機(jī)械制造工程原理

1、中北大學(xué)中北大學(xué)緒論緒論一、機(jī)械制造業(yè)的地位與作用一、機(jī)械制造業(yè)的地位與作用v1、制造業(yè)是人類生存和發(fā)展的重要條件v2、制造業(yè)是人類文明發(fā)展的重要條件v3、機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中是基礎(chǔ)工業(yè)v4、制造業(yè)水平代表一個(gè)國(guó)家和地區(qū)的經(jīng)濟(jì) 實(shí)力綜合國(guó)力二二.目前形勢(shì)和任務(wù)目前形勢(shì)和任務(wù)三三.課程的性質(zhì)任務(wù)和目的課程的性質(zhì)任務(wù)和目的四四.內(nèi)容和要求內(nèi)容和要求 1.掌握基本理論；掌握基本理論； 2.掌握基本知識(shí)；掌握基本知識(shí)； 3.掌握基本技能；掌握基本技能； 4.了解國(guó)內(nèi)外機(jī)械制造方面的新成就和發(fā)展趨勢(shì)，了解國(guó)內(nèi)外機(jī)械制造方面的新成就和發(fā)展趨勢(shì)， 能初步進(jìn)行試驗(yàn)研究，鍛煉和提高解決問題的能力；能初步進(jìn)行試

2、驗(yàn)研究，鍛煉和提高解決問題的能力； 5.學(xué)習(xí)方法：學(xué)習(xí)方法： （1）要求舉一反三,掌握規(guī)律,打好基礎(chǔ)； （2）理論聯(lián)系實(shí)際,防止關(guān)在房間死記硬背 這是理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課,一定要與金工 實(shí)習(xí)相聯(lián)系,多到實(shí)驗(yàn)室和工廠看看； （3）防止孤立靜止的學(xué)習(xí)方法,學(xué)會(huì)分析問題的方法影響零件質(zhì)量的因素很多 ,各章各門課要聯(lián)系起來,靠一部分內(nèi)容是不夠的； （4）有的內(nèi)容要自學(xué),有的部分要討論；v幾點(diǎn)要求幾點(diǎn)要求: 1.不得隨意缺課； 2.按時(shí)交作業(yè)； 3.實(shí)驗(yàn)提前準(zhǔn)備; 4.解決基礎(chǔ)課專業(yè)課人生又一適應(yīng)問題。第第1章章 金屬切削的基本要素金屬切削的基本要素v金屬切削加工： 金屬切削過程是在機(jī)械設(shè)備（機(jī)床）（

3、銼、鋸靠人這部高級(jí)自動(dòng)機(jī)）作用下，工件與刀具相互作用的過程。其過程是： 1.工件與刀具之間要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即切削運(yùn)動(dòng)； 2.刀具材料必須具有一定的切削性能（硬度、耐磨、耐熱、）； 3.刀具切削部分必須具有適當(dāng)?shù)膸缀螀?shù)切削角度。1.1 工件表面的成形方法和成形運(yùn)動(dòng)工件表面的成形方法和成形運(yùn)動(dòng) 1.1.1工件的加工表面及其形成方法工件的加工表面及其形成方法1被加工工件的表面形狀被加工工件的表面形狀2.工件表面的形成方法工件表面的形成方法 v 各種典型表面都可以看作是一條線(稱為母線)沿著另一條線(稱為導(dǎo)線)運(yùn)動(dòng)的軌跡。母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱為形成表面的發(fā)生線發(fā)生線。v（1）兩條發(fā)生線及其表面形成方法）兩條

4、發(fā)生線及其表面形成方法 v（2）母線相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線位置不同，所產(chǎn)生的表面母線相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線位置不同，所產(chǎn)生的表面 也不同也不同(a)平面、(b)直線成形表面、(c)圓柱面、(d)圓錐面、(e)球面、(f)圓環(huán)面、g)螺旋面等3發(fā)生線的形成方法及所需的運(yùn)動(dòng)發(fā)生線的形成方法及所需的運(yùn)動(dòng) v1)成形法 利用成形刀具對(duì)工件進(jìn)行加工的方法。 刀刃為切削線1，其形狀和長(zhǎng)短與需要形成的發(fā)生線 2完全重合。v2)展成法利用工件和刀具作展成切削運(yùn)動(dòng)的加工方 法。展成法需要一個(gè)展成運(yùn)動(dòng)（滾齒和插齒，刀具 與工件都旋轉(zhuǎn)；用齒條形刀具加工齒輪，齒坯旋 轉(zhuǎn)，刀具作直線用動(dòng)）（3） 軌跡法 刀具作一定的軌跡運(yùn)動(dòng)來對(duì)工件進(jìn)行加

