04-1-切削運動與切削要素(上課稿)

1、第4章 切削加工基本知識第 頁機械制造技術機械制造技術切削運動和切削用量第4章 切削加工基本知識第 頁機械制造技術機械制造技術切削運動和切削用量目 錄第4章 金屬切削基本知識（1）4.1 4.1 切削運動和切削用量切削運動和切削用量4.1.4.1.1 1 切削運動切削運動4.1.4.1.2 2 切削用量切削用量4.1.4.1.3 3 切削層參數(shù)切削層參數(shù)4.1.4 4.1.4 材料切除率材料切除率4.1.4.1.5 5 切削用量的合理選擇切削用量的合理選擇第4章 切削加工基本知識第 頁機械制造技術機械制造技術切削運動和切削用量14.1 4.1 切削運動和切削用量切削運動和切削用量4.1.1 4

2、.1.1 切削運動切削運動 在切削加工中，刀具和工件之間的相對運動，稱為切削運動。 切削運動分為主運動和進給運動，如動畫1所示。第4章 切削加工基本知識第 頁機械制造技術機械制造技術切削運動和切削用量動畫1 1 切削運動2第4章 切削加工基本知識第 頁機械制造技術機械制造技術切削運動和切削用量 1) 1) 主運動 主運動是使刀具和工件之間產生相對運動，從而使刀具的前刀面接近工件實現(xiàn)切削的運動。主運動速度最高，消耗的功率最大。 2) 2) 進給運動進給運動 進給運動使刀具與工件產生附加的相對運動，加上主運動，即可連續(xù)地切除余量。 切削運動可以由刀具和工件分別完成，也可以由刀具和工件同時動作，或交

3、替動作完成。在切削加工中，通常主運動只有一個，而進給運動可以是一個或數(shù)個。 3第4章 切削加工基本知識第 頁機械制造技術機械制造技術切削運動和切削用量動畫2 2 車削過程中的各個表面 在切削過程中，工件有三個不斷變化的表面（見動畫2）： (1)已加工表面。工件上經(jīng)刀具切削后形成的表面。 (2)過渡表面。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 切削加工基本知識第 頁機械制造技術機械制造技術切削運動和切削用量4.1.2 4.1.2 切削用量切削用量 切削用量指切削速度、進給量和背吃刀量。 (1)切削速度vc切削刃上選定點相對于工件的主運動的瞬時速度。式中

4、: d 為工件或刀具直徑,mm；n為工件或刀具轉速,單位:r/s或r/min。當主運動為刀具旋轉時，式中d為刀具直徑，n為刀具轉速。 當主運動為工件旋轉時如動畫2所示，式中d為待加工表面直徑。當主運動為直線往復運動時，平均切削速度滿足： 式中:L為往復運動行程長度,mm；nr為主運動每分鐘往復次數(shù)。)m/s(6010002rLnv6m/min)(m/s 1000c或dnv 第4章 切削加工基本知識第 頁機械制造技術機械制造技術切削運動和切削用量(2)(2)進給量進給量 (f )。主運動的物體（如刀具或工件）每轉或每行程中，進給運動的物體（如工件或刀具）沿進給運動方向上的位移量。亦稱為每轉或每行

5、程進給量(單位:mm/r或mm/st）。7 進給運動的度量往往以進給速度表示，其定義為切削刃上選定點相對于工件的進給運動的瞬時速度(單位:mm/s或mm/min)。 對于多齒刀具（如銑刀），進給運動的瞬時速度稱進給速度，以vf表示，單位為mm/s或mm/min。常常還以每齒進給量fz表示，單位為(mm/z) 。它們之間的關系為:式中: n為刀具轉速(r/s或r/min);Z為刀具的齒數(shù)。 習慣上大家把進給運動稱為走刀運動，進給量稱為走刀量。Znffnvzf第4章 切削加工基本知識第 頁機械制造技術機械制造技術切削運動和切削用量動畫2 2 車削過程中的運動4第4章 切削加工基本知識第 頁機械制造

