具上的多個切削點(diǎn)來共同形成工件表面形狀的方法。,3)發(fā)生線的形成,4) 展成法利用工件和刀具作展成切削運(yùn)動來形成工件表面的方法。,2.1.2 切削運(yùn)動與切削用量,1.工件上的表面,2.切削運(yùn)動與切削用量的定義（重點(diǎn)）,2.1.2 切削運(yùn)動與切削用量,2.切削運(yùn)動與切削用量,(1)主運(yùn)動和切削速度： 由機(jī)床提供的刀具和工件之間的主要運(yùn)動，能使刀具從工件

4、上切除金屬層使之變?yōu)榍行肌?2.切削運(yùn)動與切削用量,(1)主運(yùn)動和切削速度,單位: m/min,2.切削運(yùn)動與切削用量,(2)進(jìn)給運(yùn)動和進(jìn)給量: 使主運(yùn)動能夠連續(xù)地切除工件上多余的金屬層，以形成全部已加工表面的運(yùn)動。,2.切削運(yùn)動與切削用量,(2)進(jìn)給運(yùn)動和進(jìn)給量,f mm/r,f mm/dst,Vf mm/min,fz mm/齒,f mm/r,2.切削運(yùn)動與切削用量,(3)切深運(yùn)動和背吃刀量,背吃刀量sp,2.切削運(yùn)動與切削用量,(3)切深運(yùn)動和背吃刀量 背吃刀量是指在垂直于由主運(yùn)動方向和進(jìn)給運(yùn)動方向所組成的平面上測量的刀具與工件接觸的切削層尺寸。,2.切削運(yùn)動與切削用量,(3)切深運(yùn)動和背

5、吃刀量,切削用量三要素,背吃刀量asp、 進(jìn)給量f 切削速度vc,2.切削運(yùn)動與切削用量,(4)合成切削運(yùn)動和 合成切削速度,2.1.3 刀具切削部分的幾何參數(shù),刀面,前刀面 后刀面 副后刀面,刀刃,主切削刃 副切削刃 刀尖,1.刀具切削部分的構(gòu)成,刀尖的類型,點(diǎn)狀刀尖,修圓刀尖,倒角刀尖,2. 刀具的靜態(tài)角度,確定刀具角度的坐標(biāo)參考系： 實(shí)際合成切削運(yùn)動方向 工作參考系 進(jìn)給運(yùn)動方向 刀具實(shí)際安裝位置,2. 刀具的靜態(tài)角度,確定刀具角度的坐標(biāo)參考系： 假定主運(yùn)動方向 靜止參考系 假定進(jìn)給運(yùn)動方向 刀具安裝位置,2. 刀具的靜態(tài)角度,確定刀具角度的坐標(biāo)參考系： 工作參考系 工作角度 靜止參考系

6、 靜態(tài)角度,a、建立參考系的基準(zhǔn)不同 刀具的靜態(tài)角度是以標(biāo)準(zhǔn)安裝狀態(tài)下的假定主運(yùn)動方向和進(jìn)給運(yùn)動方向來建立靜態(tài)參考系的。 刀具的工作角度是以實(shí)際安裝狀態(tài)下的合成切削運(yùn)動方向和進(jìn)給運(yùn)動方向建立工作參考系。 b、用途不同 刀具的靜態(tài)角度是在設(shè)計(jì)、制造、刃磨和檢驗(yàn)刀具時采用。 刀具的工作角度是在分析刀具切削狀態(tài)時采用。,刀具靜態(tài)角度與工作角度的區(qū)別,當(dāng)?shù)毒咛幱跇?biāo)準(zhǔn)安裝狀態(tài)時，且進(jìn)給速度相對于主運(yùn)動速度來說非常小時，可以認(rèn)為刀具的靜態(tài)角度與刀具的工作角度重合。,刀具靜態(tài)角度與工作角度的聯(lián)系,(1)刀具靜止參考系,刀具靜止參考系是在下列假定條件下建立的： 1)刀刃上的選定點(diǎn)位于假定工件的軸平面內(nèi)，是刀具

