金屬切削過程

1、第第2章章 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)內(nèi)容：內(nèi)容：機械加工的主要加工方法、加工設(shè)備、加工工機械加工的主要加工方法、加工設(shè)備、加工工藝和技術(shù)要求。藝和技術(shù)要求。重點：重點：把握各種加工方法的主要特點和應(yīng)用范圍，學(xué)把握各種加工方法的主要特點和應(yīng)用范圍，學(xué)會根據(jù)具體零件的要求選擇相應(yīng)的加工設(shè)備和工藝。會根據(jù)具體零件的要求選擇相應(yīng)的加工設(shè)備和工藝。2.1 2.1 金屬切削過程金屬切削過程2.2 2.2 機械加工工藝機械加工工藝2.3 2.3 機床的分類及其運動分析機床的分類及其運動分析2.4 2.4 模具設(shè)計與制造模具設(shè)計與制造2.5 2.5 先進(jìn)制造技術(shù)與工藝概述先進(jìn)制造技術(shù)與工藝概述2.1

2、金屬切削過程金屬切削過程2.1.1刀具材料與角度刀具材料與角度 刀具材料的切削性能直接影響著生產(chǎn)效率、工件的加工刀具材料的切削性能直接影響著生產(chǎn)效率、工件的加工精度、已加工表面質(zhì)量和加工成本等，所以正確選擇刀具材精度、已加工表面質(zhì)量和加工成本等，所以正確選擇刀具材料是設(shè)計和選用刀具的重要內(nèi)容之一。料是設(shè)計和選用刀具的重要內(nèi)容之一。 滿足在高溫下進(jìn)行切削工作，能承受較大的壓力、滿足在高溫下進(jìn)行切削工作，能承受較大的壓力、摩擦、沖擊、震動。摩擦、沖擊、震動。l較高的硬度較高的硬度 （高于被加工材料、常溫硬度（高于被加工材料、常溫硬度HRC60HRC60以上）以上）l足夠的強度和韌性足夠的強度和韌性

3、 （承受切削力、沖擊和震動）（承受切削力、沖擊和震動）l較好的耐磨性較好的耐磨性 （耐熱性、導(dǎo)熱性好）（耐熱性、導(dǎo)熱性好）l較好的工藝性較好的工藝性 （可切削加工、熱處理、焊接等性能要好）（可切削加工、熱處理、焊接等性能要好）1.1.刀具材料刀具材料1） 刀具材料的基本要求刀具材料的基本要求2 2）常用刀具材料常用刀具材料 刀具材料可分為工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和超硬具材料可分為工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和超硬材料等五大類。常用刀具材料的主要性能及用途見下表材料等五大類。常用刀具材料的主要性能及用途見下表 ：碳素鋼刀具碳素鋼刀具 高速鋼是一種含鎢（高速鋼是一種含鎢（W W）、鉬（）、

4、鉬（MOMO）、鉻（）、鉻（CrCr）、釩）、釩（V V）等合金元素較多的高合金工具鋼。在）等合金元素較多的高合金工具鋼。在550550600600時時仍能保持高硬度，從而使切削速度比工具鋼成倍提高，故仍能保持高硬度，從而使切削速度比工具鋼成倍提高，故得名得名“高速鋼高速鋼”。 高速鋼刀具制造工藝簡單，容易磨出鋒利的刃口，廣高速鋼刀具制造工藝簡單，容易磨出鋒利的刃口，廣泛用于制造切削速度較高、形狀復(fù)雜的刀具，如鉆頭、絲泛用于制造切削速度較高、形狀復(fù)雜的刀具，如鉆頭、絲錐、成形刀具、拉刀及齒輪刀具等。錐、成形刀具、拉刀及齒輪刀具等。 高速鋼按化學(xué)成分可分為鎢系、鉬系（含高速鋼按化學(xué)成分可分為鎢系

