2.2刀具切削部分的幾何角度.ppt

機制教研室,機械制造技術(shù),第二章金屬切削的基本知識,第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度,第二章金屬切削的基本知識,一,二,二,一,本節(jié)教學(xué)內(nèi)容,第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度,刀具的幾何角度,車刀的組成,本節(jié)教學(xué)要求：,本節(jié)教學(xué)要求,（1）了解車刀的組成；（2）掌握刀具幾何角度；,第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度,本節(jié)教學(xué)重點難點,本節(jié)教學(xué)重點：,本節(jié)教學(xué)難點：,刀具標(biāo)注幾何角度；,刀具工作角度,第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度,刀具的類型,刀具的類型,按切削刃多少不同可分為：,單刃刀具多刃刀具,按刀具結(jié)構(gòu)不同可分為：,整體式焊接式機夾重磨式可轉(zhuǎn)位式,第二節(jié)刀具切削部分的幾何角度,刀具的類型,刀具的類型,按用途和加工方法不同可分為：,復(fù)合刀具、自動線刀具,切刀類車刀、刨刀、插刀等,孔加工刀具鉆頭、擴孔鉆、锪鉆、鉸刀、鏜刀等,銑刀類立銑刀、圓柱銑刀、端銑刀、成形銑刀等,拉刀類孔拉刀、平面拉刀、組合拉刀等,齒輪刀具插齒刀、滾刀、剃齒刀、成形齒輪銑刀等,螺紋刀具絲錐、板牙、螺紋切頭、螺紋滾壓工具等,磨具類砂輪、砂帶、砂紙、油石等,數(shù)控機床刀具,特種刀具水刀、激光刀等,刀具的類型,非標(biāo)準(zhǔn)刀具,標(biāo)準(zhǔn)刀具,指專業(yè)工廠按國標(biāo)或部標(biāo)生產(chǎn)的刀具。如可轉(zhuǎn)位車刀、麻花鉆、鉸刀、銑刀、絲錐、板牙、插齒刀、齒輪滾刀、砂輪等,指需專門設(shè)計制造的刀具。如成形車刀、成形銑刀、拉刀、蝸輪滾刀等。,專門刀具,針對某些機械零件的加工特點，還需特制一些刀具。,在各種類型的刀具中，又可分為：,刀具的類型,刀具的類型,a）車刀b）立銑刀c）圓柱銑刀d）端銑刀e）成形銑刀f）鉆頭g）鉸刀h）鏜刀i）拉刀j）插齒刀k）滾刀l）剃齒刀m）絲錐n）板牙,刀具的類型,刀具的類型,雖然用于切削加工的刀具種類繁多，但刀具切削部分的組成卻有共同之處，車刀的切削部分可看做是各種刀具切削部分最基本的形態(tài)。下面以外圓車刀為例來介紹刀具的組成。,車刀的組成,一、車刀的組成,車刀的組成,車刀的組成,一、車刀的組成,車刀,刀頭,刀桿,刀尖,切削部分,刀面,刀刃,前刀面A后刀面A副后刀面A,主切削刃S副切削刃S,裝夾部分,一、車刀的組成,車刀的組成,刀具切削部分的幾何角度,一、車刀的組成,A：切屑流出時經(jīng)過的刀面。,A：切削時與工件過渡表面相對的刀面。,A切削時與工件已加工表面相對的刀面,1.刀面,刀具切削部分的幾何角度,2.切削刃,一、車刀的組成,主切削刃S：前刀面與主后刀面的交線,副切削刃S：前刀面與副后刀面的交線,刀尖形狀,一、車刀的組成,車刀的組成,3.刀尖,二、刀具的幾何角度,刀具幾何角度是刀具幾何參數(shù)的其中一部分。刀具幾何參數(shù)是用來確定刀面，切削刃在空間位置的參數(shù)，包括以下幾個方面：,刀具幾何角度,包括前角o、后角o、主偏角r、副偏角r、刃傾角s和副后角o等。,刃口形式及參數(shù),主要有鋒刃、倒棱、消振棱、刃帶、倒圓刃等形式。,主要有直線刃、折線刃、圓弧刃、月牙弧形刃與波浪形刃等。,切削刃形狀及參數(shù),刀面型式及參數(shù),如平面型的前刀面，帶斷屑槽的前刀面；平面型后刀面、鏟背后刀面、雙重后刀面等。,刀具幾何參數(shù),刀具幾何角度,確定刀具幾何角度的參考坐標(biāo)系,要確定刀具幾何角度，必須有一個測量基準(zhǔn)參考坐標(biāo)系。,刀具幾何角度參考坐標(biāo)系：一組定義和規(guī)定刀具角度的各基準(zhǔn)坐標(biāo)平面。