切削基本概念

發(fā)布日期：2012-08-29    蘭生客服中心    瀏覽：4222

        用金屬切削刀具從工作上切除多余的(或預留的)金屬, 從而獲得在形狀上、尺寸精度及表面質(zhì)量上都合乎預定要求的加工。＿稱為金屬切削加工。在切削加工過程中，刀具同工件之間必須有相對的切削運動，它由金屬切削機床來完成。機床、夾具、刀具和工件，構(gòu)成金屬切削加工的工藝系統(tǒng)，切削過程的各種現(xiàn)象、規(guī)律及其本質(zhì)，都要在這個工藝系統(tǒng)的運動狀態(tài)中去考察研究。


一、車削中的運動和加工表面


車削加工是一種常見的典型的切削加工方法。如圖所示，普通外圓車削加工中的切削運動是由兩種運動單元組合成的，其一是工件的回轉(zhuǎn)運動，它是切除多余金屬以形成加工表面的基本運動；其二是車刀的(縱向或橫向)進給運動，它保證了切削工作的連續(xù)進行。

在切削運動作用下，工件上的切削層不斷地被車刀切削并轉(zhuǎn)變?yōu)榍行�，從而加工出所需要的工件新表面。在這一表面形成的過程中，工件上有三個不斷變化著的表面：

  1. 待加工表面：即將被切去金屬層的表面；

  2. 加工表面：切削刃正在切削的表面；

  3. 已加工表面：已經(jīng)切去多余金屬而形成的新表面。


這些定義也適用于其他切削加工。

二、切削運動單元及其組合概念


各種切削加工的切削運動，都是由一些簡單的運動單元組合而成的。直線運動和回轉(zhuǎn)運動，是切削加工的兩個基本運動單元。不同數(shù)目的運動單元，按照不同大小的比值、不同的相對位置和方向進行組合，即構(gòu)成各種切削加工的運動。例如：

一個直線運動 刨削、拉削等；

一個回轉(zhuǎn)運動 圓盤拉刀加工；

一個回轉(zhuǎn)運動和一個直線運動組合 車削、鏜孔、銑削、鉆削、鉸孔、車螺紋、攻絲等，它是目前應用最廣泛的一種組合形式；

兩個直線運動組合 鋸、仿形刨削；

兩個回轉(zhuǎn)運動組合 銑削回轉(zhuǎn)體表面(插補)；

兩個回轉(zhuǎn)運動和一個直線運動組合 銑螺旋槽、銑螺紋、磨外圓、磨內(nèi)圓、滾刀滾齒輪等，它也是目前應用很廣泛的一種運動組合形式。










圖2

除了上述各種運動組合形式之外，還有其他一些運動組合形式及切削加工方法。圖2是幾種常見的切削運動和加工方法。

應該指出，在理論上，還可以有許多更新穎的運動組合，但在工藝上目前尚不能實現(xiàn)。不過，隨著科學技術的發(fā)展和工藝上的突破。目前未被利用的運動組合形式和相應的新型切削加工方法，都有實現(xiàn)的可能性。在生產(chǎn)實踐中，應在具體條件下尋求表面形成的最佳運動組合。

三、主運動、進給運動和切削用量三要素


上述各種加工方法的運動單元，按照它們在切削過程中所起的作用，可以分為主運動和進給運動兩種：

  1. 主運動

    直接切除工件上的切削層，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行�，以形成工件新表面的運動，謂之主運動，用切削速度(Vc)表示。通常，主運動的速度較高，消耗的切削功率也較大。例如，圖2中車削時工件的回轉(zhuǎn)運動、銑削時銑刀的回轉(zhuǎn)運動以及拉削時拉刀的直線運動等。都是主運動。

    主運動速度即切削速度，計算公式如下：Vc=p·d·n/1000

    式中：d——工件直徑dw或刀具(砂輪)直徑do(mm)：

    n——工件或刀具(砂輪)的轉(zhuǎn)速(r/min)。
    對于旋轉(zhuǎn)體工件或旋轉(zhuǎn)類刀具，在轉(zhuǎn)速一定時，由于切削刃上各點的回轉(zhuǎn)半徑不同，因而切削速度不同。在計算時，應以最大的切削速度為準。如外圓車削時計算待加工表面上的速度，鉆削時計算鉆頭外徑處的速度。這是因為從刀具方面考慮，速度大的地方，發(fā)熱多，磨損快，應當予以注意。


  2. 進給運動

    不斷地把切削層投入切削的運動，稱為進給運動，用進給速度Vf(mm/min)或進給量f、fz來表示。

    圖2所示車刀的縱向移動和橫向移動，鉆頭、鉸刀的軸向移動以及銑削時工件的縱向、橫向移動等．都是進給運動。進給量f的單位是 mm/r，即工件或刀具每轉(zhuǎn)一周時，兩者沿進給方向之相對位移；如果主運動為往復直線運動(如刨、插)，則進給量f的單位為mm/str(毫米/雙行程)。fz是多刃切削工具(如銑、鉸、拉)的每齒進給量，單位是mm/Z。

    顯而易見

    Vf=f·n=fz·Z·n (mm/min)
    通常，切削加工中的主運動只有一個，而進給運動可能是一個或數(shù)個。


  3. 切削深度

    切削深度ap 為工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離。單位為mm; ap 的大小直接影響主切削刃的工作長度，反映了切削負荷的大小。對于外圓車削來說ap=dw-dm/2(mm);對于鉆孔工作ap=dm/2(mm)


式中：dm——已加工表面直徑(mm)；



  1. dw——工件待加工表面直徑(mm)。


  2. 主運動和進給運動的合成

    主運動和進給運動可以由刀具或工件分別完成，或者由刀具單獨完成(由于工藝上的原因，不便由工件單獨完成)。主運動和進給運動可以同時進行(如車削、銑削)，也可以交替進行(如刨削、插削)。在同時進行的情況下，刀具切削刃上某一點相對于工件的運動稱為切削運動，可用合成速度向量ve來表示。以外圓車削為例(圖3)，切削運動的合成速度向量ve等于主運動速度vc與進給速度vf的向量和，即

    ve＝vc十vf
    顯見，切削刃上各點處的合成速度向量不一定相等。




四、切削層參數(shù)



  1. 切削厚度ac：

    是在垂直于切削刃的方向上度量的切削層尺寸。

    若車刀主刀刃為直線，且 λs =0°，則

    ac=f·sin kr
    它的大小能代表單位長度切削刃上工作負荷的大小。若車刀刃為圓弧或任意曲線，則對應于切削刃上各點的切削厚度是不相等的。


  2. 切削寬度aw：
    沿加工表面度量的切削層尺寸。

    若車刀主刀刃為直線，且 當 λs = 0°時，

    aw=ap/sin kr
    當λs = 0° 時，且kr=90°時，

    ac = f

    aw = ap


  3. 切削面積 Ac：
    是切削層在基面Pt內(nèi)的面積。

    Ac = ac·aw = f·ap




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