5、工，稱為軌跡法。 刀刃為切削點(diǎn)1，它按一定規(guī)律作直線或曲線(圖為圓弧)運(yùn)動(dòng)，從而形成所需的發(fā)生線2。（4 ）相切法 刀具邊旋轉(zhuǎn)邊作軌跡運(yùn)動(dòng)來對(duì)工件進(jìn)行加工的方法。 v小結(jié)：欲得到所需的工件表面形狀，刀具和工件必小結(jié)：欲得到所需的工件表面形狀，刀具和工件必須按上述四種方法之一完成一定的運(yùn)動(dòng)，這個(gè)一定須按上述四種方法之一完成一定的運(yùn)動(dòng)，這個(gè)一定的運(yùn)動(dòng)稱為表面形成運(yùn)動(dòng)。的運(yùn)動(dòng)稱為表面形成運(yùn)動(dòng)。1.1.2 表面成形運(yùn)動(dòng)表面成形運(yùn)動(dòng)v定義：保證得到工件要求的表面形狀的運(yùn)動(dòng)。定義：保證得到工件要求的表面形狀的運(yùn)動(dòng)。v1.表面成形運(yùn)動(dòng)的組合表面成形運(yùn)動(dòng)的組合 （1）簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)組合）簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)組合 車削外圓柱面時(shí)

6、，形成母線和導(dǎo)線的方法都屬于軌車削外圓柱面時(shí)，形成母線和導(dǎo)線的方法都屬于軌跡法。其必要條件是有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)單元：一個(gè)是工件的跡法。其必要條件是有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)單元：一個(gè)是工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B1產(chǎn)生母線（圓）；另一個(gè)是刀具的縱向產(chǎn)生母線（圓）；另一個(gè)是刀具的縱向直線運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)A2產(chǎn)生導(dǎo)線產(chǎn)生導(dǎo)線(直線直線) 。v又如刨削，牛頭刨床(插床)的滑枕帶著刨刀或龍門刨床工作臺(tái)帶著工件作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生母線；牛頭刨床（插床）的工作臺(tái)帶著工件或龍門刨床的刀架帶著刀具作間歇的直線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生導(dǎo)線。v 銑削時(shí)刀具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B1和工作臺(tái)帶著工件作直線運(yùn)動(dòng)A2。v簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)組合簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)組合：由一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：由一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B

7、1和一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)A2組成。組成。這兩種運(yùn)動(dòng)最簡(jiǎn)單，也最容易得到，因而都稱為簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng)。（2）復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)）復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)v 加工飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片需要相當(dāng)復(fù)雜的表面成形加工飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片需要相當(dāng)復(fù)雜的表面成形運(yùn)動(dòng)。多個(gè)運(yùn)動(dòng)單元組成復(fù)合運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。多個(gè)運(yùn)動(dòng)單元組成復(fù)合運(yùn)動(dòng)。v小結(jié)：上述兩種成形運(yùn)動(dòng)雖都是旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)組小結(jié)：上述兩種成形運(yùn)動(dòng)雖都是旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)組成，但有本質(zhì)區(qū)別：成，但有本質(zhì)區(qū)別：v1.簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)組合各運(yùn)動(dòng)單元之間是互相獨(dú)立簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)組合各運(yùn)動(dòng)單元之間是互相獨(dú)立 的，沒有嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系；的，沒有嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系；v2.復(fù)合運(yùn)動(dòng)組合各運(yùn)動(dòng)單元之間是不能互相復(fù)合運(yùn)動(dòng)組合各

8、運(yùn)動(dòng)單元之間是不能互相 獨(dú)立的，必須保持嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。獨(dú)立的，必須保持嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。（3）零件表面成形所需的成形運(yùn)動(dòng)）零件表面成形所需的成形運(yùn)動(dòng)v母線和導(dǎo)線是形成零件表面的兩條發(fā)生線。因此，形成表面所需的成形運(yùn)動(dòng)就是形成母線及導(dǎo)線所需要的成形運(yùn)動(dòng)的總和。2. 主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和合成切削運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和合成切削運(yùn)動(dòng) （1）主運(yùn)動(dòng)使工件與刀具產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)以進(jìn)行切削的最基本的運(yùn)動(dòng)。這個(gè)運(yùn)動(dòng)的速度最高、消耗功率最多。其形式可以是旋轉(zhuǎn)也可能是直線運(yùn)動(dòng)，它可由工件完成，也可由刀具完成，且每種切削加工方法的主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)。 （2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)不斷地把切削層投入切削的運(yùn)動(dòng)使主運(yùn)動(dòng)能夠繼續(xù)切除工件