5、、鉬系（含MO2%MO2%以上）；以上）；按切削性能可分為普通高速鋼和高性能高速鋼。按切削性能可分為普通高速鋼和高性能高速鋼。（1 1） 高速鋼高速鋼高速鋼刀具高速鋼刀具 普通高速鋼指用來加工一般工程材料的高速鋼，普通高速鋼指用來加工一般工程材料的高速鋼，常用的牌號有：常用的牌號有：a a） W18Cr4VW18Cr4V（簡稱（簡稱W18W18） 屬鎢系高速鋼，具有較好屬鎢系高速鋼，具有較好的切削性能，是我國最常用的一種高速鋼。的切削性能，是我國最常用的一種高速鋼。 b b） W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2（簡稱（簡稱M2M2） 屬鉬系高速鋼，主要用屬鉬系高速鋼，主要用于熱軋刀具，如

6、麻花鉆等。于熱軋刀具，如麻花鉆等。c c） W9Mo3Cr4VW9Mo3Cr4V（簡稱（簡稱W9W9） 是一種含鎢量較多，含是一種含鎢量較多，含鉬量較少的鎢鉬系高速鋼。用于制造各種刀具（如鋸鉬量較少的鎢鉬系高速鋼。用于制造各種刀具（如鋸條、鉆頭、拉刀、銑刀、齒輪刀具等）。條、鉆頭、拉刀、銑刀、齒輪刀具等）。 普通高速鋼普通高速鋼 調(diào)整普通高速鋼基本化學(xué)成分和添加一些其它合金元素調(diào)整普通高速鋼基本化學(xué)成分和添加一些其它合金元素（如釩、鈷、鉛、硅、鈮等）的辦法，著重提高其耐熱性（如釩、鈷、鉛、硅、鈮等）的辦法，著重提高其耐熱性和耐磨性。主要用來加工不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金和超和耐磨性。主要用來加工

7、不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金和超高強度鋼等難加工材料。高強度鋼等難加工材料。 主要有：主要有： a a） 鈷高速鋼鈷高速鋼 鈷高速鋼是在高速鋼中加入鈷，常用牌號鈷高速鋼是在高速鋼中加入鈷，常用牌號是是W2Mo9Cr4Co8W2Mo9Cr4Co8（簡稱（簡稱M42M42），具有良好的綜合性能，允許），具有良好的綜合性能，允許的切削速度較高，有一定的韌性，可磨削性好，可用于切的切削速度較高，有一定的韌性，可磨削性好，可用于切削高溫合金、不銹鋼等難加工材料。削高溫合金、不銹鋼等難加工材料。 b b）鋁高速鋼）鋁高速鋼 是我國獨創(chuàng)的鋼種，加入了少量的鋁不但提是我國獨創(chuàng)的鋼種，加入了少量的鋁不但提高了鋼的耐

8、熱性和耐磨性，而且還能防止含碳量高引起的高了鋼的耐熱性和耐磨性，而且還能防止含碳量高引起的強度、韌性下降。常用牌號有強度、韌性下降。常用牌號有W6Mo5Cr4V2AlW6Mo5Cr4V2Al（簡稱（簡稱501501）和）和W10Mo4Cr4V3AlW10Mo4Cr4V3Al（簡稱（簡稱5F65F6） 高性能高速鋼高性能高速鋼（2 2） 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金是用高硬度、高熔點的金屬碳化物（硬質(zhì)合金是用高硬度、高熔點的金屬碳化物（WCWC、TiCTiC、NbCNbC、TaCTaC等）作硬質(zhì)相，用鈷、鉬或鎳等作粘結(jié)劑，等）作硬質(zhì)相，用鈷、鉬或鎳等作粘結(jié)劑，按粉末冶金的方法制成的一種合金。按粉末

