金属切削的过程是刀具与工件相互运动、相互作用的过程。刀具与工件的相对运动可以分解为两个方面,一个是主运动,另一个是进给运动。使工件与刀具产生相对运动而进行切削的最主要的运动,称为主运动。刀刃上选定点相对于工件的主运动速度称为切削速度。主运动特点是运动速度最高,消耗功率最大。主运动一般只有一个。保证金属的切削能连续进行的运动,称为进给运动。工件或刀具每转或每一行程时,工件和刀具在进给运动方向的相对位移量,称为进给量。进给运动的特点是运动速度低,消耗功率小。进给运动可以有几个,可以是连续运动,也可以是间歇运动。如图2-1所示外圆的车削运动。υc为切削刃某点切削速度,υf为同一点的进给运动速度,υe为两个运动的合成速度。
金属切削过程是通过刀具切削工件切削层而进行的。在切削过程中,刀具的刀刃在一次走刀中从工件待加工表面切下的金属层,被称为切削层。切削层的截面尺寸被称为切削层参数。此外,在切削层中需介绍一重要概念-背吃刀量ap,对于外圆车削,它指已加工表面与待加工表面间的垂直距离。 数控加工中最常用的是数控车与数控铣两种加工方式。现以这两种加工方式为例说明切削层参数的定义。
1.车削切削层参数
(1) 切削层公称厚度hD 在主切削刃选定点的基面内,垂直于过渡表面的切削层尺寸,称为切削层公称厚度。图2-2切削层截面的切削厚度为
hD = f sinκr
κr为刀具主偏角,即刀具主切削刃与进给方向的夹角。根据上式可以看出,进给量f或刀具主偏角κr增大,车削切削层厚度hD增大。
(2) 切削层公称宽度bD 在主切削刃选定点的基面内,沿过渡层表面度量的切削层尺寸,称为切削层公称宽度。切削层截面的公称切削宽度为 bD = ap/sinκr 由上式可以看出,当背吃刀量ap增大或者主偏角κr减小时,切削层公称宽度bD增大。
(3)切削层公称横截面积AD 在主切削刃选定点的基面内,切削层的截面面积,称为切削层公称横截面积。车削切削层公称横截面为 AD = hD bD = f ap
2.铣削切削层参数
(1)切削层公称厚度hD 在基面内度量的相邻刀齿主切削刃运动轨迹间的距离。如图2-3所示,直齿圆柱铣刀刀齿在任意位置的切削厚度。图示的虚线为前刀齿加工轨迹,当现刀齿旋转Φ角时,刀齿在加工轨迹上所在的位置为a点,前刀齿在同样角度位置时加工轨迹上点为c点,它们之间距离为每齿进给量fz,即铣刀每转一齿工件相对铣刀在进给方向上的移动距离。根据定义可知,此点切削层厚度为 hD = ab = acsinΦ= fzsinΦ 可见,每齿进给量或Φ角的增大都将增大切削层公称厚度。而且,当Φ = 0时,切削层厚度为0,当Φ = Φ1时,切削层厚度最大。