切削基本概念

發(fā)布日期：2012-08-29    蘭生客服中心    瀏覽：4196

        用金屬切削刀具從工作上切除多余的(或預(yù)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(yù)定要求的加工。＿稱為金屬切削加工。在切削加工過(guò)程中，刀具同工件之間必須有相對(duì)的切削運(yùn)動(dòng)，它由金屬切削機(jī)床來(lái)完成。機(jī)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(guò)程的各種現(xiàn)象、規(guī)律及其本質(zhì)，都要在這個(gè)工藝系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中去考察研究。


一、車削中的運(yùn)動(dòng)和加工表面


車削加工是一種常見(jiàn)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(yùn)動(dòng)是由兩種運(yùn)動(dòng)單元組合成的，其一是工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它是切除多余金屬以形成加工表面的基本運(yùn)動(dòng)；其二是車刀的(縱向或橫向)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，它保證了切削工作的連續(xù)進(jìn)行。

在切削運(yùn)動(dòng)作用下，工件上的切削層不斷地被車刀切削并轉(zhuǎn)變?yōu)榍行迹瑥亩庸こ鏊枰墓ぜ卤砻�。在這一表面形成的過(guò)程中，工件上有三個(gè)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(yùn)動(dòng)單元及其組合概念


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

一個(gè)直線運(yùn)動(dòng) 刨削、拉削等；

一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 圓盤(pán)拉刀加工；

一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)組合 車削、鏜孔、銑削、鉆削、鉸孔、車螺紋、攻絲等，它是目前應(yīng)用最廣泛的一種組合形式；

兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)組合 鋸、仿形刨削；

兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組合 銑削回轉(zhuǎn)體表面(插補(bǔ))；

兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)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(yīng)用很廣泛的一種運(yùn)動(dòng)組合形式。










圖2

除了上述各種運(yùn)動(dòng)組合形式之外，還有其他一些運(yùn)動(dòng)組合形式及切削加工方法。圖2是幾種常見(jiàn)的切削運(yùn)動(dòng)和加工方法。

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

三、主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和切削用量三要素


上述各種加工方法的運(yùn)動(dòng)單元，按照它們?cè)谇邢鬟^(guò)程中所起的作用，可以分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)兩種：

  1. 主運(yùn)動(dòng)

    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(yùn)動(dòng)，謂之主運(yùn)動(dòng)，用切削速度(Vc)表示。通常，主運(yùn)動(dòng)的速度較高，消耗的切削功率也較大。例如，圖2中車削時(shí)工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、銑削時(shí)銑刀的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及拉削時(shí)拉刀的直線運(yùn)動(dòng)等。都是主運(yùn)動(dòng)。

    主運(yùn)動(dòng)速度即切削速度，計(jì)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(duì)于旋轉(zhuǎn)體工件或旋轉(zhuǎn)類刀具，在轉(zhuǎn)速一定時(shí)，由于切削刃上各點(diǎn)的回轉(zhuǎn)半徑不同，因而切削速度不同。在計(jì)算時(shí)，應(yīng)以最大的切削速度為準(zhǔn)。如外圓車削時(shí)計(jì)算待加工表面上的速度，鉆削時(shí)計(jì)算鉆頭外徑處的速度。這是因?yàn)閺牡毒叻矫婵紤]，速度大的地方，發(fā)熱多，磨損快，應(yīng)當(dāng)予以注意。


  2. 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

    不斷地把切削層投入切削的運(yùn)動(dòng)，稱為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，用進(jìn)給速度Vf(mm/min)或進(jìn)給量f、fz來(lái)表示。

    圖2所示車刀的縱向移動(dòng)和橫向移動(dòng)，鉆頭、鉸刀的軸向移動(dòng)以及銑削時(shí)工件的縱向、橫向移動(dòng)等．都是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給量f的單位是 mm/r，即工件或刀具每轉(zhuǎn)一周時(shí)，兩者沿進(jìn)給方向之相對(duì)位移；如果主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)(如刨、插)，則進(jìn)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(jìn)給量，單位是mm/Z。

    顯而易見(jiàn)

    Vf=f·n=fz·Z·n (mm/min)
    通常，切削加工中的主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)，而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可能是一個(gè)或數(shù)個(gè)。


  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(zhǎng)度，反映了切削負(fù)荷的大小。對(duì)于外圓車削來(lái)說(shuō)ap=dw-dm/2(mm);對(duì)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(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的合成

    主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以由刀具或工件分別完成，或者由刀具單獨(dú)完成(由于工藝上的原因，不便由工件單獨(dú)完成)。主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以同時(shí)進(jìn)行(如車削、銑削)，也可以交替進(jìn)行(如刨削、插削)。在同時(shí)進(jìn)行的情況下，刀具切削刃上某一點(diǎn)相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)稱為切削運(yùn)動(dòng)，可用合成速度向量ve來(lái)表示。以外圓車削為例(圖3)，切削運(yùn)動(dòng)的合成速度向量ve等于主運(yùn)動(dòng)速度vc與進(jìn)給速度vf的向量和，即

    ve＝vc十vf
    顯見(jiàn)，切削刃上各點(diǎn)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(zhǎng)度切削刃上工作負(fù)荷的大小。若車刀刃為圓弧或任意曲線，則對(duì)應(yīng)于切削刃上各點(diǎn)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(dāng) λs = 0°時(shí)，

    aw=ap/sin kr
    當(dāng)λs = 0° 時(shí)，且kr=90°時(shí)，

    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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