9、冶金的方法制成的一種合金。 主要有：主要有： 鎢鈷類硬質(zhì)合金鎢鈷類硬質(zhì)合金 由由WCWC和和CoCo組成，代號為組成，代號為YGYG。常溫硬度為。常溫硬度為898991HRA91HRA，耐熱性達(dá)，耐熱性達(dá)800800900900，適用于加工切屑呈，適用于加工切屑呈崩碎狀的脆性材料。常用牌號有崩碎狀的脆性材料。常用牌號有YG3YG3、YG6YG6和和YG8YG8等，等，其中數(shù)字表示含其中數(shù)字表示含CoCo的百分比。鈷在硬質(zhì)合金中起的百分比。鈷在硬質(zhì)合金中起粘結(jié)作用，含粘結(jié)作用，含CoCo愈多的韌性愈好，所以愈多的韌性愈好，所以YG8YG8適于粗適于粗加工和斷續(xù)切削，加工和斷續(xù)切削，YG6YG6適

10、于半精加工，適于半精加工，YG3YG3適于精適于精加工和連續(xù)切削。加工和連續(xù)切削。 鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金 由由WCWC、TiCTiC和和CoCo組成，代號為組成，代號為YTYT。此類硬質(zhì)合金。此類硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性和耐熱性（的硬度、耐磨性和耐熱性（90090010001000）均比）均比YGYG類類合金高，但抗彎強度和沖擊韌度降低。主要適于加合金高，但抗彎強度和沖擊韌度降低。主要適于加工切屑呈帶狀的鋼料等韌性材料。工切屑呈帶狀的鋼料等韌性材料。 常用牌號有常用牌號有YT30YT30、YT15YT15和和YT5YT5等，數(shù)字表示含等，數(shù)字表示含TiCTiC的百分比。的百分比。YT

11、30YT30適于對鋼料的精加工和連續(xù)切削，適于對鋼料的精加工和連續(xù)切削，YT15YT15適于半精加工，適于半精加工，YT5YT5適于粗加工和斷續(xù)切削。適于粗加工和斷續(xù)切削。硬質(zhì)合金刀塊硬質(zhì)合金刀塊（3 3） 其它刀具材料其它刀具材料 陶瓷材料陶瓷材料 主要成分是硬度和熔點都很高的主要成分是硬度和熔點都很高的AlAl2 2O O3 3、SiSi3 3N N4 4等氧化等氧化物、氮化物，采用粉末冶金工藝方法經(jīng)制粉，壓制燒結(jié)而成。物、氮化物，采用粉末冶金工藝方法經(jīng)制粉，壓制燒結(jié)而成。 陶瓷刀具有很高的硬度（陶瓷刀具有很高的硬度（919195HRA95HRA）和耐磨性，刀具）和耐磨性，刀具耐用度高；有

12、很好的高溫性能，化學(xué)穩(wěn)定性好，與金屬親和耐用度高；有很好的高溫性能，化學(xué)穩(wěn)定性好，與金屬親和力小，抗粘結(jié)和抗擴散能力好；具有較低的摩擦系數(shù)。力小，抗粘結(jié)和抗擴散能力好；具有較低的摩擦系數(shù)。 在高速精車和精密銑削時，被加工工件可獲得鏡面效果。在高速精車和精密銑削時，被加工工件可獲得鏡面效果。 主要用于對鋼料、鑄鐵、高硬材料（如淬火鋼等）連續(xù)切削主要用于對鋼料、鑄鐵、高硬材料（如淬火鋼等）連續(xù)切削的半精加工或精加工。的半精加工或精加工。 最大缺點是脆性大，抗彎強度和沖擊韌度低，承受沖擊最大缺點是脆性大，抗彎強度和沖擊韌度低，承受沖擊負(fù)荷的能力差。負(fù)荷的能力差。 人造金剛石人造金剛石 人造金剛石是在

