《制造工程基礎》課件 第五章 金屬切削過程及控制

第五章金屬切削過程及控制研究金屬切削過程的目的：

通過研究切削過程中的物理現(xiàn)象如切削熱、切削力、刀具磨損等保證加工質(zhì)量提高生產(chǎn)率減低成本第1節(jié)金屬切削過程1．切屑的形成過程塑性金屬—

彈性變形—

塑性變形—

擠裂—

切屑流出第1節(jié)金屬切削過程第一變形區(qū)：晶粒發(fā)生剪切滑移變形第二變形區(qū)金屬纖維化區(qū)域第三變形區(qū)纖維化與加工硬化區(qū)2、三個變形區(qū)第1節(jié)金屬切削過程

2.變形系數(shù)

二、變形程度的表示方法1、剪切角φ剪切面與切削速度之間的夾角第1節(jié)金屬切削過程（a）帶狀切屑；切削塑性較高的材料。（b）擠裂切屑；低速切削鋼或切削黃銅。（c）單元切屑；很低速切削鋼或切削鉛。（d）崩碎切屑。切削脆性金屬（eg.鑄鐵）。工件刀具三、切屑種類第1節(jié)金屬切削過程四、控制措施加斷屑槽改變刀具角度改變切削用量第1節(jié)金屬切削過程五.積屑瘤（1）積屑瘤的產(chǎn)生第1節(jié)金屬切削過程切削塑性金屬時，在切削刃口附近堆積楔狀或鼻狀的金屬塊，包圍著切削刃且覆蓋部分前刀面，這種堆積物叫做積屑瘤。積屑瘤的定義（2）積屑瘤對切削加工的影響利：保護切削刃；增大了前角；對粗加工有利。弊：不穩(wěn)定，使切削深度、切削厚度及切削力不斷變化；

部分積屑瘤粘在工件表面，使加工表面粗糙；

在精加工時要避免積屑瘤的產(chǎn)生。第1節(jié)金屬切削過程（3）積屑瘤的控制第1節(jié)金屬切削過程切削材料的硬度和塑性切削速度切削液對工件材料進行熱處理，降低塑性一、切削力和切削功率切削力的產(chǎn)生：

（1）切削層金屬、切屑和工件表層金屬的彈、塑性變形所產(chǎn)生的抗力。（2）刀具與切屑、工件之間的摩擦力。第2節(jié)切削力

切削力的分解

以車外圓為例,切削力分解為：

Ff--進給抗力

Fp--切深抗力

Fc--主切切削合力:第2節(jié)切削力

切削功率

nw——

工件轉(zhuǎn)速Fz——

主切削力（即Fc）Fx

——

進給抗力（即Ff）

（kW）

第2節(jié)切削力單位切削力單位切削力試制單位切削面積上的主切削力，用p表示：由單位切削力和切屑要素可確定主切削力。第2節(jié)切削力（1）切削熱的來源被加工工件材料的彈性、塑性變形切屑與前刀面摩擦后刀面與已加工表面間的摩擦

Q=Fz·vQ----每秒鐘產(chǎn)生的切削熱。第3節(jié)切削熱與切削溫度切削熱來源：第I、II、III

變形區(qū)及摩擦。切削熱傳散：切屑、刀具、工件及周圍介 質(zhì)（空氣、切削液）。第3節(jié)切削熱與切削溫度（2）切削溫度及其影響因素切削溫度是指切屑、工件與刀具接觸表面上的平均溫度。影響切削溫度的主要因素：

(a)工件材料； (b)切削用量；

(d)刀具幾何角度； (e)刀具幾何磨損。第3節(jié)切削熱與切削溫度

影響切削溫度的主要因素：切削速度v:當v提高一倍時，切削溫度大約 增高20-30%。進給量f:f增大一倍，切削溫度只升高 10%。切削深度ap:切削深度增大一倍，切削溫度

升高3%。

切削用量對切削溫度的影響：

v

最大，f

次之,ap最小。第3節(jié)切削熱與切削溫度(1)刀具磨損的三種形式:

前刀面磨損(月牙洼)

后刀面磨損

前、后刀面磨損第4節(jié)刀具磨損與刀具使用壽命

(3)刀具耐用度

刀具耐用度是刀具兩次刃磨之間實際進行切削的時間。 切削用量對刀具耐用度

T

的影響：v

最大，f

次之,ap

最小。(2)刀具磨損的三個階段：

初期磨損：正常磨損：急劇磨損：第4節(jié)刀具磨損與刀具使用壽命切削用量同加工生產(chǎn)率的關(guān)系

dw

：毛坯直徑；

L

：走刀長度；

Lw

：工件切削部分長度；

nw：工件轉(zhuǎn)速。

Δ和y：切出和切入長度；

h：加工余量；

第6節(jié)切削條件的合理選擇

一、切削用量的選擇

雖然，增加切削用量三要素之一，皆能使得tm成正比減小，但vc對刀具耐用度影響最大，f次之。為了保證刀具耐用度，確定選擇原則如下：切削用量的選擇原則

為提高刀具的耐用度和提高生產(chǎn)率，應首先選取盡可能大的ap，再根據(jù)機床動力和剛性或表面粗糙度值選f,最后確定v。第6節(jié)切削條件的合理選擇（1）主偏角：kr減小，切削刃接觸面積大，切屑寬度增加，刀具的強度增大，但徑向力Fy也增大。（剛性好取45°，一般取75°，細長軸取90°）

二、刀具角度的選擇第6節(jié)切削條件的合理選擇（2）副偏角kr’：主要是減少副切削刃與加工表面之間的摩擦，增大副偏角，減小了摩擦，改善加工表面， 但加工表面變粗糙。一般取5°--15°。

第6節(jié)切削條件的合理選擇（3）前角γ0：增大前角切削變形減少，切削輕