机械设计基础之金属切削过程及控制.ppt

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1、第十四讲第三章金属切削过程及控制3.1切削过程及切屑类型3.2切削力3.3切削热、切削温度、切削液3.4刀具磨损及刀具耐用度3.5切削用量的合理选择3.6磨削加工与砂轮第十四讲3.1切削过程及切屑类型3.1.1.切屑形成过程及切削变形区的划分塑性金属切削过程中切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程。图3-1所示的金属切削过程中，大致划分为三个变形区。图3-1第三章金属切削过程及控制第十四讲3.1.2.积屑瘤的形成及其对切削过程的影响1．积屑瘤的形成及其影响在切削速度不高而又能形成带状切屑的情况下，加工一般钢料或铝合金等塑性材料时，常在前刀面处粘着一块剖

2、面呈三角状的硬块，它的硬度很高，通常是工件材料硬度的2~3倍，这块粘附在前刀面上的金属硬块称为积屑瘤。如图3-2所示。图3-2第三章金属切削过程及控制第十四讲第三章金属切削过程及控制2．积屑瘤对切削过程的影响（1）使刀具前角变大（2）使切削厚度变化（3）使加工表面粗糙度增大（4）对刀具寿命的影响3．防止积屑瘤产生的措施（1）正确选择切削速度，使切削速度避开产生积屑瘤的区域。（2）使用润滑性能好的切削液，目的在于减小切屑底层材料与刀具前刀面间的摩擦。（3）增大刀具前角，减小刀具前刀面与切屑之间的压力。（4）适当提高工件材料硬度，减小加工硬化倾向。第十四讲

3、3.1.3.切屑的类型及控制第三章金属切削过程及控制1．切屑的类型及其分类图3-3切屑类型a)带状切屑b)挤裂切屑c)单元切屑d)崩碎切屑第十四讲第三章金属切削过程及控制2、切屑的控制根据ISO标准规定，并由我国生产工程学会切削专业委员会推荐的切削分类方法如上图，评判较理想的屑形，应符合：不影响操作者安全、不损伤加工表面、不影响机床正常工作、切屑易于清理等。研究发现，切屑的形状与它的流向和卷曲有关。I)切屑的流向直角非自由切削斜角切削时II)切削的卷曲一、切削的折断断屑原理：运用力学弯曲变形梁产生的拉应变计算，可得切屑折断条件为：断屑后的屑形：（1）采

4、用断屑槽常用的断屑槽截面形状有折线形、直线圆弧形和全圆弧形。断屑槽位于前刀面上的形式有平行、外斜、内斜三种。外斜式常形成C形屑和6字形屑，能在较宽的切削用量范围内实现断屑。（2）改变刀具角度增大刀具主偏角，切削厚度变大，有利于断屑。减小刀具前角可使切屑变形加大，切屑易于折断。刃倾角可以控制切屑的流向，为正值时，切屑常卷曲后碰到后刀面折断形成C形屑或自然流出形成螺卷屑；为负值时，切屑常卷曲后碰到已加工表面折断成C形屑或6字形屑。（3）调整切削用量第十四讲3.2.切削力3.2.1.切削力的来源、切削合力及分解第三章金属切削过程及控制1．切削力的来源（1）切

5、削层金属、切屑和工件表面金属的弹、塑性变形所产生的抗力；（2）刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。2．切削力合力及分解为便于测量、计算和实际应用，常将合力Fr分解成三个互相垂直的分力。Fz——主切削力或切向力。它与切削速度v的方向一致。是确定机床的电机功率，计算车刀强度等所必需的。生产中所说的切削力一般都是指主切削力.第十四讲Fy——切深抗力。它是加工表面法线方向上的分力，对加工精度和已加工表面质量影响较大。Fx——进给力或轴向力。该力是检验进给机构强度，计算车刀进给功率所必需的数据。图3-4切削合力与分力第三章金属切削过程及控制第十四讲第三章金属切削过

6、程及控制3．切削力的几何合成Fr=+随着刀具材料、刀具几何角度、切削用量及工件材料等加工情况的不同，这三个分力之间的比例可在较大范围内变化，其中Fy约为（0.15～0.7）Fz，Fx约为（0.1～0.6）Fz。第十四讲3.2.2.切削功率第三章金属切削过程及控制定义：消耗在切削过程中的功率称为切削功率。用Pm表示。作用：计算切削功率主要用于核算加工成本和计算能量消耗，并在设计机床时根据它来选择机床主电动机功率。切削加工中：主运动消耗的切削功率为Fzvc×10-3（KW）；进给运动消耗的功率为×10-3（KW）；Fy分力方向没有位移，不消耗功率，因此总切

7、削功率为Fz和Fx所消耗功率之和，机床电机功率PE应满足：PE≥Pm/ηm第十四讲3.2.3.影响切削力的因素第三章金属切削过程及控制1．切削用量的影响（1）背吃刀量和进给量的影响。背吃刀量和进给量ｆ对切削力的影响程度不同。（2）切削速度的影响2．工件材料的影响材料强度、硬度越高，材料塑性、韧性越高，切削力会增大。3．刀具几何参数的影响⑴前角的影响刀具几何参数中，前角对切削力的影响最大。前角加大，切削力减小。加工脆性材料，前角的变化对切削力影响不显著。⑵主偏角的影响随着主偏角的变化，影响切削分力Fx、Fy变化从而改变它们之间的比值。第十四讲（3）刃倾角

8、的影响刃倾角对切削力Fy、FX的影响很大。FY随着刃倾角减小而增大；FX随着刃倾角减小而减小。