13、高溫高壓和金屬觸媒作用的條件下，人造金剛石是在高溫高壓和金屬觸媒作用的條件下，由石墨轉(zhuǎn)化而成。由石墨轉(zhuǎn)化而成。 性能特點：有極高的硬度和耐磨性，切削刃非常鋒利，性能特點：有極高的硬度和耐磨性，切削刃非常鋒利，有很高的導(dǎo)熱性。但耐熱性較差，且強度很低。有很高的導(dǎo)熱性。但耐熱性較差，且強度很低。 主要用于高速條件下精細(xì)車削及鏜削有色金屬及其合主要用于高速條件下精細(xì)車削及鏜削有色金屬及其合金和非金屬材料。但由于金剛石中的碳原子和鐵有很強的金和非金屬材料。但由于金剛石中的碳原子和鐵有很強的化學(xué)親合力，故金剛石刀具不適合加工鐵族材料?；瘜W(xué)親合力，故金剛石刀具不適合加工鐵族材料。 立方氮化硼（簡稱立方氮化

14、硼（簡稱CBNCBN） 是人工合成的又一種新型無機超硬材料。是人工合成的又一種新型無機超硬材料。 性能特點：硬度高（高達(dá)性能特點：硬度高（高達(dá)730073009000HV9000HV），耐磨性好，），耐磨性好，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)穩(wěn)定性好，且有較高的熱導(dǎo)率和較小的熱穩(wěn)定性好，化學(xué)穩(wěn)定性好，且有較高的熱導(dǎo)率和較小的摩擦系數(shù)，但其強度和韌性較差。摩擦系數(shù)，但其強度和韌性較差。 主要用于對高溫合金、淬硬鋼、冷硬鑄鐵等材料進(jìn)行主要用于對高溫合金、淬硬鋼、冷硬鑄鐵等材料進(jìn)行半精加工和精加工。半精加工和精加工。刨刀、銑刀、鉆頭等其他刀具可視為車刀的演變或組合。刨刀、銑刀、鉆頭等其他刀具可視為車刀的演變或組合。

15、 2. 2.刀具角度刀具角度1）車刀切削部分的組成）車刀切削部分的組成車刀結(jié)構(gòu)車刀結(jié)構(gòu) （以外圓車刀為例）（以外圓車刀為例）a a）焊接式車刀）焊接式車刀b b）整體式車刀）整體式車刀c c）機夾式車刀）機夾式車刀“三面三面”“兩刃兩刃”“一尖一尖”切屑流出時經(jīng)過的刀面切削部分切削部分：由不同由不同刀面刀面和和切削刃切削刃構(gòu)成。構(gòu)成。進(jìn)給運動方向與過渡表面相對的刀面，也稱主后刀面進(jìn)給運動方向與已加工表面相對的刀面進(jìn)給運動方向前刀面與后刀面的交線。在切削加工過程中，它擔(dān)負(fù)著主要的切削工作進(jìn)給運動方向前刀面與副后刀面的交線。它擔(dān)負(fù)少量切削工作，配合主切削刃完成切削工作并最終形成工件上的已加工表面進(jìn)

16、給運動方向刀尖是主、副切削刃的交點進(jìn)給運動方向 尖刀尖尖刀尖 b) b) 倒圓刀尖倒圓刀尖 c) c) 倒角刀尖倒角刀尖刀刀 尖尖 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)2）車刀角度的參考系）車刀角度的參考系切削運動方向切削運動方向基面基面：通過切削：通過切削刃上選定點，與刃上選定點，與該點切削運動方該點切削運動方向向垂直垂直的平面。的平面。切削平面切削平面：通過切削：通過切削刃上選定點，同時相刃上選定點，同時相切于主切削刃的平面，切于主切削刃的平面，包含該點切削速度包含該點切削速度方向。方向。主剖面主剖面：過：過切削刃選定切削刃選定點，點，并同時垂直于基面并同時垂直于基面和切削平面的平面。和切削平面的平面。反映刀面和切

