《金属材料及加工工艺 教学课件 ppt 作者 张炳岭 15第十五章 切削加工基础知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属材料及加工工艺 教学课件 ppt 作者 张炳岭 15第十五章 切削加工基础知识（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十五章 切削加工 基础知识,第一节 切削加工概述,一、切削加工的实质和分类 1. 概念 利用切削刀具从工件上切除多余材料的方法 。 2. 分类：钳工、机工（机械加工） 3. 本章所要介绍的是以机械加工为主的切削加工 ，主要有：车削、钻削、刨削、铣削、磨削、齿形加工及锉削、錾削、锯割等。,二、切削加工在工业生产中的地位及特点 在机械制造行业，切削加工所担负的加工量约占机器制造总工作量的4060。 切削加工可获得相当高的尺寸精度和较小的表面粗糙度参数值。 切削加工适应性较强，几乎不受零件的材料、尺寸和质量的限制。,第二节 切削运动和切削用量,一、切削运动 切削运动包括主运动和进给运动两个基本运动
2、。 主运动是直接切除切屑所需要的基本运动，在切削运动中形成机床切削速度，消耗主要动力。 进给运动是由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件之间产生附加的相对运动,二、切削用量,工件上的表面 待加工表面： 已加工表面： 加工表面：,切削用量三要素： 切削速度 V m/min 进给量 f mm/r 切削深度（背吃到量） ap mm,切削层几何参数 切削层参数是在与主运动方向相垂直的平面内度量的切削层截面尺寸 切削厚度ac 在切削层截面内，垂直于主切削刃方向所测得的切削层尺寸 a c = f sinkr （mm） 切削宽度aw 在切削层截面内，平行于主切削刃方向所测得的切削层尺寸 aw = ap /
3、sinkr （mm） 切削面积Ac 切削面积就是切削层截面的面积 Ac = a c aw =f ap （mm）,金属切削刀具可看成是由普通外圆车刀演变和组合而成的。研究刀具时，总以车刀为基础。,第三节 切削刀具,典型外圆车刀切削部分的构成,车刀,刀头,刀杆,一、刀具材料 1. 刀具材料应具备的性能 （1）高的硬度。 （2）高的热硬性 （3）足够的强度和韧性 （4）较好的化学稳定性 （5）较好的工艺性和经济性,2. 常用刀具材料的种类及选用 目前用于生产上的刀具材料有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼等。 碳素工具钢 用于手工工具，如手锯、板挫等。 低合金刃具钢
4、 用于切削速度较低的手工或机夹刀具，如丝锥、板牙、铰刀等。 高速钢 用于切削速度较高的机夹刀具，如钻头、铣刀、齿轮滚刀等。 硬质合金 用于切削速度很高的车刀、铣刀及数控机床用刀具。,二、刀具角度 为使切削运动顺利地进行，刀具切削部分必须具有适宜的几何形状，即组成刀具切削部分的各表面之间都应有正确的相对位置，这些位置是靠刀具角度来保证的。 普通外圆车刀最具有代表性，它是最简单、最常用的切削刀具，其他刀具都可看作是车刀的演变和组合。,1. 车刀切削部分的组成,组成 刀头（切削部分） 刀杆（刀柄） 切削部分的组成 刀面（3面） 前刀面 后刀面 副后刀面 切削刃（2刃） 主切削刃 副切削刃 刀尖（1尖
5、） 说明：有些刀具的刀刃和刀尖数可能不只一个，如切断刀。,2.车刀切削部分的几何参数,为了描述和确定上述刀面和刀刃的空间位置，需要引入刀具角度概念。 为了正确表示刀具的几何角度，先要引入辅助平面建立空间坐标系。 引入参考坐标系的条件（三个假设条件） 切削时只有主运动 刀杆安装成与工件中心线垂直 刀具与中心线等高 -静止状态 此状态下确定的辅助平面构成的参考坐标系是车刀刃磨、测量和标注角度的基准,最基本的参考坐标系,基面Pr通过主切削刃上选定点，并与该点切削速度方向相垂直的平面 （平行于车刀底面 ） 切削平面Ps通过主切削刃上的选定点并与工件加工表面相切的平面，即与切削刃相切并包含该点切削速度方