7、靜止參考系的原點(diǎn)；,(1)刀具靜止參考系,刀具靜止參考系是在下列假定條件下建立的： 2)過刀具切削刃選定點(diǎn)的假定的進(jìn)給運(yùn)動方向位于車刀刀體（軸線）的法平面內(nèi)并與車刀底面相平行；,(1)刀具靜止參考系,刀具靜止參考系是在下列假定條件下建立的： 3)過刀具切削刃選定點(diǎn)的假定的主運(yùn)動方向垂直于車刀刀體的底面。,(1)刀具靜止參考系,構(gòu)成刀具靜止參考系的基準(zhǔn)平面有六個： 1)基面Pr 車刀的基面平行于刀體底面。,1)基面Pr,(1)刀具靜止參考系,2)切削平面Ps,2)切削平面Ps,(1)刀具靜止參考系,3) 正交平面Po,正交平面參考系,3)正交平面Po,4)法平面Pn,法平面參考系,法平面參考系,

8、5)假定工作平面Pf,6)背平面Pp,假定工作平面背平面參考系,假定工作平面背平面參考系,(1)刀具靜止參考系,小結(jié): 正交平面參考系 由基準(zhǔn)平面PrPsPo組成的靜止參考系。 法平面參考系 由基準(zhǔn)平面PrPsPn組成的靜止參考系。 假定工作平面背平面參考系 由基準(zhǔn)平面PrPfPp組成的靜止參考系。,(2)刀具的靜態(tài)角度,1)在正交平面參考系中定義的刀具靜態(tài)角度 前角o：,(2)刀具的靜態(tài)角度, 后角ao：,(2)刀具的靜態(tài)角度, 主偏角kr：,(2)刀具的靜態(tài)角度, 刃傾角ls： 切削刃的選定點(diǎn)、刃傾角和主偏角這三個參數(shù)，確定了主切削刃在參考系中的位置。,(2)刀具的靜態(tài)角度, 前角o： 后

9、角ao ： 主偏角kr： 刃傾角s： 上述四個角度確定了主切削刃、前刀面、后刀面在參考系中的位置。,(2)刀具的靜態(tài)角度,同理：確定刀具副切削刃、副前刀面、副后刀面的位置也需要四個角度，即 副前角o 副后角ao 副主偏角kr 副刃傾角s,派生角度,派生角度,(2)刀具的靜態(tài)角度, 副偏角kr： 副偏角kr一般為銳角。,(2)刀具的靜態(tài)角度, 副后角ao：,(2)刀具的靜態(tài)角度,小結(jié)： 上述六個角度（ro、ao 、kr、s、kr、ao）是在正交平面參考系中，確定車刀三個刀面（前面Ar、后面Aa、副后面Aa）、兩個刀刃（主切削刃S、副切削刃S）的位置所必需的六個獨(dú)立的刀具角度。,(2)刀具的靜態(tài)角

10、度, 楔角 b： b =90-（ go + ao ）,(2)刀具的靜態(tài)角度, 刀尖角er ： er =180-（ kr + kr ）,(2)刀具的靜態(tài)角度, 余偏角： =90- kr,(2)刀具的靜態(tài)角度,2)在法平面參考系中定義的靜態(tài)角度 即： 法前角n 法后角an 主偏角kr 刃傾角s 副偏角kr 副法后角an 其中主偏角kr、刃傾角s、副偏角kr同正交平面參考系中的角度完全相同，其余三個角度，即法前角n、法后角an、副法后角an的定義不一樣。,(2)刀具的靜態(tài)角度,正交平面參考系與法平面參考系之間的角度換算公式：,(2)刀具的靜態(tài)角度,3)在假定工作平面背平面參考系中定義的靜態(tài)角度 即：

11、 側(cè)前角f 側(cè)后角af 背前角p 背后角ap 副側(cè)后角af 副背后角ap,(2)刀具的靜態(tài)角度,正交平面參考系與假定工作平面、背平面參考系之間的角度換算公式：,確定刀具角度的坐標(biāo)參考系： 實(shí)際合成切削運(yùn)動方向 工作參考系 進(jìn)給運(yùn)動方向 刀具實(shí)際安裝位置,3. 刀具的工作角度,3. 刀具的工作角度,在一般的普通切削過程中(車外圓、鏜孔、銑平面):,工作參考系與靜止參考系區(qū)別很小!,刀具的靜止角度刀具的工作角度,3.刀具的工作角度,在一些特殊的切削過程中(如車螺紋、車槽、切斷、車絲桿、大進(jìn)給銑削）:,工作參考系與靜止參考系區(qū)別很大!,刀具的靜止角度刀具的工作角度,確定刀具角度的坐標(biāo)參考系： 實(shí)際合

