金属切削原理与刀具.ppt

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1、1第3章金属切削原理与刀具本章要点金属切削刀具金属切削的基本规律刀具磨损与寿命切削用量的选择2021/9/192第二节金属切削的基本规律2.1切削过程及切屑种类——变形规律一、切屑的形成过程二、三个变形区三、切屑的类型及控制四、积屑瘤现象2.2切削力与切削功率——力的规律一、切削力概念二、切削力来源三、力的合成与分解四、切削力的经验公式和切削力估算五、切削功率六、影响切削力的因素32.3切削热与切削温度——热的规律一、切削热的产生和传出二、切削温度的测量三、切削温度的分布四、切削温度的计算五、影响切削温度的主要因素六、切削液七、切削温度对工件、刀具和切削过程的影响42.

2、1切削过程及切屑种类——变形规律一、切屑的形成过程5图3.1切屑根部金相照片M刀具切屑OA终滑移线始滑移线：τ=τsΦ剪切角金属切削变形过程紫铜切削变形过程6第Ⅰ变形区图3.2切削部位三个变形区ⅠⅢⅡ第Ⅲ变形区二、三个变形区第Ⅱ变形区2.1切削过程及切屑种类——变形规律OA与OM之间是切削层的塑性变形区，称为第一变形区，或称基本变形区。基本变形区的变形量最大，常用它来说明切削过程的变形情况。切屑与前面摩擦的区域Ⅱ称为摩擦变形区。工件已加工表面与后面接触的区域Ⅲ称为加工表面变形区。7三、切屑的类型及控制1.切屑的类型图3.3切屑类型2.1切削过程及切屑种类——变形规律89

3、2.切屑的控制（1）原因？可能拉伤工件的已加工表面，使表面粗糙度恶化；划伤机床，卡在机床运动副之间；造成刀具的早期破损；有时甚至影响操作者的安全；数控机床如不能进行有效的切屑控制，轻则限制了机床能力的发挥，重则使生产无法正常进行。102.切屑的控制（2）如何控制？在切削加工中采取适当的措施来控制切屑的卷曲、流出与折断，使形成“可接受”的良好屑形。（3）可控性标准不妨碍正常的加工(即不缠绕在工件、刀具上，不飞溅到机床运动部件中)；不影响操作者的安全；易于清理、存放和搬运。11（4）切屑的控制——卷曲和折断为使切削过程正常进行和保证已加工表面质量，应使切屑卷曲和折断。切屑的

4、卷曲是切屑基本变形或经过卷屑槽使之产生附加变形的结果。断屑是对已变形的切屑再附加一次变形（常需有断屑装置）12断屑槽形式直线圆弧型直线型全圆弧型13断屑槽形式14压块式断屑器形式15可转位刀具16四、积屑瘤现象2.1切削过程及切屑种类——变形规律17积屑瘤成因◆一定温度、压力作用下，切屑底层与前刀面发生粘接◆粘接金属严重塑性变形，产生加工硬化滞留—粘接—长大积屑瘤形成过程切屑刀具积屑瘤积屑瘤18◆增大前角，保护刀刃；◆增大切入厚度,Δac的变化有可能引起振动；影响加工精度和表面粗糙度；影响刀具耐用度。积屑瘤影响19防止积屑瘤的措施控制切削速度，采用很低或很高的速度，避开

5、中速区；使用润滑性能好的切削液，减小摩擦；增大刀具前角，减小切屑与前面接触区的压力；提高工件材料硬度，减少加工硬化倾向。20一、切削力概念二、切削力来源3个变形区产生的弹性变形抗力3个变形区产生的塑性变形抗力切屑、工件与刀具间摩擦阻力2.2切削力与切削功率——力的规律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进给力三、切削力的合成与分解22在车削时：Fc——主切削力。方向与加工表面相切并与基面垂直。计算切削功率、是设计机床零件的主要依据。Ff——进给力。基面内并与工件轴线平行与进给方向相反。设计机床进给机构，确定进

6、给功率。Fp——背向力。处于基面内并与工件轴线垂直的力。计算与加工精度有关的工件挠度、机床零件和车刀强度。23四、切削力的经验公式和切削力估算式中CFc,CFp,CFf——与工件、刀具材料有关系数；xFc,xFp,xFf——切削深度ap对切削力影响指数；yFc,yFp,yFf——进给量f对切削力影响指数；nFc,nFp,nFf——切削速度v对切削力影响指数；KFc,KFp,KFf——考虑切削速度、刀具几何参数、刀具磨损等因素影响的修正系数。(1)指数形式的切削力经验公式24kc——切除单位切削层面积的主切削力。(2)用单位切削力kc计算切削力例：硬质合金刀具车削45钢，

7、单位切削力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——主运动速度（m/s）。五、切削功率工作功率Pe:消耗在切削加工过程中的功率。切削功率Pc:主运动消耗的功率。进给功率Pf:进给运动消耗的功率。由于进给功率Pf相对于Pc一般都很小(1%~2%)，可以忽略不计。所以，工作功率Pe可用切削功率Pc近似代替。26机床电机功率式中η——机床传动效率，通常η=0.75～0.8527六、影响切削力的因素工件材料◆切削深度与切削力近似成正比；◆进给量增