6、向的平面（切削平面垂直于基面）。 正交平面Po通过主切削刃上选定点并与主切削刃在基面的投影相垂直的平面 Pr、Ps、Po三个辅助平面互相垂直正交，构成了一个空间坐标系主剖面参考坐标系,由基面、切削平面和正交平面组成的参考系,副切削刃上同样可以建立相似的坐标系, 刀具的基本角度-6个,在主剖面参考系中 前角。 后角。 主偏角 副偏角r 刃倾角s 副后角0,刀具角度的一面二角分析法 一个刀面的空间位置由两个角度决定,刀具基本角度的定义,在基面内标注的角度： 主偏角r 负偏角r,刀具基本角度的定义,在主剖面中标注的角度： 前角0 正前角 +0 负前角 -0 后角0,刀具基本角度的定义,在切削平面内标
7、注的角度 刃倾角s +s -s,刀具基本角度的定义,在副剖面内标注的角度 副后角0,刀具的标注角度,车刀几何角度立体显示 主剖面参考系 前角和刃倾角确定前刀面方位 后角和主偏角确定后刀面方位 副剖面参考系 同样有四个角度，但前刀面确定后，副前角和副刃倾角都可以派生出来。所以，决定刀头形状的独立角度有6个。,刀具角度标注示例,第四节 切削过程中的物理现象,在切削过程中，常伴随着一系列物理现象的产生，如滞流层与积屑瘤、切削力、切削热、刀具磨损等。,一、切屑种类： 带状切屑 节状切屑 崩碎切屑,切屑的种类,A:带状切屑 形成条件：加工塑性金属、v较高、f较小，0较大 特征：底面光滑，表面毛绒状，连绵
8、不断；切削稳定，但对清理和运输不利，尤其在自动机和自动线上,B:节状切屑（挤裂切屑） 条件：v较低、f较大、 0较小、加工塑性金属； 特征：靠近前刀面一侧有裂纹（贯穿或不贯穿），另一面锯齿状,C:崩碎切屑 特征：碎屑 条件：切削脆性材料,二、滞瘤层与积屑瘤 产生的原因 当前刀面与切屑底层金属的摩擦力超过切屑材料本身分子之间的结合力时，滞留层的部分金属就会粘附到刀具的前刀面上靠近刀刃处，逐渐累计便会形成一块很硬的楔状金属瘤，通常称为积屑瘤，也叫刀瘤,积屑瘤对加工过程的影响,形成过程中经过了强烈的变形，所以硬度明显提高，一般比工件材料的硬度提高1.52.5倍，因此可以代替刀刃切削，保护切削刃。另外
9、，积屑瘤存在增大了刀具的工作前角e，切削变得轻快，所以粗加工时产生积屑瘤有一定好处。 但是积屑瘤长大到一定高度后，由于切削过程中的冲击、振动等原因，会发生破裂脱落，被切屑带走或留在已加工表面上，而且这个过程周而复始，造成积屑瘤时大时小，极不稳定，容易应起加工过程振动；另外积屑瘤沿切削刃伸出的形状很不规则，会在工件已加工表面留下不均匀的沟痕，直接影响已加工表面的形状精度和粗糙度，所以在精加工和使用定尺寸刀具加工时，尽量避免积屑瘤的产生。,影响积屑瘤的因素,工件材料 塑性越大，越容易产生积屑瘤 切削速度 当工件材料一定时，切削速度是影响积屑瘤的主要因素 规律：高速或低速不易产生积屑瘤 刀具角度 切
10、削液,控制积屑瘤的措施,提高或降低切削速度 增大刀具前角 使用润滑性能较好的切削液 总之：减小切屑流走时的阻力和摩擦力，都会减小积屑瘤的高度或避免积屑瘤的产生,三、切削力 刀具在切削工件时必须克服材料的变形抗力，克服刀具与工件及刀具与切屑之间的摩擦力，才能切下切屑。刀具总切削力是刀具上所有参与切削的各切削部分所产生的各切削力的合力。,切削力的来源与分解,切削力 变形金属抵抗刀具切削所产生的抗力 来源 变形抗力 摩擦力,分解： 主切削力F z （切向力） 进给力F x （轴向力） 背向力F y (径向力）,影响切削力的主要因素,工件材料的影响 硬度、强度 塑性、韧性 切削用量的影响 进给量f 切
11、削深度a p(影响更大） 切削速度v-见图 刀具几何参数的影响 前角 主偏角 刀尖圆弧半径,四、切削热 切削热的产生和传散 产生：变形和摩擦 传散： 途径： 不同的加工方法，传散比例不同 切削热（切削温度）对加工过程的影响 刀具 工件 机床 切削温度的概念和分布特征、测量方法 影响切削温度的因素 v、f、ap（其中v 影响最大，f 次之，ap影响最小） 工件材料 刀具几何参数 前角 主偏角,五、刀具的磨损和刀具的耐用度,前刀面磨损：较大切削厚度切削塑性材料； 后刀面磨损：切削脆性材料或低速和较小的切削厚度切削塑性材料条件下 前后刀面同时磨损：切削条件介于两者之间 刀具的磨损量：一般用VB表示-多数情况下都有；测量方便,刀具耐用度,刀具耐用度 定义：刀具刃磨后开始切削到磨损量达到磨钝标准的总切削时间(单位：min). 不包括工件夹紧、测量、开车、停车等辅助时间 另： 在上述时间内，刀具所经过的切削路径或加工出的工件数表示。 刀具寿命 -刀具耐用度与刀具总刃磨次数的乘积 （它是一把刀从开始使用到报废所用时间）,
