金屬切削原理與刀具.ppt

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1、1第3章金屬切削原理與刀具本章要點金屬切削刀具金屬切削的基本規(guī)律刀具磨損與壽命切削用量的選擇2021/9/192第二節(jié)金屬切削的基本規(guī)律2.1切削過程及切屑種類——變形規(guī)律一、切屑的形成過程二、三個變形區(qū)三、切屑的類型及控制四、積屑瘤現(xiàn)象2.2切削力與切削功率——力的規(guī)律一、切削力概念二、切削力來源三、力的合成與分解四、切削力的經(jīng)驗公式和切削力估算五、切削功率六、影響切削力的因素32.3切削熱與切削溫度——熱的規(guī)律一、切削熱的產(chǎn)生和傳出二、切削溫度的測量三、切削溫度的分布四、切削溫度的計算五、影響切削溫度的主要因素六、切削液七、切削溫度對工件、刀具和切削過程的影響42.

2、1切削過程及切屑種類——變形規(guī)律一、切屑的形成過程5圖3.1切屑根部金相照片M刀具切屑OA終滑移線始滑移線：τ=τsΦ剪切角金屬切削變形過程紫銅切削變形過程6第Ⅰ變形區(qū)圖3.2切削部位三個變形區(qū)ⅠⅢⅡ第Ⅲ變形區(qū)二、三個變形區(qū)第Ⅱ變形區(qū)2.1切削過程及切屑種類——變形規(guī)律OA與OM之間是切削層的塑性變形區(qū)，稱為第一變形區(qū)，或稱基本變形區(qū)?；咀冃螀^(qū)的變形量最大，常用它來說明切削過程的變形情況。切屑與前面摩擦的區(qū)域Ⅱ稱為摩擦變形區(qū)。工件已加工表面與后面接觸的區(qū)域Ⅲ稱為加工表面變形區(qū)。7三、切屑的類型及控制1.切屑的類型圖3.3切屑類型2.1切削過程及切屑種類——變形規(guī)律89

3、2.切屑的控制（1）原因？可能拉傷工件的已加工表面，使表面粗糙度惡化；劃傷機床，卡在機床運動副之間；造成刀具的早期破損；有時甚至影響操作者的安全；數(shù)控機床如不能進行有效的切屑控制，輕則限制了機床能力的發(fā)揮，重則使生產(chǎn)無法正常進行。102.切屑的控制（2）如何控制？在切削加工中采取適當?shù)拇胧﹣砜刂魄行嫉木砬?、流出與折斷，使形成“可接受”的良好屑形。（3）可控性標準不妨礙正常的加工(即不纏繞在工件、刀具上，不飛濺到機床運動部件中)；不影響操作者的安全；易于清理、存放和搬運。11（4）切屑的控制——卷曲和折斷為使切削過程正常進行和保證已加工表面質(zhì)量，應(yīng)使切屑卷曲和折斷。切屑的

4、卷曲是切屑基本變形或經(jīng)過卷屑槽使之產(chǎn)生附加變形的結(jié)果。斷屑是對已變形的切屑再附加一次變形（常需有斷屑裝置）12斷屑槽形式直線圓弧型直線型全圓弧型13斷屑槽形式14壓塊式斷屑器形式15可轉(zhuǎn)位刀具16四、積屑瘤現(xiàn)象2.1切削過程及切屑種類——變形規(guī)律17積屑瘤成因◆一定溫度、壓力作用下，切屑底層與前刀面發(fā)生粘接◆粘接金屬嚴重塑性變形，產(chǎn)生加工硬化滯留—粘接—長大積屑瘤形成過程切屑刀具積屑瘤積屑瘤18◆增大前角，保護刀刃；◆增大切入厚度,Δac的變化有可能引起振動；影響加工精度和表面粗糙度；影響刀具耐用度。積屑瘤影響19防止積屑瘤的措施控制切削速度，采用很低或很高的速度，避開

5、中速區(qū)；使用潤滑性能好的切削液，減小摩擦；增大刀具前角，減小切屑與前面接觸區(qū)的壓力；提高工件材料硬度，減少加工硬化傾向。20一、切削力概念二、切削力來源3個變形區(qū)產(chǎn)生的彈性變形抗力3個變形區(qū)產(chǎn)生的塑性變形抗力切屑、工件與刀具間摩擦阻力2.2切削力與切削功率——力的規(guī)律21κrFcFFpFf·pFfFf·pFf·pfv切削力的分解F切削合力Fc主切削力Fp背向力Ff進給力三、切削力的合成與分解22在車削時：Fc——主切削力。方向與加工表面相切并與基面垂直。計算切削功率、是設(shè)計機床零件的主要依據(jù)。Ff——進給力?；鎯?nèi)并與工件軸線平行與進給方向相反。設(shè)計機床進給機構(gòu)，確定進

6、給功率。Fp——背向力。處于基面內(nèi)并與工件軸線垂直的力。計算與加工精度有關(guān)的工件撓度、機床零件和車刀強度。23四、切削力的經(jīng)驗公式和切削力估算式中CFc,CFp,CFf——與工件、刀具材料有關(guān)系數(shù)；xFc,xFp,xFf——切削深度ap對切削力影響指數(shù)；yFc,yFp,yFf——進給量f對切削力影響指數(shù)；nFc,nFp,nFf——切削速度v對切削力影響指數(shù)；KFc,KFp,KFf——考慮切削速度、刀具幾何參數(shù)、刀具磨損等因素影響的修正系數(shù)。(1)指數(shù)形式的切削力經(jīng)驗公式24kc——切除單位切削層面積的主切削力。(2)用單位切削力kc計算切削力例：硬質(zhì)合金刀具車削45鋼，

7、單位切削力kc=2000N/mm2，取ap=5mm，f=0.4mm/r。解：Fc=2000×5×0.4=4000N。25式中Fc——主切削力（N）；v——主運動速度（m/s）。五、切削功率工作功率Pe:消耗在切削加工過程中的功率。切削功率Pc:主運動消耗的功率。進給功率Pf:進給運動消耗的功率。由于進給功率Pf相對于Pc一般都很小(1%~2%)，可以忽略不計。所以，工作功率Pe可用切削功率Pc近似代替。26機床電機功率式中η——機床傳動效率，通常η=0.75～0.8527六、影響切削力的因素工件材料◆切削深度與切削力近似成正比；◆進給量增