切削基本概念

切削基本概念

关键字：      用金属切削刀具从工作上切除多余的(或预留的)金属, 从而获得在形状上、尺寸精度及表面质量上都合乎预定要求的加工。＿称为金属切削加工。在切削加工过程中，刀具同工件之间必须有相对的切削运动，它由金属切削机床来完成。机床、夹具、刀具和工件，构成金属切削加工的工艺系统，切削过程的各种现象、规律及其本质，都要在这个工艺系统的运动状态中去考察研究。 一、车削中的运动和加工表面   车削加工是一种常见的典型的切削加工方法。如图所示，普通外圆车削加工中的切削运动是由两种运动单元组合成的，其一是工件的回转运动，它是切除多余金属以形成加工表面的基本运动；其二是车刀的(纵向或横向)进给运动，它保证了切削工作的连续进行。 在切削运动作用下，工件上的切削层不断地被车刀切削并转变为切屑，从而加工出所需要的工件新表面。在这一表面形成的过程中，工件上有三个不断变化着的表面： 待加工表面：即将被切去金属层的表面； 加工表面：切削刃正在切削的表面； 已加工表面：已经切去多余金属而形成的新表面。 这些定义也适用于其他切削加工。 二、切削运动单元及其组合概念 各种切削加工的切削运动，都是由一些简单的运动单元组合而成的。直线运动和回转运动，是切削加工的两个基本运动单元。不同数目的运动单元，按照不同大小的比值、不同的相对位置和方向进行组合，即构成各种切削加工的运动。例如： 一个直线运动 刨削、拉削等； 一个回转运动 圆盘拉刀加工； 一个回转运动和一个直线运动组合 车削、镗孔、铣削、钻削、铰孔、车螺纹、攻丝等，它是目前应用最广泛的一种组合形式； 两个直线运动组合 锯、仿形刨削； 两个回转运动组合 铣削回转体表面(插补)； 两个回转运动和一个直线运动组合 铣螺旋槽、铣螺纹、磨外圆、磨内圆、滚刀滚齿轮等，它也是目前应用很广泛的一种运动组合形式。   图2 除了上述各种运动组合形式之外，还有其他一些运动组合形式及切削加工方法。图2是几种常见的切削运动和加工方法。 应该指出，在理论上，还可以有许多更新颖的运动组合，但在工艺上目前尚不能实现。不过，随着科学技术的发展和工艺上的突破。目前未被利用的运动组合形式和相应的新型切削加工方法，都有实现的可能性。在生产实践中，应在具体条件下寻求表面形成的最佳运动组合。 三、主运动、进给运动和切削用量三要素 上述各种加工方法的运动单元，按照它们在切削过程中所起的作用，可以分为主运动和进给运动两种： 主运动 直接切除工件上的切削层，使之转变为切屑，以形成工件新表面的运动，谓之主运动，用切削速度(Vc)表示。通常，主运动的速度较高，消耗的切削功率也较大。例如，图2中车削时工件的回转运动、铣削时铣刀的回转运动以及拉削时拉刀的直线运动等。都是主运动。 主运动速度即切削速度，计算公式如下： Vc= p·d·n 1000 式中：d——工件直径dw或刀具(砂轮)直径do(mm)： n——工件或刀具(砂轮)的转速(r/min)。 对于旋转体工件或旋转类刀具，在转速一定时，由于切削刃上各点的回转半径不同，因而切削速度不同。在计算时，应以最大的切削速度为准。如外圆车削时计算待加工表面上的速度，钻削时计算钻头外径处的速度。这是因为从刀具方面考虑，速度大的地方，发热多，磨损快，应当予以注意。 进给运动 不断地把切削层投入切削的运动，称为进给运动，用进给速度Vf(mm/min)或进给量f、fz来表示。 图2所示车刀的纵向移动和横向移动，钻头、铰刀的轴向移动以及铣削时工件的纵向、横向移动等．都是进给运动。进给量f的单位是 mm/r，即工件或刀具每转一周时，两者沿进给方向之相对位移；如果主运动为往复直线运动(如刨、插)，则进给量f的单位为mm/str(毫米/双行程)。fz是多刃切削工具(如铣、铰、拉)的每齿进给量，单位是mm/Z。 显而易见 Vf=f·n=fz·Z·n (mm/min) 通常，切削加工中的主运动只有一个，而进给运动可能是一个或数个。   切削深度 切削深度ap 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; ap 的大小直接影响主切削刃的工作长度，反映了切削负荷的大小。对于外圆车削来说   图3 车削时的合成速度向量 ap= dw-dm (mm) 2 对于钻孔工作 ap= dm (mm) 2 式中：dm——已加工表面直径(mm)； dw——工件待加工表面直径(mm)。 主运动和进给运动的合成 主运动和进给运动可以由刀具或工件分别完成，或者由刀具单独完成(由于工艺上的原因，不便由工件单独完成)。主运动和进给运动可以同时进行(如车削、铣削)，也可以交替进行(如刨削、插削)。在同时进行的情况下，刀具切削刃上某一点相对于工件的运动称为切削运动，可用合成速度向量ve来表示。以外圆车削为例(图3)，切削运动的合成速度向量ve等于主运动速度vc与进给速度vf的向量和，即 ve＝vc十vf 显见，切削刃上各点处的合成速度向量不一定相等。 四、切削层参数 切削厚度ac： 是在垂直于切削刃的方向上度量的切削层尺寸。 若车刀主刀刃为直线，且 λs =0°，则 ac=f·sin kr 它的大小能代表单位长度切削刃上工作负荷的大小。若车刀刃为圆弧或任意曲线，则对应于切削刃上各点的切削厚度是不相等的。 切削宽度aw： 沿加工表面度量的切削层尺寸。 若车刀主刀刃为直线，且 当 λs = 0°时， aw=ap/sin kr 当λs = 0° 时，且kr=90°时， ac = f aw = ap 切削面积 Ac： 是切削层在基面Pt内的面积。 Ac = ac·aw = f·ap