17、削面的空間位置3）車刀的標(biāo)注角度）車刀的標(biāo)注角度 刀具圖樣上標(biāo)注的角度，是刀具制造和刃磨的依據(jù)前角前角 在主在主剖面中，前剖面中，前刀面與基面刀面與基面之間的夾角。之間的夾角。后角后角 在主剖在主剖面中，后刀面面中，后刀面與切削平面之與切削平面之間的夾角。間的夾角。主偏角主偏角 在基在基面上，主切削面上，主切削刃的投影與進(jìn)刃的投影與進(jìn)給方向之間的給方向之間的夾角。夾角。刃傾角刃傾角 主切主切削刃與基面之削刃與基面之間的夾角。間的夾角。副偏角副偏角 在基面上，在基面上，副切削刃的投影與進(jìn)副切削刃的投影與進(jìn)給反方向之間的夾角。給反方向之間的夾角。車刀的主要標(biāo)注角度車刀的主要標(biāo)注角度刀具角度的作用刀

18、具角度的作用 前角前角：主要作用是使刃口鋒利，且影響切削刃的強度。前：主要作用是使刃口鋒利，且影響切削刃的強度。前角越大，刃口越鋒利，從而降低切削力和切削熱；但前角角越大，刃口越鋒利，從而降低切削力和切削熱；但前角越大，刃口強度越低，易崩刃，使刃口損壞。越大，刃口強度越低，易崩刃，使刃口損壞。 后角后角：主要作用是減少刀具與工件之間的摩擦和刀具磨損。：主要作用是減少刀具與工件之間的摩擦和刀具磨損。后角越大，刃口越鋒利，從而減少主后刀面與工件摩擦；后角越大，刃口越鋒利，從而減少主后刀面與工件摩擦；但后角過大，刀刃強度下降，散熱條件差，磨損反而增大。但后角過大，刀刃強度下降，散熱條件差，磨損反而增

19、大。前角增大前角增大后角減小后角減小前角減小前角減小后角增大后角增大刀尖不與工件軸線等高刀尖不與工件軸線等高主偏角主偏角kr、副偏角、副偏角kr越大，越大，殘留面積越大，表面粗糙殘留面積越大，表面粗糙度越大。度越大。nf fk kr rKrKr主、付偏角的作用及選用主、付偏角的作用及選用主偏角主偏角kr越小，越小，進(jìn)給抗力越小，進(jìn)給抗力越小，切深抗力越大，切深抗力越大，加大工件的變形加大工件的變形撓度，容易撓度，容易引起系統(tǒng)振動。引起系統(tǒng)振動。 刀桿的安裝位置、刀桿的安裝位置、切削進(jìn)給方向不垂切削進(jìn)給方向不垂直，也會引起主、直，也會引起主、副偏角的變化。副偏角的變化。 刃傾角刃傾角：大小不僅影

20、響刀尖的強度，而且影響切：大小不僅影響刀尖的強度，而且影響切屑的流向屑的流向 。刃傾角及其對排屑方向的影響刃傾角及其對排屑方向的影響2.1.2 切屑的形成和切屑的種類切屑的形成和切屑的種類1. 1. 切屑的形成過程切屑的形成過程 切屑的形成與切離的過程，是切削層在受到前刀面的切屑的形成與切離的過程，是切削層在受到前刀面的擠壓而產(chǎn)生以滑移為主的塑性變形過程。切削層沿擠壓而產(chǎn)生以滑移為主的塑性變形過程。切削層沿0M0M方向方向滑移與母體脫離成為切屑。滑移與母體脫離成為切屑。OMOM稱為終了滑移線。稱為終了滑移線。彈性變形彈性變形塑性變形塑性變形擠裂擠裂切離切離切屑切屑 切屑變形收縮：切屑變形收縮：