9、上多余金屬層以形成新表面的運(yùn)動(dòng)。v進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也叫輔助運(yùn)動(dòng)，它可以由刀具（車）或工件（銑）完成。v進(jìn)給運(yùn)動(dòng)最少有一個(gè)，但不只是一個(gè)，如外圓磨，內(nèi)圓磨，滾齒，插齒。v進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可能是直線運(yùn)動(dòng)，可能是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也可能是直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組合（仿形銑連桿周邊、旋風(fēng)銑螺紋）。 v有的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是靠刀齒的升量來實(shí)現(xiàn)逐層 切削，如：拉削。v進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有連續(xù)的，也有間歇的。v無論哪種進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都比主運(yùn)動(dòng)消耗功率小。 運(yùn)動(dòng)單元的組合是研究切削理論的重要內(nèi)容之一在理論上，還可有更多更新穎的運(yùn)動(dòng)組合，但工藝上目前尚不能實(shí)現(xiàn)。我們根據(jù)運(yùn)動(dòng)組合和斜角切削理論研制的滾切端銑刀填補(bǔ)了新型加工方法的空白，其基本原理:滾切刀具加工v（3）合

10、成切削運(yùn)動(dòng)）合成切削運(yùn)動(dòng)由同時(shí)進(jìn)行的主運(yùn)動(dòng)向量和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)向量合成的切削運(yùn)動(dòng)。v主運(yùn)動(dòng)方向主運(yùn)動(dòng)方向切削刃上選定 點(diǎn)相對(duì)工件的瞬時(shí)主運(yùn)動(dòng)方向。v進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向切削刃上選定 點(diǎn)相對(duì)工件的瞬時(shí)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向。v進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度切削刃上選定 點(diǎn)相對(duì)工件的進(jìn)給瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)速度。v合成切削速度合成切削速度切削刃上選定 點(diǎn)相對(duì)工件的合成切削運(yùn)動(dòng)速度。它在工作進(jìn)給剖面 內(nèi)度量， 值為：除加工絲杠或多頭螺紋外， 一般加工值很小。cos/cefePv合成切削速度角合成切削速度角主運(yùn)動(dòng)方向和合成切削運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角。1.2 加工表面和切削用量三要素加工表面和切削用量三要素v1.2.1切削過程中工件上的

11、加工表面切削過程中工件上的加工表面v(1)待加工表面待加工表面 即將被切除金屬層的表面。即將被切除金屬層的表面。 Workspace surface to be cutthe surface from which the excess metal Will be cut off.(2)已加工表面已加工表面 已經(jīng)被切除多余金屬層而形成的新已經(jīng)被切除多余金屬層而形成的新表面（這是我們所需要的表面）表面（這是我們所需要的表面） Machined surface it is a new surface from which the excess metal has already been cut o

12、ff.v(3)過渡表面（切削表面、加工表面）過渡表面（切削表面、加工表面）刀刃正在刀刃正在切削著的表面。切削著的表面。 Cutting surface the surface that is being cutv在切削過程中，切削刃相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的軌跡面，就是工件上的過渡表面和已加工表面。v 切削運(yùn)動(dòng)切削刃新表面v用圖113 (教材)加強(qiáng)對(duì)“切削運(yùn)動(dòng)切削刃新表面”的認(rèn)識(shí)：1.2.2 切削用量三要素切削用量三要素v 切削速度 、進(jìn)給量 和切削深度 稱為切削 用量三要素。v1.切削速度切削速度 主運(yùn)動(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，切削速度的計(jì)算公式1000cdn（m/s或m/min）cfpacv車： v鏜: v鉆

13、：v刨 1000wcd n1000mcd n10001000omcd nd n21000 xcn lv2.進(jìn)給速度進(jìn)給速度 ，進(jìn)給量，進(jìn)給量 和每齒進(jìn)給量和每齒進(jìn)給量 （ ） 進(jìn)給速度 ：是單位時(shí)間內(nèi)的進(jìn)給位移量，單位是 mms(或mmmin)； 進(jìn)給量 ：是工件或刀具每回轉(zhuǎn)一周時(shí)二者沿進(jìn)給 方向的相對(duì)位移，單位是mmr。 對(duì)于刨削、插削等主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的加工，雖然可以不規(guī)定間歇進(jìn)給速度，但要規(guī)定間歇進(jìn)給的進(jìn)給量，單位為mm/雙行程。 對(duì)于銑刀、鉸刀、拉刀、齒輪滾刀等多刃刀具，規(guī)定每齒進(jìn)給量 （ ），單位是 mm/z(齒)。 三者關(guān)系 zffffaffzffafzfnf znv3切削深度