12、成切削運(yùn)動方向 工作參考系 進(jìn)給運(yùn)動方向 刀具實(shí)際安裝位置,3. 刀具的工作角度,3.刀具的工作角度,刀具的工作參考系和工作角度的定義 基面 通過切削刃上選定點(diǎn)，垂直于假定主運(yùn)動 方向的平面； 工作基面 通過切削刃上的選定點(diǎn)，垂直于合成切削 運(yùn)動方向的平面。 前角 在正交平面上測量的前面與基面間的夾角； 工作前角 在工作正交平面中測量的前面與工作基面之 間的夾角。,(1)進(jìn)給運(yùn)動對刀具工作角度的影響,1. 進(jìn)給運(yùn)動對刀具工作角度的影響,例:切斷車削過程對刀具工作角度的影響,goe = go +,aoe = ao-,討論：,(2)刀具安裝位置對工作角度的影響 1)刀具安裝高低對工作角度的影響,g

13、pe = g p + q p,ape = a p q p,(2)刀具安裝位置對工作角度的影響 2)刀桿軸線與進(jìn)給方向不垂直的影響,kre =kr Gr,kre =kr -（ Gr）,2.1.4 切削層參數(shù)與切削方式,1.切削層參數(shù),什么是切削層?,2.1.4 切削層參數(shù)與切削方式,1.切削層參數(shù),(1)切削層厚度,(2)切削層寬度,(3)切削層面積,2.材料切除率Q,單位時間所切除的材料體積,單位：mm3/min。 Q =1000vcAD =1000vchDbD =1000vcaspf,3.切削方式,(1)自由切削和非自由切削,3.切削方式,(2)直角切削和斜角切削,2.1.5 金屬切削機(jī)床的

14、基本知識,什么是機(jī)床? 機(jī)床工作母機(jī)工具機(jī),2.1.5 金屬切削機(jī)床的基本知識,1.對金屬切削機(jī)床的基本要求 (1)機(jī)床的性能方面 1)工藝范圍 是指機(jī)床適應(yīng)不同加工要求的能力。,2.1.5 金屬切削機(jī)床的基本知識,1.對金屬切削機(jī)床的基本要求 (1)機(jī)床的性能方面 1)工藝范圍 內(nèi)容包括：機(jī)床上可完成的加工方法 能用的材料與毛坯種類 能加工零件的類型、規(guī)格、尺寸范圍等.,2.1.5 金屬切削機(jī)床的基本知識,1.對金屬切削機(jī)床的基本要求 (1)機(jī)床的性能方面 1)工藝范圍 通用機(jī)床 專用機(jī)床,如普通車床、銑床等,如凸輪軸車床、活塞車床等,2.1.5 金屬切削機(jī)床的基本知識,1.對金屬切削機(jī)床的

15、基本要求 (1)機(jī)床的性能方面 2) 加工精度 機(jī)床的加工精度是指該機(jī)床加工零件表面的實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的符合程度。,2.1.5 金屬切削機(jī)床的基本知識,1.對金屬切削機(jī)床的基本要求 (1)機(jī)床的性能方面 2) 加工精度,影響因素：機(jī)床精度 靜剛度,機(jī)床主要部件的幾何精度 機(jī)床傳動部件的運(yùn)動精度 機(jī)床傳動系統(tǒng)的傳動精度 機(jī)床主要部件的定位精度 機(jī)床的精度等級越高，造價越高，故應(yīng)根據(jù)工件的加工要求合理選擇機(jī)床的精度等級。,機(jī)床精度,2.1.5 金屬切削機(jī)床的基本知識,1.對金屬切削機(jī)床的基本要求 (1)機(jī)床的性能方面 2) 加工精度 1）普通精度機(jī)床 2）精密機(jī)床 3）高精度機(jī)床,2.1