21、 切屑厚度（切屑厚度（h hchch）大于工件上切削層的厚度（）大于工件上切削層的厚度（h hD D）。）。 切屑長度切屑長度(L(Lchch) )小于切削層長度小于切削層長度(L(Lc c) )。 切削層長度與切屑的長度變化反映了切削過程變形切削層長度與切屑的長度變化反映了切削過程變形程度，它們的比值為程度，它們的比值為切屑變形系數(shù)切屑變形系數(shù) 變形系數(shù)的影響：變形系數(shù)的影響： 變形系數(shù)愈大，切削力愈大，切削溫度愈高，變形系數(shù)愈大，切削力愈大，切削溫度愈高，表面愈粗糙。表面愈粗糙。改善的措施：改善的措施： 增大刀具的前角，以減少變形；對工件進(jìn)行增大刀具的前角，以減少變形；對工件進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽?/p>

22、理，以降低材料的塑性，使變形減小適當(dāng)?shù)臒崽幚?，以降低材料的塑性，使變形減小等。等。 預(yù)備知識：預(yù)備知識：切削用量三要素切削用量三要素1）切削速度）切削速度 Vc ：切削刃的選定切削刃的選定點相對于工件主運動的瞬時速度。點相對于工件主運動的瞬時速度。2）進(jìn)給量）進(jìn)給量 f ： 在工件或刀具的每在工件或刀具的每一轉(zhuǎn)或每一往復(fù)行程的時間內(nèi)，刀一轉(zhuǎn)或每一往復(fù)行程的時間內(nèi)，刀具與工件之間沿進(jìn)給運動方向的相具與工件之間沿進(jìn)給運動方向的相對位移。對位移。3）背吃刀量）背吃刀量 ap：工件待加工表工件待加工表面與已加工表面之間的垂直距離。面與已加工表面之間的垂直距離。也稱為切削深度。也稱為切削深度。Vcapf

23、2. 2. 切屑的種類切屑的種類 由于工件材料性質(zhì)（由于工件材料性質(zhì)（塑性塑性）和切削條件（）和切削條件（前角、切前角、切削用量削用量）不同，切削層變形程度也不同，因而產(chǎn)生不同）不同，切削層變形程度也不同，因而產(chǎn)生不同類型的切屑。類型的切屑。 帶狀切屑帶狀切屑 （表面質(zhì)量表面質(zhì)量較好、要有較好、要有斷屑措施斷屑措施）2)2) 節(jié)狀切屑節(jié)狀切屑3) 3) 崩碎狀切屑崩碎狀切屑較粗糙較粗糙較光潔較光潔表面質(zhì)量表面質(zhì)量Ra波動大、振動波動大、振動有波動有波動平穩(wěn)波動小平穩(wěn)波動小切削力切削力脆性材料脆性材料鑄鐵、黃銅鑄鐵、黃銅中等硬度中等硬度(中碳鋼中碳鋼)塑性好塑性好工件材料工件材料較大較大小小進(jìn)給

24、量進(jìn)給量f、背吃刀量背吃刀量ap小小大大前角前角o較低較低高高切削速度切削速度Vc崩碎切屑崩碎切屑節(jié)狀切屑節(jié)狀切屑帶狀切屑帶狀切屑 切屑的形態(tài)是可以隨切削條件的不同而轉(zhuǎn)化的。如切屑的形態(tài)是可以隨切削條件的不同而轉(zhuǎn)化的。如增大刀增大刀具前角、提高切削速度、減小進(jìn)給量和背吃刀量，則可將節(jié)狀具前角、提高切削速度、減小進(jìn)給量和背吃刀量，則可將節(jié)狀切削變成帶狀切屑，使加工表面較為光潔。切削變成帶狀切屑，使加工表面較為光潔。2.1.3 積屑瘤的形成及其對切削過程的影響積屑瘤的形成及其對切削過程的影響 在一定的切削速度下在一定的切削速度下切削塑性材料時，常在刀切削塑性材料時，常在刀具前刀面上靠近刀刃部位具前