,用來確定刀具幾何角度的參考坐標(biāo)系有兩大類：,二、刀具的幾何角度,刀具幾何角度,刀具標(biāo)注參考系（靜止參考系）（toolinhandsystem）,以刀具結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，考慮到刀具與工件的假定相對位置和相對運動建立起來的坐標(biāo)系，是刀具設(shè)計計算、繪圖標(biāo)注、刃磨測量的基準(zhǔn)。,考慮刀具的實際安裝位置和相對運動，以刀具切削時的合成切削運動方向為依據(jù)建立工作基準(zhǔn)坐標(biāo)平面所組成的坐標(biāo)系。,刀具工作參考系（動態(tài)參考系）(toolinusesystem）,刀具幾何角度參考坐標(biāo)系,刀具標(biāo)注角度,刀具工作角度,刀具幾何角度,二、刀具的幾何角度,（一）刀具靜止參考系與標(biāo)注角度,建立靜止參考系的假設(shè)條件：刀具切削刃上選定點的假定運動方向假定的主運動方向：垂直于刀桿底面（刀具的安裝基面）；假定的進給運動方向：垂直（平行）刀桿中心線。,在建立刀具靜止參考系時，刀具處于靜止?fàn)顟B(tài)，只考慮主運動和進給運動的方向，而不考慮運動的大小。就是說，刀具雖無切削運動，也要結(jié)合刀具的定位情況，給出刀具假定的運動方向。,刀具幾何角度,刀具靜止參考系由基準(zhǔn)坐標(biāo)平面和測量平面組成，基準(zhǔn)坐標(biāo)平面有兩個。（1）基面pr過切削刃上某選定點，垂直于假定主運動方向vc的平面。通常，基面應(yīng)平行或垂直于刀具上便于制造、刃磨和測量的某一安裝定位平面或軸線。例如，普通車刀或刨刀的基面，它平行于刀具底面。鉆頭、銑刀和絲錐等旋轉(zhuǎn)類刀具，其切削刃各點的旋轉(zhuǎn)運動(即主運動)方向，都垂直于通過該點并包含刀具旋轉(zhuǎn)軸線的平面，故其基面pr就是刀具的軸向剖面。,刀具靜止參考系基準(zhǔn)坐標(biāo)平面,刀具幾何角度,（2）切削平面ps過切削刃上某選定點，與切削刃相切或包含切削刃并垂直于基面pr的平面?；鶞?zhǔn)坐標(biāo)平面與不同的測量平面組合可以構(gòu)成不同的標(biāo)注參考系。,正交平面參考系（pr、ps、po）法平面參考系（pr、ps、pn）假定工作平面與背平面參考系（pr、pf、pp）,常用的刀具的靜止參考系,刀具靜止參考系基準(zhǔn)坐標(biāo)平面,刀具幾何角度,正交平面參考系,基面pr切削平面ps正交平面po,通過切削刃選定點，垂直于假定主運動方向vc的平面。,通過切削刃選定點，與主切削刃相切，并垂直于基面pr的平面,通過切削刃選定點，同時垂直于基面pr和切削平面ps的平面。,1.正交平面參考系（主剖面參考系）及其標(biāo)注角度,刀具幾何角度,正交平面參考系,刀具幾何角度,基面pr:通過切削刃選定點，垂直于假定主運動方向vc的平面。,切削平面ps:通過切削刃選定點，與主切削刃相切，并垂直于基面pr的平面,正交平面po:通過切削刃選定點，同時垂直于基面pr和切削平面ps的平面。,正交平面參考系（po-pr-ps）,正交平面參考系,刀具幾何角度,正交平面參考系,正交平面參考系,刀具幾何角度,正交平面參考系標(biāo)注角度,刀具幾何角度,正交平面參考系標(biāo)注角度,刀具幾何角度,ps,pr,po,o,o,主偏角r,在基面pr中測量的主切削刃與進給運動方向的夾角。,前角o,在正交平面po中測量的前刀面與基面間的夾角。,在正交平面po中測量的后刀面與切削平面間的夾角。,后角o,刃傾角s,在切削平面ps中測量的主切削刃與基面間的夾角。,副后角o,在副切削刃正交平面po中測量的副后刀面與副切削平面間的夾角。,在基面pr中測量的副切削刃與進給運動方向的夾角。,副偏角r,刀具的獨立角度,刀具的獨立角度,刀具幾何角度,外圓車刀正交平面參考系獨立標(biāo)注角度,刀具幾何角度,r,r,vf,s,ps,ps,pr,主偏角r:在基面pr中測量的主切削刃與進給運動方向的夾角。,副偏角r:在基面pr中測量的副切削刃與進給運動方向的夾角。,刃傾角s：在切削平面ps中測量的主切削刃與基面間的夾角。