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数控加工工艺
一、 切削运动
金属切削过程
金属切削过程是工件和刀具相互作用的过程。刀具从工件上切除多余的（或预留的）金属，并在高生产率和低成本的前提下，使工件得到符合技术要求的形状、位置、尺寸精度和表面质量。
切削运动
为实现切削过程，工件与刀具之间要有相对运动，即切削运动，它由金属切削机床来完成。
工艺系统
机床、夹具、刀具和工件，构成一个机械加工工艺系统，切削过程的各种现象和规律都在这个系统的运动状态中去研究。
金属切削机床的基本运动有直线运动和回转运动。
按切削时工件与刀具相对运动所起的作用可分为主运动和进给运动。
主运动：切下金属所必须的最主要的运动。
特点：通常它的速度最高，消耗机床功率最多。机床的主运动只有一个。
进给运动：使新的金属不断投入切削的运动。它保证切削工作连续或反复进行，从而切除切削层形成已加工表面。
特点：机床的进给运动可有一个、两个或多个组成，通常消耗功率较小，进给运动可以是连续运动也可以是间歇运动。
合成切削运动：当主运动与进给运动同时进行时，刀具切削刃上某一点相对工件的运动称之。Vｅ=Vｃ+Vｆ
外圆车削时，工件作旋转运动，刀具作连续的纵向直线运动，形成了工件的外圆柱表面。
在新的表面的形成过程中，待加工表面：即将被切去金属层的表面；
加工表面：切削刃正在切削着的表面；
已加工表面：已经切去一部分金属形成的新表面。

切削用量三要素
切削要素包括切削用量和切削层的几何参数。
切削用量：切削用量是切削时各参数的合称，包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）三要素，它们是设计机床运动的依据。
1） 切削速度v在单位时间内，刀具和工件在主运动方向上的相对位移，单位为m/s。
切削速度 v (m/s )
主运动为旋转运动 v =πdw n/1000
往复运动 v = 2Lnr /1000

2） 进给量f在主运动每转一转或每一行程时（或单位时间内），刀具和工件之间在进给运动方向上的相对位移，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 f (mm/r 或 mm/行程)
进给速度 vf=n f = n fz z （mm/s )
3） 背吃刀量ap（切削深度）。待加工表面与已加工表面之间的垂直距离（mm）。
背吃刀量（切削深度） ap
车削外圆时 ap = (dw-dm)/2
钻孔时 ap = dm/2
例题：
车外圆时工件加工前直径为62mm，加工后直径为56
mm，工件转速为4r/s，刀具每秒钟沿工件轴向移动2mm，
工件加工长度为110mm，切入长度为3mm，求v、f、ap和
切削工时t 。
解：
v =πdn/1000 = π·62·4/1000 = 0.779 m/s
f = vf /n = 2/4 = 0.5 mm/r
ap = (dw-dm)/2=(62-56)/2=3 mm
t =(l+l1+l2)/ vf =(110+3+0)/2=56.5 s
切削层几何参数
切削层是指工件上正被切削刃切削的一层金属，亦即相邻两个加工表面之间的一层金属。以车削外圆为例，切削层是指工件每转一转，刀具从工件上切下的那一层金属。切削层的大小反映了切削刃所受载荷的大小，直接影响刀加工质量、生产率和刀具的磨损等。
1）切削宽度aw 沿主切削刃方向度量的切削层尺寸（mm）。车外圆时：

aw=ap/sinkr
式中κr—切削刃和工件轴线之间的夹角。
（2）切削厚度ac 两相邻加工表面间的垂直距离（mm）。车外圆时：
ac=fsin κr
（3）切削面积Ac 切削层垂直于切削速度截面内的面积（mm2）。车外圆时：
Ac= awac=apf

切削用量与切削层数

刀具及参数的选择
刀具切削部分的组成
不论刀具的结构如何复杂，其切削部分的几何形状与参数都有共性，可近似地以外圆车刀切削部分的形状为基本形态。因此，在确定刀具切削部分几何形状的一般术语时，常以车刀切削部分为基础。
外圆车刀的三面两刃一尖
(1) 前刀面(前面)：切屑流过的表面。
(2) 主后刀面(主后面)：刀具上与工件过渡表面相对并相互作用的表面.
(3) 副后刀面(副后面)：刀具上与工件已加工表面相对并相互作用的表面上切出过渡表面。 (4) 主切削刃：前刀面与主后刀面的交线。承担主要切削工作，它在工件
上切出过渡表面。
(5) 副切削刃：前刀面与副后刀面的交线。它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。
(6) 刀尖：主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃。它可以是小的线段
或圆弧。刀尖按其连接过渡部分形状不同，分为点状刀尖、修圆刀尖、
倒角刀尖，如图所示。刀尖是刀具切削部分工作条件最恶劣的部位之
一。
刀具的几何角度
坐标平面与参考系
车刀切削部分个表面在空间倾斜相交，为标注车刀角度，必须建立有三个坐标平面组成的参考系。
正交平面参考系
法平面参考系
假定工作平面参考系
假定主运动方向：
垂直于车刀刀柄的安装面
假定进给运动方向：
垂直或平行于刀柄轴线
1、正交平面参考系
（1）基面pr
过切削刃选定点，垂直于该点切削速度（假定主运动方向）的平面。
车刀的基面是平行于车刀安装面（底面）的平面
（2）切削平面ps
通过切削刃选定点，与切削刃相切，并垂直于基面的平面。

（3）正交平面po
通过切削刃选定点，同时垂直于基面pr和切削平面ps的平面。

副正交平面参考系？

2、法平面参考系 Pr-Ps-Pn
基面Pr 、切削平面Ps、法平面Pn
（1）法平面Pn：
是通过切削刃选定点并垂直于切削刃的平面 。 Pn⊥S

3、假定工作平面参考系
基面Pr、假定工作平面Pf 、背平面Pp
（1）假定工作平面Pf 　
通过切削刃选定点平行于假定进给运动方向并垂直于基面Pr的平面。
（2）背平面Pp　
通过切削刃选定点并同时垂直于基面Pr和假定工作平面Pf的平面。

三、正交平面参考系车刀的标注角度
共有六个独立的角度
1. 前角 2. 后角
3. 主偏角 4. 副偏角
5.刃倾角 6.副后角
（1）前角
在正交平面Po中测量的前面Ar与基面Pr间夹角。
（2）后角αo
在正交平面Po中测量的后面与基面Pr间夹角。
（3）主偏角Kr
主切削刃S在基面Pr上的投影与进给方向间的夹角。
（4）刃倾角λs
在切削平面Ps中测量的主切削刃S与基面的夹角。
（5）副偏角Kr′　
副切削刃S’在基面Pr上的投影与进给方向间的夹角。
（6）副后角αo′
在正交平面Po中测量的副后刀面与基面间夹角。