刀具几何角及切削要素

第一章：刀具几何角度及切削要素 1-1 车削直径80mm ，长200mm 棒料外圆，若选用ap=4mm ，f=，n=240r/min ，试计算切削速度vc ，机动切削时间tm ，材料去除率Q 是多少答：切削速度 机动时间材料去除率Q 1-2 正交平面参考系中参考平面pr ，ps ，po 及刀具角度γo ，αo ，κr ，λs 如何定义答：基面pr ：过切削刃上选定点，平行或垂直与刀具上的安装面（轴线）的平面 切削平面Ps ：过切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面 正交平面po ：过切削刃上选定点，同时垂直于基面和切削平面的表面前角γo ：在正交平面中测量的，基面和前刀面的夹角后角αo ：在正交平面中测量的，切削平面和后刀面的夹角，主偏角κr ：在切削平面中测量的，切削刃和进给运动方向的夹角。

刃倾角λs ：在切削平面中测量的，切削刃和基面的夹角。

1-3法平面参考系与其基本角度的定义与正交平面参考系及其刀具角度的定义有何异同在什么情况下， γo= γn答：法平面参考系和正交平面参考系的相同点：都有基面和切削平面。

不同点：法平面参考系的法平面是过切削刃选定点垂直于切削刃的表面，法平面不一定垂直于几面；正交平面参考系中的正交平面是过切削刃选定点同时垂直于切削平面和基面的表面。

刀具角度定义的相同点为：都有偏角，刃倾角。

不同点是：法平面参考系中min/32.601000240801000m dn v c =⨯⋅==ππmin /12064032.605.0410*******mm fv a Q c p =⨯⨯⨯==定义前角和后角分别为法平面中测量的法前角和法后角；而正交平面参考系定义的前角和后角为正交平面中测量的前角和后角。

只有当刀具的刃倾角为0时，γo= γn1-4假定进给工作平面pf，背平面pp，假定工作平面参考系刀具角度是如何定义的在什么情况下γf= γo，γp= γo答：假定工作平面Pf：过切削刃选定点，平行与假定进给运动方向并垂直于基面的平面背平面Pp：过切削刃上选定点，同时垂直于假定工作平面和基面的平面。

通过切削刃 上选定点， 上选定点，垂直 于基面并与主切 削刃相切的平面。 削刃相切的平面。
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2.刀具的标注角度
（1）基面中测量的刀具角度
1）主偏角κr 主偏角κ 主切削刃在基面上的投影与进给 方向之间的夹角。 运动速度vf 方向之间的夹角。 2）副偏角κr′ 副切削刃在基面上的投影与进给 副偏角κ 反方向之间的夹角。 运动速度vf反方向之间的夹角。
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2.刀刃
（1）主切削刃 前刀面与主后刀面在空间的交线。 前刀面与主后刀面在空间的交线。
（2）副切削刃 前刀面与副后刀面在空间的交线。 前刀面与副后刀面在空间的交线。
3．刀尖
三个刀面在空间的交点，也可理解为主、 三个刀面在空间的交点，也可理解为主、副切削刃 二条刀刃汇交的一小段切削刃。 二条刀刃汇交的一小段切削刃。 在实际应用中，为增加刀尖的强度与耐磨性， 在实际应用中，为增加刀尖的强度与耐磨性， 一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。 一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。
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§1.2.3切削用量三要素 1.2.3
在切削加工中切削速度、进给量和背吃刀 量（切削深度）总称为切削用量。它表示主 运动和进给运动量。 1.切削速度 切削速度 刀具切削刃上选定点相对工件主运动的 瞬时线速度称为切削速度，用vc表示，单位 为m/s或m/min。
dn vc = = 1000 318
π dn
切削速度
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2.进给量 进给量
工件或刀具每转一周，刀具在进给方向上相 对工件的位移量，称为每转进给量，简称进给量， 用f表示，单位为mm/r。 单位时间内刀具在进给运动方向上相对工件 的位移量，称为进给速度，用vf表示，单位为 mm/s或m/min。 当主运动为旋转运动时，进给量f与进给速度 vf之间的关系为： vf ＝fn