6、技術機械制造技術切削運動和切削用量(3)(3)背吃刀量背吃刀量 （以前稱切削深度）。車外圓時，即為工件上待加工面和已加工面之間的垂直距離（如動畫6所示），單位是mm。在車削外圓時式中dw 為待加工表面直徑；dm 為已加工表面直徑。2mwpdda 4.1.3 4.1.3 切削層參數(shù)切削層參數(shù) 切削層是指切削過程中，由切削部分的一個單一動作（或指切削部分切過工件的一個單程，或指只產生一圈過渡表面的動作）所切除的工件材料層。它決定了切屑的尺寸和切削部分的載荷。車外圓時的切削層參數(shù)(見動畫6)。8動畫6 6 車外圓時切削層參數(shù)第4章 切削加工基本知識第 頁機械制造技術機械制造技術切削運動和切削用量動畫

7、6 6 車外圓時切削層參數(shù) (1)切削層公稱厚度（h D) 在同一瞬間的切削層公稱橫截面積與其公稱切削層寬度之比，單位mm。 (2)切削層公稱寬度（bD) 是在給定瞬間，作用主切削刃截形上兩個極限點間的距離，單位mm。 (3)切削層公稱橫截面積(AD) 是在給定瞬間，切削層的實際橫截面積，單位mm2。DDDhbA 9rsinDfh rpDsin/ab 第4章 切削加工基本知識第 頁機械制造技術機械制造技術切削運動和切削用量4.1.4 4.1.4 材料切除率材料切除率 材料切除率是指切削過程中在單位時間內所切除的材料的體積，常用Q 表示，單位為 mm3/min。 切除率在一定程度上反映了切削加工

8、的效率。并且在一定的切削厚度下，材料切除率越高，則切削過程所消耗的功率也越大。 金屬切除率公式如下： Q =1000 AD vc式中： AD 切削層公稱橫截面積(mm2) vc沿主切削刃的平均切削速度（m/min)10第4章 切削加工基本知識第 頁機械制造技術機械制造技術切削運動和切削用量 4.1.5 4.1.5 切削用量的合理選擇切削用量的合理選擇 切削用量的選擇直接影響工件加工質量、生產率和刀具的使用壽命(耐用度)。合理地組合切削用量，對提高產品的技術經(jīng)濟效益有著重要的影響。 1) 1) 切削用量對加工質量的影響切削用量對加工質量的影響 在切削用量(加工過程中主要指背吃刀量和進給量)的增大

9、，都會使切削力增大、使工件變形的可能增大，并有可能引起振動，還會使殘留面積的高度顯著增大，降低加工精度和增大表面粗糙度(如動畫7所示)。11第4章 切削加工基本知識第 頁機械制造技術機械制造技術切削運動和切削用量動畫7 7 進給量對殘留面積的影響12第4章 切削加工基本知識第 頁機械制造技術機械制造技術切削運動和切削用量2) 2) 切削用量對基本工藝時間的影響18式中，L為車刀行程長度(mm)； L=lw (被加工外圓表面長度)(切入長度)(切出長度)； h 為外圓面加工余量的一半（mm）； 為切除加工余量所需的走刀次數(shù)（應為整數(shù)）。 由上式可知，切削用量 對基本工藝時間的影響是相同的。 以車外圓為例，加工工件的基本工藝時間可用下式計算：(min)1000 pwpmvfaLhdahnfLtpahpafv、13第4章 切削加工基本知識第 頁機械制造技術機械制造技術切削運動和切削用量3)3)對刀具壽命（耐用度）和輔助時間的影響 在實際生產中，規(guī)定刀具從開始切削到磨損量達到磨鈍標準為止的切削總時間稱為刀具的耐用度。當用硬質合金車刀車削750MPa的碳鋼時，刀