第一节 切削运动与切削用量 二、切削运动 机械加工表面成形方法 机械加工所需运动 工件表面的成形方法 从原理上来讲，机械加工过程是在机床上通过刀具与工件的相对运动，从工件上切除度与金属，使之形成符合要求的形状、尺寸的表面的过程。因此，机械加工过程的实质是工件表面的成型过程。不同类型的表面需要不同的成形方法。 １、工件表面的构成 ２、工件表面的成形 ３、发生线的形成方法 (一)工件表面的构成 组成零件表面形状的基本表面：平面、圆柱面、圆锥棉、球面、螺旋面、圆环面以及成形表面。如图1.2-1所示。 这些表面的不同组合形成了各种类型的零件。常见的零件类型见图1.2-2 常见表面类型 （二）、工件表面的成形 零件表面可看成是一条母线沿着另一条导线运动的轨迹。母线与导线统称为形成表面的发生线。切削加工时，具体实现这两根生线的是刀具的切削刃与工件的相对运动，并通过此运动将工件的表面切削成形。图１.2-1中，可将直线视为母线，将绕O-O轴心旋转所形成的圆或按一定方向移动所形成的直线视为导线。 需要指出的是： ① 虽然母线相同，导线也相同，但若两者间原始相对位置不同，则所形成的表面也就不同，如图2-11中b）及c)。 ② 在某些情况下，母线、导线没有严格的区分，特别是对于自由曲面（图2-11f）更是如此。 ③可逆表面和不可逆表面 可逆表面：如果其母线和导线可以互换，这样的表面称为可逆表面。 不可逆表面：如果其母线和导线不可以互换，这样的表面称为不可逆表面。 （三）、发生线的形成方法 发生线是形成工件表面的几何要素。 在机械加工中，发生线是由工件与刀具之间的相对运动和刀具切削刃的形状共同实现的。形成发生线所需的运动如图所示. 相同的表面，切削刃的形状不同，工件和刀具之间的相对运动也不相同，这是形成各种加工方法的基础。 形成发生线的方法可归纳为如下四种： 1.轨迹法 2.成形法 3.展成法 4.相切法 1.轨迹法 轨迹法指的是刀具切削刃与工件表面之间为近似点接触，发生线是通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具刀尖的运动轨迹来实现的。如图1.2-3所示。 工件表面的发生线（母线和导线）均由轨迹运动生成。 2.成形法 采用成形刀具时，如图所示，切削刃1的形状与所需的生成的曲线的形状一致，即工件的一条发生线是通过刀刃的形状直接获得的，因此加工时勿需任何运动，便可获得所需的发生线。 另一条发生线由刀具与工件的相对运动来实现。如图所示。 3.展成法 展成法（又称范成法），其工件的一条生线是刀刃运动轨迹的包络线，且包络线需通过刀具与工件之间的范成运动来生成。各种形式的齿轮、链轮大多数采用范成法加工。 4.相切法 采用相切法形成发生线，需要刀具旋转和刀具与工件之间的相对移动两个彼此独立的运动，如图所示。 常用刀具种类：铣刀、砂轮旋转刀具。 机械加工所需要的运动 机械加工过程是在工艺系统中进行的。工艺系统的重要功能之一就是使刀具和工件按形成发生线的要求产生一定的相对运动。具体的讲这一功能是由机床完成的。为完成加工过程还需要其他辅助运动。实现发生线的运动是工艺系统尤其是机床的核心。 （一）表面成形运动 （二）主运动和进给运动 （三）辅助运动 （一)、表面成形运动 表面成形运动是保证得到工件表面形状的运动，也就是形成发生线的运动，简称成形运动。 工件表面形状及其成形方法不同，加工所需的成形运动的类型和数目也不相同。 简单成形运动：独立的最基本的直线运动和圆周运动，称为简单成形运动。如车外圆时，刀具的直线运动和工件的圆周运动。刨平面时，刨刀和工件的直线运动。 复合成形运动：形成发生线的成形运动要由两个或两个以上简单运动按照一定的运动关系合成，这样的成形运动成为复合运动。如车削螺纹时的运动，新葡萄娱乐滚齿是形成渐开线齿形的运动。 不同的成形方法，实现发生线的成形运动种类和数目也不相同。如图1.2-3和图1.2-4所示的曲面的车削。 (二)、主运动和进给运动 在切削和磨削加工中，工件表面的形状、尺寸及相互位置关系是通过刀具相对于工件的运动形成的。按照在切削过程中所起的作用，切削运动可分三类： 1）主运动 2）进给运动 3）辅助运动(定位和调整运动) 主运动和进给运动是实现切削加工的基本运动，可以由刀具来完成，也可以由工件来完成，还可以由刀具和工件共同来完成。同时，主运动和进给运动可以是直线运动（平动），也可以是回转运动（转动），还可以是平动和转动的复合运动。正是由于上述不同运动形式和不同运动执行元件的多种组合，产生了不同的加工方法。 1）主运动 直接切除工件上的切削层，以形成工件新表面的基本运动。 主运动的特点是: 切除工件上多余金属，形成工件新表面所必需的运动 主运动的速度最高、消耗功率最大。 主运动只有一个。 运动形式可是旋转或直线运动 可由工件完成，也可由刀具完成 主运动的速度通常以VC 表示，称作切削速度。 2）进给运动 是把被切削金属层间断的或连续的投入切削的一种运动。 进给运动的特点是: 进给运动的速度低，消耗功率小。 