14、（背吃刀量）切削深度（背吃刀量） 對(duì)車削和刨削來說，切削深度為工件上已加工表面和待加工表面之間的垂直距離，單位為mm。 v車外圓時(shí) （mm） v鏜孔時(shí) （mm） v鉆孔時(shí) （mm）2wmpdda2mwpdda022mpdda v 小結(jié)：小結(jié)： 1.切削用量三要素幾乎以后各章都用。切削用量三要素幾乎以后各章都用。 切削用量三要素是生產(chǎn)和科研中重要參數(shù)切削用量三要素是生產(chǎn)和科研中重要參數(shù); 2.切削深度ISO標(biāo)準(zhǔn)稱作“背吃刀量”。1.3刀具角度刀具角度v1.3.1 刀具切削刀具切削部分的結(jié)構(gòu)要素部分的結(jié)構(gòu)要素v 外圓車刀切外圓車刀切削部分可以當(dāng)作削部分可以當(dāng)作各類切削刀具切各類切削刀具切削部分的基

15、本形削部分的基本形態(tài)。其它各類刀態(tài)。其它各類刀具，包括復(fù)雜刀具，包括復(fù)雜刀具，都是在這個(gè)具，都是在這個(gè)基本形態(tài)上演變基本形態(tài)上演變出來的。出來的。 v現(xiàn)代切削刀具引入“可轉(zhuǎn)位”概念之后,使得刀具切削部分的統(tǒng)一性獲得了新的發(fā)展，許多結(jié)構(gòu)迥異的切削刀具其切削部分都不過是一個(gè)或若干個(gè)“可轉(zhuǎn)位式刀片”。刀具切削部分的這一步變革，大大促進(jìn)了切削工具的發(fā)展。 v1.三個(gè)表面： v(1)前刀面Ar在切削過程中，直接作用于被切削的金屬層，并且切屑沿其排出的表面；v(2)后刀面A在切削過程中，與工件上過渡表面（切削表面）相對(duì)的表面；v(3)副后刀面A 在切削過程中，與工件上已加工表面相對(duì)的表面。v2.切削刃(三

16、個(gè))v(1)主切削刃S Ar與 A相交而得到的邊鋒，用以形成工件的過渡表面，完成金屬切削層切除的主要工作；v(2)副切削刃SAr與A相交而得到的邊鋒，它同主切削刃完成切除工作，并最終形成工件已加工表面；v3.刀尖(過渡刃) S和 S連接處通常有一小 段直刃或圓弧，以提 高強(qiáng)度和改善散熱條 件。稱為刀尖(過渡刃) 1.3.2 刀具角度參考系刀具角度參考系v 為了確定刀具切削部分為了確定刀具切削部分（刀面、切削刃）（刀面、切削刃）的空間位的空間位置置（幾何參數(shù)）（幾何參數(shù)）而假定的參考系而假定的參考系。1、刀具標(biāo)注角度參考系（靜止系）、刀具標(biāo)注角度參考系（靜止系） tool-in-hand sys

17、temv什么叫刀具標(biāo)注角度呢？什么叫刀具標(biāo)注角度呢？ 刀具標(biāo)注角度刀具標(biāo)注角度是設(shè)計(jì)、制造、刃磨和檢驗(yàn)所是設(shè)計(jì)、制造、刃磨和檢驗(yàn)所需要的，并在刀具設(shè)計(jì)圖紙上予以標(biāo)注的角度。它是需要的，并在刀具設(shè)計(jì)圖紙上予以標(biāo)注的角度。它是在兩個(gè)假定條件下的切削角度。在兩個(gè)假定條件下的切削角度。 假定條件：假定條件：v1）假定運(yùn)動(dòng)條件）假定運(yùn)動(dòng)條件：只考慮主運(yùn)動(dòng)，即切削速度：只考慮主運(yùn)動(dòng)，即切削速度 的方的方向，不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響；向，不考慮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響；v2）假定安裝條件）假定安裝條件：刀具安裝絕對(duì)正確。即對(duì)于車刀，刀具安裝絕對(duì)正確。即對(duì)于車刀，刀桿中心線垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向；刀尖（刀刃選定點(diǎn)）安刀桿中心線垂

