机械制造技术 教学课件 作者 李益民第一章　金属切削原理.ppt

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1、第二章　金属切削原理第一节　概　　述第二节　刀具的几何角度与材料第三节　金属切削过程第四节　切削力、切削热和切削温度第五节　刀具磨损和刀具使用寿命第六节　材料的切削加工性第七节　切削条件的合理选择第八节　磨削与砂轮第一节　概　　述一、切削运动与切削加工表面二、切削用量三、切削层参数一、切削运动与切削加工表面图2-1　外圆车削运动和加工表面切削加工中的工件表面(1)切削用量1)切削速度vc2)进给量f3)背吃刀量（切削深度）αp图2-1切削运动与切削表面二、切削用量图2-2切削用量与切削层数(2)切削层几

2、何参数切削宽度αw2)切削厚度αc3)切削面积Ac三、切削层参数第二节　刀具的几何角度与材料一、刀具几何角度二、刀具材料一、刀具几何角度(一)刀具切削部分的结构要素(二)刀具标注角度的参考系(三)刀具标注角度(四)刀具工作角度图2-3车刀的组成刀具切削部分的组成(一)刀具切削部分的结构要素刀具角度的参考平面图2-5确定车刀角度的参考平面(二)刀具标注角度的参考系(1)前角γo(2)后角αo(3)主偏角κr(4)副偏角κr(5)刃倾角λs图2-6车刀的主要角度(三)刀具标注角度以切削过程中实际的切削平面、基面和

3、正交平面为参考平面所确定的刀具角度称为刀具的工作角度，又称实际角度。1)刀具安装位置对工作角度的影响图2-8车刀安装高度对工作角度的影响a)刀尖高于工件轴线b)刀尖低于工件轴线(四)刀具工作角度图2-9车刀安装偏斜对工作角度的影响(θ为切削时刀杆纵向轴线的偏转角)(四)刀具工作角度图2-10纵向进给运动对工作角度的影响2)进给运动对工作角度的影响图2-11横向进给运动对工作角度的影响(四)刀具工作角度二、刀具材料(一)刀具材料应具备的基本性能(二)常用刀具材料(三)其他刀具材料1.高的硬度2.高的耐磨性3

4、.高的耐热性4.足够的强度和韧性5.良好的工艺性6.良好的热物理性能和耐热冲击性能(一)、刀具材料应具备的性能1.碳素工具钢与合金工具钢碳素工具钢是含碳量最高的优质钢（碳的质量分料为0.7%～1.2%），如T10A。(二)、常用的刀具材料2.高速钢又称为锋钢或风钢，它是含有较多W、Cr、V合金元素的高合金工具钢，如W18Cr4V。3.硬质合金它是以高硬度、高熔点的金属碳化物（WC，TiC）为基体，以金属Co，Ni等为粘结剂，用粉末冶金方法制成的一种合金。(三)、其他刀具材料陶瓷是以氧化铝（Al2

5、O3）或氮化硅（Si3N4）等为主要成分，经压制成形后烧结而成的刀具材料。陶瓷的硬度高、化学性能高、耐氧化，所以被广泛用于高速切削加工中。但由于其强度低、韧性差，长期以来主要用于精加工。陶瓷刀具与传统硬质合金刀具相比，具有以下优点：①可加工硬度高达65HRC的高硬度难加工材料；②可进行扒荒粗车及铣、刨等大冲击间断切削；③耐用度可提高几倍至几十倍；④切削效率提高3-10倍，可实现以车、铣代磨。第三节　金属切削过程一、切屑的形成过程二、剪切角的计算三、变形系数和剪应变四、前刀面上的摩擦五、积屑瘤的形成与控制六、

6、影响切削变形的因素七、切屑的种类第一变形区OA—始滑移线OM—终滑移线剪切滑移变形加工硬化一般速度范围内Ⅰ区宽度为0.02～0.2mm，速度越高，宽度越小，可看作一个剪切平面（剪切滑移区）变形的主要特征：一、切屑的形成过程第二变形区第三变形区切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和摩擦，使靠近前刀面的金属纤维化，基本与前刀面平行。（挤压摩擦区）已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压和摩擦，产生变形与回弹，造成纤维化和加工硬化。刃前区：三个变形区汇集在切削刃附近，此处的应力集中而复杂，被切削层在此与工件本体材

7、料分离（挤压摩擦回弹区）一、切屑的形成过程(1)剪切角在相同切削条件下，剪切角越大，剪切面积越小，切屑厚度越小，变形越小。剪切角可采用快速落刀实验获得切屑根部照片再测量得到。o二、剪切角的计算变形系数（克赛）由实验和生产可知，切屑厚度ach大于切削层厚度ac，切屑长度lch小于切削层长度lc。变形系数l切削层长度与切屑长度之比l=lc/lcha=ach/ac忽略切屑宽度的变化，有a=l=变形系数能直观反映切屑的变形程度，且容易求得，生产中常用。变形系数求法三、变形系数和剪应变按剪应变即

8、相对滑移关系有=s/y，而s=NP，y=MK故=NP/MK=(NK+KP)/MK=ctg+tg(-0)剪切变形示意图三、变形系数和剪应变切屑与前刀面摩擦示意图切削塑性材料时刀屑接触区的摩擦示意图。可见，刀屑接触面分两个区域：粘结区和滑动区。四、前刀面上的摩擦刀具前刀面的摩擦特性，法应力=s剪应力，=OAB刀具四、前刀面上的摩擦OA—