16、.5 金屬切削機(jī)床的基本知識,1.對金屬切削機(jī)床的基本要求 (1)機(jī)床的性能方面 3) 生產(chǎn)效率及自動化程度,生產(chǎn)效率即是單位時間內(nèi)機(jī)床所能加工的工件數(shù)量。,2.1.5 金屬切削機(jī)床的基本知識,1.對金屬切削機(jī)床的基本要求 (1)機(jī)床的性能方面 3) 生產(chǎn)效率及自動化程度,全自動機(jī)床 半自動機(jī)床 普通機(jī)床,在生產(chǎn)過程中，我們是選用全自動？還是選用半自動呢？,2.1.5 金屬切削機(jī)床的基本知識,1.對金屬切削機(jī)床的基本要求 (1)機(jī)床的性能方面 4)人機(jī)適應(yīng)性,人機(jī)適應(yīng)性的基本要求是可靠、安全和舒適。,2.1.5 金屬切削機(jī)床的基本知識,1.對金屬切削機(jī)床的基本要求 (1)機(jī)床的性能方面 (2)

17、機(jī)床的經(jīng)濟(jì)性方面,機(jī)床的經(jīng)濟(jì)性包括兩方面： 機(jī)床制造廠的經(jīng)濟(jì)效益 機(jī)床使用廠的經(jīng)濟(jì)效益,機(jī)床的經(jīng)濟(jì)性方面,產(chǎn)品定義、外觀設(shè)計(jì)、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、 成本核算、質(zhì)保措施、 運(yùn)輸安裝、合理使用、 維修折舊，報(bào)廢回收。,機(jī)床的經(jīng)濟(jì)性方面,機(jī)床品種系列化、零部件通用化和標(biāo)準(zhǔn)化是生產(chǎn)和使用機(jī)床的一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)措施。,2.金屬切削機(jī)床的分類,(1) 按機(jī)床的加工性能分類 車床 C 鉆床 Z 銑床 X 鏜床 T 磨床 M 齒輪加工機(jī)床 Y 拉床 L 螺紋加工機(jī)床 S 鋸床 G 刨插床 B 其他機(jī)床 Q,P22,2.金屬切削機(jī)床的分類,(2)按機(jī)床的通用性分類 (1)通用機(jī)床 (2)專門化機(jī)床 (3)專

18、用機(jī)床,2.金屬切削機(jī)床的分類,(3) 按機(jī)床的自動化程度分類 1)手動機(jī)床 2)機(jī)動機(jī)床 3)半自動機(jī)床 4)全自動機(jī)床,2.金屬切削機(jī)床的分類,(4) 按機(jī)床的工作精度分類 1)普通精度機(jī)床 2)精密機(jī)床 3)高精度機(jī)床,應(yīng)根據(jù)工件的加工要求合理選擇機(jī)床的精度等級！,2.金屬切削機(jī)床的分類,(5) 按機(jī)床的主要工作部件數(shù)目精度分類 1)單刀機(jī)床 2)多刀機(jī)床 3)單軸機(jī)床 4)多軸機(jī)床,2.金屬切削機(jī)床的分類,(6) 按機(jī)床的重量和尺寸分類 1)儀表機(jī)床 2)中型機(jī)床 3)大型機(jī)床 4)重型機(jī)床 5)超大型機(jī)床,2.金屬切削機(jī)床的分類,(7) 按加工過程的控制方式分類 1)普通機(jī)床 2)數(shù)控機(jī)床 3)加工中心 4)柔性制造單元,3.金屬切削機(jī)床型號的編制(重點(diǎn)),(1) 機(jī)床的技術(shù)參數(shù)及其結(jié)構(gòu)尺寸系列 機(jī)床的技術(shù)參數(shù)是表示機(jī)床尺寸大小及加工能力的各種數(shù)據(jù)。,3.金屬切削機(jī)床型號的編制,機(jī)床的技術(shù)參數(shù)包括： 主參數(shù) 第二主參數(shù) 主要工作部件的結(jié)構(gòu)尺寸（如工作臺面） 主要工作部件的移動行程范圍 各種運(yùn)動的速度范圍和級數(shù) 電機(jī)功率 機(jī)床輪廓尺寸,是選購機(jī)床、驗(yàn)收機(jī)床、使用機(jī)床的主要依據(jù)！,3.金屬切削機(jī)床型號的編制,主參數(shù)： 機(jī)床主參數(shù)是表示機(jī)床規(guī)格大小的一種參數(shù)，它直接反應(yīng)出機(jī)床的加工能力的大小。 P20 表2-3,P20,例:CA6140,例:Z525,3.金屬切削機(jī)床型