第三节 金属切削过程与控制

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1、第三节金属切削过程与控制教学目的：1、了解切屑的类型及产生条件；2、了解切削力的产生；3、了解切削热的产生；4、知道刀具寿命和刀具总寿命；5、理解刀具磨损原因和形式；6、知道切削液的作用和种类。教学难点：切削力教学重点：切屑种类、刀具磨损教具：刀具模型教学手段：理论讲授教学过程：一、复习旧课刀具材料应该具备的性能有哪些？二、新课讲解工件——刀具——切屑+零件（一）切屑的形成及种类1、切屑的形成（画图讲解）2、切屑的种类（1）带状切屑：带状切屑是最常见的—种切屑。它的内表面是光滑的，外表面是毛茸状的；一般加工塑性金属

2、材料，切削厚度较小，切削速度较高，刀具前角较大，得到的往往是这类切屑。它的切削过程比较平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙度较小。（2）节状切屑：节状切屑，又称挤裂切屑，和带状切屑不同之处在于外弧表面成锯齿形，内弧表面有时有裂纹。这种切屑大都在切削速度较低、切屑厚度较大的情况下产生。（3）粒状切屑(单元切削)：当切屑形成时，如果整个剪切面上剪应力超过了材料的破裂强度，则整个单元被切离，成为梯形的粒状切屑。由于各粒形状相似，所以又叫单元切屑。这种切屑大都在切削速度很低、切屑厚度很大的情况下产生。（4）崩碎切屑：切削脆

3、性金属时，工件材料越是硬脆，切削厚度越大时，越容易产生这类切屑。   （二）切削力5在切削过程中，切削力直接影响切削热、刀具磨损与耐用度、加工精度和已加工表面质量。在生产中，切削力又是计算切削功率，设计机床、刀具、夹具的必要依据。研究切削力的规律，对于分析切削过程和生产实际都有重要意义。研究切削力，对进一步弄清切削机理，对计算功率消耗，对刀具、机床、夹具的设计，对制定合理的切削用量，优化刀具几何参数等，都具有非常重要的意义。金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力，称为切削力。1、切削力来源

4、于三个方面：A．克服被加工材料对弹性变形的抗力；B．克服被加工材料对塑性变形的抗力；C．克服切屑对前刀面的摩擦力和刀具后刀面对过渡表面与已加工表面之间的摩擦力。2、切削力有三个垂直的分力:A、切削力(主切削力)Fe:在主运动方向上的分力。它是校验和选择机床功率，校验和设计机床主运动机构、刀具和夹具强度和刚性的重要依据。B、背向力（切深抗力）Fp：垂直于工作平面上的分力。它是影响加工精度、表面粗糙度的主要原因。C、进给力（进给抗力）Ff：进给运动方向上的分力，使工件产生弹性弯曲，引起振动。它是校验进给机构强度的主要依

5、据。切削力影响程度由大到小的排列次序是：工件材料的影响、刀具几何参数的影响、切削用量的影响、切削液的影响。（三）切削热切削热和由它产生的切削温度，是刀具磨损和影响加工精度的重要原因。高的切削温度使刀具磨损加剧，耐用度下降；工件和刀具受热膨胀会导致工件精度达不到要求。1、切削热的产生和传出切削热来源于切削层金属发生弹性变形、塑性变形所产生的热和切屑与前刀面、工件与后刀面间的摩擦热。切削热由切削、工件、刀具及周围的介质传导出去。如果产生的热量大于传出的热量，则这些因素将使切削温度增高；某些因素使传出的热量增大，则这些因

6、素将使切削温度降低。（四）刀具寿命刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止所经历的总切削时间，称为刀具寿命，用T表示。一把新刀往往要经过多次重磨，才会报废，刀具寿命指的是两次刃磨之间所经历的切削时间。如果用刀具寿命乘以刃磨次数，得到的就是刀具总寿命。5（五）刀具磨损切削金属时，刀具一方面切下切屑，另一方面刀具本身也要发生损坏。刀具损坏的形式主要有磨损和破损两类。前者是连续的逐渐磨损，属正常磨损；后者包括脆性破损（如崩刃、碎断、剥落、裂纹破损等）和塑性破损两种，属非正常磨损。刀具磨损后，使工件加工精度降低，表

7、面粗糙度增大，并导致切削力加大、切削温度升高，甚至产生振动，不能继续正常切削。因此，刀具磨损直接影响加工效率、质量和成本。1、刀具磨损的形式刀具正常磨损的形式有以下几种：A.前刀面磨损:切削塑性材料时，如果切削速度和切削厚度较大，在前刀面上经常会磨出一个月牙洼。月牙洼的位置发生在刀具前刀面上切削温度最高的地方。B.后刀面磨损:由于加工表面和刀具后刀面间存在着强烈的摩擦，在后刀面上毗邻切削刃的地方很快被磨出后角为零的小棱面，这就是后刀面磨损。在切削速度较低、切削厚度较小的情况下切削塑性材料或加工脆性材料时，主要发生后

8、刀面磨损。C.边界磨损(前、后刀面同时磨损）:切削钢料时，常在主切削刃靠近工件外皮处以及副切削刃靠近刀尖处的后刀面上，磨出较深的沟纹，这就是边界磨损。加工铸、锻等外皮粗糙的工件，也容易发生边界磨损。2、刀具磨损的原因切削过程中刀具的磨损与一般机械零件的磨损有显著的不同：刀具与切屑、工件间的接触表面经常是新鲜表面；前、后刀面上的接触压力很大，有时超过被切材料的