5.正交平面与法平面系的角度换算
正交平面－通过切削刃上某点，垂直于切削刃在基面 上投影的平面
法平面－通过切削刃上某点，垂直于切削刃的平面
Po内测量的角度： γ0， α0， β0 Pn内测量的角度，γn ，αn ，βn
tanγn = tanγocosλs tan αncosλs = tan α0
垂直于基面的任一剖面与正交平面角度换算
● 45度弯头车刀
12前面：γ0，λs 12后面：α0，κr 23副后面：α’0，κ’r 14副后面：α’0，κ’r
四、 刀具的工作角度 (在工作状态下的切削角度)
讨论2个问题
★刀具工作坐标系是如何建立的 ★当标注角度已知的时候，如何计算工作角度
以刀具与工件的相对 位置、相对运动为基础所 建立的工作参考系定义的 角度
一、 切削层参数
★切削层
★切削厚度hD ★切削宽度bD
1. 切削层
工件（刀具）每转 一圈,刀具切削刃从工 件上切削下来转化为切 屑的金属层,称为切削 层
2. 切削公称厚度hD
垂直与工件过渡表面方向切削层的尺寸 ➢ 当λs ＝0时的外圆车刀纵车：
hD = f sin κr
3. 切削宽度bD
沿着工件过渡表面方向切削层的尺寸，等于 主切削刃工作长度在基面的投影
第一章
刀具几何角度及切削 要素
Tool angles and element factors of cut
主要内容
一、切削运动与切削用量 二、刀具切削部分的基本定义及参考系 三、刀具角度 四、切削层参数与切削方式
什么叫做金属切削加工？
➢ 金属切削加工 用金属切削刀具从工件上切除多余的金属，
从而获得在形状、尺寸精度、表面质量上都符合 预定要求的加工。 ➢ 切削加工工艺系统

对于钻孔
切 削 用 量 三 要 素
其中
1.1.2
刀具切削部分的基本定义
1.1.2.1 刀具切削部分的构造要素 金属切削刀具的切削部分的几何形状与参数都有着共性， 即不论刀具构造如何复杂，它们的切削部分总是近似地以外 圆车刀的切削部分为基本形态。
刨刀、铣刀、钻头等其他刀具可视为车刀的演变或组合
图2-48 各种刀具切削部分的形状
(2)切削平面 Ps 通过切削刃选定点，与主切削刃相切，并垂直于基面的平面。 也就是主切削刃与切削速度方向构成的平面。
刀 基面和切削平面十分重要。这两个平面加上以下所述的任一剖面，便构 具 成各种不同的刀具标注角度参考系。可以说，不懂得基面和切削平面就不懂 标 注 得刀具。 角 (3)主剖面Po和主剖面参考系 度 主剖面是通过切削刃选定点，同时垂直于基面和切削平面的 的 参 平面。由此可知，主剖面垂直于主切削刃在基面上的投影。 考 Pr-Ps-Po组成正交的主剖面参考系。 系
(1)基面Pr 通过切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面。 通常，基面应平行或垂直于刀具上便于制造、刃磨和测量的 某一安装定位平面或轴线。
刀 例如，图示为普通车刀或刨刀的基面，它平行于刀具底面。钻头、铣刀 具 和丝锥等旋转类刀具，其切削刃各点的旋转运动(即主运动)方向，都垂直于 标 注 通过该点并包含刀具旋转轴线的平面，故其基面Pr就是刀具的轴向剖面。 角 度 的 参 考 系
1.1.2.2
刀具标注角度的参考系
刀 具 标 注 角 度 的 参 考 系
为了确定刀具前刀面、后刀面及切削刃在空间的位置，首 先应建立参考系。它是一组用于定义和规定刀具角度的各基准 坐标平面。这样就可以用刀具前刀面、后刀面和切削刃相对于 各基准平面的夹角来表示它们在空间的位置，这些夹角就是刀 具切削部分的几何角度。 工作角度：把刀具同工件和切削运动联系起来确定的刀具 角度，即刀具在使用状态下(in use)的角度。 刀具标注角度参考系：任何一把刀具，在使用之前，总可 以知道它将要安装在什么机床上，将有怎样的切削运动，因此 也可以预先给出假定的工作条件，并以此确定刀具标注角度参 考系（所谓的“静止参考系” ）。