18、直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向；刀尖（刀刃選定點(diǎn)）安裝時(shí)與工件中心線等高裝時(shí)與工件中心線等高。v為了確定和測(cè)量車刀的幾何角度，需要選取三個(gè)輔助平為了確定和測(cè)量車刀的幾何角度，需要選取三個(gè)輔助平面作為基準(zhǔn)，這三個(gè)輔助平面是面作為基準(zhǔn)，這三個(gè)輔助平面是基面基面、切削平面切削平面和和主剖主剖面面。 c（1）基面）基面 過切削刃上選定點(diǎn)，而垂直于主運(yùn)動(dòng)過切削刃上選定點(diǎn)，而垂直于主運(yùn)動(dòng)（ ）方向的平面；）方向的平面；rPc（2）切削平面）切削平面 過切削刃上選定點(diǎn)，與切削刃相過切削刃上選定點(diǎn)，與切削刃相 切，并垂直于基面切，并垂直于基面 的平面。的平面。sPrp Pr和Ps是十分重要的兩個(gè)平面，和下面所述的任一剖面組合

19、，構(gòu)成不同的刀具角度參考系。（3）主剖面）主剖面P0和主剖面（正交平面）參考系和主剖面（正交平面）參考系 主剖面主剖面P0（正交平面）（正交平面）過切削刃上選定點(diǎn)，同時(shí)垂過切削刃上選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于基面直于基面Pr和切削平面和切削平面Ps的平面。的平面。 此圖表示此圖表示PrPsP0組成組成一個(gè)正交的主剖面參考系。一個(gè)正交的主剖面參考系。（4）法剖面）法剖面Pn和法剖面參考系和法剖面參考系v 法剖面法剖面Pn過切削刃上選定點(diǎn)，并垂直于主切過切削刃上選定點(diǎn)，并垂直于主切削刃（或該點(diǎn)切線）的平面。削刃（或該點(diǎn)切線）的平面。 由圖可知，法剖面由圖可知，法剖面PnS則則Pn Ps。但不一定垂直。但不一

20、定垂直Pr PnPsPr構(gòu)成法剖面構(gòu)成法剖面參考系。參考系。（5）進(jìn)給剖面）進(jìn)給剖面Pf和切深剖面和切深剖面Pp及其參考系及其參考系v進(jìn)給剖面進(jìn)給剖面Pf過切削刃上選定點(diǎn)，平行于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方過切削刃上選定點(diǎn)，平行于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向并垂直于基面向并垂直于基面Pr的的 平面。平面。v切深剖面切深剖面Pp過切削刃上選過切削刃上選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于基面定點(diǎn)，同時(shí)垂直于基面Pr和進(jìn)和進(jìn)給剖面給剖面Pf的平面。的平面。PrPfPp組成進(jìn)給、切深組成進(jìn)給、切深剖面參考系剖面參考系2.刀具工作角度參考平面刀具工作角度參考平面根據(jù)根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)形成標(biāo)準(zhǔn)形成 工作系工作系tool-in-use system 為了確定刀具

21、工作狀態(tài)下的切削角度，就必須按合成切削運(yùn)動(dòng)方向建立參考系（見表11）。1.3.3 刀具標(biāo)注角度刀具標(biāo)注角度1.主剖面參考系內(nèi)的標(biāo)注角度主剖面參考系內(nèi)的標(biāo)注角度v（1）在主剖面）在主剖面P0內(nèi)的標(biāo)注角度內(nèi)的標(biāo)注角度1)前角0 ：在主剖面內(nèi)度量的基面Pr與前刀面Ar之間的夾角。2)后角0 ：在主剖面內(nèi)度量的后刀面A 與切削平面Ps之間的夾角。3)楔角0 ：在主剖面內(nèi)度量的前刀面Ar與后刀面 A 之間的夾角。0900（ 0 + 0 ）v (2)在切削平面在切削平面Ps內(nèi)的標(biāo)注角度內(nèi)的標(biāo)注角度 刃傾角s：在切削平面內(nèi)度量的主切削刃S與基面Pr的夾角。v(3)在基面在基面Pr內(nèi)的標(biāo)注角度內(nèi)的標(biāo)注角度 1

22、)主偏角Kr：在基面Pr內(nèi)度量的切削平面Ps與進(jìn)給平面Pf的夾角?；蛑髑邢魅蠸在基面Pr內(nèi)投影與進(jìn)給平面Pf的夾角。 2)刀尖角r在基面Pr內(nèi)切削平面Ps和副切削平面Ps間的夾角。r1800-( kr+kr)小結(jié)：小結(jié)： 1.在主剖面參考系里在主剖面參考系里5個(gè)角度個(gè)角度0、0、 0、s、kr2.0是派生的角度。除是派生的角度。除0外外4個(gè)角度是獨(dú)立的。個(gè)角度是獨(dú)立的。3.刃傾角和主偏角給定后，主切削刃刃傾角和主偏角給定后，主切削刃S在空間的方位在空間的方位就唯一被確定。就唯一被確定。4.給定給定0和和0后，前刀面和后刀面也唯一被確定。后，前刀面和后刀面也唯一被確定。5.對(duì)于單刃刀具，若給定這