25、刀面上靠近刀刃部位粘附著的一小塊很硬的金粘附著的一小塊很硬的金屬屬稱為積屑瘤。稱為積屑瘤。1.1.積屑瘤的形成積屑瘤的形成有利有利 使前角使前角 0 0 增大，使切削過程變得輕快。增大，使切削過程變得輕快。 可代替主刀刃和前刀面進(jìn)行切削，保護(hù)刀具?？纱嬷鞯度泻颓暗睹孢M(jìn)行切削，保護(hù)刀具。所以：粗加工時可以利用。所以：粗加工時可以利用。不利不利 積屑瘤不穩(wěn)定，易引起振動，使表面粗糙度積屑瘤不穩(wěn)定，易引起振動，使表面粗糙度Ra Ra 增大。增大。 會引起背吃刀量會引起背吃刀量a ap p的變化，使加工精度降低。的變化，使加工精度降低。所以：精加工時應(yīng)盡量避免。所以：精加工時應(yīng)盡量避免。2.2.積屑

26、瘤對加工過程的影響積屑瘤對加工過程的影響 切削速度切削速度（切中碳鋼）（切中碳鋼）100 m/min不產(chǎn)生不產(chǎn)生冷卻潤滑條件冷卻潤滑條件300500oC最易產(chǎn)生最易產(chǎn)生500oC趨于消失趨于消失提高硬度，提高硬度，降低塑性降低塑性HRC50 低速或高速低速或高速選用切削液選用切削液控制措施控制措施工件材料工件材料 塑性越大，塑性越大，越易產(chǎn)生越易產(chǎn)生 影響因素影響因素3.3.積屑瘤的影響因素及控制積屑瘤的影響因素及控制注意：注意：避開形成積斜瘤的切削速度和溫度避開形成積斜瘤的切削速度和溫度4.4.切削力和切削功率切削力和切削功率1. 1. 切削力的構(gòu)成及分解切削力的構(gòu)成及分解1) 1) 切削力

27、的構(gòu)成切削力的構(gòu)成oM 材料的材料的彈性變形和塑性抗力彈性變形和塑性抗力； 切屑、工件表面與刀具的切屑、工件表面與刀具的摩擦力摩擦力。 刀具切削工件時，作刀具切削工件時，作用在刀具或工件上的力。用在刀具或工件上的力。F F彈、塑彈、塑F F摩摩1F F摩摩2 影響：影響：切屑力使工藝系統(tǒng)（機床切屑力使工藝系統(tǒng)（機床工件工件刀具）刀具）變形，影響加工精度；直接影響切削熱的產(chǎn)生，進(jìn)一步影變形，影響加工精度；直接影響切削熱的產(chǎn)生，進(jìn)一步影響刀具的磨損和加工表面的質(zhì)量；是使用和設(shè)計機床、刀響刀具的磨損和加工表面的質(zhì)量；是使用和設(shè)計機床、刀具、夾具的重要依據(jù)。具、夾具的重要依據(jù)。2) 2) 切削力的分解

28、切削力的分解將將 F Fr r 沿速度方向、軸向沿速度方向、軸向和徑向三個相互垂直的方和徑向三個相互垂直的方向分解為向分解為F Fc c、F Ff f、F Fp pFrFCFf222pfcrFFFFFP 主切削力（切向分力）主切削力（切向分力）FcFc是是FrFr在切削速度方向上的分力。在切削速度方向上的分力。 主切削力消耗的功率占總功率的主切削力消耗的功率占總功率的90%90%以上。是以上。是計算機床動力及主要傳動零件強度和剛度的依據(jù)。計算機床動力及主要傳動零件強度和剛度的依據(jù)。 進(jìn)給力（軸向分力）進(jìn)給力（軸向分力）F Ff f是是FrFr在進(jìn)給方向上的分力。在進(jìn)給方向上的分力。 消耗的功率

