金属切削原理与刀具2.ppt

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1、2.2切削过程的基本规律2.2.1切削力1.切削力分析及切削功率（1）切削力的产生①、切削力的概念：刀具在切削过程中克服加工阻力所需的力。②、切削力的产生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、克服切屑对刀具前刀面的摩擦力和刀具后刀面对过渡表面和已加工表面间的摩擦力。切削力的产生（2）切削合力及分力Fr＝FD＝合力Fr＝Ff——进给力FP——背向力Fc——切削力FD为总合力在切削层尺寸平面上的投影切削合力及分解（3）切削功率概念：切削过程中所消耗的功率称为切削功率Pc。背向

2、力FP在力的方向无位移，不做功，因此切削功率为进给力Ff与切削力Fc所做的功。根据功率公式切削功率：Pc＝（Fcυc＋Ffnf/1000）×10-3KW式中，Fc切削力（N），υc切削速度（m/min），Ff进给力（N），n工件转速（r/s），f进给量（㎜）由于Ff消耗功率一般小于1％～2％，可以忽略不计，因此功率公式可简化为：Pc＝Fcυc×10-3KW２.切削力的计算：（1）指数公式指数公式应用较广，它的形式如下：上式中，C、C、C为被加工金属的切削条件系数，K、K、K为当加工条件与经验公式条件不同时

3、的修正系数。（2）单位切削力公式①概念：单位切削力指单位切削面积上的切削力。公式：Kc==（N/㎜2）式中，Fc切削力（N），AD切削面积（㎜2），ap背吃刀量(㎜)，f进给量（㎜/r）。Kc可以查表。３.影响切削力的因素（1）工件材料（2）切削用量①、背吃刀量ap与进给量f影响②、切削速度（3）刀具几何参数①、刀具前角②、刀具主偏角κr和刀尖圆弧半径③、刀具刃倾角λs（4）刀具材料与切削液（1）工件材料一般材料的强度愈高，硬度越大，加工硬化性越强，塑性变形越大，加工此材料所需的切削力也越大。有多种因素影

4、响时，综合考虑。如奥氏体不锈钢，虽然强度、硬度低，但加工硬化能力大，因此切削力也较大。铜、铝塑性变形大，但加工硬化小，切削力较低。（2）切削用量背吃刀量ap与进给量f影响因为切削面积AD＝apf，所以背吃刀量ap与进给量f的增大都将增大切削面积。切削面积的增大将使变形力和摩擦力增大，切削力也将增大，但两者对切削力影响不同。由于进给量f的增大会减小切削层的变形，所以背吃刀量ap对切削力的影响比进给量f大。在生产中，如机床消耗功率相等，为提高生产效率，一般采用提高进给量而不是背吃刀量的措施。积屑瘤产生阶段，由

5、于刀具实际前角增大，切削力减小。在积屑瘤消失阶段，切削力逐渐增大，积屑瘤消失时，切削力Fc达到最大，以后又开始减小。（与对变形系数的影响一样，都有马鞍形变化。）切削速度对切削力的影响（3）刀具几何参数前角γO：对切削力影响最大。切削力随着前角的增大而减小。这是因为前角的增大，切削变形与摩擦力减小，切削力相应减小。刀具主偏角κr：对切削力Fc的影响不大，κr＝60o～75o时，Fc最小，因此，主偏角κr＝75o的车刀在生产中应用较多。背向力Fp随主偏角κr的增大而减小。进给力Ff随主偏角κr的增大而增大。刀

6、尖圆弧半径增大，切削变形增大，切削力也增大。相当于κr减小对切削力影响。（4）刀具材料与切削液刀具材料影响到它与被加工材料摩擦力的变化，因此影响切削力的变化。同样的切削条件，陶瓷刀切削力最小，硬质合金次之，高速钢刀具切削力最大。切削液的正确应用，可以降低摩擦力，减小切削力。１.切削热的产生与传导切削热产生的原因:①、在金属切削过程中，切削层发生弹性与塑性变形②、切屑、工件与刀具的摩擦也产生了大量的热量。切削热产生的区域：①、剪切面，②、切屑与刀具前刀面的接触区，③、刀具后刀面与工件过渡表面接触区。2.2.

7、2切削热与切削温度金属切削层的塑性变形产生的热量最大，即主要在剪切面区产生。切削热量的近似计算公式：Q＝Fcυc（J/s）实际上是切削力所做的功。其中：切削力Fc（N），切削主运动速度υc（m/s）。切削产生的热量在各种介质中传送的比例切削产生的热量主要由切屑、刀具、工件和周围介质（空气或切削液）传出，如不考虑切削液，则各种介质的比例参考如下：（1）车削加工切屑，50％～86％；刀具，10％～40％；工件，3％～9％；空气，1％。切削速度越高，切削厚度越大，切屑传出的热量越多。（2）钻削加工切屑，28％；

8、刀具，14.5％；工件，52.5％；空气5％。切削温度的分布（1）切削最高温度并不在刀刃，而是离刀刃有一定距离。对于45钢，约在离刀刃1㎜处前刀面的温度最高。（2）后刀面温度的分布与前刀面类似，最高温度也在切削刃附近，不过比前刀面的温度低。（3）终剪切面后，沿切屑流出的垂直方向温度变化较大，越靠近刀面，温度越高，这说明切屑在刀面附近被摩擦升温，而且切屑在前刀面的摩擦热集中在切屑底层。（1）切削用量经验公式：高速钢刀具(加工材料