23、對(duì)于單刃刀具，若給定這4個(gè)獨(dú)立角度，那么它的個(gè)獨(dú)立角度，那么它的切削部分的幾何形狀便被唯一確定。切削部分的幾何形狀便被唯一確定。6.副切削刃也有副切削刃也有4個(gè)獨(dú)立角度：個(gè)獨(dú)立角度：0、0、 kr、s7.0、0、 s有正負(fù)之分。有正負(fù)之分。2. 法剖面參考系內(nèi)的標(biāo)注角度法剖面參考系內(nèi)的標(biāo)注角度 在法剖面在法剖面P0內(nèi)標(biāo)注的角度內(nèi)標(biāo)注的角度1)法前角n：在法剖面內(nèi)度量的Ar與Pr的夾角。2)法后角n：在法剖面內(nèi)度量的Ps與A的夾角。3)法楔角n：在法剖面內(nèi)度量的Ar與A的夾角。三個(gè)角度有如下關(guān)系：n +n +n =90o 3進(jìn)給、切深剖面參考系內(nèi)的標(biāo)注角度進(jìn)給、切深剖面參考系內(nèi)的標(biāo)注角度 同上述

24、同理：進(jìn)給、切深剖面參考系中的標(biāo)注角度有公共部分Kr、Kr；vPf內(nèi)的角度有： f、f、f；vPp內(nèi)的角度有： p、p、p 。 v小結(jié)小結(jié)： 1.一把車刀標(biāo)出六個(gè)角度一把車刀標(biāo)出六個(gè)角度 即可。即可。不必標(biāo)封閉的值。不必標(biāo)封閉的值。 2.要掌握三個(gè)參考系中的參考平面的概念，這在刀具要掌握三個(gè)參考系中的參考平面的概念，這在刀具上是見不到的，而是設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定的參考平面。上是見不到的，而是設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定的參考平面。 3.掌握主要標(biāo)注角度掌握主要標(biāo)注角度 的定義，而后，的定義，而后，其余其余 就好理解了。就好理解了。000rrs、 、00rs、 、 、0r、1.3.4 刀具角度換算刀具角度換算v1主剖面與法

25、剖面內(nèi)的角度換算主剖面與法剖面內(nèi)的角度換算 1）設(shè)計(jì)、制造、刃磨、檢驗(yàn)要知道法剖面 內(nèi)角度； 2）大刃傾角刀具（如螺旋圓柱銑刀）規(guī)定 必須標(biāo)注法剖面內(nèi)角度； 3）法平面參考系應(yīng)用越來越廣泛。nactgMa0abtgManMfctgfg0Mdctgde0cosnstgacMatgMaab0cosnsctgMfdectgfgMd0cosnstgtg0cosnsctgctg0coscossnsabactgtgMaMa0coscossnsMdMfMdctgctgfgfgde 主法剖面角度換算圖任意剖面與主剖面（正交平面）內(nèi)前、后角任意剖面與主剖面（正交平面）內(nèi)前、后角之間的角度換算之間的角度換算 任意

26、剖面角度換算圖任意剖面角度換算圖000 sincossssAE tgFD tgBCBDDCEFDCtgABABABABAE tgFD tgABABtgtg0sinsinsin sincossssahtgANhtgctgtgaNKatgctgtg v當(dāng)0時(shí)，（與主切削刃重合） 切削刃前角即刃傾角 （定義） （無定義）v當(dāng)90時(shí)，（在主剖面內(nèi)）v當(dāng)90 r時(shí)，（在切深剖面內(nèi)） 0000sin0cos0sstgtgtgtg0000sin0cos0ssctgctgtgtg009000sin90cos90stgtgtgtg00000sin90cos90sctgctgtgctg0cossinPrsrtgt

27、gtg0cossinPrsrctgctgtgv當(dāng) 時(shí)，（在進(jìn)給剖面內(nèi)）v由上兩式得v同理后角關(guān)系為180or0sincosfrsrtgtgtg0sincosfrsrctgctgtg0cossinPrfrtgtgtgsincossPrfrtgtgtg0cossinPrfrctgctgctgsincossPrfrtgctgctg1.3.5刀具的工作角度刀具的工作角度v刀具工作角度刀具工作角度刀具在工作狀態(tài)下的切削角度；按切削工作中的參考系確定的角度；同時(shí)考慮和安裝條件下的角度。刀具工作角度就是刀具實(shí)際切削中的角度刀具工作角度就是刀具實(shí)際切削中的角度v1.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的