进给运动可以是一个、两个或多个。 运动形式：连续的、间歇的；直线的、旋转的、 合成的；径向的、纵向的。 进给运动的速度用进给量f或进给速度Vf表示。 切削加工的主运动与进给运动往往是同时进行的，因此刀具切削刃上某一点与工件的相对运动应是上述两运动的合成。其合成速度称为合成切削速度，用Ve表示 。 3）辅助运动(定位和调整运动) 使工件或刀具进入正确加工位置的运动。如调整切削深度，工件分度、切入运动、空行程运动、操纵及控制运动等。 三、切削时的工件表面 在切削过程中，工件上通常存在着三个不断变化的切削表面即：－待加工表面（工件上即将被切除的表面）、 －已加工表面（工件上已切去切削层而形成的新表面）、 －过渡表面即加工表面（工件上正被刀具切削着的表面，介于已加工表面和待加工表面之间）。 四、切削用量 切削用量是切削加工过程中的切削速度、进给量、背吃刀量的总称。 为定量地描述主运动和进给运动、准确地控制被加工表面的几何尺寸以及便于对切削过程的功率、力、温度等物理量进行分析，引入的概念。包括： 1.切削速度vc 2.进给速度vf、进给量f、每齿进给量fz 3.背吃刀量ap(切削深度） 1、切削速度 切削速度Vc：?切削速度（Vc ）：切削刃上选定点相对工件主运动的瞬时速度，单位为m/s(m/min) ? 由于切削刃上各点的切削速度可能是不同，计算时常用最大切削速度代表刀具的切削速度。外圆车刀车削外圆时的切削速度计算公式为： Vc=兀dn/1000 其中: dw—工件或刀具选定点的旋转直径，单位为mm。 n— 工件的转速，(r/s)。 2、进给速度、进给量和每齿进给量 进给量：在主运动每转一转或每一行程时，刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，单位是mm/r(用于车削、镗削等)或mm/行程(用于刨削、磨削等)。进给量表示进给运动的速度大小。 进给运动速度还可以用进给速度Vf（单位mm/s)或每齿进给量fz(用于铣刀、铰刀等多刃刀具，单位是mm/齿)表示。 Vf=nf=nzfz 其中： n—主运动的转速，(mm/s)； z—刀齿齿数。 3、背吃刀量 在垂直于主运动方向和进给方向的工作平面内测量的已加工表面和待加工表面之间的距离。如图1.2-9所示。 对于外圆车削，背吃刀量为工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离，单位为mm。 即ap=(dw-dm)/2 其中：dw—工件待加工表面的直径(mm)；dm—工件已加工表面的直径（mm)。 五、切削层参数 切削层公称厚度ac 在过渡表面法线方向测量的切削层尺寸，即相邻两过渡表面之间的距离。ac反映了切削刃单位长度上的切削负荷。由图得： ac=fsinkr 切削层公称宽度aw 沿过渡表面测量的切削层尺寸。aw反映了切削刃参加切削的工作长度。由图1.2-9得： aw=ap/sinkr其中：aw—切削层公称宽度，(mm)。 切削层公称横截面积Ac 切削层公称厚度与切削层公称宽度的乘积。由图1.2-9得：? Ac=acaw=fsinkrap/sinkr=fap其中: Ac—切削层公称横截面积，(mm2)。 六、金属切除率 材料切除率Q： 单位时间内所切除材料的体积。它是衡量切削效率高低的另一个指标，单位为/min.。 七、切削方式 自由切削与非自由切削 七、切削方式 自由切削与非自由切削 自由切削：只有一条直线切削刃参加切削的情况。此时，切削刃上个点的切屑流动方向基本相同，且与切削刃基本垂直。 非自由切削：自由切削以外的其它情况均称为非自由切削。非自由切削时，切削刃上各点的切屑流向不一致，会产生相互干涉。 七、切削方式 * * 五、切削层参数 二、切削运动 一、切削加工的特点 三、切削时的工件表面 四、切削用量 七、切削方式 六、金属切除率 轨迹法 成形法 展成法 相切法 外圆车削的切削运动与加工表面 平面刨削的切削运动与加工表面 如图所示 切削层： 切削过程中，刀具的切削刃在一次进给中从工件待加工表面上切除的金属层。 切削层参数： 是在与主运动方向相垂直的平面内度量的切削层截面尺寸。 切削层对加工的影响： 切削层形状、尺寸直接影响着刀具承受 的负荷大小及刀具磨损、表面质量和生产效率。 切削层的计算方法： 为简化计算，切削层形状、尺寸规定在刀具基面中度量，即 在切削层公称横截面中度量。 切削层参数包括以下三个参数： 切削层公称厚度ac 切削层公称宽度aw 切削层公称横截面积Ac 五、切削层参数 其中：ac—切削层公称厚度，(mm)； f—进给量，(mm/r）； kr—车刀主偏角，(。)。 切削时间（机动时间）tm： 切削时直接改变工件尺寸、形状等的工艺过程所需要的时间，它是反映切削效率高低的一个指标。 由上式可知，提高切削用量中任一要素均可提高生产率。 直角切削与斜角切削 直角自由切削 非自由切削 斜角切削 *

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