29、僅占總功率的消耗的功率僅占總功率的15%15%。是設(shè)計和計算進(jìn)給機構(gòu)零件強度和是設(shè)計和計算進(jìn)給機構(gòu)零件強度和剛度的依據(jù)。剛度的依據(jù)。 切深抗力（徑向分力）切深抗力（徑向分力）FpFp是是FrFr在背吃刀量方向上的分力。在背吃刀量方向上的分力。FrFCFfFP 容易引起工件在軸向的彎曲變形，應(yīng)予以消除。容易引起工件在軸向的彎曲變形，應(yīng)予以消除。2. 2. 切削力的估算切削力的估算ccFcFcFyxpFCKfaCF例：用例：用o=15o、Kr=75o的硬質(zhì)合金刀切削熱軋結(jié)構(gòu)鋼外圓的硬質(zhì)合金刀切削熱軋結(jié)構(gòu)鋼外圓cFpcKfaF84. 01609;關(guān)的系數(shù)與工件材料刀具材料有cFC;指數(shù)、ccFFyx

30、關(guān)的修正系數(shù)。、刀具磨損及切削液有與切削用量、刀具角度cFK可見對切削力的影響：可見對切削力的影響：n 工件、刀具材料影響最大；工件、刀具材料影響最大；n 背吃刀量影響背吃刀量影響 進(jìn)給量進(jìn)給量（具體查（具體查“切削用量手冊切削用量手冊”）另一種常用估算方法另一種常用估算方法（采用單位切削力（采用單位切削力p p）單位切削力單位切削力p： 單位切削面積（單位切削面積（1 ）所需要的）所需要的主切削力。單位：主切削力。單位：ccpFpApa fp的數(shù)值可以查相關(guān)手冊的數(shù)值可以查相關(guān)手冊3. 3. 切削功率（切削功率（P Pmm）kWvFPccm 310（Fp一般為一般為0、 Ff很小可忽略不計很

31、小可忽略不計）5.5.切削熱和切削溫度切削熱和切削溫度1. 1. 切削熱的來源與傳出切削熱的來源與傳出1) 1) 切削熱的來源切削熱的來源切屑變形熱及摩擦熱切屑變形熱及摩擦熱切屑：切屑：介質(zhì)：介質(zhì)：工件：工件：刀具：刀具：5086%1%4010% 使工件變形，產(chǎn)生形狀和尺寸誤差使工件變形，產(chǎn)生形狀和尺寸誤差93% 高溫會加速刀具的磨損高溫會加速刀具的磨損2) 2) 切削熱的傳出切削熱的傳出oMF F彈、塑彈、塑F F摩摩1F F摩摩2 工件材料：工件材料： 強度、硬度愈大，塑變所需的功愈大強度、硬度愈大，塑變所需的功愈大 刀具刀具 冷卻條件：冷卻條件： 是否使用冷卻液是否使用冷卻液刀具角度：刀

32、具角度：前角大，切屑變形小，發(fā)熱少；前角大，切屑變形小，發(fā)熱少； 主偏角減小，主切削刃長，有利散熱。主偏角減小，主切削刃長，有利散熱。刀具材料：刀具材料：導(dǎo)熱性好，有利散熱導(dǎo)熱性好，有利散熱 切削用量：切削用量： 、 、 愈大，愈大， 切削溫度愈高。切削溫度愈高。但但 的影響最大的影響最大, , 次之、次之、 最小。最小。vfpavfpa2. 2. 切削溫度及其影響因素切削溫度及其影響因素6.6.刀具磨損和刀具壽命刀具磨損和刀具壽命1. 1. 刀具磨損形式刀具磨損形式 后刀面磨損后刀面磨損VB 前刀面磨損前刀面磨損KT 前后刀面同時磨損前后刀面同時磨損KTVB2. 2. 刀具磨損過程刀具磨損過程VBtOABC初期磨損階段初期磨損階段正常磨損階段正常磨損階段急劇磨急劇磨損階段損階段 初期磨損階段初期磨損階段(OA)(OA)磨合階段磨合階段 正常磨損階段正常磨損階段(AB)(AB) 急劇磨損階段急劇磨損階段(BC) (BC) 所以：所以：應(yīng)在刀具正常磨損階段后期，應(yīng)在刀具正常磨損