28、影響v（1）橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響（實(shí)際上工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)d，刀具近給量為，刀具每轉(zhuǎn)一個(gè)微小的角度 ，刀具橫向移動(dòng)2dlfd0oe0oefcfnftgdndddl112BCdldlfftgABdddvd是不斷減小的變量值。 切斷刀越切到工件中心為什么越容易打刀？這里是一個(gè)主要影響因素。綜合分析時(shí)切記這是第一條關(guān)鍵內(nèi)容，第二，第三等以后個(gè)章再補(bǔ)充。 （2）縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響oedffef左左fef左左wftgd0ooe左oeooe左sinsinrorwftgtgdooe右oeo右左換算到正交平面內(nèi) 右側(cè)正好相反 2.刀具安裝位置對(duì)工作角度的影響刀具安裝位置對(duì)工作角度的影響v1）刀具安裝高低的影響）刀具安裝

29、高低的影響00s pepppepp22(/2)pwhtgdhcosrABAC022cos(/2)rwhtgdh000e000e假定，在切深剖面內(nèi)換算到主剖面內(nèi)： 當(dāng)?shù)都獍惭b低于工件中心線時(shí)000e000e 鏜孔時(shí)：計(jì)算公式與上述外圓車削計(jì)算式符號(hào)相反；當(dāng)考慮刃傾角時(shí)：()coscos()oosoesstgtg()coscos()oosoesstgtgcosoprtgtgsinsprtgtg (a)式中 (b)車外圓時(shí)：A點(diǎn)高于工件中心，式(a)中?。?）式(b) 中?。ǎ?A點(diǎn)低于工件中心，式(a)中?。ǎ┦?b) 中?。?） 鏜孔時(shí)：與車削時(shí)相反2）刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直時(shí)的影響）刀桿中

30、心線與進(jìn)給方向不垂直時(shí)的影響rerGrG 1.4 切削層參數(shù)與切削方式切削層參數(shù)與切削方式v1.4.1切削層參數(shù)切削層參數(shù)v定義：定義： v切削層切削層在切削過程中，主運(yùn)動(dòng)一個(gè)循環(huán)刀具切削刃在一個(gè)進(jìn)給量時(shí)從工件待加工表面上切下的一層金屬層。v切削層參數(shù)切削層參數(shù)指切削層金屬的切面尺寸，它決定刀具切削部分所承受的負(fù)荷和切削層尺寸大小。當(dāng)外圓車刀的主切削刃是直線時(shí) 車刀主切削刃是曲線時(shí) 不同選定點(diǎn)切削厚度是不同的 1.切削層厚度切削層厚度 在主切削刃選定點(diǎn)的基面內(nèi)，垂直于過渡表面測(cè)量的切削層尺寸， sinDrhf DrDfhh2.切削寬度切削寬度在主切削刃選定點(diǎn)的基面內(nèi)，沿過渡表面測(cè)量的切削層尺寸

31、，當(dāng)車刀刃是直線時(shí) 當(dāng)車刀刃是直線時(shí) 切削寬度是曲線弧長(zhǎng) sin PDrPDrDababb3.切削面積切削面積ADDDDPAhbf a 這是理論切削面積，實(shí)際上走刀量螺紋線形成螺紋面，有殘留斷面積，它的高度影響表面粗糙度。 實(shí)際切削面積為DEDDAAA4.金屬切除率金屬切除率 單位時(shí)間內(nèi)刀具從工件上切除的金屬體積，它是衡量切削加工效率的指標(biāo)。1000wpcZa fDEAwZ對(duì)于車削 ()2000wmcn ddv10001000()()2wDcpcpwmpmpZA va fvna f ddna f da近似計(jì)算公式wpmZna fd對(duì)于鉆孔對(duì)于擴(kuò)孔24mwnfdZ22()4mwwnf ddZ1.

32、4.2 切削方式切削方式v1.直角切削與斜角切削v2.自由切削與非自由切削v3.直角自由切削與非直角自由切削1.5 刀具材料刀具材料v刀具材料的重要性：俗語刀具材料的重要性：俗語“沒有金剛鉆，別攬瓷器沒有金剛鉆，別攬瓷器活活”。1.5.1刀具材料應(yīng)具備的基本性能刀具材料應(yīng)具備的基本性能 1.硬度硬度 2.強(qiáng)度和韌性強(qiáng)度和韌性 3.耐磨性耐磨性 4.耐熱性耐熱性 5.減磨性減磨性 6.導(dǎo)熱行和熱膨脹系數(shù)導(dǎo)熱行和熱膨脹系數(shù) 7.工藝性和經(jīng)濟(jì)性工藝性和經(jīng)濟(jì)性1.5.2 高速鋼高速鋼v1.高速鋼的種類及化學(xué)成分高速鋼的種類及化學(xué)成分v2.高速鋼的性能高速鋼的性能v3.高速鋼的發(fā)展高速鋼的發(fā)展 1）改變