,外圓車刀正交平面參考系獨立標(biāo)注角度,刀具幾何角度,po,po,po,po,r,r,vf,o,o,pr,前角o:在正交平面po中測量的前刀面與基面間的夾角。,后角o:在正交平面po中測量的后刀面與切削平面間的夾角。,外圓車刀正交平面參考系獨立標(biāo)注角度,刀具幾何角度,r,r,vf,o,po,po,po,po,pr,副后角o:在副切削刃正交平面po中測量的副后刀面與副切削平面間的夾角。,外圓車刀正交平面參考系獨立標(biāo)注角度,獨立角度：主偏角r刃傾角s前角o后角o副偏角r副后角o,刀具幾何角度,po,po,po,po,r,r,vf,s,ps,ps,o,po,po,po,po,o,o,pr,楔角o,在正交平面po中測量的前、后刀面之間夾角。o=90(oo),副刃前角o,在副刃正交平面po中測量的前刀面與基面之間的夾角。,在基面pr中測量的主、副切削刃之間夾角。r=180(rr),刀尖角r,副刃刃傾角s,在副刃切削平面ps中測量的副切削刃與基面之間的夾角。,刀具的派生角度,刀具的派生角度,刀具幾何角度,外圓車刀正交平面參考系標(biāo)注角度,派生角度：刀尖角r楔角o副刃前角o副刃刃傾角s,刀具幾何角度,po,po,po,po,r,r,vf,ps,o,po,po,po,po,o,o,o,r,pr,o,s,r=180(rr),o=90(oo),正交平面參考系標(biāo)注角度,獨立角度：主偏角r刃傾角s前角o后角o副偏角r副后角o,派生角度：楔角o刀尖角r副刃前角o副刃刃傾角s,刀具幾何角度,前角、后角的正負(fù)規(guī)定,前刀面與基面平行時前角為零；后刀面與與切削平面平行時后角為零；,前刀面與切削平面間夾角小于90時，前角為正；后刀面與基面夾角小于90時，后角為正；,前刀面與切削平面間夾角大于90時，前角為負(fù)。后刀面與基面夾角大于90時，后角為負(fù)。,前角、后角、刃傾角的正負(fù)規(guī)定,刀具幾何角度,刃傾角的正負(fù)規(guī)定,切削刃平行底面時刃傾角為零；,刀尖處于最低點時，刃傾角為負(fù)；,切削刃平行底面時刃傾角為正；,前角、后角、刃傾角的正負(fù)規(guī)定,刀具幾何角度,刃傾角的正負(fù)規(guī)定,前角、后角、刃傾角的正負(fù)規(guī)定,刀具幾何角度,Pr,o,s,o,r,r,ps,ps,po,po,po,po,po,po,po,po,o,vf,例1：90外圓車刀正交平面參考系標(biāo)注角度,pr,o,s,o,r,r,ps,ps,po,po,po,po,po,po,po,po,o,vf,例2：45端面車刀正交平面參考系標(biāo)注角度,法平面參考系,基面pr切削平面ps法平面pn,通過切削刃選定點，垂直于假定主運動方向vc的平面。,通過切削刃選定點，與主切削刃相切，并垂直于基面pr的平面。,通過切削刃選定點，垂直于切削刃的平面。,2.法平面參考系（法剖面參考系）及其標(biāo)注角度,刀具幾何角度,法平面參考系,刀具幾何角度,法平面pn:通過切削刃選定點，垂直于切削刃的平面。,基面pr：通過切削刃選定點，垂直于假定主運動方向vc的平面。,切削平面ps:通過切削刃選定點，與主切削刃相切，并垂直于基面pr的平面。,法平面參考系（pn-pr-ps）,法平面參考系,刀具幾何角度,法平面參考系,法平面參考系,刀具幾何角度,法平面參考系,刀具幾何角度,外圓車刀法平面參考系標(biāo)注角度,刀具幾何角度,pn,pn,pn,pn,r,r,vf,s,ps,ps,n,n,pr,法前角n在法平面中測量的刀具的前刀面與基面之間的夾角。,法后角n在法平面中測量的刀具的后刀面與切削平面之間的夾角。,外圓車刀在法平面參考系中的標(biāo)注角度,法平面參考系中的標(biāo)注角度,刀具幾何角度,假定工作平面與背平面參考系,基面pr假定工作平面pf背平面pp,通過切削刃選定點，平行于假定進給運動方向并垂直于基面pr的平面。,通過切削刃選定點，同時垂直于pr和pf的平面。,3.假定工作平面、背平面參考系（進給切深剖面參考系）及其標(biāo)注角度,刀具幾何角度,刀具幾何角度,假定工作平面與背平面參考系,基面pr:通過切削刃選定點，垂直于假定主運動方向vc的平面。