第2章 切削加工的理论基础ppt课件.ppt

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1、第二章切削加工的理论基础2.1金属切削层的变形2.2切削力和切削功率2.3切削热和切削温度2.4刀具磨损和耐用度目录2.1金属切削层的变形目录2.1.1切屑形成2.1.2金属切削层的三个变形区2.1.3变形程度的表示方法2.1.4切屑变形的变化规律2.1.5切屑的类型与控制金属切削过程是切削层金属在刀具的前刀面推挤下，发生以剪切滑移为主的塑性变形而形成切屑的过程。2.1.1切屑形成2.1.2切削变形的三个变形区积屑瘤2.1.2切削变形的三个变形区切削钢、球墨铸铁、和铝合金等塑性金属时，在切削速度不高，而又能形成带状切屑的情况下

2、，常常有一些从切屑和工件上来的金属冷焊(黏结)并层积在前刀面上，形成硬度很高的楔块，它能够代替刀面和切削刃进行切削，这个楔块称为积屑瘤。积屑瘤的硬度可达工件材料硬度的2～3.5倍。积屑瘤对加工的影响有以下几个方面：(1)积屑瘤可以代替切削刃和前刀面进行切削，从而保护切削刃和前刀面，减少刀具的磨损；(2)积屑瘤的存在使刀具在切削时具有更大的实际前角，减小了切屑的变形，切削力下降；(3)积屑瘤具有一定的高度，其前端伸出切削刃之外，使实际的切削厚度增大；另外在切削过程中积屑瘤是在不断的生长和破碎的，所以积屑瘤的高度也在不断变化，导致

3、了实际切削厚度的不断变化，使工件的尺寸精度降低。同时部分积屑瘤的碎片会嵌入工件已加工表面，影响工件的表面质量；(4)不稳定的积屑瘤不断地生长、破碎和脱落，积屑瘤脱落时会剥离前刀面上的刀具材料，加剧了刀具的磨损。2.1.2切削变形的三个变形区避免积屑瘤产生的常用的方法有：(1)选择低速或高速加工，避开容易产生积屑瘤的切削速度区间。例如，高速钢刀具采用低速宽刀加工，硬质合金刀具采用高速精加工；(2)采用冷却性和润滑性好的切削液，减小刀具前刀面的粗糙度等；(3)增大刀具前角，减小前刀面上的正压力；(4)采用预先热处理，适当提高工件材

4、料硬度、降低塑性，减小工件材料的加工硬化倾向。2.1.2切削变形的三个变形区变形系数切屑厚度hch与切削层厚度hD之比，称为厚度变形系数切削层长度lD与切屑长度lch之比，称为长度变形系数2.1.3变形程度的表示方法切削层变成切屑后宽度的变化很小，根据体积不变原理变形系数是大于1的数，它直观地反映了切屑变形程度，并且比较容易测量。2.1.3变形程度的表示方法2.1.5切屑变形的变化规律1.工件材料1－002－103－154－20Cr5－206－9Cr7－T8-18－309－2Cr1310－40CrWSi11－35Cr3MoNi

5、12－4013－6014－5015－18CrNi316－1Cr18Ni9Ti17－T818－T1219－35CrNi32.刀具刀具几何参数中影响变形系数最大的是前角γo。实验结果表明：刀具前角γo越大，变形系数越小。2.1.5切屑变形的变化规律3.切削用量1)切削速度v的影响2.1.5切屑变形的变化规律2)进给量f的影响当v比较低时，曲线有驼峰。这是由于积屑瘤的消长和切削温度的影响导致的。2.1.5切屑变形的变化规律3)背吃刀量ap的影响ap对变形系数的影响很微小。2.1.5切屑变形的变化规律1.切屑的基本类型2.1.4切屑的

6、类型与控制2.切屑的形状2.1.4切屑的类型控制卷屑和断屑2.1.4切屑的类型与控制2.1.4切屑的类型与控制2.2切削力和切削功率2.2.1切削力的来源2.2.2切削合力、分力及功率2.2.3切削力的测量2.2.4切削力经验公式的建立2.2.5影响切削力的因素目录2.2.1切削力的来源切削力来源于三个方面(1)克服被加工材料弹性变形的抗力；(2)克服被加工材料塑性变形的抗力；(3)克服切屑对刀具前刀面、工件过渡表面和已加工表面对刀具后刀面的摩擦力。1.切削合力和分力F可以分解为相互垂直的三个分力，即进给力Ff、背向力Fp和切

7、削力Fc2.2.2切削合力、分力及功率2.切削功率单位时间消耗在切削过程中的功称为切削功率Pc2.2.2切削合力、分力及功率进给运动相对于主运动消耗的功很少(小于1%～2%)，可以忽略不计求出Pc之后，如要计算机床电机功率Pe，还应将Pc除以机床传动效率ηc即可指数公式在生产实际中计算切削力的经验公式常用指数公式2.2.3切削力经验公式的建立1.工件材料工件材料强度、硬度越高，则τs越大，切削力Fc也随之增大。2.2.4影响切削力的因素工件材料的强度、硬度相近时，塑性越大的材料，发生的塑性变形也越大，所以切削力也越大。同一材料

8、的热处理状态不同、金相组织不同也会影响切削力的大小。铸铁等脆性材料，由于切削层塑性变形小，且切屑为崩碎切屑，刀-屑摩擦小，所以加工铸铁时切削力比钢小2.切削用量ap和f的大小决定切削层公称横截面积的大小。因此，ap和f的增加均会使Fc增大，但两者的影响程度不同。ap增大，Fc