33、化學(xué)成分（錳、稀土元素、釩、鈷、硅、）改變化學(xué)成分（錳、稀土元素、釩、鈷、硅、鈮、鋁、氮等）鈮、鋁、氮等） 2）粉末冶金技術(shù)）粉末冶金技術(shù) 3）表面化學(xué)滲入技術(shù)）表面化學(xué)滲入技術(shù) 4）表面涂覆硬質(zhì)薄膜技術(shù)）表面涂覆硬質(zhì)薄膜技術(shù)1.5.3硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金微米級(jí)的粉末冶金微米級(jí)的粉末冶金v硬質(zhì)相：硬質(zhì)相：WC、TiCv粘結(jié)劑：粘結(jié)劑：Co或或Niv1.高溫碳化物高溫碳化物v硬質(zhì)合金的性能取決于碳化物碳化物的種類、 性能、數(shù)量、粒度、粘結(jié)劑分量。(1)碳化物的種類和性能(2)碳化物的粒度2.硬質(zhì)合金的種類和牌號(hào)硬質(zhì)合金的種類和牌號(hào) (1)WC為基為基 1)YG類(WC+Co) 2)YT類(WC+Ti

34、C+Co) 3)YW類(WC+TiC+TaC(NbC)+Co) 4)YA類(WC+TaC(NbC)+Co)(2)TiC為基為基 YN類(TiC+ WC+Ni+Mo)3.硬質(zhì)合金的性能硬質(zhì)合金的性能v (1)硬度： HRA8993；在700800時(shí)，HRC70左右。 含TaC(NbC) ，高溫硬度 v（2）抗彎強(qiáng)度： 常用硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度在0.91.5GPa 粘結(jié)劑比例 ，b 。 TiC ， b v（3）韌性： 硬質(zhì)合金的值僅為高速鋼的 1/301/8 TiC , kv（4）導(dǎo)熱系數(shù)k：(見表15) TiC ,kv（5）線膨脹系數(shù) ：(見表15)v（6）抗冷焊性 硬質(zhì)合金抗冷焊性比高速鋼 YT

35、類比YG類(WC+Co) 4.硬質(zhì)合金的選用硬質(zhì)合金的選用5.新型硬質(zhì)合金新型硬質(zhì)合金（1）添加碳化鉭）添加碳化鉭(TaC)和碳化鈮和碳化鈮(NbC)的硬質(zhì)合金的硬質(zhì)合金 在WCCo合金中添加少量TaC或NbC可顯著提高常溫硬度、高溫硬度、高溫強(qiáng)度和耐磨性，而抗彎強(qiáng)度略有降低。表l6中的YG6A就是這種合金。在TiC含量少于10的WCTiCCo合金中，添加少量TaC(或NbC)，可以獲得較好的綜合機(jī)械性能，既可加工鑄鐵、有色金屬，又可加工碳素鋼、合金鋼，也適合于加工高溫合金、不銹鋼等難加工材料，從而有“通用合金”之稱。目前，這種硬質(zhì)合金應(yīng)用日益廣泛，而且在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，YG，YT類舊牌

36、號(hào)硬質(zhì)臺(tái)金呈被淘汰趨勢(shì)。 (2)涂層硬質(zhì)合金涂層硬質(zhì)合金 解決刀具硬度、耐磨性與強(qiáng)度、韌性之間矛盾的最好方法是采用涂層技術(shù)。在YG8，YT5上用CVD法(化學(xué)氣相沉積法)涂上顆粒極細(xì)TiC、TiN或Al2O3等提高刀具耐磨性。復(fù)合涂層合金，其性能優(yōu)于單層。金剛石涂層硬質(zhì)合金刀具，刀具使用壽命可提高50倍、而成本僅提高10倍。 涂層合金也有局限性 (3)細(xì)晶粒和超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金細(xì)晶粒和超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金 一般硬質(zhì)合金中的晶粒均大于lm，如使晶粒細(xì)化到小于l0.5m，耐磨性有較大改善，刀具使用壽命可提高l2倍。添加Cr203可使晶粒細(xì)化。這類合金可用于加工冷硬鑄鐵、淬硬鋼、不銹鋼、高溫臺(tái)金等難加工材料。 (4)TiC基和基和Ti(C，N)基硬質(zhì)合金基硬質(zhì)合金 TiC基合金是以TiC為主體成分，以鎳、鈷作粘結(jié)劑，TiC含量達(dá)6070。與WC基合金比較，它的硬度較高，抗冷焊磨損能力較強(qiáng)，熱硬性也較好，但韌性和抗塑性變形的