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1、金属工艺学 10冷成型工艺第十章 金属切削的基础知识金属在再结晶温度以下的切削加工， 称为冷成形工艺，通常称为“切削加工” 切削加工是用刀具从毛坯或型材上切 除多余的材料，以获得形状、尺寸、精 度和表面质量等都符合要求的零件的加 工过程。第一节 概述切削中的各种现象，可以用切削过程 来说明，所以，学习中要搞清：切削过程中，材料的弹性变形、塑性 变形以及挤压，最后分离的过程。重点：切削力和切削热这两个问题影响机床和刀具的使用寿 命和加工质量。但这两个问题是不可避 免的，关键是如何在满足工件质量的要 求下，用什么方法控制。典型的加工方式切削力：克服材料变形阻力以及刀具和工件和 切 屑之间的摩擦阻力
2、。影响：刀具摩擦已加工好的工件表面，影响 工件的表面质量； 切削热：在切削中，金属变形以及刀具前刃与 切屑；后刃与工件间的摩擦所消耗的功 ，绝大部分转化为热。影响：会使刀具局部温度上升，加速刀具磨 损热传到工件上，会使工件产生变形， 出现尺寸误差。上述切削力和切削热在切 削过程中是不可避免的，例 如：锯或锉工件，必须用力 ；钻孔时，必需用力压下进 给等。所以只能采取措施加 以控制，如选择正确的刀刃 角度；加冷却液等。切削加工的运动要素分析为了切削，刀具与工件必须有一定的相对 运动。主运动：切下金属切屑所需要的最基 本运动。是切削运动中速度最高、消耗功 率最多的运动车削时 工件的旋转； 钻 削
3、刀具的旋转； 铣 削 刀具的旋转； 刨平面 刀具的往复运动 ； 磨外园 砂轮的旋转 主运动用切削速度 v 表示；进给运动：使金属不断投入，从而加工出完整表面所需的运动。如：车外园时车刀的纵向移动；钻孔时钻头的轴向移动；铣削水平面时工件的纵向移动即:工件或刀具每转一转，二者沿进给 运动相对移动的距离。任何切削加工都必须有一个主运 动，而进给运动则可能有一个或几 个。切削用量：表示切削时各运动参 数的数量，所谓的切削用量三要素1.切削速度:单位时间内，工件沿主运动方向的相对位移。切削用量：表示切削时各运动参数的数量 ，所谓的切削用量三要素切削速度:单位时间内，工件沿主运 动方向的相对位移。进给量：
4、在主运动一个循环或单位 时间内，刀具与工件之间沿 进给运动方向的相对位移。切削深度:待加工表面与已加工表 面之间的垂直距离 。第二节 金属切削过程金属切削过程伴随着挤压 ，因此在切削过程中出现一 些物理现象，如切削力、切 削热、刀具磨损等，这些现 象的产生，与切削过程中金 属的变形有密切关系。一. 切削过程金属的变形1. 切削的形成和种类塑性金属的切削过程，本质上是一 种挤压过程，一般要经受弹性变形、弹 塑形和挤裂三个阶段，但由于金属材 料的性能不同，不同的刀具角度和切削 用量等原因，形成了不同切屑。一般分为三类:带状切屑表征：顶面呈毛茸状，低面光滑在用较大的前角，较低的切削速度，加 工较好塑
5、性的钢材时，易得这类切屑。优点：这种切屑变形小，切削力平稳，工件表面光洁度较高，是一种理想的切屑； 缺点：这种切屑往往会连绵不断地缠绕 在刀具或工件上，损坏刀具或刮伤 工件；清除不方便，常成为影响切 削工作。克服：选用合适的刀具角度和切削用量 ；在刀具前刃面磨成不同形状和尺 寸的卷屑槽或加上档屑板，使切屑 自行折断。节状切屑表征：切屑顶面有明显的挤裂纹，但不到底，底部仍有切屑相连。用较低的切削速度，较大的进给量， 加工中等硬度的塑性金属材料，容易得到 此种切屑。特点：切屑变形大，切削力也大，且有 波动，使工件光洁度差。崩碎切屑表征：被切金属层几乎在受挤压产生弹性变形后，不经过或者很快经过 塑性
6、变形就突然崩碎成屑片和碎粒 。在加工铸铁、黄铜等脆性材料易产 生此类切屑特点：1. 产生崩碎时的切削热和断续的 切屑力都集中在主切屑刃附近，在切削力波动较大的情况下，容易产生振动，影响刀具的寿命和工件的表面粗糙度。2.高速切削时，崩成片状或针状 的屑片四处飞溅，易伤人； 克服：刀具选用大前角，改变主切削刃的形状或高速深切使崩碎切屑转变为短条状或螺旋状切屑。积屑瘤在一定条件下，切削塑性材料时，往 往在前刀面上靠近切削刀刃出粘结着一 小块很硬的金属，这块金属称“积屑瘤” 。切削瘤的产生是由于切屑与前刀面之 间挤压和摩擦作用引起的。当切屑沿前刀面流出时，在高温和高 压的作用下，与前刀面接触的切屑低面
7、 受到很大的摩擦阻力，使这层金属的流 动速度降低，当这层金属与前刀面的摩 擦力超过切屑本身分子间的结合力时，切屑和工件局部的金属就粘附在前刀 面上，形成积屑瘤。积屑瘤是经过强烈的变形，硬化效果 明显，一般比工件本身硬度提高1.5 2.5倍因此能保护保护切削刃，使切削变 得轻快。但是，由于积屑瘤在切削过程中会逐 渐长大，当增大到一定体积后，切削的 冲击力及振动，会使其脱落，所以积屑 瘤时大时小，极不稳定。据此：粗加工时，积屑瘤利多弊少，可以产 生；精加工时，应尽量减少（提高切削速 度1.67m/s）或降低切削速度插齿铣齿（4）插齿刀和滚齿刀加工齿轮齿数范围大齿轮的精加工6级以上，齿面粗糙度Ra值小于0.4的 齿轮，在一般的滚、插齿后，还需精加工， 方法为剃齿、珩齿、磨齿和研齿。剃齿：展成法加工，剃刀的齿形非常准确在齿面 上开有许多小沟槽，形成切削刀，从工件剃 下细丝状的切屑，提高工件的精度。珩齿： 76级精度，表面粗糙度Ra值1.60.4原理与剃齿相同，只不过不用剃刀，而 用横磨轮，当它以很高的速度带动工件旋转 时，就能切去齿面一层薄薄的金属，是齿面 的粗糙度减少到0.4以下；磨齿：63级精度，表面粗糙度Ra值0.80.2用来精加工齿面已淬硬的齿轮， 可以适用成型法和展成法的方法。展成法磨齿 锥形（双斜边）砂轮磨齿双蝶形砂轮磨齿齿轮加工
