04_1 切削运动与切削要素(上课稿)

第4章切削加工基本知识第页机械制造技术切削运动和切削用量第4章切削加工基本知识第页机械制造技术切削运动和切削用量目录第4章金属切削基本知识（1）4.1切削运动和切削用量4.1.1切削运动4.1.2切削用量4.1.3切削层参数4.1.4材料切除率4.1.5切削用量的合理选择第4章切削加工基本知识第页机械制造技术切削运动和切削用量14.1切削运动和切削用量4.1.1切削运动在切削加工中，刀具和工件之间的相对运动，称为切削运动。切削运动分为主运动和进给运动，如动画1所示。第4章切削加工基本知识第页机械制造技术切削运动和切削用量动画1切削运动2第4章切削加工基本知识第页机械制造技术切削运动和切削用量1)主运动主运动是使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具的前刀面接近工件实现切削的运动。主运动速度最高，消耗的功率最大。2)进给运动进给运动使刀具与工件产生附加的相对运动，加上主运动，即可连续地切除余量。切削运动可以由刀具和工件分别完成，也可以由刀具和工件同时动作，或交替动作完成。在切削加工中，通常主运动只有一个，而进给运动可以是一个或数个。3第4章切削加工基本知识第页机械制造技术切削运动和切削用量动画2车削过程中的各个表面在切削过程中，工件有三个不断变化的表面（见动画2）：(1)已加工表面。工件上经刀具切削后形成的表面。(2)过渡表面。工件上由切削刃形成的那部分表面。(3)待加工表面。工件上待切除的表面。5第4章切削加工基本知识第页机械制造技术切削运动和切削用量4.1.2切削用量切削用量指切削速度、进给量和背吃刀量。(1)切削速度vc切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。式中:d为工件或刀具直径,mm；n为工件或刀具转速,单位:r/s或r/min。当主运动为刀具旋转时，式中d为刀具直径，n为刀具转速。当主运动为工件旋转时如动画2所示，式中d为待加工表面直径。当主运动为直线往复运动时，平均切削速度满足：式中:L为往复运动行程长度,mm；nr为主运动每分钟往复次数。)m/s(6010002rLnv6m/min)(m/s1000πc或dnv第4章切削加工基本知识第页机械制造技术切削运动和切削用量(2)进给量(f)。主运动的物体（如刀具或工件）每转或每行程中，进给运动的物体（如工件或刀具）沿进给运动方向上的位移量。亦称为每转或每行程进给量(单位:mm/r或mm/st）。7进给运动的度量往往以进给速度表示，其定义为切削刃上选定点相对于工件的进给运动的瞬时速度(单位:mm/s或mm/min)。对于多齿刀具（如铣刀），进給运动的瞬时速度称进給速度，以vf表示，单位为mm/s或mm/min。常常还以每齿进给量fz表示，单位为(mm/z)。它们之间的关系为:式中:n为刀具转速(r/s或r/min);Z为刀具的齿数。习惯上大家把进给运动称为走刀运动，进给量称为走刀量。Znffnvzf第4章切削加工基本知识第页机械制造技术切削运动和切削用量动画2车削过程中的运动4第4章切削加工基本知识第页机械制造技术切削运动和切削用量(3)背吃刀量（以前称切削深度）。车外圆时，即为工件上待加工面和已加工面之间的垂直距离（如动画6所示），单位是mm。在车削外圆时式中dw为待加工表面直径；dm为已加工表面直径。2mwpdda4.1.3切削层参数切削层是指切削过程中，由切削部分的一个单一动作（或指切削部分切过工件的一个单程，或指只产生一圈过渡表面的动作）所切除的工件材料层。它决定了切屑的尺寸和切削部分的载荷。车外圆时的切削层参数(见动画6)。8动画6车外圆时切削层参数第4章切削加工基本知识第页机械制造技术切削运动和切削用量动画6车外圆时切削层参数(1)切削层公称厚度（hD)在同一瞬间的切削层公称横截面积与其公称切削层宽度之比，单位mm。(2)切削层公称宽度（bD)是在给定瞬间，作用主切削刃截形上两个极限点间的距离，单位mm。(3)切削层公称横截面积(AD)是在给定瞬间，切削层的实际横截面积，单位mm2。DDDhbA9rsinDfhrpDsin/ab第4章切削加工基本知识第页机械制造技术切削运动和切削用量4.1.4材料切除率材料切除率是指切削过程中在单位时间内所切除的材料的体积，常用Q表示，单位为mm3/min。切除率在一定程度上反映了切削加工的效率。并且在一定的切削厚度下，材料切除率越高，则切削过程所消耗的功率也越大。金属切除率公式如下：Q=1000ADvc式中：AD——切削层公称横截面积(mm2)vc——沿主切削刃的平均切削速度（m/min)10第4章切削加工基本知识第页机械制造技术切削运动和切削用量4.1.5切削用量的合理选择切削用量的选择直接影响工件加工质量、生产率和刀具的使用寿命(耐用度)。合理地组合切削用量，对提高产品的技术经济效益有着重要的影响。1)切削用量对加工质量的影响在切削用量(加工过程中主要指背吃刀量和进给量)的增大，都会使切削力增大、使工件变形的可能增大，并有可能引起振动，还会使残留面积的高度显著增大，降低加工精度和增大表面粗糙度(如动画7所示)。11第4章切削加工基本知识第页机械制造技术切削运动和切削用量动画7进给量对残留面积的影响12第4章切削加工基本知识第页机械制造技术切削运动和切削用量2)切削用量对基本工艺时间的影响18式中，L为车刀行程长度(mm)；L=lw(被加工外圆表面长度)＋(切入长度)＋(切出长度)；h为外圆面加工余量的一半（mm）；为切除加工余量所需的走刀次数（应为整数）。由上式可知，切削用量对基本工艺时间的影响是相同的。以车外圆为例，加工工件的基本工艺时间可用下式计算：(min)1000πpwpmvfaLhdahnfLtpahpafv、、13第4章切削加工基本知识第页机械制造技术切削运动和切削用量3)对刀具寿命（耐用度）和辅助时间的影响在实际生产中，规定刀具从开始切削到磨损量达到磨钝标准为止的切削总时间称为刀具的耐用度。当用硬质合金车刀车削σ＝750MPa的碳钢时，刀具的耐用度与切削用量满足下列关系：190.75p2.255TafvCT（当f＞0.75mm/r时）。在粗加工时，主要考虑提高生产率，一般选取较大的ap和f选取较小的v。在精加工时，主要考虑加工质量，常采用较小的ap和f、较高的v。只有在受刀具等工艺条件限制不宜采用高速切削时，才采用较低的v。14