,假定工作平面pf:通過切削刃選定點，平行于假定進給運動方向,并垂直于基面pr的平面,背平面pp:通過切削刃選定點，同時垂直于pr和pf的平面。,假定工作平面、背平面參考系,假定工作平面、背平面參考系（pr-pf-pp）,刀具幾何角度,假定工作平面與背平面參考系,假定工作平面與背平面參考系,刀具幾何角度,假定工作平面與背平面參考系及其標(biāo)注角度,刀具幾何角度,假定工作后角f在假定工作平面中測量的刀具的后刀面與切削平面之間的夾角。,假定工作平面與背平面參考系中的標(biāo)注角度,假定工作前角f在假定工作平面中測量的刀具的前刀面與基面之間的夾角。,刀具幾何角度,pf,pf,f,f,pf,pf,pr,vf,假定工作平面與背平面參考系中的標(biāo)注角度,背前角p在背平面中測量的刀具的前刀面與基面之間的夾角。,背后角p在背平面中測量的刀具的后刀面與切削平面之間的夾角。,刀具幾何角度,pp,pp,pp,pp,p,p,pr,vf,假定工作平面與背平面參考系中的標(biāo)注角度,刀具幾何角度,pf,pf,f,f,pf,pf,pp,pp,pp,pp,p,p,pr,假定工作平面與背平面參考系中的標(biāo)注角度,刀具幾何角度,（二）刀具的工作參考系及工作角度,刀具幾何角度,上述討論的刀具標(biāo)注角度，是在假定不考慮進給運動大小的影響、車刀刀尖和工件中心等高，且車刀刀桿中心線垂直或平行于工件軸線安裝的條件下標(biāo)注的刀具角度。在實際切削條件下，由于刀具安裝位置的變化和進給運動的影響等，不可能完全符合上述條件，刀具角度的參考系會發(fā)生變化，從而需引入工作參考系來進行描述。,（二）刀具的工作參考系及工作角度,刀具幾何角度,刀具的工作參考系：考慮刀具的實際安裝位置和相對運動，以刀具切削時的合成切削運動方向為依據(jù)建立工作基準(zhǔn)坐標(biāo)平面所組成的坐標(biāo)系，又稱為動態(tài)參考系。刀具工作角度：在工作參考系中測量的刀具角度如果進一步考慮切削過程中的積屑瘤、振動及流屑方向的影響而確定的刀具角度，稱為實際切削角度。,刀具幾何角度,工作坐標(biāo)平面的定義如下：,1.刀具的工作參考系,工作正交平面參考系（pre、pse、poe）工作法平面參考系（pre、pse、pne）工作平面與背平面參考系（pre、pfe、ppe）,刀具的工作參考系,工作基面Pre,過切削刃上某選定點，垂直于合成切削運動ve方向的平面。,過切削刃上某選定點，與切削刃相切或包含切削刃并垂直于工作基面的平面。,過切削刃上某選定點，同時垂直于工作基面和工作切削平面的平面。,與法平面Pn是一個平面。,過主切削刃上選定點，同時包含主運動方向和進給運動方向的平面。,過主切削刃上選定點，同時垂直于工作基面和工作平面的平面。,工作切削平面Pse,工作正交平面Poe,工作法平面Pne,工作平面Pfe,工作背平面Ppe,1.刀具的工作參考系,刀具幾何角度,刀具工作角度的定義與標(biāo)注角度類似，它是刀具的前后刀面與工作坐標(biāo)系平面之間的夾角。在工作正交平面參考系內(nèi)測量的主切削刃工作角度有：,工作主偏角re,在工作基面內(nèi)測量的主切削刃與工作平面之間的夾角。,在工作切削平面內(nèi)測量的主切削刃與工作基面之間的夾角。,在工作正交平面內(nèi)測量的前刀面與工作基面之間的夾角。,在工作正交平面內(nèi)測量的后刀面與工作切削平面之間的夾角。,工作刃傾角se,工作前角oe,工作后角oe,2.刀具的工作角度,刀具幾何角度,同理在工作法平面參考系中有工作法前角ne、工作法后角ne；在工作平面和背平面參考系中有工作前角fe、工作后角fe、工作前角pe、工作后角pe。,刀具幾何角度,2.刀具的工作角度,由于通常的進給速度遠(yuǎn)小于主運動速度，因此，在一般的安裝條件下，刀具的工作角度近似地等于標(biāo)注角度（不超過1）這樣，在多數(shù)場合下（如普通車削、鏜孔、端銑、周銑等）都不必進行工作角度的計算。只有在角度變化值較大時（如車螺紋或絲杠、鏟背、鉆孔時研究鉆心附近的切削條件或刀具安裝特殊時），才需要計算工作角度。下面分別討論考慮進給運動和安裝條件對工作角度影響時，刀具工作角度與標(biāo)注角